Name: generation of local ca1 &#947; oscillations by tetanic stimulation
Uploaded: 2015-08-14T13:00:00
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Supported by APA to RJH, NHMRC program grant 400121 to SP, and NMHRC fellowship 1005050 to SP. CAR acknowledges the support of the ARC (FT0990628) and the DOWD fellowship scheme. The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health is supported by Victorian State Government infrastructure funds.

Todos los experimentos con ratones fueron aprobados por el comité de ética animal Florey Instituto. 1. Configuración para cortar rebanadas de cerebro <ol><li> Preparar una solución de corte compuesto por (mM) 125 La colina-Cl, 2,5 KCl, CaCl2 0,4, 6 MgCl2, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO3, 20 D-glucosa satura con gas carbógeno (95% O 2 -5 % de CO 2) y un líquido cefalorraquídeo artificial (LCRa solución) de graba...

<ol>
	<li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theta+rhythm+of+navigation:+link+between+path+integration+and+landmark+navigation,+episodic+and+semantic+memory.">Theta rhythm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory.</a> Hippocampus. 15 (7), 827-840 (2005).</li><li>Vanderwolf, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+electrical+activity+and+voluntary+movement+in+the+rat.">Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 26 (4), 407-418 (1969).</li><li>Bartos, M., Vida, I., Jonas, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+mechanisms+of+synchronized+gamma+oscillations+in+inhibitory+interneuron+networks.">Synaptic mechanisms of synchronized gamma oscillations in inhibitory interneuron networks.</a> Nat. Rev. Neurosci. 8 (1), 45-56 (2007).</li><li>Buzs&#225;ki, G., Wang, X. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+gamma+oscillations.">Mechanisms of gamma oscillations.</a> Annu. Rev. Neurosci. 35, 203-225 (2012).</li><li>Kobayashi, K., 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=Cortical+contribution+to+scalp+EEG+gamma+rhythms+associated+with+epileptic+spasms.">Cortical contribution to scalp EEG gamma rhythms associated with epileptic spasms.</a> Brain Dev. 35 (8), 762-770 (2013).</li><li>Andreou, C., 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=Increased+Resting-State+Gamma-Band+Connectivity+in+First-Episode+Schizophrenia.">Increased Resting-State Gamma-Band Connectivity in First-Episode Schizophrenia.</a> Schizophr Bull. , (2014).</li><li>Alarcon, G., Binnie, C. D., Elwes, R. D., Polkey, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+spectrum+and+intracranial+EEG+patterns+at+seizure+onset+in+partial+epilepsy.">Power spectrum and intracranial EEG patterns at seizure onset in partial epilepsy.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 94 (5), 326-337 (1995).</li><li>Fisher, R. S., Webber, W. R., Lesser, R. P., Arroyo, S., Uematsu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+EEG+activity+at+the+start+of+seizures.">High-frequency EEG activity at the start of seizures.</a> J. Clin. Neurophysiol. 9 (3), 441-448 (1992).</li><li>Kwan, P., Brodie, M. 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+identification+of+refractory+epilepsy.">Early identification of refractory epilepsy.</a> N. Engl. J. Med. 342 (5), 314-319 (2000).</li><li>Traub, R. D., Kopell, N., Bibbig, A., Buhl, E. H., LeBeau, F. E., Whittington, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gap+junctions+between+interneuron+dendrites+can+enhance+synchrony+of+gamma+oscillations+in+distributed+networks.">Gap junctions between interneuron dendrites can enhance synchrony of gamma oscillations in distributed networks.</a> J. Neurosci. 21 (23), 9478-9486 (2001).</li><li>Traub, R. D., Whittington, M. A., Buhl, E. H., Jefferys, J. G., Faulkner, 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=On+the+mechanism+of+the+gamma+--&gt;+beta+frequency+shift+in+neuronal+oscillations+induced+in+rat+hippocampal+slices+by+tetanic+stimulation.">On the mechanism of the gamma --&gt; beta frequency shift in neuronal oscillations induced in rat hippocampal slices by tetanic stimulation.</a> J. Neurosci. 19 (3), 1088-1105 (1999).</li><li>Whittington, M. A., Stanford, I. M., Colling, S. B., Jefferys, J. G., Traub, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+patterns+of+gamma+frequency+oscillations+tetanically+induced+in+the+rat+hippocampal+slice.">Spatiotemporal patterns of gamma frequency oscillations tetanically induced in the rat hippocampal slice.</a> J. Physiol. 502 (3), 591-607 (1997).</li><li>Avoli, M., Panuccio, G., Herrington, R., D&#8217;Antuono, M., de Guzman, P., L&#233;vesque, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+different+interictal+spike+patterns+anticipate+ictal+activity+in+vitro.">Two different interictal spike patterns anticipate ictal activity in vitro.</a> Neurobiol. Dis. 52, 168-176 (2013).</li><li>Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Network+Dynamics+During+the+Progression+of+Seizure-Like+Events+in+the+Hippocampal-Parahippocampal+Regions.">Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions.</a> Cereb Cortex. 24 (1), 162-173 (2014).</li><li>Gloveli, T., Albrecht, D., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+low+Mg2++induced+epileptiform+activity+in+rat+hippocampal+and+entorhinal+cortex+slices+during+adolescence.">Properties of low Mg2+ induced epileptiform activity in rat hippocampal and entorhinal cortex slices during adolescence.</a> Brain Res. Dev. Brain Res. 87 (2), 145-152 (1995).</li><li>McLeod, F., Ganley, R., Williams, L., Selfridge, J., Bird, A., Cobb, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+seizure+threshold+and+altered+network+oscillatory+properties+in+a+mouse+model+of+Rett+syndrome.">Reduced seizure threshold and altered network oscillatory properties in a mouse model of Rett syndrome.</a> Neuroscience. 231, 195-205 (2013).</li><li>Bracci, E., Vreugdenhil, M., Hack, S. P., Jefferys, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+synchronizing+mechanisms+of+tetanically+induced+hippocampal+oscillations.">On the synchronizing mechanisms of tetanically induced hippocampal oscillations.</a> J. Neurosci. 19 (18), 8104-8113 (1999).</li><li>Main, M. J., Cryan, J. E., Dupere, J. R., Cox, B., Clare, J. J., Burbidge, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+KCNQ2/3+potassium+channels+by+the+novel+anticonvulsant+retigabine.">Modulation of KCNQ2/3 potassium channels by the novel anticonvulsant retigabine.</a> Mol. Pharmacol. 58 (2), 253-262 (2000).</li><li>Wickenden, A. D., Yu, W., Zou, A., Jegla, T., Wagoner, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retigabine,+a+novel+anti-convulsant,+enhances+activation+of+KCNQ2/Q3+potassium+channels.">Retigabine, a novel anti-convulsant, enhances activation of KCNQ2/Q3 potassium channels.</a> Mol. Pharmacol. 58 (3), 591-600 (2000).</li><li>Otto, J. F., Kimball, M. M., Wilcox, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+the+anticonvulsant+retigabine+on+cultured+cortical+neurons:+changes+in+electroresponsive+properties+and+synaptic+transmission.">Effects of the anticonvulsant retigabine on cultured cortical neurons: changes in electroresponsive properties and synaptic transmission.</a> Mol. Pharmacol. 61 (4), 921-927 (2002).</li><li>Pomper, J. K., Graulich, J., Kovacs, R., Hoffmann, U., Gabriel, S., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+oxygen+tension+leads+to+acute+cell+death+in+organotypic+hippocampal+slice+cultures.">High oxygen tension leads to acute cell death in organotypic hippocampal slice cultures.</a> Brain Res. Dev. Brain Res. 126 (1), 109-116 (2001).</li><li>Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+in+vitro+CA1+network+activity+in+a+sodium+channel+&#946;1(C121W)+subunit+model+of+genetic+epilepsy.">Enhanced in vitro CA1 network activity in a sodium channel &#946;1(C121W) subunit model of genetic epilepsy.</a> Epilepsia. 55 (4), 601-608 (2014).</li><li>Lord, L. -. D., Expert, P., Huckins, J. F., Turkheimer, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+energy+metabolism+and+the+brain/'s+functional+network+architecture:+an+integrative+review.">Cerebral energy metabolism and the brain/'s functional network architecture: an integrative review.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 33 (9), 1347-1354 (2013).</li><li>H&#225;jos, N., 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=Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices:+importance+of+oxygen+supply.">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur. J. Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li><li>H&#225;jos, N., Mody, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishing+a+physiological+environment+for+visualized+in+vitro+brain+slice+recordings+by+increasing+oxygen+supply+and+modifying+aCSF+content.">Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content.</a> J. Neurosci. Methods. 183 (2), 107-113 (2009).</li><li>Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Network+Dynamics+During+the+Progression+of+Seizure-Like+Events+in+the+Hippocampal-Parahippocampal+Regions.">Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions.</a> Cereb Cortex. 24 (1), 163-173 (2012).</li><li>Antuono, M., K&#246;hling, R., Ricalzone, S., Gotman, J., Biagini, G., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antiepileptic+drugs+abolish+ictal+but+not+interictal+epileptiform+discharges+in+vitro.">Antiepileptic drugs abolish ictal but not interictal epileptiform discharges in vitro.</a> Epilepsia. 51 (3), 423-431 (2010).</li><li>Stenkamp, K., 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=Enhanced+temporal+stability+of+cholinergic+hippocampal+gamma+oscillations+following+respiratory+alkalosis+in+vitro.">Enhanced temporal stability of cholinergic hippocampal gamma oscillations following respiratory alkalosis in vitro.</a> J. Neurophysiol. 85 (5), 2063-2069 (2001).</li></ol>

Un método robusto para generar CA1 oscilaciones γ en rodajas de cerebro agudas se describe. Las oscilaciones generadas surgen de un circuito local de permitir una mejor oportunidad para el control y la comprensión de la base neurofisiológica de las oscilaciones de la red 12. Receptores AMPA, receptores GABA A, I h y tipo T Ca 2 + canales son todos necesarios para oscilaciones γ en este modelo. Mientras que las oscilaciones CA1 locales descritos aquí pueden ser generados ...

Oscilaciones de la red cerebral se producen dentro de las bandas de frecuencia distintas que se correlacionan con los estados de comportamiento. En los roedores, las oscilaciones θ hipocampo - se observan (5 de 10 Hz) durante conductas exploratorias 1,2, mientras que las oscilaciones γ (20 - 80 Hz) asociado con diversos procesos cognitivos, incluyendo la percepción y la atención 3,4. Actividad de la red γ síncrono también está implicado en la patología de trastornos tales como la epilepsia y la esquizofrenia 5,6. Por ejemplo, se cree que las oscilaciones γ para corresponder a las áreas de cortical focos epilépticos 5,7,8 y podrían ser utilizados como marcadores de pharmacosensitivity o resistencia, dos áreas importantes de la investigación en la investigación de la epilepsia 9. La rebanada del hipocampo del cerebro es un modelo que ha sido ampliamente utilizado para investigar la actividad de red 10-12. Varios protocolos se han desarrollado para generar oscilaciones γ en rodajas de cerebro que normalmente involve modulación farmacológica como la baja Mg 2+, 4-aminopiridina (4AP), bicuculina y ácido kaínico 12-17. Deficiencias de oscilaciones farmacológicamente desencadenados son que ocurren al azar después de la aplicación de drogas y no se generan de forma fiable o estables en el tiempo. De disparo eléctrico oscilaciones γ superar muchos de estos problemas y también tienen la ventaja de estar temporalmente bloqueada para el evento estimulante que permite la grabación y el análisis episódica. Aquí se describe un protocolo para la generación de oscilaciones γ CA1 mediante la entrega de una estimulación tetánica a las estrato oriens en el corte de hipocampo.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z3777</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biuculline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>14340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>266965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbamazepine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV)</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>0105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retigabine</td>
			<td>ChemPacific</td>
			<td>150812-12-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Choline-Cl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C1879-5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9333-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9638-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S6297-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S7653-5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G8270-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2.2H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>223506-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2.6H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M2670-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode glass</td>
			<td>Harvard Apparatus&#160;</td>
			<td>GC150F-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concentric bipolar stimulating metal electrode&#160;</td>
			<td>FHC</td>
			<td>CBBPF75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Isolator</td>
			<td>Getting Instruments</td>
			<td>Model BJN8-9V1&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 1800 amplifier</td>
			<td>A-M systems</td>
			<td>Model 1800 amplifier</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitizer</td>
			<td>National Intruments</td>
			<td>NI USB-6211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrotome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>VT1200s</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation of local ca1 &#947; oscillations by tetanic stimulation

Oscilaciones de la red neuronal son características importantes de la actividad cerebral en la salud y la enfermedad y puede ser modulada por una serie de medicamentos que se utilizan clínicamente. Un protocolo se proporciona para generar un modelo para el estudio de oscilaciones γ CA1 (20 - 80 Hz). Estas oscilaciones γ son estables durante al menos 30 min y dependen de la actividad sináptica excitatoria y inhibitoria Además de la activación de las corrientes de marcapasos. Oscilaciones tetánicamente estimuladas tienen una serie de características reproducibles y fácilmente cuantificables incluyendo recuento de pico, duración de oscilación, la latencia y la frecuencia que informan sobre el estado de la red. Las ventajas de las oscilaciones estimuladas eléctricamente incluyen la estabilidad, la reproducibilidad y la adquisición episódica que permite la caracterización robusta de la función de red. Este modelo de oscilaciones γ CA1 se puede utilizar para estudiar mecanismos celulares y para investigar sistemáticamente cómo actividad de la red neuronal se altera en la enfermedad y por las drogas.Farmacología estado de enfermedad puede ser incorporado fácilmente por el uso de cortes de cerebro de modelos animales genéticamente modificados o intervencionistas para permitir la selección de fármacos que se dirigen específicamente mecanismos de la enfermedad.

Estimulación tetánica de los estrato oriens generado robustos y reproducibles oscilaciones γ (35,4 ± 2,2 Hz), véase la Figura 3B. Para demostrar que las oscilaciones se generaron dentro de la red local de CA1 las entradas de CA3 fueron separadas por el corte de la rebanada en la región CA2 usando un doblado 32 G aguja. Las propiedades de oscilación en las rodajas cortadas no difieren de las rodajas cortadas (p = 0,85; corte rebanadas 6,16 ± 1,1 puntos, n = 6; sin cortar rebanadas 5,89 ± 0,8 pun...

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Generation of Local CA1 ÃƒÅ½Ã‚Â³ Oscillations by Tetanic Stimulation

Las oscilaciones son propiedades fundamentales de la red y son modulados por la enfermedad y las drogas. El estudio de las oscilaciones cerebrales rebanada permite la caracterización de las redes aisladas en condiciones controladas. Los protocolos se proporcionan para la preparación de cortes de cerebro agudos para evocar oscilaciones γ CA1.

Generación de oscilaciones γ CA1 locales por tetánica Estimulación

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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