Name: functional calcium imaging in developing cortical networks
Uploaded: 2011-10-22T14:00:00
Duration: 16 min 33 s
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Die Arbeit im Labor wird durch Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) (917.10.372) zu RMM unterstützt. JD ist es, die EU FP7 BrainTrain Programm (verbundenen <a href="http://www.brain-train.nl">www.brain-train.nl</a> ). Wir danken Pieter Laurens-Baljon und Sabine Schmitz (beide CNCR, VU University Amsterdam) für Bilder von FP Multielektroden Array Wellenformen und neuronalen Kulturen in der Videosequenz verwendet.

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Die Methoden zeigen wir hier zeigen, geeignete Protokolle für Kalzium-Imaging von Netzwerk-Dynamik von identifizierbaren Zellen innerhalb der Entwicklung kortikalen und hippokampalen Netzwerke in der Maus und auch im Gehirn der Ratte. Diese Methoden bieten eine optimale räumliche Auflösung zu einem lokalen Netzwerk der Zelle SOMAS gleichzeitig visualisieren zur Messung überschwellige Aktivität. Zeitliche Auflösung des Netzwerk-Aktivität kann variiert werden, je nach Rahmen Akquisition CCD-Kamera-Einstellungen, um zu signalisieren, zu optimieren: Lärmmessungen für lange überschwellige Ereignisse, die typischerweise in der Entwicklung des Nervensystems gefunden. Diese Protokolle sind nicht zu hippocampalen und kortikalen Netzwerke, sondern auch Label-Zellen während der Entwicklung des Nervensystems beschränkt. Die Einschränkung dieser Methode ist, dass nur überschwellige Aktivität aufgezeichnet werden können.

functional calcium imaging in developing cortical networks

Ein Markenzeichen Muster der Aktivität in der Entwicklung des Nervensystems ist spontan, synchronisiert Netzwerk-Aktivität. Synchronized Aktivität in intakten Rückenmark, Hirnstamm, Netzhaut, Kortex und dissoziierten neuronalen Kultur Vorbereitungen beobachtet worden. Während der Dauer der spontanen Aktivität, depolarisieren Neuronen zu feuern einzelne oder Bursts von Aktionspotentialen, die Aktivierung vieler Ionenkanäle. Depolarisation aktiviert spannungsabhängigen Calcium-Kanäle auf Dendriten und Dornen, die Calcium-Einstrom zu vermitteln. Sehr synchronisierte elektrische Aktivität von lokalen neuronalen Netzwerken mit Feldelektroden gemessen worden. Diese Technik ermöglicht eine hohe zeitliche Abtastraten aber geringere räumliche Auflösung durch integrierte Auslesen mehrerer Neuronen an der einen Elektrode. Einzel-Zell-Auflösung der neuronalen Aktivität ist es möglich mittels Patch-Clamp-Elektrophysiologie an einzelnen Neuronen zu messen Brennen Aktivität. Allerdings ist die Fähigkeit, von einem Netzwerk-Maßnahme, um die Anzahl der Neuronen gepatcht s begrenztimultaneously, und in der Regel nur ein oder zwei Neuronen. Die Verwendung von Calcium-abhängigen Fluoreszenz-Indikator-Farbstoffen ist die Messung der Aktivität synchronisiert über ein Netzwerk von Zellen aktiviert. Diese Technik bietet sowohl eine hohe räumliche Auflösung und eine ausreichende zeitliche Abtastung, um spontane Aktivität des sich entwickelnden Netzwerk aufzuzeichnen. Ein wesentliches Merkmal des neu bildenden kortikalen und hippokampalen Netzwerken während der Pre-und frühen postnatalen Entwicklung ist spontan, synchrone neuronale Aktivität (Katz &amp; Shatz, 1996; Khaziphov &amp; Luhmann, 2006). Dies korreliert Netzwerk-Aktivität wird angenommen, dass für die Erzeugung von funktionalen Schaltungen in der Entwicklung des Nervensystems (Spitzer, 2006) von wesentlicher Bedeutung. In beiden Primaten und Nagetiere Gehirn, sind frühe elektrische und Kalzium-Netzwerk Wellen beobachtet prä-und postnatal in vivo und in vitro (Adelsberger et al, 2005;. Garaschuk et al, 2000;.. Lamblin et al, 1999). Diese frühen Aktivitätsmuster, die bekanntlich mehrere Steuergeräte sindEntwicklungsprozesse, einschließlich der neuronalen Differenzierung, Synaptogenese und Plastizität (Rakic ​​&amp; Komuro, 1995;. Spitzer et al, 2004) sind von entscheidender Bedeutung für die korrekte Entwicklung und Reifung der kortikalen Schaltkreisen. In diesem JoVE Video zeigen wir die Methoden zur Bild spontane Aktivität in der Entwicklung kortikalen Netzwerke. Calcium-sensitive Indikatoren, wie Fura 2-AM-Ester diffuse über die Zellmembran, wo intrazelluläre Esterase-Aktivität spaltet die AM-Ester, die Zell-impermeante Form von Indikator-Farbstoff zu verlassen. Die impermeante Form des Indikators hat Carbonsäuregruppen, die in der Lage, dann erkennen und binden Kalzium-Ionen intrazellulär sind .. Die Fluoreszenz der Calcium-sensitiven Farbstoff wird vorübergehend durch Bindung an Kalzium verändert. Einzel-oder Multi-Photonen-Imaging-Techniken eingesetzt, um die Änderung in Photonen aus dem Farbstoff emittiert werden, und damit deuten auf eine Veränderung der intrazellulären Calcium. Darüber hinaus sind diese Calcium-dependent Indikatoren können mit anderen fluoreszierenden Markern kombiniert werden, um Zelltypen innerhalb des aktiven Netzwerk zu untersuchen.

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Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

Spontane Aktivitäten zu entwickeln neuronalen Netzen kann mit Hilfe AM-Ester Formen von Calcium-sensitiven Indikator Farbstoffe werden. Änderungen der intrazellulären Calcium, was darauf hinweist neuronale Aktivierung, werden als vorübergehende Veränderungen in Indikator Fluoreszenz mit ein-oder Zwei-Photonen-Imaging nachgewiesen werden. Dieses Protokoll kann für eine Reihe von entwicklungs-abhängige neuronale Netze angepasst werden<em&gt; In-vitro-</em&gt;.

Functional Calcium Imaging in Entwicklungsländern Kortikale Netzwerke

A hallmark pattern of activity in developing nervous systems is spontaneous, synchronized network activity. Synchronized activity has been observed in ...

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