Name: simultaneous electroencephalography, real-time measurement of lactate concentration and optogenetic manipulation of neuronal activity in the rodent cerebral cortex
Uploaded: 2012-12-19T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral C

La ricerca finanziata dal Dipartimento della Difesa (Defense Advanced Research Projects Agency, Premio Facoltà giovane, il codice di autorizzazione N66001-09-1-2117) e NINDS (R15NS070734).

1. Preparazione chirurgica degli animali 1. I soggetti sperimentali Utilizzare i topi del B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J linea transgenica 9; deformazione JAX # 7612) o di altri topi che esprime il blu sensibile alla luce canale cationico, channelrhodopsin-2, in neuroni corticali cerebrali. Applicazione di luce blu alla corteccia cerebrale del B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J linea transgenica fa sì che i neuroni piramidali che esprimono channelr...

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	<li>Magistretti, P., Zigmond, M. J., Bloom, F. E., Landis, S. C., Roberts, J. L., Squire, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+Energy+Metabolism.">Brain Energy Metabolism.</a> Fundamental Neuroscience. , 389-413 (1999).</li><li>Maquet, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+glucose+utilization+during+sleep-wake+cycle+in+man+determined+by+positron+emission+tomography+and+[18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose+method.">Cerebral glucose utilization during sleep-wake cycle in man determined by positron emission tomography and [18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose method.</a> Brain Res. 513 (1), 136-143 (1990).</li><li>Buchsbaum, M. 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U.S.A. 100 (10), 6227-6232 (2003).</li><li>Tsunematsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+optogenetic+silencing+of+orexin/hypocretin+neurons+induces+slow-wave+sleep+in+mice.">Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice.</a> J. Neurosci. 31 (29), 10529-10539 (2011).</li><li>Le, S., Gruner, J. A., Mathiasen, J. R., Marino, M. J., Schaffhauser, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+ex+vivo+receptor+occupancy+and+wake-promoting+activity+of+selective+H3+receptor+antagonists.">Correlation between ex vivo receptor occupancy and wake-promoting activity of selective H3 receptor antagonists.</a> J. Pharmacol. Exp. Ther. 325 (3), 902-909 (2008).</li><li>Burmeister, J. J., Palmer, M., Gerhardt, G. 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Protoc. 5 (2), 247-254 (2010).</li><li>Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortically-induced+coherence+of+a+thalamic-generated+oscillation.">Cortically-induced coherence of a thalamic-generated oscillation.</a> Neuroscience. 92 (2), 427-443 (1999).</li><li>Liu, Z. W., Faraguna, U., Cirelli, C., Tononi, G., Gao, X. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+evidence+for+wake-related+increases+and+sleep-related+decreases+in+synaptic+strength+in+rodent+cortex.">Direct evidence for wake-related increases and sleep-related decreases in synaptic strength in rodent cortex.</a> J. Neurosci. 30 (25), 8671-8675 (2010).</li><li>Iwai, Y., Honda, S., Ozeki, H., Hashimoto, M., Hirase, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+head-mountable+LED+device+for+chronic+stimulation+of+optogenetic+molecules+in+freely+moving+mice.">A simple head-mountable LED device for chronic stimulation of optogenetic molecules in freely moving mice.</a> Neurosci. Res. 70 (1), 124-127 (2011).</li></ol>

I metodi qui presentati permettono di misurare la relazione tra sonno e cambiamenti nella concentrazione cervello del lattato glicolitico intermedio su una scala di tempo non possibile in precedenza. Gli animali sottoposti spontaneamente delle transizioni tra veglia, NREMS e REMS. Inoltre, siamo in grado di applicare stimoli optogenetic mentre gli animali sottoposti a queste transizioni. I dati raccolti fino ad oggi dimostrano che l&#39;impatto sia spontanea che indotta onde sulla lettura di un lattato ossidasi a base d...

<table border="1"><tbody><tr><td> Componente </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti (opzionale) </td></tr><tr><td> BASi mouse Guida Cannula </td><td> Pinnacle Tecnologia / BASi Inc </td><td> 7032 </td><td></td></tr><tr><td> Biosensor lattato </td><td> Pinnacle Tecnologia </td><td> 7004 </td><td></td></tr><tr><td> Montato su testina </td><td> Pinnacle Tecnologia </td><td> 8402 </td><td></td></tr><tr><td> Sleep / Sistema di registrazione Biosensor </td><td> Pinnacle Tecnologia </td><td> 8400-K1-SL </td><td> 2 canali EEG, 1 canale EMG, e 1 biosensore </td></tr><tr><td> Mouse Tethered in vitro Kit di calibrazione </td><td> Pinnacle Tecnologia </td><td> 7000-K1-T </td><td></td></tr><tr><td> Fibra ottica Guida Cannula </td><td> Plastics One </td><td> C312G </td><td> 21 gauge Guide Cannula </td></tr><tr><td> Cannula Dummy </td><td> Plastics One </td><td> C312DC </td><td> 21 Gauge Dummy </td></tr><tr><td> Diamante fibra Scribe </td><td> Thorlabs </td><td> S90W </td><td></td></tr><tr><td> Fibra Crimp strumento </td><td> Thorlabs </td><td> CT042 </td><td></td></tr><tr><td> Forcazioni Tubi </td><td> Thorlabs </td><td> FT030 </td><td> 03.0 millimetri </td></tr><tr><td></td><td> Thorlabs </td><td> T10S13 </td><td> Max Dia. 0,012 </td></tr><tr><td> Forcazioni Tubo Stripper </td><td> Thorlabs </td><td> FTS3 </td><td></td></tr><tr><td> Bare Fiber Rivestimento duro Multimodale </td><td> Thorlabs </td><td> BFL37-200 </td><td> Nucleo 200 micron, 0,37 NA </td></tr><tr><td> Filo Snips / Kevlar Cesoie </td><td> Thorlabs </td><td> T865 </td><td></td></tr><tr><td> Fibra ottica epossidica </td><td> Thorlabs </td><td> F112 </td><td></td></tr&gt; <tr><td> Fibra Stripper Strumento </td><td> Thorlabs </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Lucidatura di vetro piatto </td><td> Thorlabs </td><td> CTG913 </td><td></td></tr><tr><td> Gomma lucidatura Pad </td><td> Thorlabs </td><td> NRS913 </td><td></td></tr><tr><td> Eye Loupe </td><td> Thorlabs </td><td> JEL10 </td><td></td></tr><tr><td> Kim Wipes </td><td> Thorlabs </td><td> KW32 </td><td></td></tr><tr><td> Aria compressa </td><td> Thorlabs </td><td> CA3 </td><td></td></tr><tr><td> Lucidatura Puck </td><td> Thorlabs </td><td> D50-xx </td><td></td></tr><tr><td> Fibra di controllo portata </td><td> Thorlabs </td><td> CL-200 </td><td></td></tr><tr><td> Films lucidatura </td><td> Thorlabs </td><td> LFG5P, LFG3P, LFG1P, LFG03P </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC connettore finale </td><td> Thorlabs </td&gt; <td> 30126G2-240 </td><td> Alesaggio 240 micron, SS boccole </td></tr><tr><td> MC Stimolo </td><td> Sistemi multi-canale </td><td> STG-4002 </td><td></td></tr><tr><td> MC stimolo Software </td><td> Sistemi multi-canale </td><td> MC-stimolo V 2.1.5 </td><td></td></tr><tr><td> Blue Laser </td><td> CrystaLaser </td><td> CL473-050-0 </td><td></td></tr><tr><td> Laser Alimentazione </td><td> CrystaLaser </td><td> CL2005 </td><td></td></tr><tr><td> Fibra ottica comune Rotary </td><td> Lenti doriche </td><td> FRJ-v4 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabella 2. Materiali di consumo e attrezzature. </td></tr></tbody></table>

simultaneous electroencephalography, real-time measurement of lactate concentration and optogenetic manipulation of neuronal activity in the rodent cerebral cortex

Sebbene il cervello rappresenta meno del 5% della massa del corpo, utilizza circa un quarto del glucosio utilizzato dal corpo a riposo 1. La funzione del sonno non REM (NREMS), la più grande porzione di sonno da tempo, è incerto. Tuttavia, una caratteristica saliente di NREMS è una riduzione significativa nel tasso di utilizzazione del glucosio cerebrale rispetto alla veglia 2-4. Questo ed altri risultati hanno portato alla convinzione diffusa che il sonno ha una funzione relativa al metabolismo cerebrale. Tuttavia, i meccanismi alla base della riduzione del metabolismo del glucosio cerebrale durante NREMS restano da chiarire. Un fenomeno associato NREMS che potrebbero avere un impatto tasso metabolico cerebrale è la presenza di onde lente, oscillazioni a frequenze inferiori a 4 Hz, nel elettroencefalogramma 5,6. Queste onde lente rilevate a livello del cranio o cerebrali riflettono la superficie corticaleoscillazioni dei neuroni sottostanti tra uno stato depolarizzata / e uno stato iperpolarizzato / giù 7. Durante lo stato verso il basso, le cellule non subiscono potenziali di azione per gli intervalli fino a 100 diversi millisecondi. Restauro di gradienti di concentrazione ionici successivi potenziali d&#39;azione rappresenta un carico significativo sul metabolismo della cellula 8; assenza di potenziali d&#39;azione verso il basso durante stati associati NREMS può contribuire ad un metabolismo ridotto rispetto a svegliarsi. Due sfide tecniche dovevano essere affrontate per questo rapporto ipotetico da testare. Prima, è stato necessario misurare cerebrale metabolismo glicolitico con una risoluzione temporale riflettente della dinamica del EEG cerebrale (cioè, più di secondi piuttosto che minuti). Per fare ciò, abbiamo misurato la concentrazione di lattato, il prodotto della glicolisi aerobica, e quindi una lettura della velocità del metabolismo del glucosio nel cervello di topi. Lattato eramisurata con un sensore basato lattato ossidasi tempo reale incorporato nella corteccia frontale. Il meccanismo di rilevamento costituito da un elettrodo di platino-iridio circondato da uno strato di molecole di lattato ossidasi. Metabolismo del lattato dal lattato ossidasi produce perossido di idrogeno, che produce una corrente in platino-iridio elettrodo. Così un dilagare della glicolisi cerebrale fornisce un aumento della concentrazione di substrato per lattato ossidasi, che poi si riflette in un aumento di corrente all&#39;elettrodo di rilevamento. Era inoltre necessario misurare queste variabili mentre manipolando l&#39;eccitabilità della corteccia cerebrale, in modo da isolare la variabile da altre sfaccettature NREMS. Abbiamo messo a punto un sistema sperimentale per la misura simultanea di attività neuronale attraverso il elecetroencephalogram, misura del flusso glicolitico tramite un biosensore lattato, e la manipolazione di attività cerebrale corticale neuronale attraverso l&#39;attivazione optogenetic di piramideneuroni Midal. Abbiamo utilizzato questo sistema per documentare la relazione tra sonno-correlati e le forme d&#39;onda elettroencefalografica momento per momento dinamiche di concentrazione di lattato nella corteccia cerebrale. Il protocollo può essere utile per qualsiasi individuo interessato a studiare, a comportarsi liberamente roditori, il rapporto tra attività neuronale misurata a livello elettroencefalografico ed energetica cellulari all&#39;interno del cervello.

<html> Come mostrato in figura 2, un mouse per la stimolazione optogenetic e lattato / EEG / EMG la raccolta dei dati sono stati sottoposti spontanee sonno / veglia transizioni di stato, mentre EEG, EMG e la concentrazione di lattato cerebrale sono stati monitorati in continuo. Corrente del sensore di aumento della lattato durante i periodi di bassa ampiezza EEG e una diminuzione durante i periodi di alta ampiezza EEG. Come mostrato in figura 3, entrambi i canali del E...

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Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

La procedura è descritta per manipolare l&#39;attività dei neuroni cerebrali corticali piramidali optogenetically mentre l&#39;elettroencefalogramma, elettromiogramma, e cerebrale concentrazione di lattato sono monitorati. Registrazioni sperimentali vengono eseguite su cavo-frenati topi, mentre subiscono spontanee sonno / veglia cicli. Optogenetic apparecchiatura è assemblata nel nostro laboratorio, apparecchi registrazione è commercialmente disponibile.

Elettroencefalografia simultanea, in tempo reale misura della concentrazione di lattato e la manipolazione Optogenetic di attività neuronale nella corteccia cerebrale Rodentia

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

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