Name: an in vitro preparation for eliciting and recording feeding motor programs with physiological movements in aplysia californica
Uploaded: 2012-12-05T13:00:00
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Diese Arbeit wurde von NIH NS047073 und NSF DMS1010434 unterstützt.

Ein. Herstellung von Lösungen <ol><li> Zu Magnesiumchlorid-Lösung, isotonische zu dem Meerwasser in der die Tiere gehalten (~ 1.000 millosmolar) ist vorzubereiten, markieren eine große Kanne auf Höhe des gewünschten Volumens. Füllen Sie die Kanne mit destilliertem Wasser auf etwa 80% dieser Ebene und abwiegen die entsprechende Menge an Magnesiumchloridhexahydrat eine 333 mM Lösung im Endvolumen erstellen. Fügen Sie den Magnesiumchlorid zu dem Krug, den Deckel schließen und kräftig schütteln, bis das Magnesi...

<ol>
	<li>Neustadter, D. M., Herman, R. L., Drushel, R. F., Chestek, D. W., Chiel, 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=The+kinematics+of+multifunctionality:+comparisons+of+biting+and+swallowing+in+Aplysia+californica.">The kinematics of multifunctionality: comparisons of biting and swallowing in Aplysia californica.</a> J. Exp. Biol. 210, 238-260 (2007).</li><li>Morton, D. W., Chiel, 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=In+vivo+buccal+nerve+activity+that+distinguishes+ingestion+from+rejection+can+be+used+to+predict+behavioral+transitions+in+Aplysia.">In vivo buccal nerve activity that distinguishes ingestion from rejection can be used to predict behavioral transitions in Aplysia.</a> J. Comp. Physiol. A. 172, 17-32 (1993).</li><li>Hurwitz, I., Neustadter, D., Morton, D. W., Chiel, H. J., Susswein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+patterns+of+the+B31/B32+pattern+initiators+innervating+the+I2+muscle+of+the+buccal+mass+during+normal+feeding+movements+in+Aplysia+californica.">Activity patterns of the B31/B32 pattern initiators innervating the I2 muscle of the buccal mass during normal feeding movements in Aplysia californica.</a> J. Neurophys. 75, 1309-1326 (1996).</li><li>Cullins, M. J., Chiel, 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=Electrode+fabrication+and+implantation+in+Aplysia+californica+for+multi-channel+neural+and+muscular+recordings+in+intact,+freely+behaving+animals.">Electrode fabrication and implantation in Aplysia californica for multi-channel neural and muscular recordings in intact, freely behaving animals.</a> J. Vis. Exp. (40), e1791 (2010).</li><li>Warman, E. N., Chiel, 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=A+new+technique+for+chronic+single+extracellular+recording+in+freely+behaving+animals+using+pipette+electrodes.">A new technique for chronic single extracellular recording in freely behaving animals using pipette electrodes.</a> J. Neurosci. Methods. 57, 161-169 (1995).</li><li>Lu, H., Chestek, C. A., Shaw, K. M., Chiel, 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=Selective+extracellular+stimulation+of+individual+neurons+in+ganglia.">Selective extracellular stimulation of individual neurons in ganglia.</a> J. Neural Eng. 5, 287-309 (2008).</li><li>Church, P. J., Lloyd, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+diverse+neuropeptide+cotransmitters+by+identified+motor+neurons+in+Aplysia.">Expression of diverse neuropeptide cotransmitters by identified motor neurons in Aplysia.</a> J. Neurosci. 11, 618-625 (1991).</li><li>Church, P. J., Lloyd, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+of+multiple+identified+motor+neurons+recorded+intracellularly+during+evoked+feedinglike+motor+programs+in+Aplysia.">Activity of multiple identified motor neurons recorded intracellularly during evoked feedinglike motor programs in Aplysia.</a> J. Neurophys. 72, 1794-1809 (1994).</li><li>Nargeot, R. N., Baxter, D. A., Byrne, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contingent-dependent+enhancement+of+rhythmic+motor+patterns:+an+in+vitro+analog+of+operant+conditioning.">Contingent-dependent enhancement of rhythmic motor patterns: an in vitro analog of operant conditioning.</a> J. Neurosci. 17, 8093-8105 (1997).</li><li>Kandel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Behavioral biology of Aplysia. , (1979).</li><li>Scott, M. L., Govind, C. K., Kirk, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromuscular+organization+of+the+buccal+system+in+Aplysia+californica.">Neuromuscular organization of the buccal system in Aplysia californica.</a> J. Comp. Neurol. 312, 207-222 (1991).</li><li>Susswein, A. J., Rosen, S. C., Gapon, S., Kupfermann, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+buccal+motor+programs+elicited+by+a+cholinergic+agonist+applied+to+the+cerebral+ganglion+of+Aplysia+californica.">Characterization of buccal motor programs elicited by a cholinergic agonist applied to the cerebral ganglion of Aplysia californica.</a> J. Comp. Physiol. A. 179, 509-524 (1996).</li><li>Kupfermann, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feeding+behavior+in+Aplysia:+A+simple+system+for+the+study+of+motivation.">Feeding behavior in Aplysia: A simple system for the study of motivation.</a> Behav. Biol. 10, 1-26 (1974).</li><li>Morton, D. W., Chiel, 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=The+timing+of+activity+in+motor+neurons+that+produce+radula+movements+distinguishes+ingestion+from+rejection+in+Aplysia.">The timing of activity in motor neurons that produce radula movements distinguishes ingestion from rejection in Aplysia.</a> J. Comp. Physiol. A. 173, 519-536 (1993).</li><li>Weiss, K. R., Chiel, H. J., Koch, U., Kupfermann, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+of+an+identified+histaminergic+neuron,+and+its+possible+role+in+arousal+of+feeding+behavior+in+semi-intact+Aplysia.">Activity of an identified histaminergic neuron, and its possible role in arousal of feeding behavior in semi-intact Aplysia.</a> J. Neurosci. 6, 2403-2415 (1986).</li><li>Jing, J., Weiss, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+variants+of+a+motor+act+in+a+modular+and+hierarchical+motor+network.">Generation of variants of a motor act in a modular and hierarchical motor network.</a> Curr. Biol. 15, 1712-1721 (2005).</li><li>Jing, J., Weiss, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+mechanisms+of+motor+program+switching+in+Aplysia.">Neural mechanisms of motor program switching in Aplysia.</a> J. Neurosci. 21, 7349-7362 (2001).</li><li>Morgan, P. T., Jing, J., Vilim, F. S., Weiss, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interneuronal+and+peptidergic+control+of+motor+pattern+switching+in+Aplysia.">Interneuronal and peptidergic control of motor pattern switching in Aplysia.</a> J. Neurophysiol. 87, 49-61 (2002).</li><li>Jing, J., Cropper, E. C., Hurwitz, I., Weiss, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+construction+of+movement+with+behavior-specific+and+behavior-independent+modules.">The construction of movement with behavior-specific and behavior-independent modules.</a> J. Neurosci. 24, 6315-6325 (2004).</li></ol>

Frühere Arbeiten haben Aplysia Motors Programme in dem intakten Tier und in reduzierter Zubereitungen wie isolierten Ganglien charakterisiert. Im intakten Tier, wobei Aufzeichnungen von einzelnen Neuronen wurden 5 erhalten wurden, sind solche Experimente sehr schwierig, und Elektroden können nicht von Neuron zu Neuron werden während der Zuführung verschoben. In isolierten Ganglien, können die Zustellbewegungen durch neuronale Aktivität induziert nicht beobachtet werden. Der suspendierte bukkale...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S671</td>
			<td>Biological, Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P217</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>19753</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>M63</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Fisher Scientifc</td>
			<td>C79</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose (dextrose)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7528</td>
			<td>BioXtra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MOPS buffer</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>17263</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbachol</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>10824</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SS255</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SA49</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-barreled capillary glass</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>6150</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flaming-Brown micropipette puller model P-80/PC</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Filament used: FT345B</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enamel coated stainless steel wire</td>
			<td>California Fine Wire</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>0.001D, coating h</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Household Silicone II Glue</td>
			<td>GE</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duro Quick-Gel superglue</td>
			<td>Henkel corp.</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A-M Systems model 1700 amplifier</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Filter settings: 300-500 Hz nerves,10-500 Hz I2 muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulsemaster Multi-Channel Stimulator</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>A300</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulus Isolator</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>A360</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AxoGraph X</td>
			<td>AxoGraph Scientific</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Veeder-Root Totalizing Counter</td>
			<td>Danaher</td>
			<td>C342-0562</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Connector Pins</td>
			<td>Bulgin</td>
			<td>SA3148/1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Connector Sockets</td>
			<td>Bulgin</td>
			<td>SA3149/1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184 Silicone Elastomer</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 x 50 mm Crystalizing Dish</td>
			<td>Pyrex</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Grease</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipet Tips</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>21-375D</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minutien Pins</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>26002-10</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modeling Clay</td>
			<td>Sargent Art</td>
			<td>22-4400</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk Sutures</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>K89OH</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whisper Air Pump</td>
			<td>Tetra</td>
			<td>77849</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquarium Tubing</td>
			<td>Eheim</td>
			<td>7783</td>
			<td>12/16 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elite Airstone</td>
			<td>Hagen</td>
			<td>A962</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas Spring Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15000-08</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 Fine Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11254-20</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yaki Sushi Nori Seaweed</td>
			<td>Rhee Bros</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes</td>
			<td>Kimberly-Clark</td>
			<td>34155</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an in vitro preparation for eliciting and recording feeding motor programs with physiological movements in aplysia californica

Multifunktionalität, die Fähigkeit einer Umfangsstruktur, um mehrere, unterschiedliche Verhaltensweisen 1 zu erzeugen, erlaubt eine rasche Anpassung Tieren ihr Verhalten an wechselnde Umweltbedingungen. Die Meeresschnecke Aplysia californica bietet eine tractable System zur Untersuchung der Multifunktionalität. Während der Nahrungsaufnahme erzeugt Aplysia mehrere verschiedene Arten von Verhaltensweisen mit dem gleichen Zuführvorrichtung, die bukkale Masse. Die Ganglien daß steuern diese Verhaltensweisen enthalten eine Reihe von großen, identifizierten Neuronen zugänglichen elektrophysiologische Untersuchung sind. Die Aktivität dieser Neuronen in Motor-Programme, die in zwei Arten, und Ingestiv egestive Programme, über den Zeitpunkt der neuronalen Aktivität, schließt das Lebensmittel Greifer relativ zu der neuronalen Aktivität basierend unterteilt werden beschrieben worden, dass protracts oder zurückzieht der Greifer 2. Allerdings in isolierten Ganglien, sind die Muskelbewegungen, die diese Verhaltensweisen erzeugen würde fehlen, so dass esschwerer zu sein, ob die Motor-Programme beobachtet Korrelate realen Verhalten sind. In vivo Nerv und Muskel Aufnahmen gewonnen wurden entsprechend Ernährungsprogramme 2,3,4, aber es ist sehr schwierig, direkt von einzelnen Neuronen 5 aufzuzeichnen. Zusätzlich in vivo kann ingestive Programmen weiter in beißt und verschlingt 1,2, eine Unterscheidung, die nur schwer in den meisten bisher in vitro beschriebenen Präparate machen, ist unterteilt werden. Der suspendierte bukkalen Masseaufbereitung (Abbildung 1) schließt die Lücke zwischen isolierten Ganglien und intakten Tieren. In dieser Vorbereitung ingestive Verhaltensweisen - sowohl Beißen und Schlucken - und können egestive Verhaltensweisen (Ablehnung) ausgelöst werden, zur gleichen Zeit als einzelne Neuronen aufgenommen werden können und angeregt mit extrazellulären Elektroden 6. Die Zustellbewegungen mit diesen verschiedenen Verhaltensweisen zugeordnet werden Recor seinded, quantifiziert und direkt an die motorischen Programmen verwandt. Die Motor-Programme in der aufgehängten Masse bukkalen Herstellung zu sein scheinen ähnlich zu denen in vivo als werden motorischen Programmen ausgelöste in isolierten Ganglien beobachtet. Somit können die Programme in diesem Motor Zubereitung betragen mehr direkt zu in vivo Verhalten in Bezug, zur gleichen Zeit, sind einzelne Neuronen besser zugänglich, um die Aufnahme und Stimulation als in intakten Tieren. Darüber, wie ein Zwischenschritt zwischen isolierten Ganglien und intakten Tieren, Erkenntnisse aus der abgehängten bukkalen Masse kann bei der Interpretation der Daten sowohl in reduzierter und intakte Einstellungen erhalten helfen. Der suspendierte bukkalen Masseaufbereitung ist ein nützliches Werkzeug für die Charakterisierung der neuronalen Steuerung der Multifunktionalität in Aplysia.

When an extracellular electrode is positioned above a neuron's soma and used to stimulate the neuron, a one-for-one correspondence between spikes on the soma channel and on the nerve(s) the neuron projects to can be observed (Figure 6, left panel, stimulation of identified neuron B9). The soma channel (top channel) is set to stimulating mode when the current is applied (time 1 in the figure), and is then quickly switched to recording mode (time 2). By maintaining the position of the electrode, the...

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An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica (Video) | JoVE 

Wir beschreiben eine Technik, um extrazellulär erfassen und zu stimulieren von Nerven, Muskeln und einzelnen identifizierten Neuronen<em&gt; In vitro</em&gt; Sobald Hervorrufen und Beobachten verschiedener Zuführen Verhalten in der Zuführvorrichtung der<em&gt; Aplysia</em&gt;.

Ein<em&gt; In Vitro</em&gt; Vorbereitung zur Auslösung und Aufzeichnung Feeding Motor Programme mit Physiologische Bewegungen in<em&gt; Aplysia californica</em

Multifunctionality, the ability of one peripheral  structure to generate multiple, distinct behaviors1, allows animals  to rapidly adapt their behaviors ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica

Electrode Fabrication and Implantation in Aplysia californica for Multi-channel Neural and Muscular Recordings in Intact, Freely Behaving Animals

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Electrode Herstellung und Implantation in Aplysia californica Für Multi-Channel-Neuro-und Muskel-Recordings in Intact, Frei Behaving Tiere

Recording from key nerves and muscles of Aplysia during feeding behavior allows us to study the patterns of neural control in an intact animal.  ...

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Retrograde Fluoreszenzmarkierung Ermöglicht Gezielte Extracellular Einzel-Einheit Aufnahme von identifizierten Neuronen<em&gt; In vivo</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

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