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
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국방부 (국방 고급 연구 프로젝트 기관, 젊은 교수 상, 그랜트 번호 N66001-09-1-2117)과 NINDS (R15NS070734)의 지원을받는 연구.

1. 동물의 외과 준비 1. 실험 과목 대뇌 피질 뉴런에있는 파란색 빛에 민감한 양이온 채널, Channelrhodopsin-2를 표현 잭스 스트레인 # 7612) 또는 기타 마우스, B6.Cg-TG (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J 유전자 변형 라인 9 마우스를 사용합니다. B6.Cg-TG (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J 유전자 변형 라인의 대뇌 피질에 푸른 빛의 응용 가능성 9,10를 depolarize하고 조치를 받아야...

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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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방법은 하나 이전에 불가능 시간 규모 glycolytic 중간 락트산의 두뇌 농도의 수면과 변화 사이의 관계를 측정 할 수 있도록 여기에 소개했다. 동물이 깨어나, NREMS와 REMS 사이의 자발적인 전환을 받고있다. 동물이 전환을 받다 동안 또한, 우리는 optogenetic 자극을 적용 할 수 있습니다. 데이터 락트산 산화 효소 기반 바이오 센서의 판독에 그 자연과 유도 모두 파도에 미치는 영향을 설명 데이트를 모았...

<table border="1"><tbody><tr><td> 구성 요소 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> BASi 마우스 가이드 정맥 </td><td> 피나클 기술 / BASi 주식회사 </td><td> 7032 </td><td></td></tr><tr><td> 락트산 바이오 센서 </td><td> 피나클 기술 </td><td> 7004 </td><td></td></tr><tr><td> 머리 산 </td><td> 피나클 기술 </td><td> 8402 </td><td></td></tr><tr><td> 수면 / 바이오 센서 녹화 시스템 </td><td> 피나클 기술 </td><td> 8400-K1-SL </td><td> 이 EEG 채널, 1 EMG 채널, &amp; 1 바이오 센서 </td></tr><tr><td> 테 더링 마우스 인 체외 보정 키트 </td><td> 피나클 기술 </td><td> 7000-K1-T </td><td></td></tr><tr><td> 광섬유 가이드 정맥 </td><td> 플라스틱 하나 </td><td> C312G </td><td> 21 게이지 가이드 정맥 </td></tr><tr><td> 더미 정맥 </td><td> 플라스틱 하나 </td><td> C312DC </td><td> 21 게이지 더미 </td></tr><tr><td> 다이아몬드 섬유 스크라이브 </td><td> Thorlabs </td><td> S90W </td><td></td></tr><tr><td> 섬유 커넥터 크림프 도구 </td><td> Thorlabs </td><td> CT042 </td><td></td></tr><tr><td> 분기 관 </td><td> Thorlabs </td><td> FT030 </td><td> 03.0 mm </td></tr><tr><td></td><td> Thorlabs </td><td> T10S13 </td><td> 최대 DIA. 0.012 </td></tr><tr><td> 분기 튜브 스트리퍼 </td><td> Thorlabs </td><td> FTS3 </td><td></td></tr><tr><td> 맨 하드 Cladding 멀티 섬유 </td><td> Thorlabs </td><td> BFL37-200 </td><td> 200 μm 코어, 0.37 NA </td></tr><tr><td> 와이어 자르는 / 케블라 자르는 가위 </td><td> Thorlabs </td><td> T865 </td><td></td></tr><tr><td> 광섬유 에폭시 </td><td> Thorlabs </td><td> F112 </td><td></td></tr&gt; <tr><td> 섬유 스트리퍼 도구 </td><td> Thorlabs </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 유리 연마 플레이트 </td><td> Thorlabs </td><td> CTG913 </td><td></td></tr><tr><td> 고무 폴리싱 패드 </td><td> Thorlabs </td><td> NRS913 </td><td></td></tr><tr><td> 아이 루페 </td><td> Thorlabs </td><td> JEL10 </td><td></td></tr><tr><td> 김 물티슈 </td><td> Thorlabs </td><td> KW32 </td><td></td></tr><tr><td> 압축 공기 </td><td> Thorlabs </td><td> CA3 </td><td></td></tr><tr><td> 폴리싱 퍽 </td><td> Thorlabs </td><td> D50-XX </td><td></td></tr><tr><td> 섬유 검사 범위 </td><td> Thorlabs </td><td> CL-200 </td><td></td></tr><tr><td> 연마 영화 </td><td> Thorlabs </td><td> LFG5P, LFG3P, LFG1P, LFG03P </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC 커넥터 끝 </td><td> Thorlabs </tD&gt; <td> 30126G2-240 </td><td> 240 μm의 정공, SS 페럴 </td></tr><tr><td> MC의 자극 단위 </td><td> 멀티 채널 시스템 </td><td> STG-4002 </td><td></td></tr><tr><td> MC의 자극 소프트웨어 </td><td> 멀티 채널 시스템 </td><td> MC-자극 V 2.1.5 </td><td></td></tr><tr><td> 블루 레이저 </td><td> CrystaLaser </td><td> CL473 - 050-0 </td><td></td></tr><tr><td> 레이저 전원 공급 장치 </td><td> CrystaLaser </td><td> CL2005 </td><td></td></tr><tr><td> 광섬유 로타리 조인트 </td><td> 도리스 식 렌즈 </td><td> FRJ-V4 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 표 2. 용품 및 장비. </td></tr></tbody></table>

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

뇌는 질량에 의해 신체의 5 % 이하를 나타냅니다이지만, 나머지 1에서 몸에서 사용하는 포도당의 약 분기 활용합니다. 비 급속 안구 운동 수면 (NREMS), 시간의 수면의 가장 큰 부분의 기능은 불확실합니다. 그러나, NREMS 중 하나를 분출하는 기능은 잠이 오지 않음 2-4를 기준으로 뇌성 포도당 이용의 속도에 상당한 감소이다. 해당 제품 및 기타 연구 결과는 수면 뇌성 신진 대사에 관련된 기능을 제공하는 널리 통용되고 있던 신념으로 이어 왔습니다. 그러나 NREMS 동안 뇌성 포도당 신진 대사의 감소 근간이 메커니즘은 elucidated 할 수 남아 있습니다. 뇌성 신진 대사 속도에 영향을 미칠 수 있습니다 NREMS과 관련된 하나의 현상이 뇌파 5,6에서 속도가 느린 파도, 4 Hz에서보다 주파수에서 진동의 발생입니다. 두개골 또는 대뇌 피질 표면의 수준에서 감지 이러한 느린 파도가를 반영depolarized / 최대 상태 hyperpolarized / 아래 상태 7 사이의 기본 뉴런의 진동. 다운 상태 동안, 세포는 수백 밀리 초까지 간격에 대한 작업 잠재력을 받아야하지 않습니다. 작업 잠재력에 대한 후속 이온 농도 그라디언트의 복원은 세포 팔에 큰 신진 대사 하중을 나타냅니다 NREMS과 관련된 아래 주 동안 활동 전위의 부재가 깨어날 상대적으로 감소 신진 대사에 참여할 수 있습니다. 두 기술 도전은 테스트하려면이 가상 관​​계를 위해 해결해야했습니다. 첫째, 대뇌 EEG의 역학을 반영한 시간적 해상도로 뇌성 glycolytic 신진 대사를 측정 할 필요 (그​​ 대신 분 초 동안입니다.) 이렇게하려면 우리는 젖산의 농도, 에어로빅 작용의 제품, 따라서 쥐의 뇌에 포도당 신진 대사의 속도의 기록을 측정. 락트산였다전두엽 피질에 포함 된 젖산 산화 효소 기반의 실시간 센서를 사용하여 측정. 감지 메커니즘은 락트산 산화 효소 분자의 층으로 둘러싸인 백금 - 이리듐 전극으로 구성되어 있습니다. 락트산 산화 효소에 의해 젖산의 대사는 백금 - 이리듐 전극에 전류를 생산 과산화수소를 생산하고 있습니다. 그래서 대뇌 작용들로 ramping는 감지 전극에 증가 현재에 반영되어 락트산 산화 효소에 대한 기판의 농도 증가를 제공합니다. 이 NREMS의 다른 측면에서이 변수를 분리하기 위해 대뇌 피질의 흥분을 조작하는 동안이 변수를 측정하기 위해 추가로 필요했습니다. 우리는 Pyra의 optogenetic 활성화를 통해 뇌성 대뇌 피질의 neuronal 활동의 elecetroencephalogram, 락트산 바이오 센서를 통해 glycolytic 유량의 측정 및 조작을 통해 neuronal 활동의 동시 측정을위한 실험 시스템을 고안midal 뉴런. 우리는 수면 관련 electroencephalographic 파형과 대뇌 피질의 젖산 농도의 순간 - 투 - 순간 역학 사이의 관계를 문서화하는이 시스템을 활용하고 있습니다. 프로토콜 자유롭게 동물을 행동에 공부에 관심이있는 개인을 위해 유용 할 수 있습니다, 뇌 내의 electroencephalographic 수준과 세포 에너지 론에서 측정 neuronal 활동 사이의 관계.

<html> 으로, 그림 2에 표시된 EEG, EMG 및 뇌성 젖산 농도가 지속적으로 모니터링하는 동안 optogenetic의 자극과 EEG / 락 테이트 / EMG 데이터 수집을위한 시설을 갖추고 쥐가 자연 슬립 / 웨이크 상태 전환을 받았습니다. 락트산 센서의 전류는 EEG 낮은 진폭의 기간 동안 증가하고 EEG 높은 진폭의 기간 동안 감소. 그림 3에 도시 된 바와 같이, EEG의 두 채널은 전두엽 피...

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

절차는 뇌파, electromyogram, 그리고 뇌성 젖산 농도를 모니터링하는 동안 optogenetically 뇌성 대뇌 피질의 피라미드 뉴런의 활동을 조작하기위한 설명되어 있습니다. 사람들이 자연 수면 / 웨이크주기를 받아야 동안 실험 녹음 케이블 테 더링 마우스에 수행됩니다. Optogenetic 장비는 우리의 실험실에서 조립, 녹화 장비는 상업적으로 사용할 수 있습니다.

동시 Electroencephalography, 설치류 대뇌 피질의 젖산 농도와 Neuronal 활동 Optogenetic 조작의 실시간 측정

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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

쥐 두뇌에 동시 fMRI와 전기 생리학

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

연구

신경과학

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

의 연결을 Morphogenesis의 연구를위한 방법 :<em&gt; 예 생체내</em배아 Murine 대뇌 피질에서&gt; RNAi의 Electroporation

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the ...

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

사용하는 마우스 대뇌 피질과 해마의 시각화 및 Dendrites와 쪽이의 유전자 조작<em&gt; utero에서</em&gt; Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

급성 Hippocampal 슬라이스에 Synaptically-evoked Astroglial와 Neuronal 응답의 듀얼 Electrophysiological 레코딩

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

소뇌 과립 신경 세포의 유전자 조작<em&gt; 체외</em&gt;와<em&gt; 생체</em&gt; 신경 세포의 형태와 마이그레이션을 연구하는

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

신경 발사 환율의 조작에 의해 성상 세포 수용체의 가소성을 유도

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

설치류 중추 신경계의 생체 Optogenetic 자극

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Optogenetic 쥐 행동에 Hippocampal 세타 진동의 유입

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Simultaneous Cryosectioning of Multiple Rodent Brains

여러 설치류 두뇌의 동시 Cryosectioning

Histology and immunohistochemistry are routine methods of analysis to visualize microscopic anatomy and localize proteins within biological tissue. In ...