Name: making, testing, and using potassium ion selective microelectrodes in tissue slices of adult brain
Uploaded: 2018-05-07T14:45:00
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Il laboratorio di Khakh è stato sostenuto da NIH MH104069. Il laboratorio Mody è stato sostenuto da NIH NS030549. J.C.O. grazie Grant(NS058280) formazione di NIH T32 neurale microcircuiti.

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati condotti in conformità con l'Istituto nazionale di guida alla salute per la cura e l'uso di animali da laboratorio e sono stati approvati dal comitato di ricerca degli animali del cancelliere presso la University of California, Los Angeles. Tutti i topi sono stati alloggiati con cibo e acqua disponibile ad libitum in un ambiente di luce-buio di 12 h. Tutti gli animali erano sani senza evidenti modifiche comportamentali, non sono stati coinvolti in studi precedenti ...

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	<li>McDonough, A. A., Youn, 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=Potassium+homeostasis:+The+knowns,+the+unknowns,+and+the+health+benefits.">Potassium homeostasis: The knowns, the unknowns, and the health benefits.</a> Physiol Bethesda Md. 32 (2), 100-111 (2017).</li><li>Hille, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ion channels of excitable membranes. , 507 (2001).</li><li>Kofuji, P., Ceelen, P., Zahs, K. R., Surbeck, L. W., Lester, H. A., Newman, E. 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C., Henkens, R. 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A., Feighan, D., Brown, A., Ransom, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+optical+signals+in+the+rat+optic+nerve:+role+for+K(+)+uptake+via+NKCC1+and+swelling+of+astrocytes.">Intrinsic optical signals in the rat optic nerve: role for K(+) uptake via NKCC1 and swelling of astrocytes.</a> Glia. 37 (2), 114-123 (2002).</li><li>Chever, O., Djukic, B., McCarthy, K. D., Amzica, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implication+of+Kir4.1+channel+in+excess+potassium+clearance:+an+in+vivo+study+on+anesthetized+glial-conditional+Kir4.1+knock-out+mice.">Implication of Kir4.1 channel in excess potassium clearance: an in vivo study on anesthetized glial-conditional Kir4.1 knock-out mice.</a> J Neurosci. 30 (47), 15769-15777 (2010).</li><li>Hall, D. 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Il metodo che descriviamo qui ci ha permesso di valutare K+ dinamiche in risposta alla stimolazione elettrica dei collaterals Schaffer in fettine ippocampali acute da topi adulti. Il nostro metodo di preparazione K+ microelettrodi selettiva dello ione è simile a precedenti procedure descritte12,13,14,15. Tuttavia, questo metodo presenta vantaggi rispetto alle configurazio...

Concentrazioni di ioni di potassio sono strettamente regolati nel cervello, e le loro fluttuazioni esercitano una potente influenza sul potenziale di membrana di riposo di tutte le cellule. Alla luce di questi contributi critici, un obiettivo importante di biologia è determinare i meccanismi biofisici e cellulari che vengono utilizzati per regolare strettamente la concentrazione di K+ nello spazio extracellulare in vari organi del corpo1 , 2. un requisito importante in questi studi è la capacità di misurare le concentrazioni di K+ con precisione. Anche se molti componenti che contribuiscono all'omeostasi del potassio nel cervello negli stati sani e malati sono stati identificati3,4,5, ulteriori progressi sono stato rallentato a causa della natura specialistica preparazione di microelettrodi selettiva dello ione per la misura di potassio. Microelettrodo sensori rappresentano il gold standard per la misurazione di K+ le concentrazioni in vitro, in fettine di tessuto e in vivo.
Approcci più recenti per K+ monitoraggio sono in fase di sviluppo mediante sensori ottici, tuttavia questi non rilevano un concentrazioni biologicamente rilevanti gamma di K+ o non siano stati completamente controllati nei sistemi biologici, anche se i risultati iniziali appaiono promettenti6,7,8. Rispetto ai sensori ottici, microelettrodi sono fondamentalmente limitati ad un punto sorgente di ioni, anche se l'array di elettrodi potrebbe migliorare la risoluzione spaziale di9. Questo articolo si concentra sui sensori del microelettrodo singolo-canna per monitoraggio K+ dynamics.
In questo lavoro, segnaliamo procedure dettagliate graduale di rendere K+ microelettrodi selettivi, utilizzando un ionoforo potassio valinomicina-basato che permette altamente selettivo (104 piega alla selettività Na+ K+ ) K+ movimento su membrane10. Un polipeptide natura, valinomicina agisce come un poro permeabile K+ e facilita il flusso di K+ giù di gradiente elettrochimico. Inoltre descriviamo come calibrare gli elettrodi, come memorizzare e utilizzarli e, infine, come distribuirle per misurare K+ concentrazione dinamica in fettine di cervello hippocampal acuta da topi adulti. L'uso di tali elettrodi insieme ai topi geneticamente modificati che non dispongono di canali ionici specifico proposti per regolare extracellulare K+ dinamica dovrebbe rivelare i meccanismi cellulari utilizzati dal sistema nervoso per controllare la concentrazione ambientale di K + nell'ambiente extracellulare.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="997">
	<tbody>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Vibratome</td>
			<td style="width:241px;">DSK</td>
			<td style="width:257px;">Microslicer Zero 1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Mouse: C57BL/6NTac inbred mice</td>
			<td>Taconic</td>
			<td style="width:257px;">Stock#B6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;">Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>BX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;">Electrode puller</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>P-97</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;">Ag/AgCl ground pellet</td>
			<td>WPI</td>
			<td>EP2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">pCLAMP10.3</td>
			<td style="width:241px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:257px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Custom microfil 28G tip</td>
			<td style="width:241px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:257px;">CMF28G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Tungsten Rod</td>
			<td style="width:241px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:257px;">716000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Bipolar stimulating electrodes</td>
			<td style="width:241px;">FHC</td>
			<td style="width:257px;">MX21XEW(T01)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Stimulus isolator</td>
			<td style="width:241px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:257px;">A365</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Grass S88 Stimulator</td>
			<td style="width:241px;">Grass Instruments Company</td>
			<td style="width:257px;">S88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Borosilicate glass pipettes</td>
			<td style="width:241px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:257px;">1B150-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">A to D board</td>
			<td style="width:241px;">Digidata 1322A</td>
			<td style="width:257px;">Axon Instruments</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Signal Amplifier</td>
			<td style="width:241px;">Multiclamp 700A or 700B</td>
			<td style="width:257px;">Axon Instruments</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Headstage</td>
			<td style="width:241px;">CV-7B Cat 1</td>
			<td style="width:257px;">Axon Instruments</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Patch computer</td>
			<td style="width:241px;">Dell</td>
			<td style="width:257px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Sodium Chloride</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">S5886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Potassium Chloride</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">HEPES</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Sodium Bicarbonate</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">S5761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Sodium Phosphate Monobasic</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">S0751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">D-glucose</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">G7528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Calcium Chloride</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">21108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Magnesium Chloride</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">valinomycin</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">V0627-10mg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">1,2-dimethyl-3-nitrobenzene</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">40870-25ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Potassium tetrakis (4-chlorophenyl)borate</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">60591-100mg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">5% dimethyldichlorosilane in heptane</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">85126-5ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;">TTX</td>
			<td style="width:241px;">Cayman Chemical Company</td>
			<td style="width:257px;">14964</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">H1758-500mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Sucrose</td>
			<td style="width:241px;">Sigma</td>
			<td style="width:257px;">S9378-5kg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Pipette Micromanipulator</td>
			<td style="width:241px;">Sutter</td>
			<td style="width:257px;">MP-285 / ROE-200 / MPC-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:332px;">Objective lens</td>
			<td style="width:241px;">Olympus</td>
			<td style="width:257px;">PlanAPO 10xW</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

making, testing, and using potassium ion selective microelectrodes in tissue slices of adult brain

Gli ioni potassio contribuiscono in modo significativo per il potenziale di membrana di riposo delle cellule e, di conseguenza, la concentrazione extracellulare di K+ è un regolatore cruciale dell'eccitabilità delle cellule. Alterato le concentrazioni extracellulari di K+ effetto l'eccitabilità cellulare e potenziali di membrana riposo spostando gli equilibri tra stati chiusi, aperti e inattivati per canali ionici voltaggio-dipendenti che sono alla base di potenziale di azione Iniziazione e conduzione. Quindi, è prezioso per misurare direttamente extracellulare K+ dinamiche in salute e stati malati. Qui, descriviamo come fare, calibrare e utilizzare monopolare K+-selettivi microelettrodi. Li abbiamo distribuito in fette di cervello hippocampal adulto per misurare elettricamente evocate K+ concentrazione dinamica. L'uso giudizioso di tali elettrodi è una parte importante di tool-kit necessari per valutare i meccanismi biofisici e cellulari che controllano le concentrazioni extracellulari di K+ nel sistema nervoso.

Per la determinazione selettiva di extracellulare K+, abbiamo preparato microelettrodi iono-selettivi, rivestiti con uno strato idrofobico attraverso silanizzazione delle pipette di vetro borosilicato pulito (Figura 1A). Questo rivestimento permette lo ionoforo K+ contenente valinomicina per riposare sulla punta dell'elettrodo e consentire solo K+ di flusso attraverso una stretta apertura presso la punta dell'elettrodo (<stron...

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Making, Testing, and Using Potassium Ion Selective Microelectrodes in Tissue Slices of Adult Brain

Facendo, test e l'utilizzo di microelettrodi selettivo di ioni potassio in fettine di tessuto del cervello adulto

Gli ioni del potassio contribuiscono per il potenziale di membrana di riposo delle cellule e concentrazione extracellulare di K+ è un regolatore fondamentale dell'eccitabilità cellulare. Descriviamo come fare, calibrare e utilizzare monopolare K+-selettivi microelettrodi. Utilizzando tali elettrodi consente la misurazione delle dinamiche di concentrazione K+ elettricamente evocate nelle fette hippocampal adulti.

Potassium ions significantly contribute to the resting membrane potential of cells and, therefore, extracellular K+ concentration is a crucial regulator ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Focussed Ion Beam Milling and Scanning Electron Microscopy of Brain Tissue

Ion Beam concentrato di fresatura e Microscopia Elettronica a Scansione di tessuto cerebrale

This protocol describes how biological samples, like brain tissue, can be imaged in three dimensions using the focussed ion beam/scanning electron ...

Ricerca

Neuroscienze

Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

Sottotipo-selettivo elettroporazione della corticale interneuroni

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Associati a cellule intere registrazioni in organotipiche fettine di ippocampo

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

Elettrofisiologici e morfologica Caratterizzazione neuronali Microcircuiti in Acute Fette cervello Utilizzando accoppiati di patch-clamp Recordings

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

Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue

Microelettrodi doppia canna e concentrico per la misurazione di extracellulare Ion Segnali in tessuto cerebrale

Electrical activity in the brain is accompanied by significant ion fluxes across membranes, resulting in complex changes in the extracellular ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effetti della stimolazione transcranica con corrente alternata la corteccia motoria primaria di approccio combinato Online con stimolazione magnetica transcranica

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Assessment of Long-term Depression Induction in Adult Cerebellar Slices

Valutazione dell'induzione della depressione a lungo termine nelle fette di cerebellar adulto

Synaptic plasticity provides a mechanism for learning and memory. For cerebellar motor learning, long-term depression (LTD) of synaptic transmissions from ...

Imaging of Intracellular ATP in Organotypic Tissue Slices of the Mouse Brain using the FRET-based Sensor ATeam1.03YEMK

Imaging of Intracellular ATP in Organotypic Tissue Slices of the Mouse Brain using the FRET-based Sensor ATeam1.03YEMK

Imaging di ATP intracellulare in fette di tessuto organicino del cervello del topo utilizzando il sensore basato su FRET ATeam1.03YEMK

Neuronal activity in the central nervous system (CNS) evokes a high demand on cellular energy provided by the breakdown of adenosine triphosphate (ATP). A ...

Labeling and Imaging of Amyloid Plaques in Brain Tissue Using the Natural Polyphenol Curcumin

Etichettatura e imaging di placche amiloidi nel tessuto cerebrale utilizzando la curcumina polifenolo naturale

Deposition of amyloid beta protein (A&#946;) in extra- and intracellular spaces is one of the hallmark pathologies of Alzheimer&#39;s disease (AD). ...

Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture

Etichettatura balistica dei neuroni piramidali nelle sezioni cerebrali e nella cultura cellulare primaria

It has been reported that the size and shape of dendritic spines is related to their structural plasticity. To identify the morphological structure of ...