Name: functional calcium imaging in developing cortical networks
Uploaded: 2011-10-22T14:00:00
Duration: 16 min 33 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks at JoVE.com

עבודה במעבדה נתמך על ידי Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) (917.10.372) כדי rmm. JD המזוהה עם האיחוד האירופי FP7 BrainTrain התוכנית ( <a href="http://www.brain-train.nl">www.brain-train.nl</a> ). אנו מודים פיטר לורנס ו-Baljon סבין שמיץ (שניהם CNCR, אוניברסיטת VU באמסטרדם) עבור תמונות של מערך FP multielectrode גל ותרבויות עצבי המשמשים רצף וידאו.

<ol>
	<li>Katz, L. C., Shatz, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+activity+and+the+construction+of+cortical+circuits.">Synaptic activity and the construction of cortical circuits.</a> Science. 274, 1133-1138 (1996).</li><li>Khazipov, R., Luhmann, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+patterns+of+electrical+activity+in+the+developing+cerebral+cortex+of+humans+and+rodents.">Early patterns of electrical activity in the developing cerebral cortex of humans and rodents.</a> Trends in Neurosciences. 29, 414-418 (2006).</li><li>Spitzer, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+activity+in+early+neuronal+development.">Electrical activity in early neuronal development.</a> Nature. 444, 707-712 (2006).</li><li>Adelsberger, H., Garaschuk, O., Konnerth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+calcium+waves+in+resting+newborn+mice.">Cortical calcium waves in resting newborn mice.</a> Nat. Neurosci. 8, 988-990 (2005).</li><li>Garaschuk, O., Linn, J., Eilers, J., Konnerth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+oscillatory+calcium+waves+in+the+immature+cortex.">Large-scale oscillatory calcium waves in the immature cortex.</a> Nat. Neurosci. 3, 452-459 (2000).</li><li>Lamblin, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography+of+the+premature+and+term+newborn.+Maturational+aspects+and+glossary.">Electroencephalography of the premature and term newborn. Maturational aspects and glossary.</a> Neurophysiol. Clin. 29, 123-219 (1999).</li><li>Rakic, P., Komuro, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+receptor/channel+activity+in+neuronal+cell+migration.">The role of receptor/channel activity in neuronal cell migration.</a> J. Neurobiol. 26, 299-315 (1995).</li><li>Spitzer, N. C., Root, C. M., Borodinsky, L. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orchestrating+neuronal+differentiation:+patterns+of+Ca2++spikes+specify+transmitter+choice.">Orchestrating neuronal differentiation: patterns of Ca2+ spikes specify transmitter choice.</a> Trends. Neurosci. 27, 415-421 (2004).</li><li>Canto, C. B., Wouterlood, F. G., Witter, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+does+the+anatomical+organization+of+the+entorhinal+cortex+tell+us.">What does the anatomical organization of the entorhinal cortex tell us.</a> Neural. Plast. , 381243-381243 (2008).</li><li>Bureau, I., Shepherd, G. M., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+development+of+functional+and+anatomical+columns+in+the+neocortex.">Precise development of functional and anatomical columns in the neocortex.</a> Neuron. 42, 789-801 (2004).</li><li>Ikegaya, Y., Le Bon-Jego, M., Yuste, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+imaging+of+cortical+network+activity+with+calcium+indicators.">Large-scale imaging of cortical network activity with calcium indicators.</a> Neuroscience research. 52, 132-138 (2005).</li></ol>

LaVision BIOTEC GmbH (בילפלד, גרמניה) בחסות דמי הגשת כתב היד של מאמר זה.

שיטות אנחנו מדגימים כאן להראות פרוטוקולים מתאימים הדמיה סידן של רשת דינמיקה מתאי לזיהוי בתוך בפיתוח רשתות הקורטיקליים בהיפוקמפוס העכבר גם במוח חולדה. שיטות אלו מספקות רזולוציה מרחבית אופטימלית לדמיין רשת מקומית של somas תא בו זמנית למדידת פעילות suprathreshold. החלטה הזמני של פעילות הרשת יכולים להיות מגוונים, בהתאם למסגרת הרכישה הגדרות מצלמת CCD, כדי לייעל את האות: מדידות רעש לאורך זמן suprathreshold אירועים משך, נמצא בדרך כלל למערכת העצבים המתפתחת. פרוטוקולים אלה אינם מוגבלים לרשתות בהיפוקמפוס קליפת המוח, אלא גם תאים תווית ברחבי מערכת העצבים המתפתחת. המגבלה של שיטה זו הוא כי פעילות suprathreshold רק ניתן להקליט.

functional calcium imaging in developing cortical networks

דפוס סימן ההיכר של פעילות בפיתוח מערכות העצבים היא פעילות ספונטנית, רשת מסונכרן. פעילות מסונכרן נצפתה פגע בחוט השדרה, המוח קליפת המוח, הרשתית ניתק ההכנות תרבות עצביים. בתקופות של פעילות ספונטנית, הנוירונים depolarize לפטר אחד או התפרצויות של הפוטנציאלים לפעולה, הפעלת תעלות יונים רבות. שלילת קוטביות מפעיל מתח מגודרת ערוצי סידן על דנדריטים קוצים לתווך זרימת סידן. הפעילות החשמלית מסונכרן מאוד כבר נמדד מרשתות נוירונים המקומית באמצעות אלקטרודות השדה. טכניקה זו מאפשרת דגימה גבוה שיעורי הזמני אך ברזולוציה מרחבית נמוכה עקב משולב לקריאה מתוך נוירונים מרובים בו אלקטרודה אחת. ברזולוציה של תא יחיד הפעילות העצבית אפשרי באמצעות תיקון-clamp electrophysiology על נוירונים בודדים כדי למדוד פעילות ירי. עם זאת, היכולת למדוד מרשת מוגבל במספר הנוירונים תוקנו simultaneously, ובדרך כלל הוא רק אחד או שניים נוירונים. השימוש סידן תלויי צבעי ניאון אינדיקטור אפשרה מדידה של פעילות מסונכרנת ברשת של תאים. טכניקה זו מאפשרת הן ברזולוציה מרחבית גבוהה הדגימה הזמני מספיק כדי לתעד פעילות ספונטנית של הרשת המתפתחת. תכונה מרכזית של החדש יוצרי רשתות הקורטיקליים בהיפוקמפוס במהלך התפתחות טרום לידה מוקדמת ספונטנית, מסונכרן הפעילות העצבית (כץ &amp; שץ, 1996; Khaziphov &amp; Luhmann, 2006). פעילות זו רשת בקורלציה הוא האמין להיות חיונית עבור הדור של מעגלים תפקודית במערכת העצבים המתפתח (שפיצר, 2006). ב הפרימטים וגם המוח מכרסם, חשמל מוקדם רשת גלי סידן הם נצפו מראש ו לאחר הלידה in vivo ו in vitro (Adelsberger et al, 2005;. Garaschuk et al, 2000;.. Lamblin et al, 1999). אלה דפוסי הפעילות המוקדמות, אשר ידועים לשלוט בכמהתהליכים התפתחותיים כולל synaptogenesis העצבית בידול, ואת הפלסטיות (Rakic ​​&amp; Komuro, 1995;. שפיצר et al, 2004) הם בעלי חשיבות קריטית לפיתוח התבגרות נכונה של המעגלים קליפת המוח. בסרטון זה יופיטר, אנו מדגימים את שיטות לפעילות תמונה ספונטנית בפיתוח רשתות קליפת המוח. סידן רגיש אינדיקטורים, כגון Fura 2-AM אסתר מפוזר על פני קרום התא שבו פעילות esterase תאיים cleaves AM אסטרים לעזוב את צורת התא impermeant של צבע אינדיקטור. צורת impermeant של אינדיקטור יש קבוצות חומצה carboxylic אשר מסוגלים לזהות אז לאגד יוני סידן intracellularly .. הקרינה של סידן צבען רגיש משתנה transiently על כבילת סידן. שיטות הדמיה יחיד או רב פוטון משמשים למדידת השינוי הפוטונים הנפלטים להיות צבע, ובכך להצביע על שינוי בסידן תאיים. יתר על כן, אלה סידן-dהאינדיקטורים ependent יכול להיות משולב עם סמנים ניאון אחרים לחקור סוגי תאים בתוך רשת פעיל.

Watch this Scientific Journal Video about Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks at JoVE.com

Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

פעילות ספונטנית של פיתוח רשתות נוירונים ניתן למדוד באמצעות AM-אסתר צורות של סידן רגיש צבעים אינדיקטור. שינויים סידן תוך תאי, המציין ההפעלה העצבית, מזוהים כמו שינויים חולפות הקרינה אינדיקטור עם אחד או שני פוטונים הדמיה. פרוטוקול זה יכול להיות מותאמים עבור מגוון של רשתות נוירונים התפתחותית תלויי<em&gt; במבחנה</em&gt;.

סידן הדמיה תפקודית בפיתוח רשתות קליפתיים

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

מיפוי פונקציונלית עם מג סימולטני EEG

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the ...

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

זמן לשגות הדמיה חיה של Related Clonally ובתאים עצבית של פיתוח דג הזברה forebrain

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

בהדמיה עצבית סיד vivo ב C. elegans

The nematode worm C. elegans is an ideal model organism  for relatively simple, low cost neuronal imaging in vivo. Its small transparent body and simple, ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

מיקרו-Iontophoresis מהיר של גלוטמט וגאבא: כלי שימושי לחקירת האינטגרציה סינפטית

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Live Imaging of Mitosis in the Developing Mouse Embryonic Cortex

הדמיה חיה של מיטוזה בCortex עכבר עוברי פיתוח

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the ...

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

בגישת ההדמיה התפקודי של מוח Vivo בהתבסס על סידן Bioluminescent המחוון GFP-aequorin

Functional in vivo imaging has become a powerful approach to study the function and physiology of brain cells and structures of interest. Recently a new ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, Electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

אין ויוו שני הפוטונים הדמיה של נוירונים בקליפת המוח בעכברים Neonatal

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

אין ויוו הדמיית סידן בעכבר זית נחות

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the ...

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

רכישה אמינה של נתוני אלקטרואנצפלוגרפיה במהלך אלקטרואנצפלוגרפיה סימולטנית ו-MRI פונקציונלי

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...