Name: electrophysiological investigations of retinogeniculate and corticogeniculate synapse function
Uploaded: 2019-08-07T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Investigations of Retinogeniculate and Corticogeniculate Synapse Function at JoVE.com

Dette arbeidet har blitt finansiert av den tyske Forskningsstiftelsen (DFG) i Collaborative Research Center (SFB) 1134 "funksjonell ensembler" (J.v.E. og X.C.) og Research Grant EN948/1-2 (J.v.E.).

Alle eksperimentene ble godkjent av det statlige tilsyns panelet om dyre eksperimenter i Rheinland-Pfalz.
1. løsninger
<ol><li>Disseksjon løsning<ol>
<li>For å redusere excitotoxicity, utarbeide en kolin-basert løsning som skal brukes under disseksjon som presenteres her (i mM): 87 NaCl, 2,5 KCl, 37,5 kolin klorid, 25 NaHCO3, 1,25 NaH2PO4, 0,5 CaCl2, 7 MgCl2, og 25 glukose. Klargjør disseksjon løsningen mindre enn 1 uke ...

<ol>
	<li>Guido, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development,+form,+and+function+of+the+mouse+visual+thalamus.">Development, form, and function of the mouse visual thalamus.</a> Journal of Neurophysiology. 120, 211-225 (2018).</li><li>Guillery, R. W., Feig, S. L., Lozsadi, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paying+attention+to+the+thalamic+reticular+nucleus.">Paying attention to the thalamic reticular nucleus.</a> Trends in Neurosciences. 21, 28-32 (1998).</li><li>Turner, J. P., Salt, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+sensory+and+corticothalamic+excitatory+inputs+to+rat+thalamocortical+neurones+in+vitro.">Characterization of sensory and corticothalamic excitatory inputs to rat thalamocortical neurones in vitro.</a> The Journal of Physiology. 510 (3), 829-843 (1998).</li><li>Lindstrom, S., Wrobel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+dependent+corticofugal+excitation+of+principal+cells+in+the+cat's+dorsal+lateral+geniculate+nucleus.">Frequency dependent corticofugal excitation of principal cells in the cat's dorsal lateral geniculate nucleus.</a> Experimental Brain Research. 79, 313-318 (1990).</li><li>Granseth, B., Ahlstrand, E., Lindstrom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paired+pulse+facilitation+of+corticogeniculate+EPSCs+in+the+dorsal+lateral+geniculate+nucleus+of+the+rat+investigated+in+vitro.">Paired pulse facilitation of corticogeniculate EPSCs in the dorsal lateral geniculate nucleus of the rat investigated in vitro.</a> The Journal of Physiology. 544, 477-486 (2002).</li><li>Hamos, J. E., Van Horn, S. C., Raczkowski, D., Uhlrich, D. J., Sherman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+connectivity+of+a+local+circuit+neurone+in+lateral+geniculate+nucleus+of+the+cat.">Synaptic connectivity of a local circuit neurone in lateral geniculate nucleus of the cat.</a> Nature. 317, 618-621 (1985).</li><li>Kielland, 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=Activity+patterns+govern+synapse-specific+AMPA+receptor+trafficking+between+deliverable+and+synaptic+pools.">Activity patterns govern synapse-specific AMPA receptor trafficking between deliverable and synaptic pools.</a> Neuron. 62, 84-101 (2009).</li><li>Chen, C., Regehr, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+remodeling+of+the+retinogeniculate+synapse.">Developmental remodeling of the retinogeniculate synapse.</a> Neuron. 28, 955-966 (2000).</li><li>Budisantoso, T., Matsui, K., Kamasawa, N., Fukazawa, Y., Shigemoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+underlying+signal+filtering+at+a+multisynapse+contact.">Mechanisms underlying signal filtering at a multisynapse contact.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 32, 2357-2376 (2012).</li><li>Morgan, J. L., Berger, D. R., Wetzel, A. W., Lichtman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Fuzzy+Logic+of+Network+Connectivity+in+Mouse+Visual+Thalamus.">The Fuzzy Logic of Network Connectivity in Mouse Visual Thalamus.</a> Cell. 165, 192-206 (2016).</li><li>Usrey, W. M., Reppas, J. B., Reid, 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=Paired-spike+interactions+and+synaptic+efficacy+of+retinal+inputs+to+the+thalamus.">Paired-spike interactions and synaptic efficacy of retinal inputs to the thalamus.</a> Nature. 395, 384-387 (1998).</li><li>Steriade, M., Jones, E. G., McCormick, D. 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> Thalamus. , (1997).</li><li>Wang, W., Jones, H. E., Andolina, I. M., Salt, T. E., Sillito, 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=Functional+alignment+of+feedback+effects+from+visual+cortex+to+thalamus.">Functional alignment of feedback effects from visual cortex to thalamus.</a> Nature Neuroscience. 9, 1330-1336 (2006).</li><li>Zucker, R. S., Regehr, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-term+synaptic+plasticity.">Short-term synaptic plasticity.</a> Annual Review of Physiology. 64, 355-405 (2002).</li><li>Chen, C., Blitz, D. M., Regehr, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+receptor+desensitization+and+saturation+to+plasticity+at+the+retinogeniculate+synapse.">Contributions of receptor desensitization and saturation to plasticity at the retinogeniculate synapse.</a> Neuron. 33, 779-788 (2002).</li><li>Chen, X., Aslam, M., Gollisch, T., Allen, K., von Engelhardt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CKAMP44+modulates+integration+of+visual+inputs+in+the+lateral+geniculate+nucleus.">CKAMP44 modulates integration of visual inputs in the lateral geniculate nucleus.</a> Nature Communications. 9, 261 (2018).</li><li>Krahe, T. E., El-Danaf, R. N., Dilger, E. K., Henderson, S. C., Guido, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphologically+distinct+classes+of+relay+cells+exhibit+regional+preferences+in+the+dorsal+lateral+geniculate+nucleus+of+the+mouse.">Morphologically distinct classes of relay cells exhibit regional preferences in the dorsal lateral geniculate nucleus of the mouse.</a> The Journal of Neuroscience : The Official Journal of the Society for Neuroscience. 31, 17437-17448 (2011).</li><li>von Engelhardt, 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=CKAMP44:+a+brain-specific+protein+attenuating+short-term+synaptic+plasticity+in+the+dentate+gyrus.">CKAMP44: a brain-specific protein attenuating short-term synaptic plasticity in the dentate gyrus.</a> Science. 327, 1518-1522 (2010).</li><li>Khodosevich, K., 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=Coexpressed+auxiliary+subunits+exhibit+distinct+modulatory+profiles+on+AMPA+receptor+function.">Coexpressed auxiliary subunits exhibit distinct modulatory profiles on AMPA receptor function.</a> Neuron. 83, 601-615 (2014).</li><li>Farrow, 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=Auxiliary+subunits+of+the+CKAMP+family+differentially+modulate+AMPA+receptor+properties.">Auxiliary subunits of the CKAMP family differentially modulate AMPA receptor properties.</a> eLife. 4, e09693 (2015).</li><li>Rafols, J. A., Valverde, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+the+dorsal+lateral+geniculate+nucleus+in+the+mouse.+A+Golgi+and+electron+microscopic+study.">The structure of the dorsal lateral geniculate nucleus in the mouse. A Golgi and electron microscopic study.</a> The Journal of Comparative Neurology. 150, 303-332 (1973).</li><li>Hauser, J. L., Liu, X., Litvina, E. Y., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prolonged+synaptic+currents+increase+relay+neuron+firing+at+the+developing+retinogeniculate+synapse.">Prolonged synaptic currents increase relay neuron firing at the developing retinogeniculate synapse.</a> Journal of Neurophysiology. 112, 1714-1728 (2014).</li><li>Hooks, B. M., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+roles+for+spontaneous+and+visual+activity+in+remodeling+of+the+retinogeniculate+synapse.">Distinct roles for spontaneous and visual activity in remodeling of the retinogeniculate synapse.</a> Neuron. 52, 281-291 (2006).</li><li>Liu, X., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+roles+for+AMPA+and+NMDA+receptors+in+transmission+at+the+immature+retinogeniculate+synapse.">Different roles for AMPA and NMDA receptors in transmission at the immature retinogeniculate synapse.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 629-643 (2008).</li><li>Govindaiah, G., Cox, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabotropic+glutamate+receptors+differentially+regulate+GABAergic+inhibition+in+thalamus.">Metabotropic glutamate receptors differentially regulate GABAergic inhibition in thalamus.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 26, 13443-13453 (2006).</li><li>Fogerson, P. M., Huguenard, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tapping+the+Brakes:+Cellular+and+Synaptic+Mechanisms+that+Regulate+Thalamic+Oscillations.">Tapping the Brakes: Cellular and Synaptic Mechanisms that Regulate Thalamic Oscillations.</a> Neuron. 92, 687-704 (2016).</li><li>Jacobsen, R. B., Ulrich, D., Huguenard, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GABA(B)+and+NMDA+receptors+contribute+to+spindle-like+oscillations+in+rat+thalamus+in+vitro.">GABA(B) and NMDA receptors contribute to spindle-like oscillations in rat thalamus in vitro.</a> Journal of Neurophysiology. 86, 1365-1375 (2001).</li><li>Kulik, 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=Distinct+localization+of+GABA(B)+receptors+relative+to+synaptic+sites+in+the+rat+cerebellum+and+ventrobasal+thalamus.">Distinct localization of GABA(B) receptors relative to synaptic sites in the rat cerebellum and ventrobasal thalamus.</a> The European Journal of Neuroscience. 15, 291-307 (2002).</li><li>Gutierrez, C., Cox, C. L., Rinzel, J., Sherman, S. M. <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+low-threshold+spike+activation+in+relay+neurons+of+the+cat+lateral+geniculate+nucleus.">Dynamics of low-threshold spike activation in relay neurons of the cat lateral geniculate nucleus.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 21, 1022-1032 (2001).</li><li>Armstrong, C. M., Gilly, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Access+resistance+and+space+clamp+problems+associated+with+whole-cell+patch+clamping.">Access resistance and space clamp problems associated with whole-cell patch clamping.</a> Methods in Enzymology. 207, 100-122 (1992).</li><li>White, J. A., Sekar, N. S., Kay, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Errors+in+persistent+inward+currents+generated+by+space-clamp+errors:+a+modeling+study.">Errors in persistent inward currents generated by space-clamp errors: a modeling study.</a> Journal of Neurophysiology. 73, 2369-2377 (1995).</li><li>Clay, J. R., Shlesinger, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+effects+of+cesium+ions+on+potassium+channel+currents+in+biological+membranes.">Analysis of the effects of cesium ions on potassium channel currents in biological membranes.</a> Journal of Theoretical Biology. 107, 189-201 (1984).</li></ol>

Vi beskriver en forbedret protokoll basert på en tidligere publisert metode3, som gjør det mulig for etterforskningen av den høye sannsynligheten for Release retinogeniculate synapser og lav sannsynlighet for Release corticogeniculate synapser fra samme stykke. Dette er av stor betydning siden disse to innganger samhandle med hverandre for å modulere den visuelle signaloverføring: retinogeniculate innganger er de viktigste eksitatoriske kjøring av relé neurons, mens corticothalamic inngange...

Relay neurons av lateral geniculate kjernen integrere og relé visuell informasjon til den visuelle cortex. Disse neurons motta eksitatoriske innspill fra Ganglion celler via retinogeniculate synapser, som gir de viktigste eksitatoriske stasjonen for relé neurons. I tillegg relé neurons motta eksitatoriske innganger fra kortikale neurons via corticogeniculate synapser. Videre relé neurons motta hemmende innganger fra lokale interneurons og GABAergic neurons av kjernen reticularis thalami1. Kjernen reticularis thalami er til stede som et skjold mellom thalamus og cortex slik at fibrene projiserer fra cortex til thalamus og i motsatt retning må gå gjennom kjernen reticularis thalami2.
Retinogeniculate innganger og corticogeniculate innganger viser distinkte Synaptic egenskaper3,4,5,6,7,8. Retinogeniculate innganger danner store terminaler med flere Release nettsteder9,10. I kontrast, corticogeniculate innganger vise små terminaler med én utgivelse nettsteder7. I tillegg, retinogeniculate synapser effektivt drive handling potensialer for relé neurons tross utgjør bare 5 − 10% av alle synapser på stafett neurons3,8,11. Corticogeniculate synapser, derimot, fungerer som en modulator av retinogeniculate sendinger ved å kontrollere membranen potensialet i relé neurons12,13.
Disse to viktigste eksitatoriske innganger til stafett neurons er også funksjonelt annerledes. En fremtredende forskjell er kortsiktig depresjon av retinogeniculate synapser og kortsiktig tilrettelegging av corticogeniculate synapser3,5,8. Kortsiktige plastisitet refererer til et fenomen der Synaptic styrke endres når synapse er gjentatte ganger aktiv innen en periode på noen millisekunder til flere sekunder. Synaptic Release sannsynlighet er en viktig faktor underliggende kortsiktige plastisitet. Synapser, med en lav første utgivelse sannsynlighet, viser kortsiktig tilrettelegging på grunn av oppbygging av ca2 + i presynapse og følgelig en økning i utgivelsen sannsynligheten er observert ved gjentatt aktivitet. I kontrast, synapser med høy Release sannsynlighet vanligvis vise kortsiktig depresjon på grunn av tømming av ferdige releasable blemmer14. I tillegg bidrar desensitization av postsynaptic reseptorer til den kortsiktige plastisitet i noen High-Release sannsynlighet synapser8,15. Høy Release sannsynlighet og desensitization av α-amino-3-AHA-5-metyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) reseptorer bidra til fremtredende kortsiktig depresjon av retinogeniculate synapser. I kontrast er lav-Release sannsynlighet ligger på kort sikt tilrettelegging av corticogeniculate synapser.
I mus, kommer den optiske kanalen inn i rygg geniculate kjernen (dLGN) fra caudolateral stedet, mens corticogeniculate fibre kommer inn i dLGN-rostroventrally. Avstanden mellom de to innganger gjør det mulig for etterforskningen av de enkelte egenskapene til to svært forskjellige eksitatoriske innganger impinging på samme celle. Her bygger vi på og forbedrer en tidligere beskrevet disseksjon metode der retinogeniculate og corticogeniculate fibre er bevart i akutte hjerne skiver3. Deretter beskriver vi den elektrofysiologisk etterforskningen av relé neurons og stimulering av retinogeniculate og corticogeniculate fibre med ekstracellulære stimulering elektroder. Til slutt gir vi en protokoll for fylling av relé neurons med biocytin og påfølgende anatomiske analyser.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:615px;" width="614">
	<tbody>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:223px;">Amplifier&#160;</td>
			<td style="width:98px;">HEKA Elektronik</td>
			<td style="width:123px;">EPC 10 USB Double patch clamp amplifier</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Biocytin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">B4261-250MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">CaCl2</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.02382.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">choline chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">C1879-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;">Confocal Laser Scanning Microscope</td>
			<td style="width:98px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:123px;">TCS SP5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CsCl</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.02038.0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Cs-gluconate</td>
			<td style="width:98px;">Self-prepared</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Since there was no commercial Cs-gluconate, we prepared it by ourselves&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-600&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">M5644-50MG</td>
			<td>methoxyverapamil hydrochloride</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">D-APV&#160;</td>
			<td style="width:98px;">Biotrend&#160;</td>
			<td style="width:123px;">BN0085-100</td>
			<td style="width:172px;">NMDA-receptor antagonist</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Digital camera for microscope</td>
			<td style="width:98px;">Olympus</td>
			<td style="width:123px;">XM10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EGTA</td>
			<td style="width:98px;">SERVA</td>
			<td style="width:123px;">11290.02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Forene</td>
			<td style="width:98px;">Abbvie</td>
			<td style="width:123px;">2594.00.00</td>
			<td style="width:172px;">isoflurane</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">49159-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HEPES</td>
			<td style="width:98px;">ROTH</td>
			<td style="width:123px;">9105.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:223px;">High Current Stimulus Isolator</td>
			<td style="width:98px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:123px;">A385</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.04936.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">MgCl2</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.05833.0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Micromanipulators</td>
			<td style="width:98px;">Luigs &#38; Neumann</td>
			<td style="width:123px;">SM7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Miroscope</td>
			<td style="width:98px;">Olympus</td>
			<td style="width:123px;">BX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">mounting medium&#160;</td>
			<td style="width:98px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td>P36930</td>
			<td>Prolong Gold Invitrogen</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl</td>
			<td style="width:98px;">ROTH</td>
			<td align="right" style="width:123px;">3957.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">NaH2PO4</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.06346.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:98px;">EMSURE</td>
			<td style="width:123px;">1.06329.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pipette</td>
			<td style="width:98px;">Hilgenberg</td>
			<td style="width:123px;">1807502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Puller</td>
			<td style="width:98px;">Sutter&#160;</td>
			<td style="width:123px;">P-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">razor blade&#160;</td>
			<td style="width:98px;">Personna&#160;</td>
			<td>60-0138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Semiautomatic Vibratome</td>
			<td style="width:98px;">Leica&#160; Biosystems</td>
			<td style="width:123px;">VT1200S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">SR 95531 hydrobromide&#160;</td>
			<td style="width:98px;">Biotrend&#160;</td>
			<td style="width:123px;">AOB5680-10</td>
			<td style="width:172px;">GABAA-receptor antagonist&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrophysiological investigations of retinogeniculate and corticogeniculate synapse function

Den laterale geniculate kjernen er den første reléstasjon for den visuelle informasjonen. Relay neurons av denne thalamic kjernen integrere innspill fra retinal Ganglion celler og projisere det til den visuelle cortex. I tillegg relé neurons motta ovenfra og ned eksitasjon fra cortex. De to viktigste eksitatoriske innganger til stafetten neurons variere i flere aspekter. Hver stafett Nevron mottar innspill fra bare noen få retinogeniculate synapser, som er store terminaler med mange Release nettsteder. Dette gjenspeiles av sammenlignbare sterke eksitasjon, stafetten neurons motta, fra retinal Ganglion celler. Corticogeniculate synapser, i kontrast, er enklere med få Release nettsteder og svakere Synaptic styrke. De to synapser også avvike i sine Synaptic kort sikt plastisitet. Retinogeniculate synapser har høy Release sannsynlighet og dermed vise en kortsiktig depresjon. I kontrast, corticogeniculate synapser har en lav Release sannsynlighet. Corticogeniculate fibre Traverse retikulære thalamic kjerner før du går inn i lateral geniculate kjernen. De ulike plasseringene av retikulære thalamic kjernen (rostrally fra lateral geniculate nucleus) og optiske skrift (ventro-sideveis fra lateral geniculate nucleus) tillate stimulerende corticogeniculate eller retinogeniculate synapser separat med ekstracellulære stimulering elektroder. Dette gjør lateral geniculate kjernen en ideell hjerne område der to eksitatoriske synapser med svært forskjellige egenskaper impinging på samme celle type, kan bli studert samtidig. Her beskriver vi en metode for å undersøke innspillingen fra relé neurons og å utføre detaljert analyse av retinogeniculate og corticogeniculate synapse funksjon i akutte hjerne skiver. Artikkelen inneholder en trinnvis protokoll for generering av akutte hjerne skiver av lateral geniculate kjernen og trinn for innspilling av aktivitet fra relé neurons ved å stimulere den optiske kanalen og corticogeniculate fibre separat.

Stykket utarbeidelse av dLGN inneholder retinogeniculate og corticogeniculate trasé er vist under et 4X objektiv (figur 2). Axons av retinal Ganglion celler bunt sammen i den optiske kanalen (figur 2). Den stimulerende pipette ble plassert på den optiske kanalen for å indusere retinogeniculate synapse-mediert strøm (figur 2a) og på nucleus reticularis thalami for å indusere corticogeniculate sy...

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Investigations of Retinogeniculate and Corticogeniculate Synapse Function at JoVE.com

Electrophysiological Investigations of Retinogeniculate and Corticogeniculate Synapse Function

Her presenterer vi protokoller for utarbeidelse av akutte hjerne skiver som inneholder lateral geniculate kjernen og elektrofysiologisk undersøkelse av retinogeniculate og corticogeniculate synapser funksjon. Denne protokollen gir en effektiv måte å studere synapser med høy-Release og lav-Release sannsynlighet i samme akutte hjerne skiver.

Elektrofysiologisk undersøkelser av Retinogeniculate og Corticogeniculate synapse funksjon

The lateral geniculate nucleus is the first relay station for the visual information. Relay neurons of this thalamic nucleus integrate input from retinal ...

Her presenterer vi protokollene for fremstilling av akutte hjerneskiver som inneholder den laterale geniculatekjernen og elektrofysiologiske undersøkelsen av retinal geniculate og kortikale geniculate synapse funksjon. Retinal ganglion celle axons inn i lateral geniculate kjernen langt borte fra kortikale innganger. Dette gjør at de separate stimuleringene av retinale geniculate og kortikale geniculate synapser, som har svært forskjellige funksjonelle egenskaper.For å begynne denne prosedyren, forberede to skivekamre, en fylt med 100 milliliter av disseksjonsløsningen og den andre med 100 milliliter opptaksløsning. Legg de to beger i et vannbad ved 37 grader Celsius, og boble løsningene med karbagen i minst 15 minutter før disseksjonen. Fyll deretter et plastbeger med 250 milliliter med næris-kald disseksjonsløsning, og boble det med karbagen i minst 15 minutter før bruk.Fyll deretter en plast petriskål med kald disseksjonsløsning for hjernedeksjon. Legg et stykke filterpapir i lokket på petriskålen, og fyll det med en liten mengde disseksjonsløsning. Deretter avkjøles disseksjonskammeret i vibratomen.Skjær huden på hodet fra caudal til nasal, og hold den åpnet med fingrene for å eksponere skallen. For å oppnå forebrain, først kutte skallen langs bakre / fremre midtlinje. Deretter kuttes to ganger gjennom koronar sutur og lambdoid sutur.Fjern skallen mellom koronal sutur og lambdoid sutur for å eksponere cerebrum. Klipp olfaktorisk pære, og skille forebrain fra midbrain med et fint blad. Fjern hjernen fra skallen med en tynn slikkepott, og legg den på et filterpapir i lokket på petriskålen.For å bevare integriteten til sensoriske og kortikale innganger til den dorsale laterale geniculate kjernen i hjerneskiven, skill de to halvkulene med et parasagittalt kutt i en vinkel på tre til fem grader. Tørk etterpå de mediale sideplanene på de to halvkulene ved å plassere dem på et filterpapir. Lim dem deretter på skjærestadiet med en vinkel på 10 til 25 grader fra det horisontale planet.Plasser scenen i midten av metallbufferbrettet, og hell resten av den iskalde disseksjonsløsningen forsiktig inn i bufferbrettet. Utfør dette trinnet nøye, siden helle for hardt kan fjerne limt hjernen. Oppbevar deretter bufferbrettet i det isfylte brettet for å opprettholde den lave temperaturen under disseksjon.Seksjon 250-mikrometerskiver med barberblad med en hastighet på 0,1 millimeter per sekund og en amplitude på en millimeter. Overfør skivene til holdekammeret fylt med oksygenert disseksjonsløsning ved 34 grader Celsius i rundt 30 minutter, og la deretter skivene komme seg i opptaksløsningen ved 34 grader Celsius i ytterligere 30 minutter. Etter utvinning, fjern skive-holding kammeret fra vannbadet, og holde skiver ved romtemperatur til det brukes i eksperimenter.I denne prosedyren trekker du opptakspipettene ved hjelp av borosilikatglasskapillærer og en filamenttrekker. Trekk deretter stimulerende pipetter ved hjelp av samme protokoll, men bryt spissen litt etter å ha trukket for å øke diameteren. Fyll deretter opptakspipettene med intracellulær oppløsning og biocytin, og fyll stimulerende pipetter med opptaksløsning.Plasser deretter skivene i opptakskammeret, og perfuse dem kontinuerlig med oksygenert opptaksløsning ved romtemperatur. Visualiser skivene med et oppreist mikroskop utstyrt med IR-DIC-videomikroskopi. Kontroller alle stykkene, og velg de som viser intakte optiske kanaler.Plasser stimuleringspipetten på skiven før du cellen med en opptakspipette. For å undersøke retinale geniculate synapser, plasser den stimulerende pipetten direkte på optiske kanalene der aksonfibrene fra retinal ganglionceller er buntet. For å analysere kortikale geniculate synapser, plasser den stimulerende elektroden på kjernen reticularis thalami, som er rostroventralt ved siden av den ryggale laterale geniculate kjernen.Når opptakspipetten er nedsenket i opptaksløsningen, må du bruke et fem millivolttrinn for å overvåke pipettemotstanden. Sett holdingpotensialet til null millivolt, og avbryt forskyvningspotensialet slik at holdestrømmen er null picoampere. Nærmer deg cellen med en opptakspipette mens du bruker positivt trykk.Når pipetten er i direkte kontakt med cellemembranen, slipp det positive trykket, og sett holdepotensialet til minus 70 millivolt. Påfør deretter lite negativt trykk for å la cellemembranen festes til glasspipetten slik at en gigaohm-forsegling dannes. Kompenser pipettekaasitansen, og åpne cellen ved å bruke trykkpulser.For å undersøke den synaptiske funksjonen, bruk 0,1-millisekundstrømpulser via stimuleringspipetten. Overvåk seriens motstand kontinuerlig ved å bruke et fem millivolttrinn. Serien motstand kan anslås ved å dele fem millivolts av toppen amplitude av fremkalt strøm.Bruk bare cellene med en seriemotstand mindre enn 20 megaohms for analyse. For biocytinmerking, oppretthold hele cellekonfigurasjonen i minst fem minutter for å tillate diffusjon av biocytin i de distale dendrittene. Etter opptak, fjern forsiktig pipetten fra cellen slik at soma ikke blir ødelagt.Forbered en 24-brønns cellekulturplate. Fyll hver brønn med 300 mikroliter på 4%PFA. Pass på å ikke forurense noe med PFA som vil være i kontakt med skiver som skal registreres.Overfør skivene fra opptakskammeret til PFA-inneholdende plate med en gummipipette, og fest dem over natten. Neste dag erstatter du PFA med PBS. Hold skivene i PBS på fire grader Celsius for fremtidig behandling.For å flekke cellene, vask skivene med fersk PBS tre ganger. Blokker uspesifikke bindingssteder ved å inkubere skivene i blokkeringsløsningen i to timer ved romtemperatur på en orbital shaker. Kast deretter blokkeringsløsningen, og inkuber skivene med streptavidin Alexa 568 fortynnet i blokkeringsløsningen ved fire grader Celsius over natten på en orbital shaker.Neste dag, kast antistoffoppløsningen, og vask skivene tre ganger med PBS i 10 minutter hver ved romtemperatur på en orbital shaker. Vask deretter skivene med vann fra springen før montering. Plasser skivene fra én mus på ett glasssklie.Kontroller at de beisede cellene er tilstede på den øvre overflaten av skivene. Absorber vannet rundt skivene med vev, og la deretter skivene tørke i ca. 15 minutter. Deretter påfør to dråper monteringsmedium på hver skive, og monter en dekselslip på lysbildet uten å produsere luftbobler.Oppbevar de merkede skivene ved fire grader Celsius etter å ha sett dem med et konfokalt mikroskop. Dette IR-DIC-bildet viser soma av en dorsal lateral geniculate kjernerelé neuron med en tupp av patch pipetten. Biocytinfarging gjør oss i stand til å få en visning av det registrerte nevronen.Forskjellig fra interneurons, som har bipolar morfologi, relé nevroner har multipolar dendrittiske arbors som inneholder mer enn tre primære dendritter. Tredimensjonal rekonstruksjon av et biocytinmerket reléneuron ble deretter generert, noe som viser en radally symmetrisk dendrittisk arkitektur. Bevar retinal geniculate innganger og kortikale geniculate innganger i de samme hjerneskiver er viktigst i denne protokollen.Etter denne prosedyren kan vi for eksempel også undersøke hemmerinngangene fra kjernen reticularis thalami på dorsale laterale geniculate kjernenevroner. Husk å bruke hansker når du fester hjerneskiver med PFA, da PFA er farlig.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

Electrophysiological Recordings from the Giant Fiber Pathway of D. melanogaster

Electrophysiological Recordings from the Giant Fiber Pathway of D. melanogaster

When startled adult D. melanogaster react by jumping into the air and flying away. In many invertebrate species, including D. melanogaster, the "escape" ...

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Elektrofysiologiske målinger og analyser av Nociception i Human Spedbarn

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are ...

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Undersøkelser på Endringer i Hippocampus Circuit Funksjon Etter mild traumatisk hjerneskade

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

Forebrain Electrophysiological Recording in Larval Zebrafish

Forebrain Elektrofysiologisk opptak i larve Sebrafisk

Epilepsy affects nearly 3 million people in the United States and up to 50 million people worldwide. Defined as the occurrence of spontaneous unprovoked ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektro opptak i hjernen til Intakt Adult Sebrafisk

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Imaging Serotonerge Fibers i Mouse Spinal Cord Bruke CLARITY / CUBIC Technique

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

Evaluering av Synapse tetthet i hippocampus gnager hjernen skiver

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Visualization of Thalamocortical Axon Branching and Synapse Formation in Organotypic Cocultures

Visualisering av Thalamocortical Axon forgrening og Synapse formasjon i Organotypic Cocultures

Axon branching and synapse formation are crucial processes for establishing precise neuronal circuits. During development, sensory thalamocortical (TC) ...