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

Este trabajo fue apoyado por becas de la Fundación de Francia, el Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, la Universidad Pierre y Marie Curie y el programa &#39;Investissements d&#39;avenir &quot;ANR-10-IAIHU-06.

Todos los procedimientos se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices de la Unión Europea (Directiva 2010/63 / UE) y aprobado por el Comité Ético de Charles Darwin sobre la experimentación con animales. Se describe aquí el procedimiento que utilizamos habitualmente en nuestro laboratorio, sin embargo la mayoría de las medidas se pueden adaptar para satisfacer las necesidades específicas de cada uno. 1. Preparación quirúrgica Nota: Todos los puntos de ...

Se describe aquí un nuevo método para suprimir in vivo la actividad eléctrica cerebral espontánea, tanto en los niveles celulares de la red y. Este procedimiento conduce a un estado del cerebro extrema, conocida como estado de coma isoeléctrico 41. Desde un punto de vista clínico, una inactividad tales electrocerebral es la anomalía más grave que se puede ver en el EEG. Se asocia sobre todo con un coma irreversible, con todos los pacientes, ya sea que mueren o continuas en un estado vegetativ...

En la ausencia de estímulos ambientales o tareas de comportamiento, el &quot;reposo&quot; cerebro genera un flujo continuo de la actividad eléctrica que se puede grabar desde el cuero cabelludo, como las ondas electroencefalográficas (EEG). La correlación intracelular de esta actividad cerebral endógeno se caracteriza por fluctuaciones de la tensión de la membrana de fondo (también conocidos como &quot;ruido sináptica&quot;), que se componen de una combinación de los potenciales sinápticos excitatorios e inhibitorios que reflejan la actividad en curso de redes aferentes 1,2. Esta actividad espontánea varía en frecuencia y amplitud con los diferentes estados de vigilancia. Dilucidar el impacto de la actividad de red en la excitabilidad y capacidad de respuesta de las neuronas individuales es uno de los principales retos de la neurociencia 3,4. Muchos estudios experimentales y computacionales han explorado el impacto funcional de la actividad sináptica en curso sobre el propertie integradoras de las neuronas. Sin embargo, el papel de los diferentes parámetros neuronales afectadas por el ruido de fondo sináptica sigue siendo difícil de alcanzar. Por ejemplo, el nivel medio de despolarización de la membrana se ha encontrado de manera positiva o negativamente 5,6 7-9 correlacionada con la capacidad de las entradas sensoriales para disparar los potenciales de acción. Además, mientras que algunas investigaciones sugieren que las fluctuaciones del potencial de membrana, lo que resulta de una corriente que varía continuamente de entradas sinápticas aferentes, afectan en gran medida la capacidad de respuesta de las neuronas individuales mediante la modulación de la ganancia de su relación de entrada-salida 3,10-13, otros indican que cambios en la conductancia de entrada de la membrana mediada por la inhibición de maniobras son suficientes para modular la ganancia neuronal, independientemente de la magnitud de las fluctuaciones de membrana 14,15. Por último, estudios recientes realizados en animales despiertos hicieron hincapié en cómo el procesamiento de la información sensorial en una sola neurona depende de manera crítica de la situación de la vigilancia de unand la corriente 16,17 demanda de comportamiento. Una estrategia sencilla para elucidar el papel funcional de un proceso determinado en un sistema altamente interconectada es determinar cómo su ausencia altera específicamente el funcionamiento del sistema. Este método se ha utilizado ampliamente en la investigación en neurociencias, por ejemplo utilizando las lesiones experimentales o inactivación de diferentes áreas del cerebro 18-21, o el bloqueo farmacológico de los canales iónicos específicos 22,23. En particular, se ha aplicado in vivo para dar a conocer cómo las dinámicas de conectividad de red y funcionales afectan cómputo sola célula 24-27. Sin embargo, hasta la fecha manipulaciones locales destinados a bloquear la activación de las neuronas y / o perturbar sus propiedades biofísicas básicas pueden ser parcialmente efectivos y están limitadas a un volumen relativamente pequeño del cerebro 28. Para superar estas limitaciones, hemos desarrollado un nuevo enfoque experimental in vivo enla rata para comparar las propiedades electrofisiológicas de las neuronas individuales registradas en un estado cerebro dado, es decir, incrustados en una red dinámica particular, a los obtenidos después de la supresión completa de la totalidad del cerebro actividad sináptica 29. En las condiciones de control, dos dinámicas distintas corticales se podrían generar. electrocorticográfica patrones de sueño-como (ECOG) fueron inducidas por la inyección de dosis moderadas de pentobarbital sódico. Alternativamente, las ondas de ECoG rápidos de pequeña amplitud comparable a la actividad cortical subyacente el estado de vigilia (patrón de vigilia-like) podrían ser producidos por la inyección de fentanilo. Posteriormente, mientras se mantiene la misma ECoG y registro intracelular, un silenciamiento completo de la actividad eléctrica cerebral endógeno se obtuvo por inyección sistémica de una alta dosis de pentobarbital de sodio, que se caracteriza por ECoG isoeléctrico y actividades intracelulares. Debido a que la inducción de un estado de coma tan extremo podría tener potencialmente fatal CONSECUENTEces sobre las funciones biológicas, una atención cuidadosa y constante de las variables fisiológicas era esencial. Por lo tanto, nosotros seguimos meticulosamente la frecuencia de latido del corazón, la concentración de CO 2-final de la espiración (ETCO 2), la saturación de O 2 (SpO2) y la temperatura central de la rata largo de los experimentos. Evaluamos propiedades de las neuronas individuales durante estos diferentes estados utilizando microelectrodos afilados, que son particularmente adecuados para grabaciones largas y estables in vivo. El procedimiento descrito aquí, se puede combinar con otros métodos electrofisiológicos y de imagen y podría extenderse a otros modelos animales.

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	<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

La información de proceso manera neuronas depende tanto de sus propiedades intrínsecas de membrana y en la dinámica de la red sináptica aferente. En particular la actividad de red generado endógenamente, que varía fuertemente en función del estado de vigilancia, modula significativamente la computación neuronal. Para investigar cómo las diferentes dinámicas cerebrales espontáneas impactan propiedades de integración neuronas individuales &#39;, hemos desarrollado una nueva estrategia experimental en la rata que consiste en la supresión in vivo toda la actividad cerebral por medio de una inyección sistémica de una alta dosis de pentobarbital sódico. actividades corticales, controlados continuamente por electrocorticograma combinado (ECoG) y registros intracelulares se ralentizan progresivamente hacia abajo, lo que lleva a un perfil isoeléctrico estable. Este estado cerebro extrema, poniendo la rata en un estado de coma profundo, se controló cuidadosamente mediante la medición de las constantes fisiológicas del animal a lo largo de los experimentos. r intracelularecordings nos ha permitido caracterizar y comparar las propiedades de integración de la misma neurona integrado en la dinámica cortical fisiológicamente relevantes, tales como las encontradas en el ciclo de sueño-vigilia, y cuando el cerebro estaba totalmente en silencio.

Inducir y mantener un estado cerebral isoeléctrico es un delicado procedimiento experimental in vivo. Se ha demostrado ser una herramienta poderosa para estudiar directamente el impacto de la actividad de la red cortical en la excitabilidad neuronal y función de transferencia 29. La Figura 1 muestra el control de múltiples parámetros, incluyendo ECoG y las constantes vitales, de estado fisiológico del animal antes (Figura 1A ) y ...

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

Este procedimiento se realiza de larga duración in vivo registros intracelulares de las neuronas individuales durante los estados cerebrales fisiológicamente relevantes y después de la abolición total de las actividades eléctricas en curso, lo que resulta en un estado cerebral isoeléctrico. Las constantes fisiológicas del animal son monitoreados cuidadosamente durante la transición a la condición comatosa artificial.

Inducción de un estado isoeléctrico cerebro para investigar el impacto de la actividad endógena sináptica neuronal en la excitabilidad<em&gt; En 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

Preparación de oligómeros β-amiloide 1-42 Y la inducción del deterioro de plasticidad sináptica en rodajas de hipocampo

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

Investigación

Neurociencias

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Combinando Optogenetics con microRNAs artificiales para caracterizar los efectos de Gene caída en la función presináptica en circuitos neuronales intactas

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