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

Trabajar en el laboratorio con el apoyo de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) (917.10.372) para RMM. JD está afiliado a la Unión Europea del 7 º PM BrainTrain programa ( <a href="http://www.brain-train.nl">www.brain-train.nl</a> ). Damos las gracias a Pieter Laurens-Baljon y Sabine Schmitz (tanto CNCR, VU University Amsterdam) para obtener imágenes de formas de onda de FP amplia multielectrodo y culturas neuronal utilizada en la secuencia de vídeo.

<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 (Bielefeld, Alemania), patrocinada por los honorarios de presentación de este artículo manuscrito.

Los métodos que demostrar aquí muestran protocolos adecuados para la imagen de calcio de la dinámica de la red a partir de células de identificación en el desarrollo de redes corticales y del hipocampo en el ratón y también en el cerebro de la rata. Estos métodos proporcionan una resolución espacial óptima para visualizar una red local de somas celulares al mismo tiempo para medir la actividad por encima del umbral. La resolución temporal de la actividad de la red puede variar, dependiendo de la configuración del marco de la adquisición de la cámara CCD, para optimizar la señal: las mediciones de ruido por mucho tiempo los acontecimientos duración por encima del umbral, por lo general se encuentran en el sistema nervioso en desarrollo. Estos protocolos no se limitan a las redes del hipocampo y la corteza, sino también las células de la etiqueta a través del sistema nervioso en desarrollo. La limitación de este método es que la actividad por encima del umbral sólo se pueden grabar.

functional calcium imaging in developing cortical networks

Un patrón distintivo de la actividad en el sistema nervioso en desarrollo es una actividad espontánea, sincronizar la red. Actividad sincronizada se ha observado en intacta la médula espinal, tronco cerebral, la retina, la corteza y disociado preparativos cultivo neuronal. Durante los períodos de actividad espontánea, las neuronas se despolarizan de disparo simple o ráfagas de potenciales de acción, la activación de muchos canales de iones. Despolarización activa canales dependientes de voltaje de calcio en las dendritas y espinas que median el influjo de calcio. Actividad altamente eléctrica sincronizada se ha medido a partir de las redes locales de neuronas con electrodos de campo. Esta técnica permite una alta frecuencia de muestreo temporal pero de menor resolución espacial debido a la gestión integrada de lectura de múltiples neuronas en uno de los electrodos. Resolución única célula de la actividad neuronal es posible con patch-clamp electrofisiología en las neuronas individuales para medir la actividad de disparo. Sin embargo, la capacidad de medir de una red se limita a la cantidad de neuronas parcheado simultaneously, y por lo general es sólo una o dos neuronas. El uso de calcio dependientes de tintes indicadores fluorescentes ha permitido a la medición de la actividad sincronizada a través de una red de células. Esta técnica ofrece una alta resolución espacial y temporal de muestreo suficiente para registrar la actividad espontánea de la red de desarrollo. Una característica clave de la nueva formación de redes corticales y del hipocampo durante el desarrollo postnatal antes y temprano es espontánea, la actividad neuronal sincronizada (Katz y Shatz, 1996; Khaziphov y Luhmann, 2006). Esta actividad de la red correlacionadas se cree que es esencial para la generación de circuitos funcionales en el sistema nervioso en desarrollo (Spitzer, 2006). En tanto los primates y el cerebro de roedores, a principios de electricidad y las ondas de calcio de la red se observan antes y después del nacimiento en vivo e in vitro (Adelsberger et al, 2005;. Garaschuk et al, 2000;.. Lamblin et al, 1999). Estos patrones de las primeras actividades, que se sabe que el control de variasprocesos de desarrollo incluyendo la diferenciación neuronal sinaptogénesis y plasticidad (Rakic ​​y Komuro, 1995;. Spitzer et al, 2004) son de vital importancia para el correcto desarrollo y maduración de los circuitos corticales. En este video JOVE, que demuestran los métodos utilizados para la actividad espontánea de la imagen en el desarrollo de redes corticales. Calcio sensible a los indicadores, como la Fura 2-AM éster difusa a través de la membrana celular donde la actividad de la esterasa intracelular rompe el AM ésteres de salir de la forma de células impermeable de tinte indicador. La forma de impermeant indicador tiene grupos ácido carboxílico que son capaces de detectar y luego se unen los iones de calcio intracelular .. La fluorescencia del colorante sensible al calcio se altera transitoriamente al unirse al calcio. Técnicas de imagen de una o varias de fotones se utilizan para medir el cambio de los fotones emitidos por el medio de contraste, y por lo tanto indicar una alteración en el calcio intracelular. Además, estas calcio-dindicadores ependent se puede combinar con otros marcadores fluorescentes para investigar los tipos de células dentro de la red activa.

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

Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

La actividad espontánea de la creación de redes neuronales se puede medir con AM-éster formas de tintes indicadores sensibles de calcio. Cambios en el calcio intracelular, lo que indica la activación neuronal, se detectan los cambios transitorios de la fluorescencia con un indicador o imagen de dos fotones. Este protocolo puede ser adaptado para una serie de redes neuronales del desarrollo que dependen de<em&gt; In vitro</em&gt;.

Imagen de calcio funcionales en el desarrollo de redes corticales

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

Mapeo funcional con MEG y EEG simultáneo

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

Investigación

Neurociencias

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

Time-lapse de imágenes en vivo de la relación clonal con células progenitoras neurales en el cerebro anterior El desarrollo de pez cebra

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

Formación de imágenes in vivo de calcio neuronal en 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

Fast Micro-iontoforesis de glutamato y GABA: una herramienta útil para investigar la integración sináptica

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

Imágenes en vivo de la mitosis en el desarrollo de la corteza de embriones de ratón

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

En Vivo Cerebral Funcional Imaging Enfoque Basado en calcio bioluminiscente Indicador GFP-aequorina

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

Grabaciones simultáneas de potenciales de campo Local Cortical, Electrocardiograma, electromiograma y respirar a ritmo de una rata libremente móvil

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

En Vivo Proyección de imagen de dos fotones de neuronas corticales en ratones neonatales

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

In vivo Imágenes de calcio en la aceituna inferior de ratón

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

Adquisición confiable de datos de electroencefalografía durante la electroencefalografía simultánea y la RMN funcional

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