Name: rewiring neuronal circuits: a new method for fast neurite extension and functional neuronal connection
Uploaded: 2017-06-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rewiring Neuronal Circuits: A New Method for Fast Neurite Extension and Functional Neuronal Connection at JoVE.com

Vi vil gjerne takke Yoichi Miyahara for mange nyttige diskusjoner og innsikt. MA og PG anerkjenner finansiering fra NSERC.

Alle prosedyrer beskrevet nedenfor ble godkjent av McGill University&#39;s Animal Care Committee og i samsvar med retningslinjene fra Det kanadiske rådet for dyrepleie. 1. Standardisering av neurokulturer ved bruk av mikrofluidiske enheter: Enhetsmontering <ol><li> Velg en egnet mikrofluidisk enhet for det ønskede eksperimentet. For å koble til nevroner i samme populasjon, bruk Neuro Devices ( Figur 1 ) og tilkobling av nevroner i forskjellige populasjoner,...

<ol>
	<li>Chew, D. J., Fawcett, J. W., Andrews, 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+challenges+of+long-distance+axon+regeneration+in+the+injured+CNS.">The challenges of long-distance axon regeneration in the injured CNS.</a> Prog. Brain. Res. 201, 253-294 (2012).</li><li>Bradke, F., Fawcett, J. W., Spira, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+a+new+growth+cone+after+axotomy:+the+precursor+to+axon+regeneration.">Assembly of a new growth cone after axotomy: the precursor to axon regeneration.</a> Nat. Rev. Neurosci. 13 (4), 189-193 (2012).</li><li>Aguayo, A. J., 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=Synaptic+connections+made+by+axons+regenerating+in+the+central+nervous+system+of+adult+mammals.">Synaptic connections made by axons regenerating in the central nervous system of adult mammals.</a> J. Exp. Biol. 153, 199-224 (1990).</li><li>Lamoureux, P., Ruthel, G., Buxbaum, R. E., Heidemann, 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=Mechanical+tension+can+specify+axonal+fate+in+hippocampal+neurons.">Mechanical tension can specify axonal fate in hippocampal neurons.</a> J Cell Biol. 159 (3), 499-508 (2002).</li><li>Goslin, K., Banker, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+observations+on+the+development+of+polarity+by+hippocampal+neurons+in+culture.">Experimental observations on the development of polarity by hippocampal neurons in culture.</a> J Cell Biol. 108 (4), 1507-1516 (1989).</li><li>Dotti, C. G., Sullivan, C. A., Banker, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Establishment+of+polarity+by+hippocampal+neurons+in+culture.">The Establishment of polarity by hippocampal neurons in culture.</a> J. Neurosci. 8 (4), 1454-1468 (1988).</li><li>Magdesian, M. H., 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=Rapid+mechanically+controlled+rewiring+of+neuronal+circuits.">Rapid mechanically controlled rewiring of neuronal circuits.</a> J. Neurosci. 36 (3), 979-987 (2016).</li><li>Lucido, A. 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=Rapid+assembly+of+functional+presynaptic+boutons+triggered+by+adhesive+contacts.">Rapid assembly of functional presynaptic boutons triggered by adhesive contacts.</a> J. Neurosci. 29 (40), 12449-12466 (2009).</li><li>Suarez, F., Thostrup, P., Colman, D., Grutter, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+presynaptic+protein+recruitment+induced+by+local+presentation+of+artificial+adhesive+contacts.">Dynamics of presynaptic protein recruitment induced by local presentation of artificial adhesive contacts.</a> Dev. Neurobiol. 73, 1123-1133 (2013).</li><li>General Laboratory Techniques. An Introduction to Working in the Hood. JoVE Science Education Database Available from: <a target="_blank" href="https://www.jove.com/science-education/5036/an-introduction-to-working-in-the-hood">https://www.jove.com/science-education/5036/an-introduction-to-working-in-the-hood</a> (2016)</li><li>Strober, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+cell+growth.">Monitoring cell growth.</a> Curr Protoc Immunol. A-3A, (2001).</li><li>Beaudoin, G. M., 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=Culturing+pyramidal+neurons+from+the+early+postnatal+mouse+hippocampus+and+cortex.">Culturing pyramidal neurons from the early postnatal mouse hippocampus and cortex.</a> Nat. Protoc. 7 (9), 1741-1754 (2012).</li><li>Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+growth+in+response+to+experimentally+applied+mechanical+tension.">Axonal growth in response to experimentally applied mechanical tension.</a> Dev. Biol. 102, 379-389 (1984).</li><li>Lamoureux, P., Buxbaum, R. E., Heidemann, 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=Axonal+outgrowth+of+cultured+neurons+is+not+limited+by+growth+cone+competition.">Axonal outgrowth of cultured neurons is not limited by growth cone competition.</a> J. Cell Sci. 111, 3245-3252 (1998).</li><li>Pfister, B. J., Bonislawski, D. P., Smith, D. H., Cohen, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sketch-grown+axons+retain+the+ability+to+transmit+active+electrical+signals.">Sketch-grown axons retain the ability to transmit active electrical signals.</a> FEBS Lett. 580, 3525-3531 (2006).</li><li>Magdesian, M. H., 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=Atomic+force+microscopy+reveals+important+differences+in+axonal+resistance+to+injury.">Atomic force microscopy reveals important differences in axonal resistance to injury.</a> Biophys. J. 103 (3), 405-414 (2012).</li><li>Polleux, F., Snider, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initiating+and+growing+an+axon.">Initiating and growing an axon.</a> CSH Persp. Biol. 2 (4), 001925 (2010).</li><li>Debanne, D., 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=Paired-recordings+from+synaptically+coupled+corticol+and+hippocampal+neurons+in+acute+and+cultured+brain+slices.">Paired-recordings from synaptically coupled corticol and hippocampal neurons in acute and cultured brain slices.</a> Nat. Protoc. 3, 1559-1568 (2008).</li><li>Qi, G., Radnikow, G., Feldmeyer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+and+Morphological+Characterization+of+Neuronal+Microcircuits+in+Acute+Brain+Slices+Using+Paired+Patch-Clamp+Recordings.">Electrophysiological and Morphological Characterization of Neuronal Microcircuits in Acute Brain Slices Using Paired Patch-Clamp Recordings.</a> J. Vis. Exp. (95), e52358 (2015).</li><li>Harrison, R. 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+origin+and+development+of+the+nervous+system+studied+by+the+methods+of+experimental+embryology.">On the origin and development of the nervous system studied by the methods of experimental embryology.</a> Proc. R. Soc. Lond. B. , 155-196 (1935).</li><li>Weiss, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+patterns:+the+mechanics+of+nerve+growth.">Nerve patterns: the mechanics of nerve growth.</a> Growth 5 (Suppl. Third Growth Symposium). , 153-203 (1941).</li><li>Gray, 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=Rapid+neural+growth:+calcitonin+gene-related+peptide+and+substance+P-containing+nerves+attain+exceptional+growth+rates+in+regenerating+deer+antler.">Rapid neural growth: calcitonin gene-related peptide and substance P-containing nerves attain exceptional growth rates in regenerating deer antler.</a> Neurosci. 50 (4), 953-963 (1992).</li><li>Heidemann, S. R., Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tension-driven+axon+assembly:+a+possible+mechanism.">Tension-driven axon assembly: a possible mechanism.</a> Front. Cell Neurosci. 9, (2015).</li><li>Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+growth+in+response+to+experimentally+applied+tension.">Axonal growth in response to experimentally applied tension.</a> Dev. Biol. 102, 379-389 (1984).</li><li>Heidemann, S. R., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+tension+as+a+regulator+of+axonal+development.">Mechanical tension as a regulator of axonal development.</a> Neurotoxicology. 15, 95-107 (1994).</li><li>Heidemann, S. R., Lamoureux, P., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytomechanics+of+axonal+development.">Cytomechanics of axonal development.</a> Cell Biochem. Biophys. 27 (3), 135-155 (1995).</li><li>Pfister, B. J., Iwata, A., Meaney, D. F., Smith, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+stretch+growth+of+integrated+axons.">Extreme stretch growth of integrated axons.</a> J. Neurosci. 24 (36), 7978-7983 (2004).</li><li>Waxman, S. G., Kocsis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The axon: structure, function and pathophysiology. , (1995).</li><li>Cho, E. Y., So, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rate+of+regrowth+of+damaged+retinal+ganglion+cell+axons+regenerating+in+a+peripheral+nerve+graft+in+adult+hamsters.">Rate of regrowth of damaged retinal ganglion cell axons regenerating in a peripheral nerve graft in adult hamsters.</a> Brain Res. 419, 369-374 (1987).</li><li>Davies, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+differences+in+the+growth+rate+of+early+nerve+fibres+related+to+target+distance.">Intrinsic differences in the growth rate of early nerve fibres related to target distance.</a> Nature. 337, 553-555 (1989).</li></ol>

Ved hjelp av standard mikromanipulasjon og innovative mikrofluidiske enheter, ble en ny teknikk utviklet for raskt å initiere, forlenge og nettopp koble til nye funksjonelle nevronkretser over store avstander. Pipette micromanipulation er et vanlig verktøy i de fleste nevrovitenskapslaboratoriene 4 , 13 . Den reelle utfordringen for å oppnå reproduserbare og pålitelige resultater var standardisering av sunne, nøyaktig posisjonerte nevronkulturer i løpet a...

Skader på det voksne sentralnervesystemet (CNS) kan føre til permanent funksjonshemming på grunn av flere mekanismer som begrenser aksonal gjenvekst 1 . Etter skader danner mange CNS-axoner ikke en ny vekstkegle og mislykkes i å montere en effektiv regenerativ respons 2 . Videre hemmer skade og arrvev rundt CNS-lesjonene signifikant aksonal vekst 1 , 2 , 3 . Nåværende terapier for å fremme CNS-regenerering etter skade har fokusert på å styrke det indre vekstpotensialet til det skadede neuronet og på maskering av inhibitorer av aksonal forlengelse assosiert med myelinrusk og glialæren 1 , 3 . Til tross for dette er kapasiteten til å regenerere lange axoner til fjerne mål og å danne passende funksjonelle synapser fortsatt sterkt begrenset 4 , </suP&gt; 5 , 6 , 7 . I det nåværende arbeidet brukes mikrobølger, pipettmikromanipulering og mikrofluidiske enheter for raskt å initiere, forlenge og nettopp koble til nye funksjonelle nevronkretser over lange avstander. Tidligere arbeid har vist at poly-D-lysin-belagte perler (PDL-perler) induserer membranadhesjon etterfulgt av clustering av synaptiske vesikkelkomplekser og dannelse av funksjonelle presynaptiske bolter 8 . Det ble også vist at når PDL-perlen blir mekanisk trukket bort etter presynaptisk differensiering, følger den synaptiske proteinklyngen perlen, og initierer en ny neuritt 9 . Følgende prosedyre utnytter dette faktum sammen med evnen til å dyrke embryonale hippocampale nevroner av rotter i organiserte regioner på en dekselglass ved bruk av polydimetylsiloksan (PDMS) mikrofluidiske innretninger for nøyaktig å omdanne en nevronalkrets. Disse PDMS mikrofluidiske enheter er ikke-toksiske, optisk gjennomsiktige og består av to kamre forbundet med et system av mikrokanaler. Når de er montert på en deksel, tjener hver enhet som en form for å styre nevron vekst og opprettholde sunne nevronkulturer på presise mønstre i mer enn 4 uker in vitro . Her presenteres et rammeverk for å undersøke grensene for utvidelse og funksjonalitet til den nye neuritten. Nye, funksjonelle neuritter er opprettet og posisjonert til styrbart (re) ledningsnervonale nettverk. Utvidelseshastighetene som er oppnådd, er raskere enn 20 μm / min over millimeter-avstanden, og funksjonelle forbindelser etableres. Disse resultatene viser uventet at den indre kapasiteten til disse neurittene for forlengelse er mye raskere enn tidligere antatt. Denne foreslåtte mekaniske tilnærmingen omgår langsomme kjemiske strategier og muliggjør kontrollert tilkobling til et bestemt mål. thEr teknikk åpner nye veier for in vitro- studiet av nye terapier for å gjenopprette nevronkonnektivitet etter skade. Det gjør det også mulig å manipulere og rewiring av nevronnett for å undersøke grunnleggende aspekter ved nevronon signalbehandling og nevronfunksjon in vitro .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="836">
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Co-culture devices</td>
			<td style="width:104px;">Ananda Devices</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:397px;">Commercially available at http://www.anandadevices.com</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Neuro devices</td>
			<td style="width:104px;">Ananda Devices</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Commercially available at http://www.anandadevices.com</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">No. 1 Glass Coverslip 25 mm Round</td>
			<td style="width:104px;">Warner Instruments</td>
			<td style="width:119px;">64-0705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">35mm Glass Bottom Dishes #0, Uncoated, Gamma-Irradiated</td>
			<td style="width:104px;">MatTex Incorporation</td>
			<td style="width:119px;">P35G-0-20-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">35mm cell culture dish, Non-Pyrogenic, Sterile</td>
			<td style="width:104px;">Corning Inc</td>
			<td style="width:119px;">430165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">95mmx15mm Petri Dish, Slippable Lid, Sterile Polystyrene</td>
			<td style="width:104px;">Fisherbrand</td>
			<td>FB0875714G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">50mL Centrifuge tubes with printed graduations and flat caps</td>
			<td style="width:104px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">89039-656</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">15mL Polypropylene Conical Tube, 17x120mm style, Non Pyrogenic, Sterile</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Neurobasal Medium</td>
			<td style="width:104px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">21103-049</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:216px;">B-27 Supplement (50X), serum free</td>
			<td style="width:104px;">B-27 Supplement (50X), serum free</td>
			<td style="width:119px;">17504044</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Pennicilin, Streptomyocin, Glutamine</td>
			<td style="width:104px;">Thermo Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>11995-065</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">200uL Pipettors</td>
			<td style="width:104px;">VWR</td>
			<td>89079-458</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">2-20uL Pipettors</td>
			<td style="width:104px;">Aerosol Resistant Tips</td>
			<td style="width:119px;">2149P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Falcon 3mL Transfer Pipettes [Non-sterile]</td>
			<td>BD Falcon</td>
			<td>357524</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glucose</td>
			<td style="width:104px;">Gibco</td>
			<td style="width:119px;">15023-021</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEPES</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">7365-45-9</td>
			<td>Extracellular solution/Beads</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCl</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">7647-14-5</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">KCl</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">7447-40-7</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">CaCl2</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">10043-52-4</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MgCl2</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">7786-30-3</td>
			<td>Extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:216px;">#5 Dumont Dumostar Tweezers 11cm</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td>500233</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dissection tools</td>
			<td>Braun, Aesculap</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly-D-lysine Hydrobromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6407</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Micro particles based on polystyrene, 10 um</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">72986</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Borosilicate tubes</td>
			<td style="width:104px;">King Precision Glass, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">14696-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Horizontal Pipette Puller</td>
			<td style="width:104px;">Sutter Instruments</td>
			<td style="width:119px;">Brown-Flaming P-97</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Micromanipulators, PCS-5000 Series</td>
			<td style="width:104px;">SD Instruments</td>
			<td style="width:119px;">MC7600R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1 ml Syringe</td>
			<td style="width:104px;">BD Luer-Lok</td>
			<td>309628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Inverted Microscope</td>
			<td style="width:104px;">Olympus&#160;</td>
			<td style="width:119px;">IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Objective</td>
			<td style="width:104px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">UIS2, LUCPLFLN 40X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">CCD Camera</td>
			<td style="width:104px;">Photometrics</td>
			<td style="width:119px;">Cascade II: 512</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leibovitz&#39;s (1x) L-15 Medium</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11415-064</td>
			<td>Rat Dissection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Typsin-EDTA (0.05%), Phenol red</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>25300054</td>
			<td>Rat Dissection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DMEM (1x) Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium [+4.5 g/L D-Glucose, + L-Glutamine, + 110 mg/L Sodium Pyruvate]</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11995-065</td>
			<td>Rat Dissection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HBSS (1x) Hank&#39;s Balanced Salt Solution [- Calcium Chloride, - Magnesium Chloride, - Magnesium Sulfate]</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14170-112</td>
			<td>Rat Dissection</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rewiring neuronal circuits: a new method for fast neurite extension and functional neuronal connection

Hjerneskade og ryggmargsskader kan føre til permanent funksjonshemning og død fordi det fortsatt ikke er mulig å regenerere nevroner over lange avstander og nøyaktig koble dem igjen med et passende mål. Her beskrives en prosedyre for raskt å initiere, forlenge og nettopp koble til nye funksjonelle nevronkretser over lange avstander. Utvidelseshastighetene som oppnås, når over 1,2 mm / t, 30-60 ganger raskere enn in vivo- hastighetene for de raskest voksende axonene fra det perifere nervesystemet (0,02 til 0,04 mm / t) 28 og 10 ganger raskere enn tidligere rapportert for det samme Nevrontype på et tidligere utviklingsstadium 4 . For det første dyrkes isolerte populasjoner av rottehippokampale nevroner i 2-3 uker i mikrofluidiske innretninger for nøyaktig å plassere cellene, noe som muliggjør enkel mikromanipulering og eksperimentell reproduserbarhet. Deretter plasseres perler belagt med poly-D-lysin (PDL) på neuritter for å danne klebemiddelkontinuerHandlinger og pipette mikromanipulering brukes til å flytte det resulterende vulst-neurittkomplekset. Når perlen er flyttet, trekker den ut en ny nevitt som kan utvides over hundrevis av mikrometer og funksjonelt koblet til en målcelle på mindre enn 1 time. Denne prosessen gjør det mulig å eksperimentell reproduserbarhet og enkel manipulering, samtidig som man omgår langsommere kjemiske strategier for å indusere neurittvekst. Foreløpige målinger som presenteres her demonstrerer en neuronal vekstrate som langt overstiger fysiologiske. Kombinere disse innovasjonene muliggjør nøyaktig etablering av neuronale nettverk i kultur med en enestående grad av kontroll. Det er en roman metode som åpner døren for en mengde informasjon og innsikt i signaloverføring og kommunikasjon i nevronnettverket, samt å være en lekeplass for å utforske grensene for nevrogenvekst. De potensielle bruksområdene og forsøkene er utbredt med direkte implikasjoner for terapier som tar sikte på å koble igjen nevonaL-kretser etter traumer eller i neurodegenerative sykdommer.

Hippokampale neuroner fra embryonale rotter dyrkes i mikrofluidiske innretninger for å muliggjøre presis posisjonering av celler, PDL-perler og mikromanipulatorer. Det første trinnet er å montere mikrofluidic enheten på et glassdeksel eller på en skål. Det er avgjørende at den mikrofluidiske enheten er godt festet til substratet for å unngå at celler forlater kamrene og beveger seg under delene av enheten som skal forsegles ( figur 1a ). For å opp...

Watch this Scientific Journal Video about Rewiring Neuronal Circuits: A New Method for Fast Neurite Extension and Functional Neuronal Connection at JoVE.com

Rewiring Neuronal Circuits: A New Method for Fast Neurite Extension and Functional Neuronal Connection

Denne prosedyren beskriver hvordan man raskt kan initiere, forlenge og koble til neuritter som er organisert i mikrofluidiske kamre ved hjelp av poly-D-lysin-belagte perler fastgjort til mikropipetter som styrer nevittlengden.

Rewiring Neuronal Circuits: En ny metode for rask Neurite Extension og funksjonell Neuronal Connection

Brain and spinal cord injury may lead to permanent disability and death because it is still not possible to regenerate neurons over long distances and ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

DiOLISTIC Labeling of Neurons from Rodent and Non-human Primate Brain Slices

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; ...

Mapping Inhibitory Neuronal Circuits by Laser Scanning Photostimulation

Inhibitory neurons are crucial to cortical function. They comprise about 20% of the entire cortical neuronal population and can be further subdivided into ...

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

Fast Micro-iontoforese av glutamat og GABA: Et nyttig verktøy for å etterforske Synaptic Integration

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

En prosedyre for Implanting Organiserte Arrays av Microwires for Single-unit Recordings i Awake, Oppfører Dyr

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

Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

Inducing Plasticity av astrocytic Reseptorer av Manipulering av nevronal utløsning priser

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 ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Kronisk Transkraniell elektrisk stimulering og Intracortical opptak i rotter

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

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

Kombinere Optogenetics med kunstig microRNAs å karakterisere effekter av Gene Knockdown Presynaptic funksjonen i intakt nevrale kretser

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

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Optogenetic Entrainment av hippocampus Theta svingninger i oppfører seg mus

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

A Method for 3D Reconstruction and Virtual Reality Analysis of Glial and Neuronal Cells

En metode for 3D rekonstruksjon og Virtual Reality analyse av gliacellene og neuronal Cells

Serial sectioning and subsequent high-resolution imaging of biological tissue using electron microscopy (EM) allow for the segmentation and reconstruction ...

In Vitro Wedge Slice Preparation for Mimicking In Vivo Neuronal Circuit Connectivity

In Vitro Kile skive Forberedelse for å etterligne In Vivo Neuronal Circuit Connectivity

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively ...