Name: induction of an isoelectric brain state to investigate the impact of endogenous synaptic activity on neuronal excitability in vivo
Uploaded: 2016-03-31T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי תרומות של צרפת Fondation de, ומהמכון הלאומי דה לה סנטה et de la משוכלל ונדיר Medicale, פייר &amp; מארי קירי אוניברסיטת והתוכנית &#39;Investissements d&#39;Avenir&#39; ANR-10-IAIHU-06.

כל הנהלים בוצעו בהתאם להנחיות של האיחוד האירופי (הנחיה 2010/63 / EU) ואושרה על ידי הוועדה האתית צ&#39;רלס דרווין על ניסויים בבעלי חיים. אנו מתארים כאן הליך אנו משתמשים באופן שגרתי במעבדה שלנו, אולם רוב הפעולות ניתן להתאים כדי להתאים לצרכים הספציפיים של כל אחד. <p class="jove_title" st...

אנו מתארים כאן שיטה חדשה לדכא פעילות חשמלית מוחית ספונטנית vivo בשנייה רשת ורמות הסלולר. הליך זה מוביל למצב מוח קיצוני, המכונה בתרדמת איזואלקטרית 41. מנקודת מבט קליני, כזה חוסר פעילות electrocerebral היא הנורמליות החמורה ביותר, כי ניתן לראות על EEG. הוא בעיקר קשור ...

בהעדר כל גירויים סביבתיים או משימות התנהגותיות, המוח &quot;נח&quot; מייצר זרם רציף של הפעילות החשמלית כי ניתן להקליט מהקרקפת, כמו electroencephalographic גלים (EEG). שהמקבילה התאית של פעילות מוחית אנדוגני זה מאופיין בתנודות מתח הממברנה רקע (הידוע גם בשם &quot;רעש סינפטית&quot;), אשר מורכבות משילוב של פוטנציאלים סינפטיים מעוררים ו מעכבות המשקפים את הפעילות השוטפת של רשתות מביאות 1,2. פעילות ספונטנית זה משתנה תדירות אמפליטודה עם מצבים שונים של ערנות. הבהרת את ההשפעה של פעילות הרשת על רגישות והיענות של יחיד נוירונים הוא אחד האתגרים הגדולים של מדעי המוח 3,4. מחקרים ניסיוניים חישובית רבים בחנו את ההשפעה הפונקציונלית של פעילות סינפטית מתמשכת על propertie אינטגרטיביים של נוירונים. עם זאת, תפקידה של הפרמטרים העצביים השונים מושפעים רעשי הרקע הסינפטי נותר חמקמק. לדוגמה, הרמה הממוצעת של שלילת קוטביות הממברנה נמצאה חיובית 5,6 או לשלילה 7-9 בקורלציה עם היכולת של מסרים חושיים כדי לעורר פוטנציאל פעולה. יתר על כן, בעוד כמה חקירות מראות כי תנודות של פוטנציאל הממברנה, נובעות זרם משתנה ללא הרף של תשומות הסינפטי מביאות, מאוד משפיעות על התגובה של נוירונים בודדים על ידי ויסות הרווח של יחסי תשומה-התפוקה שלהם 3,10-13, אחרים מצביעים על כך שינויים במוליכות קלט קרום בתיווך מתגלגל על העיכוב מספיקים כדי לווסת את הרווח העצבי ללא קשר לעוצמת תנודות קרום 14,15. לבסוף, מחקרים שנעשו לאחרונה מתבצעות בעודם ערים הדגיש כיצד עיבוד המידע החושי ב נוירון בודד אנושות תלוי במצב של ערנותnd 16,17 הביקוש התנהגותיות הנוכחי. אסטרטגיה פשוטה כדי להבהיר את התפקיד הפונקציונלי של תהליך נתון במערכת זו בזו קשר הדוק היא לקבוע כיצד העדרו במיוחד משנה את תפקוד המערכת. שיטה זו נעשה שימוש נרחב במחקר מדעי המוח, למשל באמצעות נגעים ניסיוני או איון של אזורי מוח שונים 18-21, או מצור תרופתי של תעלות יונים ספציפיים 22,23. יש לציין, זה יושם vivo לחשוף כיצד דינמיקת קישוריות רשת פונקציונלית להשפיע חישוב תא בודד 24-27. עם זאת, עד כה מניפולציות מקומיות נועדו לחסום הירי של נוירונים ו / או להפריע מאפייני biophysical הבסיסיים שלהם יכולות להיות יעיל באופן חלקי מוגבלים נפחי מוח קטן יחסית 28. כדי להתגבר על המגבלות האלה, פיתחנו חדש גישה ניסויית vivo בהחולדה להשוות את התכונות אלקטרו של נוירונים בודדים רשמו במצב מוח נתון, כלומר, מוטבע ברשת מסוימת דינמית, לאלו שהושגו לאחר דיכוי מוחלט של פעילות סינפטית המוח כולו 29. בתנאים השליטים, שתי דינמיקת קליפת מוח מובהקת יכולה להיות שנוצרה. דפוסי שינה דמוי electrocorticographic (ECOG) היו המושרה על ידי הזרקה של מינון מתון של נתרן pentobarbital. לחלופין, גלי ECOG מהירים של משרעת קטנה השוואתיים לנעשה קליפת המוח הבסיסי המדינה הערה (דפוס ערות דמוית) יכולים להיות מיוצרים על ידי הזרקה של פנטניל. בהמשך לכך, תוך שמירה על אותה ECOG הקלטה תאית, השתקה מוחלטת של פעילות חשמלית במוח אנדוגני הושגה על ידי הזרקה מערכתית של מינון גבוה של נתרן pentobarbital, מאופיינת ECOG איזואלקטרית ופעילויות תאיות. מכיוון האינדוקציה של כזה בתרדמת קיצונית יכולה באופן פוטנציאלי consequen הקטלניתCES על תפקודים ביולוגיים, ניטור זהיר ומתמשך של משתנים פיזיולוגיים היה חיוני. לכן, אנו בקפדנות אחרת תדירויות פעימות לב, ריכוז הקצה גא CO 2 (Etco 2), רווית O 2 (SpO 2) חום ליבה של העכברוש ברחבי הניסויים. אנו מעריכים תכונות נוירונים בודדות במהלך מצבים שונים אלה באמצעות microelectrodes חדה, אשר מתאימות במיוחד להקלטות ארוכות ויציבות in vivo. ההליך המתואר כאן, ניתן לשלב עם גישות הדמיה אלקטרו ואחרים עם אפשרות להארכה עד במודלים של בעלי חיים אחרים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sodium Pentobarbital</td>
			<td>Centravet</td>
			<td>Pentobarbital</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine 500</td>
			<td>Merial</td>
			<td>Imalg&#232;ne 500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl&#160;</td>
			<td>Janssen-Cilag</td>
			<td>Fentanyl</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine</td>
			<td>Centravet</td>
			<td>Xylovet</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gallamine triethiodide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G8134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECoG amplifier</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>AC amplifier, Model 1700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intracellular amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>Axoclamp 900A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition interface</td>
			<td>Cambridge Electronic Design</td>
			<td>CED power 1401-3&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data analysis software</td>
			<td>Cambridge Electronic Design</td>
			<td>Spike2 version 7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micromanipulator</td>
			<td>Scientifica</td>
			<td>IVM-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary Puller</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>PE-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borosilicate glass capillaries</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>GC150F-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire 0.125mm (intracellular recording)</td>
			<td>WPI</td>
			<td>AGT0525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag-AgCl reference</td>
			<td>Phymep</td>
			<td>E242</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire 0.25mm (ECoG recording)</td>
			<td>WPI</td>
			<td>AGT1025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artificial respiration system</td>
			<td>Minerve</td>
			<td>Alpha Lab</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Physiological parameters monitoring</td>
			<td>Digicare</td>
			<td>LifeWindow Lite</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Blanket</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>507215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereomicroscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>M80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>15005-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps Dumont #5</td>
			<td>FST</td>
			<td>11295-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps Dumont #5SF</td>
			<td>FST</td>
			<td>11252-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IP Polyurethane catheter - 0.43x0.69mm&#160;&#160;</td>
			<td>Instech</td>
			<td>BTPU-027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon elastomere</td>
			<td>WPI</td>
			<td>KWIK-CAST</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental drill</td>
			<td>NSK</td>
			<td>Y1001151 and P496</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical glue</td>
			<td>3M</td>
			<td>vetbond</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

induction of an isoelectric brain state to investigate the impact of endogenous synaptic activity on neuronal excitability in vivo

מידע תהליך נוירונים דרך תלוי הוא תכונות הממברנה הפנימיות שלהם ועל הדינמיקה של רשת הסינפטי מביא. בפרט, פעילות רשת שנוצרה באופן אנדוגני, אשר משתנית מאוד כפונקציה של מדינת ערנות, מודולציה חישוב עצבי משמעותי. כדי לחקור כיצד דינמיקת מוחות ספונטנית להשפיע נכסים אינטגרטיבית &#39;יחיד נוירונים, פתחנו אסטרטגיה ניסיונית חדשה בחולדה המורכבת בדיכוי in vivo כל הפעילות המוחית באמצעות הזרקה מערכתית של מינון גבוה של נתרן pentobarbital. פעילויות קורטיקלי, פיקוח רציף על ידי electrocorticogram המשולב (ECOG) והקלטות תאיות הם האטו בהדרגה, שמובילים פרופיל איזואלקטרית יציב. במצב המוח הקיצוני הזה, לשים את החולדה לתוך בתרדמת עמוקה, היה במעקב צמוד על ידי מדידה הקבועה הפיזיולוגית של החיה לאורך הניסויים. r התאיecordings אפשרה לנו לאפיין ולהשוות את המאפיינים אינטגרטיבי של אותו נוירון מוטבע לתוך הדינמיקה קליפת המוח רלוונטי מבחינה פיזיולוגית, כמו לאלה נתקל מחזור השינה והערות, וכאשר המוח שתק לגמרי.

התרמה ושמירת מדינת מוח איזואלקטרית הוא עדין הליך ניסיוני vivo. זה הוכח להיות כלי רב עצמה ישירות לחקור את ההשפעה של פעילות רשת קליפת מוח על רגישות עצבית והעברת פונקציה 29. איור 1 מציג את הניטור רב פרמטר, כולל ECOG וקבועים חיוניים, ש?...

Watch this Scientific Journal Video about Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo at JoVE.com

Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo

הליך זה מבצע ארוך שנמשכות in vivo הקלטות תאיות מתא עצב אחד במצבי מוח רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית ואחרי ביטול מוחלט של פעילות חשמלית מתמשכת, וכתוצאה מכך במצב מוח איזואלקטרית. הקבועים הפיסיולוגיים של החיה מנוטרות בקפידה במהלך המעבר למצב בתרדמת המלאכותי.

אינדוקציה של מדינת איזואלקטרית מוח כדי לחקור את ההשפעה של פעילות סינפטית אנדוגני על העצבית רגישה<em&gt; In vivo</em

The way neurons process information depends both on their intrinsic membrane properties and on the dynamics of the afferent synaptic network. In ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo

Preparation of Oligomeric &beta;-amyloid1-42 and Induction of Synaptic Plasticity Impairment on Hippocampal Slices

Preparation of Oligomeric ÃƒÅ½Ã‚Â²-amyloid1-42 and Induction of Synaptic Plasticity Impairment on Hippocampal Slices

הכנת Oligomeric β עמילואיד 1-42 ו אינדוקציה של ירידת ערך הפלסטיות הסינפטית על Slices בהיפוקמפוס

Impairment of synaptic connections is likely to underlie the subtle amnesic changes occurring at the early stages of Alzheimer s Disease (AD). ...

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Vibrodissociation של נוירונים בין פרוסות המוח מכרסמים לחקר הילוכים Synaptic ותמונה מסופי Presynaptic

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

Multi-אלקטרודה מערך הקלטות של מפולות העצבית תרבויות Organotypic

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In vivo שני פוטוני הדמיה של שינויים מולקולריים ניסיון תלוי בנוירונים בקליפת מוח

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

מיקרו-Iontophoresis מהיר של גלוטמט וגאבא: כלי שימושי לחקירת האינטגרציה סינפטית

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

A Procedure for Implanting Organized Arrays of Microwires for Single-unit Recordings in Awake, Behaving Animals

הליך השתלת מערכים מאורגנים של Microwires להקלטות יחידה אחת בAwake, מתנהגת בעלי חיים

In vivo electrophysiological recordings in the awake, behaving animal provide a powerful method for understanding neural signaling at the single-cell ...

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

מניפולציה גנטית של Cerebellar גרגיר נוירונים<em&gt; במבחנה</em&gt; ו<em&gt; בVivo</em&gt; ללמוד עצבי מורפולוגיה וגירה

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

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

ברחם Electroporation גישות לחקר רגישות של העצבית subpopulations וקישוריות תא יחיד

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

הקלטה הפלסטיות הסינפטית בפרוסות בהיפוקמפוס חריפה, בהשתתפות של מיחזור - בנפח מצומצם, זלוף- ומערכת ועלייתו-סוג תא

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

שילוב Optogenetics עם מיקרו Rna מלאכותי כדי לאפיין תופעות נוקאאוט גנטי על פונקציה Presynaptic בתוך מעגלים עצביים ללא פגע

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...