Name: functional calcium imaging in developing cortical networks
Uploaded: 2011-10-22T14:00:00
Duration: 16 min 33 s
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Lavoro in laboratorio è supportato da Organisatie Nederlandse Wetenschappelijk voor Onderzoek (NWO) (917.10.372) per RMM. JD è affiliata alla 7 ° PQ dell&#39;UE BrainTrain programma ( <a href="http://www.brain-train.nl">www.brain-train.nl</a> ). Ringraziamo Pieter Laurens-Baljon e Sabine Schmitz (entrambi CNCR, VU University Amsterdam) per le immagini delle forme d&#39;onda multielectrode serie FP e culture neuronali usati nella sequenza video.

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	<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 (Bielefeld, Germania) ha sponsorizzato la presentazione onorari di questo articolo manoscritto.

I metodi si dimostra qui mostrano protocolli idonei per l&#39;imaging di calcio delle dinamiche di rete a partire da cellule identificabile all&#39;interno di sviluppo di reti corticali e dell&#39;ippocampo nel topo e anche nel cervello di ratto. Questi metodi forniscono ottimale risoluzione spaziale di visualizzare una rete locale di somas cellula contemporaneamente per la misurazione dell&#39;attività suprathreshold. Risoluzione temporale di attività di rete può essere variata, a seconda del telaio acquisizione CCD impostazioni della fotocamera, per ottimizzare il segnale: misure di rumore per gli eventi suprathreshold lunga durata, tipici di sviluppo del sistema nervoso. Questi protocolli non sono limitate alle reti ippocampali e corticali ma anche le cellule etichetta per tutto lo sviluppo del sistema nervoso. La limitazione di questo metodo è che l&#39;attività suprathreshold solo possono essere registrati.

functional calcium imaging in developing cortical networks

Un modello segno distintivo di attività nello sviluppo di sistemi nervosi è spontaneo, attività di rete sincronizzato. L&#39;attività sincronizzata è stata osservata in intatti midollo spinale, tronco encefalico, retina, corteccia e dissociato preparati cultura neuronale. Durante i periodi di attività spontanea, i neuroni depolarizzare a fuoco singolo o raffiche di potenziali d&#39;azione, l&#39;attivazione di canali ionici molti. Depolarizzazione attiva voltaggio-dipendenti canali del calcio in dendriti e spine che mediano afflusso di calcio. Altamente sincronizzato attività elettrica è stata misurata dal livello locale reti neuronali utilizzando elettrodi di campo. Questa tecnica consente elevate velocità di campionamento temporale, ma più bassa risoluzione spaziale grazie alla lettura integrata di neuroni più a un elettrodo. Risoluzione singola cella di attività neuronale è possibile utilizzando patch-clamp su singoli neuroni elettrofisiologia per misurare l&#39;attività di tiro. Tuttavia, la capacità di misurare da una rete è limitato al numero di neuroni patch simultaneously, ed è in genere solo una o due neuroni. L&#39;uso di calcio-dipendente coloranti indicatore fluorescente ha permesso la misurazione dell&#39;attività sincronizzate attraverso una rete di cellule. Questa tecnica dà sia ad alta risoluzione spaziale e temporale di campionamento sufficiente per registrare l&#39;attività spontanea della rete di sviluppo. Una caratteristica fondamentale di reti corticali e dell&#39;ippocampo appena formatisi durante il pre-e del primo sviluppo post-natale è spontaneo, sincronizzato attività neuronale (Katz &amp; Shatz, 1996; Khaziphov e Luhmann, 2006). Questa attività di rete correlati è ritenuta essenziale per la generazione di circuiti funzionali del sistema nervoso (Spitzer, 2006). In entrambi i primati e il cervello di roditori, i primi e le onde della rete elettrica di calcio sono stati osservati prima e dopo la nascita in vivo e in vitro (Adelsberger et al, 2005;. Garaschuk et al, 2000;.. Lamblin et al, 1999). Questi primi modelli di attività, che sono noti per il controllo diversiprocessi di sviluppo tra cui la differenziazione neuronale, sinaptogenesi e la plasticità (Rakic ​​&amp; Komuro, 1995;. Spitzer et al, 2004) sono di fondamentale importanza per il corretto sviluppo e la maturazione dei circuiti corticali. In questo video Giove, ci dimostra i metodi utilizzati per attività immagine spontanea nello sviluppo di reti corticali. Calcio-sensibili indicatori, come Fura 2-AM diffuso estere attraverso la membrana cellulare dove l&#39;attività esterasi intracellulari si unirà il AM esteri di lasciare la cellula-impermeant forma di colorante indicatore. La forma di impermeant indicatore ha gruppi acido carbossilico che sono in grado di rilevare e poi legare ioni calcio all&#39;interno delle cellule .. La fluorescenza del colorante calcio-sensibile è transitoriamente alterata dal legame al calcio. Tecniche di imaging singola o multi-fotone vengono utilizzati per misurare la variazione di fotoni emessi dal colorante, e quindi indicare una alterazione di calcio intracellulare. Inoltre, questi calcio-dindicatori ependent può essere combinato con altri marcatori fluorescenti per indagare tipi di cellule all&#39;interno della rete attiva.

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Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

Attività spontanea di sviluppare le reti neuronali può essere misurato con AM-estere forme di calcio-sensibili coloranti indicatore. Variazioni di calcio intracellulare, indicando l&#39;attivazione neuronale, vengono rilevati come variazioni transitorie della fluorescenza indicatore con uno o due fotoni di imaging. Questo protocollo può essere adattato per una serie di reti neuronali evolutivamente-dipendente<em&gt; In vitro</em&gt;.

Calcio Imaging funzionale nello sviluppo di reti corticali

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

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