Name: whole-cell patch-clamp recordings in brain slices
Uploaded: 2016-06-15T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Whole-cell Patch-clamp Recordings in Brain Slices at JoVE.com

Denne forskningen ble støttet av UT Southwestern oppstartsfond (SK).

Alle forsøk ble utført i henhold til protokollene godkjent av UT South Institutional Animal Care Committee og bruk, og ble valgt for å minimalisere stress, ubehag og smerte som oppleves av forsøksdyrene. 1. Solutions Merk: Forbered Mikropipette interne løsninger på forhånd. For de fleste grunnleggende eksperimentelle formål, bør to typer løsninger nok: Cs + -basert og K + -baserte løsninger. <ol><li> Bruk Cs + -baserte løsninger (for eksempel Cs <su...

<ol>
	<li>Neher, E., Sakmann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-channel+currents+recorded+from+membrane+of+denervated+frog+muscle+fibres.">Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres.</a> Nature. 260 (5554), 799-802 (1976).</li><li>Sakmann, B., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patch+clamp+techniques+for+studying+ionic+channels+in+excitable+membranes.">Patch clamp techniques for studying ionic channels in excitable membranes.</a> Annu Rev Physiol. 46, 455-472 (1984).</li><li>Cahalan, M., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patch+clamp+techniques:+an+overview.">Patch clamp techniques: an overview.</a> Methods Enzymol. 207, 3-14 (1992).</li><li>Staley, K. J., Otis, T. S., 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=Membrane+properties+of+dentate+gyrus+granule+cells:+comparison+of+sharp+microelectrode+and+whole-cell+recordings.">Membrane properties of dentate gyrus granule cells: comparison of sharp microelectrode and whole-cell recordings.</a> J Neurophysiol. 67 (5), 1346-1358 (1992).</li><li>Horn, R., Marty, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscarinic+activation+of+ionic+currents+measured+by+a+new+whole-cell+recording+method.">Muscarinic activation of ionic currents measured by a new whole-cell recording method.</a> J Gen Physiol. 92 (2), 145-159 (1988).</li><li>Pusch, M., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rates+of+diffusional+exchange+between+small+cells+and+a+measuring+patch+pipette.">Rates of diffusional exchange between small cells and a measuring patch pipette.</a> Pflugers Arch. 411 (2), 204-211 (1988).</li><li>Kandel, E. R., Dudai, Y., Mayford, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+and+systems+biology+of+memory.">The molecular and systems biology of memory.</a> Cell. 157 (1), 163-186 (2014).</li><li>Kourrich, S., Bonci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+5:+Synaptic+and+Neural+plasticity.">Chapter 5: Synaptic and Neural plasticity.</a> Neurobiology of Mental Illness. 4th edn. , (2013).</li><li>Mozzachiodi, R., Byrne, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+than+synaptic+plasticity:+role+of+nonsynaptic+plasticity+in+learning+and+memory.">More than synaptic plasticity: role of nonsynaptic plasticity in learning and memory.</a> Trends Neurosci. 33 (1), 17-26 (2010).</li><li>Zhang, W., Linden, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+other+side+of+the+engram:+experience-driven+changes+in+neuronal+intrinsic+excitability.">The other side of the engram: experience-driven changes in neuronal intrinsic excitability.</a> Nat Rev Neurosci. 4 (11), 885-900 (2003).</li><li>Kourrich, S., Calu, D. J., Bonci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+plasticity:+an+emerging+player+in+addiction.">Intrinsic plasticity: an emerging player in addiction.</a> Nat Rev Neurosci. 16 (3), 173-184 (2015).</li><li>Luscher, C., Malenka, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug-evoked+synaptic+plasticity+in+addiction:+from+molecular+changes+to+circuit+remodeling.">Drug-evoked synaptic plasticity in addiction: from molecular changes to circuit remodeling.</a> Neuron. 69 (4), 650-663 (2011).</li><li>McEwen, B. S., Morrison, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+brain+on+stress:+vulnerability+and+plasticity+of+the+prefrontal+cortex+over+the+life+course.">The brain on stress: vulnerability and plasticity of the prefrontal cortex over the life course.</a> Neuron. 79 (1), 16-29 (2013).</li><li>Sandi, C., Haller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+and+the+social+brain:+behavioural+effects+and+neurobiological+mechanisms.">Stress and the social brain: behavioural effects and neurobiological mechanisms.</a> Nat Rev Neurosci. 16 (5), 290-304 (2015).</li><li>Kim, S. J., Linden, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitous+plasticity+and+memory+storage.">Ubiquitous plasticity and memory storage.</a> Neuron. 56 (4), 582-592 (2007).</li><li>Ganguly, K., Poo, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-dependent+neural+plasticity+from+bench+to+bedside.">Activity-dependent neural plasticity from bench to bedside.</a> Neuron. 80 (3), 729-741 (2013).</li><li>Kullmann, D. M., Moreau, A. W., Bakiri, Y., Nicholson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+of+inhibition.">Plasticity of inhibition.</a> Neuron. 75 (6), 951-962 (2012).</li><li>Bar-Yehuda, D., Korngreen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space-clamp+problems+when+voltage+clamping+neurons+expressing+voltage-gated+conductances.">Space-clamp problems when voltage clamping neurons expressing voltage-gated conductances.</a> J Neurophysiol. 99 (3), 1127-1136 (2008).</li><li>Williams, S. R., Mitchell, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+somatic+voltage+clamp+errors+in+central+neurons.">Direct measurement of somatic voltage clamp errors in central neurons.</a> Nat Neurosci. 11 (7), 790-798 (2008).</li><li>Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correction+for+liquid+junction+potentials+in+patch+clamp+experiments.">Correction for liquid junction potentials in patch clamp experiments.</a> Methods Enzymol. 207, 123-131 (1992).</li><li>Defelice, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrical Properties of Cells-Patch Clamp for Biologists. , (1997).</li><li>Kornreich, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+patch+clamp+technique:+principles+and+technical+considerations.">The patch clamp technique: principles and technical considerations.</a> J Vet Cardiol. 9 (1), 25-37 (2007).</li><li>Molleman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Patch Clamping: An Introductory Guide To Patch Clamp Electrophysiology. , (2003).</li><li>Neher, E., Sakmann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+patch+clamp+technique.">The patch clamp technique.</a> Sci Am. 266 (3), 44-51 (1992).</li><li>Richerson, G. B., Messer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+composition+of+experimental+solutions+on+neuronal+survival+during+rat+brain+slicing.">Effect of composition of experimental solutions on neuronal survival during rat brain slicing.</a> Exp Neurol. 131 (1), 133-143 (1995).</li><li>Tanaka, Y., Tanaka, Y., Furuta, T., Yanagawa, Y., Kaneko, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+cutting+solutions+on+the+viability+of+GABAergic+interneurons+in+cerebral+cortical+slices+of+adult+mice.">The effects of cutting solutions on the viability of GABAergic interneurons in cerebral cortical slices of adult mice.</a> J Neurosci Methods. 171 (1), 118-125 (2008).</li><li>Ye, J. H., Zhang, J., Xiao, C., Kong, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patch-clamp+studies+in+the+CNS+illustrate+a+simple+new+method+for+obtaining+viable+neurons+in+rat+brain+slices:+glycerol+replacement+of+NaCl+protects+CNS+neurons.">Patch-clamp studies in the CNS illustrate a simple new method for obtaining viable neurons in rat brain slices: glycerol replacement of NaCl protects CNS neurons.</a> J Neurosci Methods. 158 (2), 251-259 (2006).</li><li>Kourrich, S., 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=Dynamic+interaction+between+sigma-1+receptor+and+Kv1.2+shapes+neuronal+and+behavioral+responses+to+cocaine.">Dynamic interaction between sigma-1 receptor and Kv1.2 shapes neuronal and behavioral responses to cocaine.</a> Cell. 152 (1-2), 236-247 (2013).</li><li>Kourrich, S., Klug, J. R., Mayford, M., Thomas, 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=AMPAR-Independent+Effect+of+Striatal+aCaMKII+Promotes+the+Sensitization+of+Cocaine+Reward.">AMPAR-Independent Effect of Striatal aCaMKII Promotes the Sensitization of Cocaine Reward.</a> J Neurosci. , (2012).</li><li>Kourrich, S., Rothwell, P. E., Klug, J. R., Thomas, 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=Cocaine+experience+controls+bidirectional+synaptic+plasticity+in+the+nucleus+accumbens.">Cocaine experience controls bidirectional synaptic plasticity in the nucleus accumbens.</a> J Neurosci. 27 (30), 7921-7928 (2007).</li><li>Kourrich, S., Thomas, 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=Similar+neurons,+opposite+adaptations:+psychostimulant+experience+differentially+alters+firing+properties+in+accumbens+core+versus+shell.">Similar neurons, opposite adaptations: psychostimulant experience differentially alters firing properties in accumbens core versus shell.</a> J Neurosci. 29 (39), 12275-12283 (2009).</li><li>Rothwell, P. E., Kourrich, S., Thomas, 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=Environmental+novelty+causes+stress-like+adaptations+at+nucleus+accumbens+synapses:+implications+for+studying+addiction-related+plasticity.">Environmental novelty causes stress-like adaptations at nucleus accumbens synapses: implications for studying addiction-related plasticity.</a> Neuropharmacology. 61 (7), 1152-1159 (2011).</li><li>Rothwell, P. E., Kourrich, S., Thomas, 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=Synaptic+adaptations+in+the+nucleus+accumbens+caused+by+experiences+linked+to+relapse.">Synaptic adaptations in the nucleus accumbens caused by experiences linked to relapse.</a> Biol Psychiatry. 69 (11), 1124-1126 (2011).</li><li>Koya, E., 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=Silent+synapses+in+selectively+activated+nucleus+accumbens+neurons+following+cocaine+sensitization.">Silent synapses in selectively activated nucleus accumbens neurons following cocaine sensitization.</a> Nat Neurosci. 15 (11), 1556-1562 (2012).</li><li>Conrad, K. L., 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=Formation+of+accumbens+GluR2-lacking+AMPA+receptors+mediates+incubation+of+cocaine+craving.">Formation of accumbens GluR2-lacking AMPA receptors mediates incubation of cocaine craving.</a> Nature. 454 (7200), 118-121 (2008).</li><li>Kruskal, P. B., Jiang, Z., Gao, T., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+the+patch+clamp:+nanotechnologies+for+intracellular+recording.">Beyond the patch clamp: nanotechnologies for intracellular recording.</a> Neuron. 86 (1), 21-24 (2015).</li><li>Novak, 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=Nanoscale-targeted+patch-clamp+recordings+of+functional+presynaptic+ion+channels.">Nanoscale-targeted patch-clamp recordings of functional presynaptic ion channels.</a> Neuron. 79 (6), 1067-1077 (2013).</li></ol>

Denne protokollen beskriver den vanlige fremgangsmåten for å utføre hel-celle patch-clamp eksperimenter på nevroner i hjernen skiver. Imidlertid kompleksitet, potensial og følsomheten av denne teknikken kan ikke beskrives fullstendig i denne artikkelen. Her har vi forsøkt å avgrense de mest grunnleggende trinn og understreker viktige parametere som må kontrolleres for å oppnå vellykkede og strenge hel-celle opptak. For ytterligere teoretisk læring, har mange bøker og artikler er publisert på både hel-celle...

Den patch-clamp teknikk, en elektrofysiologisk teknikk som har blitt utviklet i slutten av 1970-tallet 1,2, er et primært verktøy for å studere enkelte eller flere ionekanal funksjoner i levende vev. Blant de forskjellige koblings konfigurasjoner som kan oppnås, hel-celle patch-clamp opptak tillater studiet av den elektriske oppførsel til en vesentlig del av nervecellen. Klassisk, blir denne teknikken utført in vitro enten på hjernesnitt, fersk dissosierte neuroner, eller på cellekultur-modeller 3. Når utført på nevroner i hjernen skiver, presenterer denne teknikken flere fordeler. Spesielt: (i) neuroner tas opp i forholdsvis bevart hjernen kretser som til en viss grad, og sammenlignet med cellekulturpreparater, tilveiebringe et miljø som er fysiologisk relevant 3. Dette gjør det mulig å fange tidlig, eller til å overvåke i sanntid, cellulære og molekylære hendelser som utløses av en hvilken som helst form for akutt pharmacologiCal manipulasjoner - en tidsmessig oppløsning som ikke kan oppnås ved hjelp av klassisk in vivo forhold; (ii) evne til å visuelt identifisere områder av hjernen i hjerneskiver gir høy regional spesifisitet 3 både for hjernen regionen studert og for bestemte nerveceller når de uttrykker fluorescerende markører; (iii) adgang til det intracellulære rommet i cellen ved å åpne en vesentlig del av plasmamembranen (i motsetning til å punktere membranen med en skarp mikropipette for intracellulære opptak) 4. I sin tur gir dette innholdet eller konsentrasjon av spesifikke ioner som utgjør intern løsning som skal endres så molekylære mål eller cellulære mekanismene kan studeres under forskjellige forhold. For eksempel: Ved å etablere hel-celle konfigurasjon, noe bestemt medikament (f.eks antagonister) at man kan legge til opptaket mikropipette (patch pipette) løsning vil direkte diffus i cytoplasma og handle på egen putative intracellulære mål uten å endre målet funksjon i nabocellene. I tillegg, sammenlignet med skarp mikropipette opptak, den store åpning ved spissen av patch clamp elektrode gir lavere motstand, mindre konkurrerende støy, og derved bedre elektrisk aksess til innsiden av cellen 4. Imidlertid merke til at den store åpningen i pipettespissen kan føre til celle dialyse, og derved tap av intracellulær molekylære maskineri som kan være kritisk for ekspresjon av de biologiske fenomener som er under undersøkelse 5,6. I dette tilfellet kan skarpe elektrode innspillinger være mer egnet. Denne type opptak er det nødvendig mikropipetter med en pore som er mye mindre enn de som brukes for hel-celle-opptak, for derved å hindre det meste av ionebytter mellom intracellulært plass og den indre pipette-løsning. Enhver form for erfaring (akutt eller kronisk), inkludert læring 7-10, eksponering for narkotika av misbruk 11,12, stress 13,14, etc., kan endre ulike aspekter av neuronal funksjon i bestemte områder av hjernen. Fordi disse endringene krever ofte tid til å utvikle (timer til dager), hel-celle opptak i hjernen skiver fra dyr som har gjennomgått en spesiell opplevelse tillate forskere å identifisere disse endringene. I utgangspunktet, mange (om ikke alle) komponenter som deltar i nervefunksjoner (f.eks ligand-aktiverte ionekanaler, spenningsstyrte ionekanaler, neurotransmitter transportører), og dermed hjernen krets aktivitet og atferd, kan endres av erfaring (erfaring avhengig plastisitet) 10,15-17. På nevronale nivå, kommer hjernekretsen aktivitet fra konstant interaksjoner mellom synaptic (f.eks glutamat overføring) og iboende cellulære oppstemthet faktorer (f.eks axosomato-dendrittiske ionekanaler: natrium, Na +, kalium, K +, og kalsium, Ca 2+ ). Under spesielle forhold ved hjelp av enge-cell patch-clamp elektroteknikk, signal endringer som stammer spesielt fra endringer i synaptiske vs. iboende oppstemthet kan isoleres. I de fleste tilfeller er synaptisk eksitabilitet vurderes ved bruk av helcelle-spenningsklemmeteknikken. Dette opptaket Modus tillater måling av ione-strøm [f.eks mediert av α-amino-3-hydroksy-5-metyl-4-isoksazolpropionsyre reseptorer ( AMPA-reseptorer) og N-metyl-D-asparaginsyre-reseptorer (NMDA-reseptorer)] via neuronale plasmamembranen samtidig holder membranpotensialet på en fast spenning. Her experimenters benytte interne Mikropipette løsninger som inneholder cesium (Cs +), en bred blokkering av K + -kanaler (nøkkel iboende oppstemthet faktorer). Ved etablering av hel-celle-konfigurasjon, vil diffusjon av Cs + i intracellulære rom å blokkere K + -kanaler, og derved vil tillate både en forholdsvis effektiv plass klemme og prelufte påvirkning av indre oppstemthet faktorer på andre målinger. Space-klemme problemer, dvs. problemer med å spennings klemme hele cellen, oppstår når du spiller inn uregelmessig formede celler (f.eks nevroner), og spesielt nevroner med et stort og komplekst dendrittiske arbor 18,19. Fordi somatisk spenning klemme dårlig kontroller spenning i dendrittiske tre nevroner, ulike aspekter av dendrittiske elektriske signaler som studeres forvrengt i en dendrittiske avstand avhengig måte. Kombinert med farmakologiske verktøy som pikrotoksin (gamma-aminosmørsyre, GABA A reseptor-antagonist) eller kynurensyre (bred blokkering av glutamatreseptorer) oppløst i ekstracellulær løsning (kunstig cerebrospinalvæske, ACSF), tillater denne teknikken måling av glutamat reseptor og GABA A R-mediert strøm henholdsvis. I kontrast er iboende oppstemthet vanligvis vurdert i dagens-klemme opptaksmodus.I motsetning til spenningsklemmen opptak, lar dette opptaksmodus til måling av variasjoner i membranpotensialer indusert av ione-strømmer som flyter gjennom den nevronale plasmamembranen. Vanligvis er endring i indre oppstemthet vurderes gjennom endringer i evnen til nerveceller til å generere aksjonspotensialer, som krever både Na + og K + kanaler. Derfor, når du utfører dagens-clamp opptak, er mikropipetter fylt med en intern løsning som inneholder K + i stedet for Cs +. Kombinert med farmakologiske midler som blokkerer glutamat og GABA A reseptor-mediert strøm oppløst i ACSF, tillater denne eksperimentelle konstruksjon til måling av bidraget fra indre faktorer (for eksempel K + -kanaler) til nevronal utløsning uten å bli forurenset av eventuelle endringer i synaptiske eksitabilitet faktorer. Denne artikkelen vil beskrive de grunnleggende nødvendige prosessuelle skritt to (i) forberede sunne hjernen skiver; (Ii) å oppnå hel-celle-konfigurasjon, og (iii) å overvåke grunnleggende parametere for å vurdere synaptiske og indre eksitabilitet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="689">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Isolated pulse stimulus generator</td>
			<td style="width:183px;">A.M.P.I</td>
			<td style="width:139px;">Master-8</td>
			<td style="width:155px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isolation unit (ISO-Flex)</td>
			<td>A.M.P.I</td>
			<td>ISO-Flex</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Computer controlled Amplifier&#160;</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>Multiclamp 700B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital Acquisition system</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>Digidata 1500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>BX-51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micromanipulator</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>MPC-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chamber and in-line Heater</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>TC-344B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vibratome Slicer</td>
			<td>Leica&#160;</td>
			<td>VT1000 S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micropipette Puller</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>PC-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Imaging Camera</td>
			<td>Q Imaging</td>
			<td>QIClick-F-M-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Narishige pipette puller PC-10</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>PC-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glass capillaries</td>
			<td>WPI</td>
			<td>TW150F-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Slice hold-down (harp)</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>64-0255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Slice Chamber</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nonmetallic syringe needle</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MF28G67-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Syringe filters</td>
			<td>Nalgene</td>
			<td>176-0045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glue Gun</td>
			<td style="width:183px;">Home Depot</td>
			<td style="width:139px;">various</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gas dispersion tube</td>
			<td>Ace Glass Inc.</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Decapitation scissors</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>100649198</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scalpel Handle #3</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>500236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Small straight sharp tips scissors</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>14218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vessel canulation forceps&#160;</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>500453</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curved hemostatic forceps</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>501288</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Economy Tweezers #3</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>501976-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spatula</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scooping spatula</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Petri dish</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-747B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Filter paper</td>
			<td>Lab Depot</td>
			<td>CFP1-110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:183px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Solutions</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;"></td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="3" height="21" style="height:21px;">Cs-Gluconate internal solution (pH 7.2&#8211;7.3, 280&#8211;290 mOsm)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-gluconic acid 50%&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>G1951</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cesium-OH (CsOH) 50%&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>232041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl, 2.8 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>S7653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HEPES, 20 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EGTA, 0.4 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>E4378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">tetraethylammonium-Cl, 5 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>T2265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Na2GTP, 0.3 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>G8877</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MgATP, 2 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>A9187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:183px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="3" height="21" style="height:21px;">K-Gluconate internal solution (pH 7.2&#8211;7.3, 280&#8211;290 mOsm)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">K D-gluconate, 120 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>G4500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl, 20 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HEPES, 10 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EGTA, 0.2 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>E4378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MgCl2</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Na2GTP, 0.3 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>G8877</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MgATP, 2 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>A9187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:183px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="3" height="21" style="height:21px;">Standard artificial cerebrospinal fluid (ACSF, osmolarity &#8776; 300-310 mOsm)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl, 2.5 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl, 119 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>S7653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaH2PO4-H20, 1 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>S9638</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaHCO3, 26.2 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>S8875</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glucose, 11 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MgSO4-7H2O, 1.3 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>230391</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CaCl2-2H20, 2.5 mM</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td>C3881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:183px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="2" height="21" style="height:21px;">Additional compounds used for solutions preparation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KOH</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Kynurenic acid</td>
			<td>Sigma Aldrich/various</td>
			<td style="width:139px;">K3375</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

whole-cell patch-clamp recordings in brain slices

Hel-celle patch-clamp-opptak er en elektrofysiologisk teknikk som tillater studiet av de elektriske egenskapene til en vesentlig del av nervecellen. I denne konfigurasjonen er den mikropipette i tett kontakt med cellemembranen, noe som forhindrer strømlekkasje, og dermed gir mer nøyaktige ioniske strømmålinger enn den tidligere brukte intracellulære skarp elektrode opptaksmetode. Klassisk, kan hel-celle-opptak bli utført på neuroner i forskjellige typer av preparater, inkludert cellekultur modeller, dissosierte nevroner, nevroner i hjerneskiver, og i intakte bedøvede eller våkne dyr. Oppsummert har denne teknikken umåtelig bidratt til forståelsen av passive og aktive biofysiske egenskapene hissige celler. En stor fordel med denne teknikken er at den gir informasjon om hvordan spesifikke manipulasjoner (f.eks farmakologiske, experimenter-indusert plastisitet) kan endre spesifikke nevronale funksjoner eller channels i sanntid. I tillegg er betydelige åpning av plasmamembranen tillater den indre pipetten løsningen for å diffundere fritt inn i cytoplasma, noe som gir middel for å innføre medikamenter, for eksempel, agonister eller antagonister av spesifikke intracellulære proteiner, og manipulering av disse målene uten å endre deres funksjon i nabocellene. Denne artikkelen vil fokusere på hel-celle opptak utført på nevroner i hjernen skiver, en forberedelse som har fordelen av å spille inn nevroner i relativt godt bevart hjernen kretser, dvs. i en fysiologisk relevant sammenheng. Spesielt når det kombineres med riktig farmakologi, er denne teknikken et kraftig verktøy som tillater identifisering av spesifikke neuroadaptations som skjedde etter alle typer opplevelser, for eksempel læring, eksponering for narkotika av misbruk, og stress. I sammendraget, hel-celle patch-clamp opptak i hjernen skiver sørge for midler til tiltak i ex vivo forberedelse varige endringeri nervefunksjoner som har utviklet seg i intakte våken dyr.

Temperatur, en faktor som er lett kontrolleres ved experimenter, påvirker de biofysiske egenskapene til ionekanaler og reseptorer, og derved bølgeformen av post-synaptiske strømmer (pscs) (EPSC og iPSCs), og evnen av nerveceller for å fremkalle pigger. Figur 3 og Figur 4 viser effekten av temperatur på neuronal avfyring og hellingen av fremkalt EPSCs (eEPSCs) respektivt. Skytingen mønster (figur 3) (dvs. ventetid til<...

Watch this Scientific Journal Video about Whole-cell Patch-clamp Recordings in Brain Slices at JoVE.com

Whole-cell Patch-clamp Recordings in Brain Slices

Denne protokollen beskriver grunnleggende prosedyretrinn for å utføre hel-celle patch-clamp opptak. Denne teknikken tillater studiet av det elektriske oppførsel av neuroner, og når den utføres i hjerneskiver, tillater vurdering av forskjellige nevronale funksjoner fra nevroner som fremdeles er integrert i forholdsvis godt bevart hjernen kretser.

Hel-celle Patch-clamp Recordings i hjernen skiver

Whole-cell patch-clamp recording is an electrophysiological technique that allows the study of the&#160;electrical properties of a substantial part of the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Patch Clamp Recordings in Inner Ear Hair Cells Isolated from Zebrafish

Patch Clamp Recordings i Indre ørehår celler isolert fra sebrafisk

Patch  clamp analyses of the voltage-gated channels in sensory hair cells isolated  from a variety of species have been described previously1-4 but this  ...

Whole Cell Patch Clamp for Investigating the Mechanisms of Infrared Neural Stimulation

Hele Cell Patch Clamp for Gransker Mekanismer for Infrared Neural Stimulering

It has been  demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to  elicit electrical responses in neural tissue, independent of ...

Patch Clamp Recordings from Embryonic Zebrafish Mauthner Cells

Patch Clamp Recordings fra embryonale Sebrafisk Mauthner Cells

Mauthner cells (M-cells) are large  reticulospinal neurons located in the hindbrain of teleost fish. They are key  neurons involved in a characteristic ...

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

En datamaskin-assistert Multi-elektrode Patch-clamp System

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings from Morphologically- and Neurochemically-identified Hippocampal Interneurons

Hel-celle Patch-clamp Opptak fra Morphologically- og Neurochemically-identifiserte hippocampus interneuroner

GABAergic inhibitory interneurons play a central role within neuronal circuits of the brain. Interneurons comprise a small subset of the neuronal ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Sammenkoblede hele cellen Recordings i organotypic hippocampus Slices

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct ...

Electrophysiological and Morphological Characterization of Neuronal Microcircuits in Acute Brain Slices Using Paired Patch-Clamp Recordings

Elektro og Morfologisk Karakterisering av Nevronale kretser i Akutt Brain Slices hjelp Grupperte patch-clamp Recordings

The combination of patch clamp recordings from two (or more) synaptically coupled neurons (paired recordings) in acute brain slice preparations with ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings for Electrophysiological Determination of Ion Selectivity in Channelrhodopsins

Hele-celle Patch-klemmeopptak for elektrofysiologisk bestemmelse av ion selektivitet i Channelrhodopsins

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate ...

Application of Automated Image-guided Patch Clamp for the Study of Neurons in Brain Slices

Anvendelse av automatisert bildestyrt patchklemme for studiet av nevroner i hjernesnitt

Whole-cell patch clamp is the gold-standard method to measure the electrical properties of single cells. However, the in vitro patch clamp remains a ...

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

Forberedelser og protokoller for hele cellen Patch klemme opptak i Xenopus laevis Tectal nerveceller

The Xenopus tadpole retinotectal circuit, comprised of the retinal ganglion cells (RGCs) in the eye which form synapses directly onto neurons in the optic ...