Name: in vivo intracerebral stereotaxic injections for optogenetic stimulation of long-range inputs in mouse brain slices
Uploaded: 2019-09-20T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Intracerebral Stereotaxic Injections for Optogenetic Stimulation of Long-Range Inputs in Mouse Brain Slices at JoVE.com

Vi takker Bertrand Mathon, Mérie Nassar, Li-Wen Huang, og Jean Simonnet for deres hjelp i utviklingen av tidligere versjoner av stereotaxic injeksjon protokollen og marin Manuel og Patrice Jegouzo for teknisk hjelp. Dette arbeidet ble støttet av det franske departement for utdanning og forskning (L. R., L. S.), Centre National des Etudes Spatiales (M. B.), og Agence Nationale de la Recherche Grant <span lang="FR" style="font-size: 11pt; line-height: 115%; font-family: Arial, sans-serif; color: rgb(41, 43, 49); background-image: initial; background-position: initial; background-size: initial; background-repeat: initial; background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial;">ANR-18-CE92-0051-01 (D. F.).

Alle prosedyrer ble utført i samsvar med det europeiske fellesskaps rådsdirektiv (2010/63/EU) og godkjent av etikk komitéen i Paris Descartes-universitetet. Eksperimentator må innhente autorisasjon for prosedyren for å overholde lokale bestemmelser.
1. planlegging av eksperimentet
<ol><li>Definer hjerne området som skal målrettes. Bestem stereotaxic koordinatene til injeksjonsstedet ved hjelp av en mus hjernen Atlas15. For den rette Antero-rygg thalamic kjernen...

<ol>
	<li>Goodridge, J. P., Taube, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+between+the+postsubiculum+and+anterior+thalamus+in+the+generation+of+head+direction+cell+activity.">Interaction between the postsubiculum and anterior thalamus in the generation of head direction cell activity.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 17 (23), 9315-9330 (1997).</li><li>Winter, S. S., Clark, B. J., Taube, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+navigation.+Disruption+of+the+head+direction+cell+network+impairs+the+parahippocampal+grid+cell+signal.">Spatial navigation. Disruption of the head direction cell network impairs the parahippocampal grid cell signal.</a> Science. 347 (6224), 870-874 (2015).</li><li>Fan, Y., 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=Activity-dependent+decrease+of+excitability+in+rat+hippocampal+neurons+through+increases+in+I(h).">Activity-dependent decrease of excitability in rat hippocampal neurons through increases in I(h).</a> Nature Neuroscience. 8 (11), 1542-1551 (2005).</li><li>Takahashi, H., Magee, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathway+Interactions+and+Synaptic+Plasticity+in+the+Dendritic+Tuft+Regions+of+CA1+Pyramidal+Neurons.">Pathway Interactions and Synaptic Plasticity in the Dendritic Tuft Regions of CA1 Pyramidal Neurons.</a> Neuron. 62 (1), 102-111 (2009).</li><li>Dolleman-van der Weel, M. J., Lopes da Silva, F. H., Witter, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+nucleus+reuniens+and+entorhinal+cortex+projections+in+hippocampal+field+CA1+of+the+rat.">Interaction of nucleus reuniens and entorhinal cortex projections in hippocampal field CA1 of the rat.</a> Brain Structure &amp; Function. 222 (5), 2421-2438 (2017).</li><li>Callaway, E. M., Yuste, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulating+neurons+with+light.">Stimulating neurons with light.</a> Current Opinion in Neurobiology. 12 (5), 587-592 (2002).</li><li>Fino, 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=RuBi-Glutamate:+Two-Photon+and+Visible-Light+Photoactivation+of+Neurons+and+Dendritic+spines.">RuBi-Glutamate: Two-Photon and Visible-Light Photoactivation of Neurons and Dendritic spines.</a> Frontiers in Neural Circuits. 3, 2 (2009).</li><li>Mao, T., 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=Long-range+neuronal+circuits+underlying+the+interaction+between+sensory+and+motor+cortex.">Long-range neuronal circuits underlying the interaction between sensory and motor cortex.</a> Neuron. 72 (1), 111-123 (2011).</li><li>Zhang, F., 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=Optogenetic+interrogation+of+neural+circuits:+technology+for+probing+mammalian+brain+structures.">Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures.</a> Nature Protocols. 5 (3), 439-456 (2010).</li><li>Simonnet, 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=Activity+dependent+feedback+inhibition+may+maintain+head+direction+signals+in+mouse+presubiculum.">Activity dependent feedback inhibition may maintain head direction signals in mouse presubiculum.</a> Nature Communications. 8, 16032 (2017).</li><li>Nassar, 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=Anterior+Thalamic+Excitation+and+Feedforward+Inhibition+of+Presubicular+Neurons+Projecting+to+Medial+Entorhinal+Cortex.">Anterior Thalamic Excitation and Feedforward Inhibition of Presubicular Neurons Projecting to Medial Entorhinal Cortex.</a> Journal of Neuroscience. 38 (28), 6411-6425 (2018).</li><li>Fricker, 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=Pyramidal+cells+of+rodent+presubiculum+express+a+tetrodotoxin-insensitive+Na++current.">Pyramidal cells of rodent presubiculum express a tetrodotoxin-insensitive Na+ current.</a> The Journal of Physiology. 587, 4249-4264 (2009).</li><li>Simonnet, J., Eug&#232;ne, E., Cohen, I., Miles, R., Fricker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+neuroanatomy+of+rat+presubiculum.">Cellular neuroanatomy of rat presubiculum.</a> The European Journal of Neuroscience. 37 (4), 583-597 (2013).</li><li>Simonnet, J., Fricker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+components+and+circuitry+of+the+presubiculum+and+its+functional+role+in+the+head+direction+system.">Cellular components and circuitry of the presubiculum and its functional role in the head direction system.</a> Cell and Tissue Research. 373 (3), 541-556 (2018).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. 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> The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2013).</li><li>Huang, L. -. W., 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=Laminar+Localization+and+Projection-Specific+Properties+of+Presubicular+Neurons+Targeting+the+Lateral+Mammillary+Nucleus,+Thalamus,+or+Medial+Entorhinal+Cortex.">Laminar Localization and Projection-Specific Properties of Presubicular Neurons Targeting the Lateral Mammillary Nucleus, Thalamus, or Medial Entorhinal Cortex.</a> eNeuro. 4 (2), (2017).</li><li>Cruikshank, S. J., Urabe, H., Nurmikko, A. V., Connors, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathway-specific+feedforward+circuits+between+thalamus+and+neocortex+revealed+by+selective+optical+stimulation+of+axons.">Pathway-specific feedforward circuits between thalamus and neocortex revealed by selective optical stimulation of axons.</a> Neuron. 65 (2), 230-245 (2010).</li><li>Gonzalez-Sulser, A., 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=GABAergic+Projections+from+the+Medial+Septum+Selectively+Inhibit+Interneurons+in+the+Medial+Entorhinal+Cortex.">GABAergic Projections from the Medial Septum Selectively Inhibit Interneurons in the Medial Entorhinal Cortex.</a> Journal of Neuroscience. 34 (50), 16739-16743 (2014).</li><li>Mathon, B., 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=Increasing+the+effectiveness+of+intracerebral+injections+in+adult+and+neonatal+mice:+a+neurosurgical+point+of+view.">Increasing the effectiveness of intracerebral injections in adult and neonatal mice: a neurosurgical point of view.</a> Neuroscience Bulletin. 31 (6), 685-696 (2015).</li><li>Nassar, 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=Diversity+and+overlap+of+parvalbumin+and+somatostatin+expressing+interneurons+in+mouse+presubiculum.">Diversity and overlap of parvalbumin and somatostatin expressing interneurons in mouse presubiculum.</a> Frontiers in Neural Circuits. 9, 20 (2015).</li><li>Klapoetke, N. 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=Independent+optical+excitation+of+distinct+neural+populations.">Independent optical excitation of distinct neural populations.</a> Nature Methods. 11 (3), 338-346 (2014).</li><li>Hass, C. A., Glickfeld, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fidelity+optical+excitation+of+cortico-cortical+projections+at+physiological+frequencies.">High-fidelity optical excitation of cortico-cortical projections at physiological frequencies.</a> Journal of Neurophysiology. 116 (5), 2056-2066 (2016).</li></ol>

In vivo viral injeksjon for å uttrykke lys-sensitive opsins i et definert hjerne område er en valg metode for optogenetic analyse av langtrekkende funksjonell tilkobling10,11,17,18. Stereotaxic injeksjoner tilbyr muligheten til å nøyaktig målrette et bestemt område av hjernen. Coexpression av en opsin med en fluorescerende reporter beleilig tillater evaluering av vellykket uttrykk og bekr...

Definere tilkobling mellom hjernen regioner er nødvendig for å forstå nevrale kretser. Klassiske anatomiske tracing metoder tillate etablering interregionale tilkobling, og lesjon studier bidra til å forstå den hierarkiske organiseringen av informasjonsflyt. For eksempel, hjerne kretser for romlig orientering og hodet retning signalering innebære retningsbestemt flyt av informasjon fra thalamus til presubiculum. Dette har blitt demonstrert av lesjon studier av Antero-rygg thalamic kjerner (ADN) som forringer hodet retning signalet i nedstrøms rygg presubiculum, samt parahippocampal rutenettcelle signal1,2.
Den funksjonelle forbindelsen mellom hjerneområder er vanskeligere å etablere på et mobil-og subcellulære nivå. I hippocampus, en svært organisert anatomi gjør det mulig å undersøke Pathway-spesifikke Synaptic tilkoblinger ved hjelp av elektrisk simulering i stykket forberedelse. Stimulering elektroder plassert i stratum radiatum av CA1 kan brukes til å spesielt stimulere Schaffer sikkerhet innspill fra CA33. Stimulerende elektroder plassert i stratum lacunosum moleculare av CA1 vil aktivere perforant banen input til CA14,5. Elektrisk stimulering aktiverer signal utslipp fra axon terminaler; men aktiverer den neurons med somata nær stimulering området samt axons av passasjen. Det er derfor av begrenset bruk for å studere afferents fra definerte hjerneområder når fibrene i ulike regioner av opprinnelse blander i mål strukturen, som typisk er tilfellet i mektig.
Neurons kan også stimuleres med lys. Optiske metoder inkluderer photoactivation av bur glutamat, som kan kombineres med en-eller to-Foton laserskanning. Flere tett linjeavstand områder kan bli stimulert sekvensielt, uten mekaniske skader på vevet6. Dette har blitt brukt til å kartlegge Synaptic reseptorer samt aktivere individuelle neurons7. Selv om glutamat uncaging kan brukes til lokal krets analyse, tillater den ikke for spesifikk aktivering av langtrekkende innganger.
En metode for valg for etterforskning av langtrekkende tilkobling i neuronal kretser er bruken av virus-mediert channelrhodopsin uttrykk. Bruke in vivo stereotaxic injeksjoner som beskrevet her, kan uttrykket av lys-gated ion kanaler være målrettet og romlig begrenset til en ønsket hjerne regionen. På denne måten er channelrhodopsins effektive for kartlegging av eksitatoriske eller hemmende tilkobling fra en region til målet. Transfekterte axons terminaler kan stimuleres med lys i en hjerne Slice forberedelse, og patch-klemme innspillinger som en lese-out tillate undersøkelse av funksjoner og sterke sider av spesifikke krets komponenter i hjernen8. Den optogenetic tilnærmingen kombinert med stereotaxic injeksjon av et virus tilbyr enestående spesifisitet og genetisk kontroll9. Stimulere med lys i tillegg gjør det mulig for både høy Temporal og romlig presisjon10,11.
Den presubiculum er en seks-lags kortikale struktur ved overgangen av hippocampus og para-hippocampus formasjon12,13. Det mottar viktig Synaptic innspill fra ADN11 , men også fra flere andre kortikale og subkortikal regioner14. Dermed er selektiv stimulering av thalamic axons terminaler i en presubicular skive ikke mulig med elektrisk stimulering eller glutamat uncaging. Beskrevet i denne protokollen er metoder for å bestemme funksjonell tilkobling mellom hjernen regioner (ADN og presubiculum) ved hjelp av presise stereotaxic injeksjoner av viral vektorer uttrykker lys-gated kanaler. Også beskrevet er photostimulation av axons terminaler med prosjektering neurons i deres målregion, kombinert med hele cellen patch-klemme innspillinger av post-Synaptic neurons i hjernen Slice forberedelse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:927px;" width="927">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">0.5 mm bur&#160;</td>
			<td style="width:183px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:136px;">724962</td>
			<td style="width:365px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">10 &#181;L Hamilton syringe</td>
			<td style="width:183px;">Hamilton</td>
			<td style="width:136px;">1701 RN - 7653-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">10X PBS solution</td>
			<td style="width:183px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">AM9624</td>
			<td>&#160;text</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">36% PFA</td>
			<td style="width:183px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">F8775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">470 nm LED&#160;</td>
			<td style="width:183px;">Cairn Research</td>
			<td style="width:136px;">P1105/470/LED&#160; DC/59022m</td>
			<td style="width:365px;">use with matched excitation filter 470/40x&#160; and emission filter for GFP&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">AAV5.Syn.Chronos-GFP.WPRE.bGH</td>
			<td>Penn Vector Core</td>
			<td>AV-5-PV3446</td>
			<td>lot V6026R, qTiter GC/ml 4.912e12, ddTiter GC/ml 2.456e13&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">All chemicals</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Bath temperature controler</td>
			<td style="width:183px;">Luigs &#38; Neumann</td>
			<td style="width:136px;">SM7</td>
			<td>Set at 34&#176;C&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">beveled metal needle</td>
			<td style="width:183px;">Hamilton</td>
			<td style="width:136px;">7803-05</td>
			<td>33 gauge, 13mm, point style 4-20&#176;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Big scissors</td>
			<td style="width:183px;">Dahle Allround</td>
			<td style="width:136px;">50038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Biocytin</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">B4261</td>
			<td>final 1-3 mg/ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Borosilicate Capillaries</td>
			<td style="width:183px;">Havard Apparatus</td>
			<td style="width:136px;">GC150-10</td>
			<td>1.5 mm outer, 0.86 inner diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Brown Flaming electrode puller</td>
			<td style="width:183px;">Sutter Instruments</td>
			<td style="width:136px;">P-87</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">BupH Phosphate Buffered Saline pack</td>
			<td style="width:183px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">28372</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">butterfly needle for perfusion</td>
			<td style="width:183px;">Braun&#160;</td>
			<td style="width:136px;">Venofix A</td>
			<td>24G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">CCD Camera</td>
			<td style="width:183px;">Andor&#160;</td>
			<td style="width:136px;">DL-604M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:183px;">Zeiss</td>
			<td style="width:136px;">LSM710</td>
			<td>20X</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">curved forceps</td>
			<td style="width:183px;">FST&#160;</td>
			<td style="width:136px;">11011-17</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">CY5 configuration (confocal)</td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:365px;">Helium-Neon 633nm (5,0 mW) laser; Mirror: MBS 488/561/633&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:243px;">CY5 configuration (epifluo)</td>
			<td style="width:183px;">Nikon/Chroma</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:365px;">Fluorescent light (Intensilight); Excitation filter: BP645/30; Dichroic mirror: 89100 BS ; Emission filter: BP705/72</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">DAPI</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">D9542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:243px;">DAPI configuration (epifluo)</td>
			<td style="width:183px;">Nikon/Chroma</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:365px;">Fluorescent light (Intensilight); Cube: Semrock Set DAPI-5060C-000-ZERO (Excitation: BP 377/50; Mirror: BS 409; Emission: BP 447/60)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Digidata 1440A</td>
			<td style="width:183px;">Axon Instruments</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Digital handheld optical meter</td>
			<td style="width:183px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:136px;">PM100D</td>
			<td>Parametered on 475 nm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">Double egde stainless steel razor blades</td>
			<td style="width:183px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:136px;">72000</td>
			<td>Use half of the blade in the slicer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">Dual Fluorescent Protein Flashlight</td>
			<td style="width:183px;">Nightsea</td>
			<td style="width:136px;">DFP-1</td>
			<td style="width:365px;">excitation, 440-460 nm; emission filter on glasses, 500 nm longpass.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:243px;">EGTA</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">E4368</td>
			<td>final 0,2 mM</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:243px;">Epifluorescence Microscope</td>
			<td style="width:183px;">Nikon</td>
			<td style="width:136px;">Eclipse TE-2000E</td>
			<td>10 or 20X</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:243px;">Filter paper</td>
			<td style="width:183px;">Whatman</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Fluoro-Ruby 10%</td>
			<td style="width:183px;">Millipore</td>
			<td style="width:136px;">AG335</td>
			<td>disolve 10 mg in 100 &#181;l of distilled water ; inject 150 to 300 nl</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:243px;">GFP configuration (epifluo)</td>
			<td style="width:183px;">Nikon/Chroma</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:365px;">Fluorescent light (Intensilight); Cube: Filter Set Nikon B-2E/C FITC (Excitation: BP 465-495; Mirror: BS 505; Emission: BP 515-555)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Heatingplate</td>
			<td style="width:183px;">Physitemp</td>
			<td style="width:136px;">HP4M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Heparin choay 5000 U.I./ml</td>
			<td style="width:183px;">Sanofi</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>5 ml vial</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">HEPES</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">H3375</td>
			<td>final 10 mM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">High speed rotary micromotor kit</td>
			<td style="width:183px;">Foredom</td>
			<td style="width:136px;">K.1070</td>
			<td>maximum drill speed 38,000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Internal solution compounds :</td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Isolated Pulse Stimulator</td>
			<td style="width:183px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:136px;">2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">KCl</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">P4504</td>
			<td>final 1,2 mM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Ketamine 1000</td>
			<td style="width:183px;">Virbac</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Ketofen 10%</td>
			<td style="width:183px;">Merial</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>100 mg/ml : dilute 1 &#181;l in 1ml total (0,1%)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Laocaine (lidocaine)</td>
			<td style="width:183px;">MSD</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>16,22 mg/ml : dilute 1 ml in 4 ml total (around 4%)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">LED hi power spot for surgery</td>
			<td>Photonic (via Phymep)</td>
			<td style="width:136px;">10044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:243px;">LED Power Supply</td>
			<td style="width:183px;">Cairn Research</td>
			<td style="width:136px;">OptoLED Light Source</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Manipulators</td>
			<td style="width:183px;">Luigs &#38; Neumann</td>
			<td style="width:136px;">SM-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Mg-ATP 2H20</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">A9187</td>
			<td>final 4 mM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">MgCl2</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">63069</td>
			<td>final 2 mM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Micro temperature controler</td>
			<td>Physitemp</td>
			<td style="width:136px;">MTC-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Milk powder</td>
			<td style="width:183px;">Carnation</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">MultiClamp 700B</td>
			<td style="width:183px;">Axon Instruments</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Na Phosphocreatine</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">P7936</td>
			<td>final 10 mM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Na3-GTP 2H20</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">G9002</td>
			<td>final 0.4 mM</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:243px;">needle holder/hemostat</td>
			<td style="width:183px;">FST</td>
			<td style="width:136px;">13005-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">pClamp acquisition software</td>
			<td style="width:183px;">Axon Instruments</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Peristaltic pump</td>
			<td style="width:183px;">Gilson</td>
			<td style="width:136px;">Minipuls 3</td>
			<td>14-16 on the display for 2-3 ml/min&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Potassium gluconate (K-gluconate)</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">G4500</td>
			<td>Final 135 mM</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">ProLong Gold antifade mounting medium</td>
			<td style="width:183px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">P36390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Rompun 2% (xylazine)</td>
			<td style="width:183px;">Bayer</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">small scissors</td>
			<td style="width:183px;">FST</td>
			<td style="width:136px;">14060-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Sodium chloride 0.9%&#160;</td>
			<td style="width:183px;">Virbac</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>dilute 8.5 mL in 10 ml total</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stereomicroscope VISISCOPE SZT</td>
			<td style="width:183px;">VWR</td>
			<td style="width:136px;">630-1584</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stereotaxic frame with digital display</td>
			<td style="width:183px;">Kopf</td>
			<td style="width:136px;">Model 940</td>
			<td>Small animal stereotaxic instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Streptavidin-Cy3 conjugate</td>
			<td style="width:183px;">Life technologies&#160;</td>
			<td style="width:136px;">434315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Streptavidin-Cy5 conjugate</td>
			<td style="width:183px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">S32357</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Superglue3 Loctite</td>
			<td style="width:183px;">Dutscher</td>
			<td style="width:136px;">999227</td>
			<td>1g tube</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:243px;">Suture filament Ethilon II 4-0 polyamid</td>
			<td style="width:183px;">Ethicon</td>
			<td style="width:136px;">F3210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:183px;">kdScientific</td>
			<td>Legato 130 - 788130</td>
			<td>Use Infuse and Withdraw modes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Tissue slicer</td>
			<td style="width:183px;">Leica</td>
			<td style="width:136px;">VT1200S</td>
			<td>speed 0.07, amplitude 1.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">tubing</td>
			<td style="width:183px;">Gilson</td>
			<td style="width:136px;">F117942, F117946</td>
			<td>Yellow/Black, Purple/Black</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">upright microscope</td>
			<td style="width:183px;">Olympus</td>
			<td style="width:136px;">BX51W1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Versi-dry bench absorbant paper</td>
			<td style="width:183px;">Nalgene</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo intracerebral stereotaxic injections for optogenetic stimulation of long-range inputs in mouse brain slices

Kjennskap til celle-type spesifikke Synaptic tilkobling er en avgjørende forutsetning for å forstå hjernen hele neuronal kretser. Den funksjonelle etterforskningen av langtrekkende forbindelser krever målrettede innspillinger av enkelt neurons kombinert med den spesifikke stimulering av identifiserte fjerne innganger. Dette er ofte vanskelig å oppnå med konvensjonelle og elektriske stimulering teknikker, fordi axons fra sammenfallende oppstrøms hjerneområder kan blander i målregionen. Den stereotaxic målretting av en bestemt hjerne regionen for virus-mediert uttrykk for lys-sensitive ion kanaler tillater selektiv stimulering av axons som stammer fra den regionen med lys. Intracerebrale stereotaxic injeksjoner kan brukes i godt avgrenset strukturer, slik som fremre thalamic kjerner, i tillegg til andre subkortikal eller kortikale områder i hele hjernen.
Beskrevet her er et sett av teknikker for presis stereotaxic injeksjon av viral vektorer uttrykker channelrhodopsin i musen hjernen, etterfulgt av photostimulation av axon terminaler i hjernen Slice forberedelse. Disse protokollene er enkel og vidt anvendelig. I kombinasjon med hel celle patch klemme opptak fra en postsynaptically koblet Nevron, photostimulation av axons tillater påvisning av funksjonelle Synaptic tilkoblinger, farmakologiske karakterisering, og evaluering av deres styrke. I tillegg kan biocytin fylling av den innspilte Nevron brukes for post-hoc morfologiske identifisering av postsynaptic Nevron.

Fremgangsmåten som presenteres her ble brukt til å uttrykke en blå lysfølsom channelrhodopsin (Chronos) smeltet til GFP i Antero-rygg kjernen i thalamus (ADN), ved stereotaxic injeksjon av anterograd adeno-assosiert virus. De stereotaxic koordinatene ble bestemt i henhold til en mus hjernen Atlas og testet ved å injisere 200 nL av fluorescerende Tracer fluoro-Ruby. Dyret ble ofret 10 min etter injeksjonen, og hjernen ble ekstrahert og fiksert over natten. Koronale hjerne seksjoner var forberedt på å undersøke inj...

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Intracerebral Stereotaxic Injections for Optogenetic Stimulation of Long-Range Inputs in Mouse Brain Slices at JoVE.com

In Vivo Intracerebral Stereotaxic Injections for Optogenetic Stimulation of Long-Range Inputs in Mouse Brain Slices

Denne protokollen beskriver et sett med metoder for å identifisere den celle-type spesifikke funksjonell tilkobling av langtrekkende innganger fra fjerne hjernen områder ved hjelp optogenetic stimuleringer i ex vivo hjerne skiver.

In vivo Intracerebrale Stereotaxic injeksjoner for Optogenetic stimulering av langtrekkende innganger i mus Brain skiver

Knowledge of cell-type specific synaptic connectivity is a crucial prerequisite for understanding brain-wide neuronal circuits. The functional ...

Målet med denne metoden er å identifisere den funksjonelle tilkoblingen av langtrekkende innganger fra fjerne hjerneregioner ved hjelp av fotostimulering i hjerneskiver. Den stereotoksiske målrettingen av en bestemt hjerneregion for ulike medierte uttrykk for lysfølsomme ionkanaler gjør det mulig å selektiv stimulering av aksoner som kommer fra den regionen med lys. Å demonstrere prosedyren vil være Louis Richevaux, en ph.d.-student fra gruppen min.Før operasjonen, kontroller at dyret er godt bedøvet med en tåklem. Trekk forsiktig ut tungen for å lette pusten. Deretter barberer du kraniehåret.Injiser 20 mikroliter lidokainhydroklorid under hodets hud for lokalbedøvelse og vent i fem minutter. For å avsløre skallen, gjør et kutt på hodebunnen. Deretter plasserer du dyret i en stereotoksisk ramme.Sett inn ørestengene og hvil dem på beina litt rostral til ørene og trekk ned huden for å skape god tilgang til skallen. Stram ørestengene og monter nesestykket. Opprettholde dyrets kropp horisontalt og på nivået av hodet ved hjelp av en høydejustert støtte.Plasser en varmepute under dyret for å holde den ved fysiologisk temperatur. Rengjør deretter skallen ved å påføre 0,9% natriumklorid med en bomullspinne for å fjerne bløtvev. Juster skallen slik at bregma lambda tilgangen er jevnet.Deretter lokaliserer du injeksjonsstedet på skallen i henhold til bakre og mediale koordinater og plasserer injeksjonsnålen over den. Merk skallen med en engangsnål. Deretter flytter du injeksjonsnålen oppover med fire centimeter.Ved hjelp av en 0,5 millimeter burr, lag en en millimeter diameter kraniotomi på merket ved den ene halvdelen av maksimal hastighet. Vattpinne med vev hvis det oppstår blødninger. Deretter tømmer du vannet i Hamilton-sprøyten for oppbevaring ved å fullstendig kaste det ut med en pumpe.Bare nålen er fylt med vann. Tin virusløsningen som skal injiseres på is, fjern den kort fra isen og få 700 nanoliter av løsningen med en mikropipette. Deretter setter du en dråpe på et stykke parafinfilm.Plasser parafinfilmen på toppen av kraniotomien. Stup nålen i dråpe viral oppløsning uten å endre anteroposterior og lateral posisjon. Etterpå bruker du pumpens uttaksfunksjon til å fylle sprøyten med ca. 500 nanoliter av virusoppløsningen på parafinfilmen.Utfør denne prosedyren under stereoskopet, se dråpen forsvinne, og sørg for ikke å aspirere luft. Kontroller at sprøyten er riktig fylt. Test utstøtingssystemet ved å kjøre ned stempelet for å teste ut en liten væskedråpe.Deretter setter du nålen inn i hjernen til den valgte dybden. Trykk på løpeknappen for injeksjon. Deretter trekker du langsomt kanylen over tre til fem minutter.Vask umiddelbart nålen i rent destillert vann ved å fylle tømming flere ganger for å unngå tilstopping. Etterpå fjerner du dyret fra stereotoksisk ramme. Sutur huden og lag tre eller fire masker bundet med 2-1-1 standard kirurgiske knuter.For å trekke ut hjernen, gjør et kutt på huden fra nakken til nesen, og del deretter de siste ryggvirvlene fra skallen med saks. Trekk inn huden og kutt skallen langs midtlinjen fra caudal til rostral retning. Fjern forsiktig parietalbenet og den kaudale delen av frontalbenet.Trekk ut hjernen med en liten avrundet slikkepott ved å sette den inn mellom hjernen og kranialgulvet, og snitte olfaktorisk pære, optisk nerve og andre kraniale nerver og lillehjernen. Senk forsiktig hjernen ned i iskald skjæreløsning. Deretter overfører du hjernen til et filterpapir og tørker forsiktig den kortikale overflaten.Lim hjernebarken til prøveholderen av en vibratom med den kaudale siden vendt mot bladet for å kutte horisontale hjerneskiver. Fyll deretter skjærekammeret med iskald oksygenert skjæreløsning slik at hjernen er helt immerged. Seksjon 300 mikrometer tykke skiver med vibratom med en hastighet på 07 millimeter per sekund ved en millimeter amplitude.På dette stadiet anbefales det å kort sjekke Chronos-GFP-uttrykket i thalamus ved hjelp av en fluorescerende lommelykt og tilsvarende filterbriller. For å utføre helcellede patch-clamp opptak, forsiktig overføre en hjerneskive som inneholder hippocampal kompleks til opptakskammeret. Kontinuerlig perfuse opptakskammeret med 34 grader Celsius ACSF bobler med karbagen på to til tre milliliter per minutt.Undersøk kort Chronos-GFP-uttrykk i axonterminaler i interesseområdet med blå LED-belysning ved 4X-forstørrelse. Bytt til et 63X nedsenkingsmål og juster fokuset. Se etter aksoner som uttrykker Chronos-GFP og velg en pyramide neuron for patch opptak.Deretter fyller du en pipette med kaliumglukotbasert intern løsning. Monter den i pipetteholderen på hodetrinnet. Patch cellen i spenning klemme konfigurasjon.Nærmer deg det identifiserte nevronen og trykk pipettespissen delikat på soma. Det positive trykket skal produsere en dimple på membranoverflaten. Slipp deretter trykket for å lage en gigoOm-forsegling.Når den er forseglet, setter du holdespenningen til minus 65 millivolt. Bryt membranen med en skarp puls av negativt trykk. Registrer nevronens svar på hyperpolarisering og depolariserende nåværende trinn i helcellestrøm klemmemodus.Ta opp i strøm- eller spenningsklemme postsynaptiske responser på 475 nanometer LED helfeltsstimulering av afferentfibre som uttrykker Chronos. Stimulere med tog av ti stimuleringer på to millisekund varighet på 20 hertz. Aktiviteten til presubicular nevroner i lag tre som svar på hyperpolarizing og depolarizing gjeldende trinn ble registrert i hele cellen patch-clamp konfigurasjon.Stimulerende ADN axon terminaler som uttrykker Chronos-GFP fremkalte excitatory post-synaptic potensialer i presubicular lag tre hovedceller i gjeldende klemmemodus. Avhengig av lysintensiteten kan EPSP-ene nå handlingspotensialets terskel. Postsynaptiske responser ble også observert i spenningsklemmemodus, da eksitatoriske postsynaptiske strømmer ble fremkalt.Vist her er et lag tre pyramide neuron omgitt av thalamus aksoner uttrykker Chronos-GFP i presubicular overfladiske lag med DAPI farging avbildet med en epifluorescence mikroskop. Og dette bildet ble tatt med en høyere forstørrelse med et konfokal mikroskop. Forsiktig utjevning av bregma langs aksen i å utføre piloteksperimenter med en fluorescerende tracer er avgjørende for å forbedre presisjonen til stereotoksisk injeksjon.Denne prosedyren kan også brukes til å undersøke konvergerende projeksjoner fra forskjellige områder ved å injisere på to generative scene følsomme for to forskjellige bølgelengder. Utviklingen av denne teknikken har tillatt presis anatomisk og funksjonell kretsanalyse mellom fjerne hjerneregioner på en celletype spesifikk måte.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Selektiv Viral Transduksjon of Adult-fødte olfactory Neurons for Chronic In vivo Optogenetic Stimulering

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Funksjonell Bildediagnostiske Bruke Ultrasonic blod-hjerne barrieren avbrudd og mangan forbedret MR

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

Fiberoptisk Implantasjon for kronisk Optogenetic Stimulering av hjernevev

Elucidating patterns of neuronal connectivity has been a challenge for both clinical and basic neuroscience. Electrophysiology has been the gold standard ...

In vivo Postnatal Electroporation and Time-lapse Imaging of Neuroblast Migration in Mouse Acute Brain Slices

In vivo Postnatal Electroporation and Time-lapse Imaging of Neuroblast Migration in Mouse Acute Brain Slices

In vivo Postnatal Electroporation og Time-lapse Imaging av neuroblast Migration in Mouse Akutt Brain Slices

The subventricular zone (SVZ) is one of the main neurogenic niches in the postnatal brain. Here, neural progenitors proliferate and give rise to ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetic Stimulering av gnagere sentralnervesystemet

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Optogenetic Stimulering av hørselsnerven

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Ex Vivo optogenetic Disseksjon av Fear kretser i hjernen skiver

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...

Stereotaxic Surgery for Genetic Manipulation in Striatal Cells of Neonatal Mouse Brains

Stereotaxic kirurgi for genetisk manipulasjon i Striatal celler Neonatal musen hjerner

Many genes are expressed in embryonic brains, and some of them are continuously expressed in the brain after birth. For such persistently expressed genes, ...

Assessment of Long-term Depression Induction in Adult Cerebellar Slices

Vurdering av lang tids depresjon induksjon i voksen lillehjernen skiver

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

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

Ballistisk merking av pyramidale nevroner i hjerneskiver og i primær cellekultur

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