Name: investigating long-term synaptic plasticity in interlamellar hippocampus ca1 by electrophysiological field recording
Uploaded: 2019-08-11T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating Long-term Synaptic Plasticity in Interlamellar Hippocampus CA1 by Electrophysiological Field Recording at JoVE.com

עבודה זו נתמכת על ידי האוניברסיטה הלאומית של האינצ (קואופרטיב בינלאומי) מענק מחקר. אנו רוצים להודות לגברת גונה צ'וי על סיוע באיסוף מידע מסוים.

כל החיות טופלו בהתאם להנחיות ולתקנות מתוך טיפול בעלי חיים ושימוש במעבדה של המכון הלאומי לבריאות. כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) של אוניברסיטת סיטי של הונג קונג והאוניברסיטה הלאומית של אינצ'ון.
1. בהקלטת שדה vivo
<ol><li>הכנה לבעלי חיים<ol...

<ol>
	<li>Levy, W. 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+sequence+predicting+CA3+is+a+flexible+associator+that+learns+and+uses+context+to+solve+hippocampal-like+tasks.">A sequence predicting CA3 is a flexible associator that learns and uses context to solve hippocampal-like tasks.</a> Hippocampus. 6 (6), 579-590 (1996).</li><li>Eldridge, L. L., Knowlton, B. J., Furmanski, C. S., Bookheimer, S. Y., Engel, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remembering+episodes:+A+selective+role+for+the+hippocampus+during+retrieval.">Remembering episodes: A selective role for the hippocampus during retrieval.</a> Nature Neuroscience. 3 (11), 1149-1152 (2000).</li><li>Sullivan Giovanello, K., Schnyer, D. M., Verfaellie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+critical+role+for+the+anterior+hippocampus+in+relational+memory:+evidence+from+an+fMRI+study+comparing+associative+and+item+recognition.">A critical role for the anterior hippocampus in relational memory: evidence from an fMRI study comparing associative and item recognition.</a> Hippocampus. 14 (1), 5-8 (2004).</li><li>Andersen, P., Bland, B., Dudar, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+the+hippocampal+output.">Organization of the hippocampal output.</a> Experimental Brain Research. 17 (2), 152-168 (1973).</li><li>Andersen, P., Bliss, T. V. P., Skrede, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lamellar+organization+of+hippocampal+excitatory+pathways.">Lamellar organization of hippocampal excitatory pathways.</a> Experimental Brain Research. 13 (2), 222-238 (1971).</li><li>Sloviter, R., L&#248;mo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Updating+the+Lamellar+Hypothesis+of+Hippocampal+Organization.">Updating the Lamellar Hypothesis of Hippocampal Organization.</a> Frontiers in Neural Circuits. 6 (102), (2012).</li><li>Ishizuka, N., Weber, J., Amaral, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+intrahippocampal+projections+originating+from+CA3+pyramidal+cells+in+the+rat.">Organization of intrahippocampal projections originating from CA3 pyramidal cells in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 295 (4), 580-623 (1990).</li><li>Tamamaki, N., Nojyo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crossing+fiber+arrays+in+the+rat+hippocampus+as+demonstrated+by+three-dimensional+reconstruction.">Crossing fiber arrays in the rat hippocampus as demonstrated by three-dimensional reconstruction.</a> Journal of Comparative Neurology. 303 (3), 435-442 (1991).</li><li>Swanson, L., Wyss, J., Cowan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+autoradiographic+study+of+the+organization+of+intrahippocampal+association+pathways+in+the+rat.">An autoradiographic study of the organization of intrahippocampal association pathways in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 181 (4), 681-715 (1978).</li><li>Rebola, N., Carta, M., Mulle, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Operation+and+plasticity+of+hippocampal+CA3+circuits:+implications+for+memory+encoding.">Operation and plasticity of hippocampal CA3 circuits: implications for memory encoding.</a> Nature Reviews Neuroscience. 18 (4), 208 (2017).</li><li>Papaleonidopoulos, V., Trompoukis, G., Koutsoumpa, A., Papatheodoropoulos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gradient+of+frequency-dependent+synaptic+properties+along+the+longitudinal+hippocampal+axis.">A gradient of frequency-dependent synaptic properties along the longitudinal hippocampal axis.</a> BMC Neuroscience. 18 (1), 79 (2017).</li><li>Hampson, R. E., Simeral, J. D., Deadwyler, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+spatial+and+nonspatial+information+in+dorsal+hippocampus.">Distribution of spatial and nonspatial information in dorsal hippocampus.</a> Nature. 402, 610 (1999).</li><li>Umeoka, S. C., L&#252;ders, H. O., Turnbull, J. P., Koubeissi, M. Z., Maciunas, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Requirement+of+longitudinal+synchrony+of+epileptiform+discharges+in+the+hippocampus+for+seizure+generation:+a+pilot+study.">Requirement of longitudinal synchrony of epileptiform discharges in the hippocampus for seizure generation: a pilot study.</a> Journal of Neurosurgery. 116 (3), 513-524 (2012).</li><li>Fanselow, M. S., Dong, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+the+dorsal+and+ventral+hippocampus+functionally+distinct+structures.">Are the dorsal and ventral hippocampus functionally distinct structures.</a> Neuron. 65, (2010).</li><li>Milior, G., 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=Electrophysiological+properties+of+CA1+pyramidal+neurons+along+the+longitudinal+axis+of+the+mouse+hippocampus.">Electrophysiological properties of CA1 pyramidal neurons along the longitudinal axis of the mouse hippocampus.</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li><li>Yang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interlamellar+CA1+network+in+the+hippocampus.">Interlamellar CA1 network in the hippocampus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (35), 12919-12924 (2014).</li><li>Tsien, J. Z., Huerta, P. T., Tonegawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Essential+Role+of+Hippocampal+CA1+NMDA+Receptor&#8211;Dependent+Synaptic+Plasticity+in+Spatial+Memory.">The Essential Role of Hippocampal CA1 NMDA Receptor&#8211;Dependent Synaptic Plasticity in Spatial Memory.</a> Cell. 87 (7), 1327-1338 (1996).</li><li>Bliss, T., Collingridge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+synaptic+model+of+memory:+long-term+potentiation+in+the+hippocampus.">A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus.</a> Nature. 361, 31-39 (1993).</li><li>Roman, F., Staubli, U., Lynch, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+synaptic+potentiation+in+a+cortical+network+during+learning.">Evidence for synaptic potentiation in a cortical network during learning.</a> Brain Research. 418 (2), 221-226 (1987).</li><li>McNaughton, B., Barnes, C., Rao, G., Baldwin, J., Rasmussen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+enhancement+of+hippocampal+synaptic+transmission+and+the+acquisition+of+spatial+information.">Long-term enhancement of hippocampal synaptic transmission and the acquisition of spatial information.</a> Journal of Neuroscience. 6 (2), 563-571 (1986).</li><li>Sun, D. -. g., 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+term+potentiation,+but+not+depression,+in+interlamellar+hippocampus+CA1.">Long term potentiation, but not depression, in interlamellar hippocampus CA1.</a> Scientific Reports. 8 (1), 5187 (2018).</li><li>Stepan, J., Dine, J., Eder, 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+optical+probing+of+the+hippocampal+trisynaptic+circuit+in+vitro:+network+dynamics,+filter+properties,+and+polysynaptic+induction+of+CA1+LTP.">Functional optical probing of the hippocampal trisynaptic circuit in vitro: network dynamics, filter properties, and polysynaptic induction of CA1 LTP.</a> Frontiers in Neuroscience. 9, 160 (2015).</li><li>Milner, A. J., Cummings, D. M., Spencer, J. P., Murphy, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bi-directional+plasticity+and+age-dependent+long-term+depression+at+mouse+CA3-CA1+hippocampal+synapses.">Bi-directional plasticity and age-dependent long-term depression at mouse CA3-CA1 hippocampal synapses.</a> Neuroscience Letters. 367 (1), 1-5 (2004).</li><li>Bogerts, 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=Hippocampal+CA1+deformity+is+related+to+symptom+severity+and+antipsychotic+dosage+in+schizophrenia.">Hippocampal CA1 deformity is related to symptom severity and antipsychotic dosage in schizophrenia.</a> Brain. 136 (3), 804-814 (2013).</li><li>Ho, N. 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=Progressive+Decline+in+Hippocampal+CA1+Volume+in+Individuals+at+Ultra-High-Risk+for+Psychosis+Who+Do+Not+Remit:+Findings+from+the+Longitudinal+Youth+at+Risk+Study.">Progressive Decline in Hippocampal CA1 Volume in Individuals at Ultra-High-Risk for Psychosis Who Do Not Remit: Findings from the Longitudinal Youth at Risk Study.</a> Neuropsychopharmacology. 42, 1361 (2017).</li></ol>

הפרוטוקול ממחיש את השיטה כדי לגרום לפלסטיות ארוכת טווח הסינפטית בvivo, כמו גם מתוך פרוסות מוח בציר CA1-CA1 האורך של ההיפוקמפוס בתוך מבחנה. השלבים מתוארים לתת מספיק פרטים עבור ניסויים כדי לחקור LTP ו-LTD בחיבור היפוקמאל CA1-CA1 האורך. התרגול צריך לחדד את הכישורים הדרושים כדי להקליט בהצלחה הפוטנציאל מר...

ההיפוקמפוס כבר בשימוש נרחב במחקרים קוגניטיביים1,2,3. רשת ההיפוקמפוס בציר הרוחבי יוצרת את המעגלים התלת-סינפטיים העשויים מCA3 ומCA1. רשת הלצ'יני נחשבת ליחידה מקבילה ועצמאית4,5. נקודת המבט הלצ'יני הזו השפיעה על השימוש בכיוון רוחבי ובפרוסות רוחבי הן בvivo והן במחקרים אלקטרולוגיים של ההיפוקמפוס. לאור המחקר המתעוררים, ההשערה הלצ'יני הוא להיות הוערך מחדש6 ותשומת לב גם ניתנת לרשת האינטרלצ'יני של ההיפוקמפוס. בנוגע לרשת ההיפוקמפוס האינטרלצ'יני, אזור CA3 כבר מזמן נחקר7,8,9,10, אולם הCA1 האורך היפוקמאל באזור קיבל מעט תשומת לב יחסית עד לאחרונה. ביחס לרשת האינטרלצ'יני CA1, המאפיינים הסינפטיים לטווח קצר לאורך ההיפוקמאל האורך דורסובנאל CA1 ציר של חולדות הוכחו להשתנות11. כמו כן, אשכולות של תאים היפוקמאל להגיב לשלב ואת המקום נמצאו להיות מסודרים בשיטתיות לאורך ציר האורך של ההיפוקמפוס בחולדות, שעברו לטווח קצר משימה זיכרון12. גם, התקף אפילפסיה הפעילות נמצאו מסונכרנים לאורך ההיפוקמפוס כולו לאורך ציר האורך13.
רוב המחקרים של אזור CA1 היפוקאמאל עם זאת, יש מנוצל קלט מCA3 לאזורים CA111,14,15. באמצעות פרוטוקול ייחודי לעשות פרוסות המוח האורכי, העבודה הקודמת שלנו הוכיחה את הקישוריות האסוצינלית של CA1 הנוירונים ביניים לאורך ציר האורך ומעורב היכולת לעבד איתות עצבי ביעילות16. עם זאת, יש צורך לקבוע אם CA1 הנוירונים באמצע הדרך לאורך ציר האורך ללא קלט רוחבי יכול לתמוך פלסטיות לטווח ארוך הסינפטית. ממצא זה יכול להוסיף זווית נוספת לחקירות של סוגיות נוירולוגיות הנוגעות ההיפוקמפוס.
היכולת של נוירונים להתאים את היעילות של העברת מידע ידועה בשם הפלסטיות הסינפטית. הפלסטיות הסינפטית מעורב כמנגנון הבסיסי לתהליכים קוגניטיביים כגון למידה וזיכרון17,18,19,20. הפלסטיות הסינפטית לטווח ארוך מוצג כפוטנציאל לטווח ארוך (LTP), המייצג את התחזקות התגובה העצבית, או דיכאון לטווח הארוך (בע מ), המייצג את היחלשות התגובה העצבית. הפלסטיות הסינפטית לטווח ארוך נחקר בציר הרוחבי של ההיפוקמפוס. עם זאת, זהו המחקר הראשון להפגין הפלסטיות הסינפטית ארוכת טווח בציר האורך היפוקמאל של CA1 הנוירונים.
בניין מפרוטוקול המשמש את יאנג ואח '16, עיצבנו את הפרוטוקול כדי להדגים ltp ו-LTD בציר האורך של היפוקמאנאל CA1 הנוירונים. השתמשנו C57BL6 עכברים זכרים עם הגילאים בין 5-9 הישן שבועות עבור ניסויים מבחנה ו 6-12 שבועות הישן עבור ניסויים vivo. מאמר מפורט זה מראה כמה פרוסות המוח האורך היפוקמאל מן העכברים הושגו עבור הקלטות חוץ גופית ואיך בהקלטות vivo נרשמו בציר האורך. עבור הקלטות חוץ גופית, חקרנו ספציפיות כיווניות של הCA1 האורכי הפלסטיות הסינפטית על ידי התמקדות מחיצה ואת הקצה הזמני של ההיפוקמפוס. בדקנו גם את השכבה ספציפיות של הפלסטיות הסינפטית CA1 האורך על ידי הקלטה של הרובד האורידים ושכבה רדיואטום של ההיפוקמפוס. עבור בהקלטות vivo, חקרנו את הזוויות המתאימות ביותר לכיוון האורך של ההיפוקמפוס.
שימוש הן ב-vivo ו הקלטות מחוץ לתחום מתורבת, הבחנו כי הlongitudinally מחוברים CA1 הנוירונים בעלי מידות הציג עם LTP, לא בע מ. האוריינטציה לרוחב מעורבים הן CA3 ו CA1 נוירונים, עם זאת, תומך הן LTP וגם בע מ. ההבחנה ביכולות סינפטיות בין רוחבי לבין הכיוון האורכי של ההיפוקמפוס יכול למבט מסמלים את ההבדלים בקישוריות הפונקציונלית שלהם. ניסויים נוספים נחוצים כדי לפענח את ההבדלים ביכולות הסינפטית שלהם.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:388px;" width="386">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Atropine Sulphate salt monohydrate, &#8805;97% (TLC), crystalline</td>
			<td style="width:63px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">5908-99-6</td>
			<td style="width:63px;">Stored in Dessicator</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Axon Digidata 1550B</td>
			<td></td>
			<td style="width:100px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Calcium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>10035-04-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Clampex 10.7</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">D-(+)-Glucose &#8805; 99.5% (GC)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>50-99-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Eyegel</td>
			<td>Dechra</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Isoflurane</td>
			<td>RWD Life Sciences</td>
			<td style="width:100px;">R510-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnesium chloride hexahydrate, BioXtra, &#8805;99.0%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7791-18-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Matrix electrodes, Tungsten</td>
			<td>FHC</td>
			<td align="right">18305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Multiclamp 700B Amplifier</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium chloride, BioXtra, &#8805;99.0%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7447-40-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium phosphate monobasic anhydrous &#8805;99%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7778-77-0</td>
			<td>Stored in Dessicator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Pump</td>
			<td>Longer precision pump Co., Ltd</td>
			<td>T-S113&#38;JY10-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicone oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>63148-62-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:163px;">Sodium Bicarbonate, BioXtra, 99.5-100.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">144-55-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:163px;">Sodium Chloride, BioXtra, &#8805;99.5% (AT)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:163px;">Sodium phosphate monobasic, powder</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">7558-80-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Sucrose, &#8805; 99.5% (GC)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">57-50-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Temperature controller</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td style="width:100px;">TC-324C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:163px;">Tungsten microelectrodes</td>
			<td>FHC</td>
			<td align="right">20843</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Urethane, &#8805;99%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:100px;">51-79-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Vibratome</td>
			<td>Leica</td>
			<td style="width:100px;">VT-1200S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:163px;">Water bath</td>
			<td>Grant Instruments</td>
			<td>SAP12</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating long-term synaptic plasticity in interlamellar hippocampus ca1 by electrophysiological field recording

המחקר של הפלסטיות הסינפטית בהיפוקמפוס התמקד בשימוש ברשת CA3-CA1 לאמצ'יני. פחות תשומת לב נגבתה על-ידי רשת CA1-CA1 האורכי. עם זאת, לאחרונה הוצג קשר בין הקשרים בין CA1-CA1 הנוירונים. לכן, יש צורך לחקור אם האורך interlamellar-CA1 רשת של ההיפוקמפוס תומך הפלסטיות הסינפטית.
עיצבנו פרוטוקול כדי לחקור את הנוכחות או העדר של הפלסטיות הסינפטית ארוכת טווח ברשת ההיפוקלבית CA1 היפוקלצ'יני באמצעות הקלטות השדה אלקטרופיזיולוגי הן בvivo והן בתחום החוץ. עבור in vivo הקלטות השדה, ההקלטה והגירוי הונחו בציר הזמני septal של ההיפוקמפוס החצי בזווית האורך, כדי לעורר את הפוטנציאל העירור של התחום הפוסט-סינפטית. לקבלת הקלטות שדות בתחום החוץ, פרוסות האורך של ההיפוקמאל מקבילות למישור הזמני של הseptal. אלקטרודות הקלטה וגירוי הונחו בתוך הרובד (S. O) ואת הרובד רדיואטום (S. R) של ההיפוקמפוס לאורך ציר האורך. זה איפשר לנו לחקור את הכיוון ואת ספציפיות השכבה של הפוטנציאל הפוסינפטיות מעורר. פרוטוקולים מבוססים כבר שימשו כדי לגרום הפוטנציאל לטווח ארוך (LTP) ודיכאון לטווח ארוך (בע מ) הן בvivo והן בתוך מבחנה. התוצאות שלנו הראו כי רשת האורך interlamellar משולבת תומך N-מתיל-D-aspartate (NMDA) קולטן לטווח ארוך הפוטנציאל (LTP) ללא ספציפיות כיווניות או שכבה. אולם, בניגוד לרשת הלצ'יני הרוחבי, לא הופיע עם דיכאון ארוך טווח משמעותי (בע מ).

אנו חקרו לטווח ארוך הפלסטיות הסינפטית של CA1 האורך של הנוירונים בתוך ההיפוקמפוס באמצעות הקלטות השדה מסחטות הן בvivo והן בתחום החוץ. LTP ו-LTD הם היבטים של הפלסטיות הסינפטית ארוכת טווח אשר הוכחו בציר רוחבי של ההיפוקמפוס להיות חד כיווני.
הצגנו כאן כי באמצעות פרוסות המוח האורכי, יש LTP...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating Long-term Synaptic Plasticity in Interlamellar Hippocampus CA1 by Electrophysiological Field Recording at JoVE.com

Investigating Long-term Synaptic Plasticity in Interlamellar Hippocampus CA1 by Electrophysiological Field Recording

השתמשנו והקליט אלקטרודות של היפוקמאל פרוסות המוח האורך ו longitudinally הקלטה ואלקטרודות גירוי ההיפוקמפוס הראש ב vivo לעורר את הפוטנציאל המיטיות בפוטנציאלים והפגינו הפלסטיות הסינפטית ארוכת הטווח לאורך CA1 האורך האורכי.

חקירת הפלסטיות הסינפטית לטווח ארוך בהיפוקמפוס הCA1 על ידי אלקטרופיזיולוגיה הקלטת שדה

The study of synaptic plasticity in the hippocampus has focused on the use of the CA3-CA1 lamellar network. Less attention has been given to the ...

פלסטיות סינפטית לטווח ארוך, במיוחד, potentiation לטווח ארוך ודיכאון לטווח ארוך נחקרו באופן נרחב לאורך האוריינטציה הרוחבי של ההיפוקמפוס. זה גם הסתכל לאורך האוריינטציה האורך. עם זאת, כשמדובר אוריינטציה אורך, מעט מאוד תשומת לב ניתנה לציר CA1 האורך של ההיפוקמפוס ביחס פלסטיות סינפטית.פרסום קודם מהמעבדה שלנו הראה כי תאי העצב הפירמידליים CA1 של ההיפוקמפוס יוצרים קשרים שיוכיים שיכולים לתמוך בפלסטיות סינפטית. להבנה נוספת של פרוטוקול זה, מומלץ להתייחס לפרסום הקודם עם ההפניה הנתנה להלן. להזריק אורתאן כדי להרים את העכבר.מניחים את העכבר הרדמה מלאה על משטח חימום להגדיר 37 מעלות צלזיוס. יש למרוח ג'ל לעיניים כדי להרים את העיניים. לתקן את הגולגולת של העכבר בחוזקה באמצעות מהדק העין.מהדק העין נותן את חופש הניידות של הניסוי במהלך ניתוחים. וזה יכול להיות שימושי במיוחד עבור ניסויים מעורבים קליפת המוח השמיעתית, גם כן. עם זאת, יש לדאוג מאוד כדי לקבל את הקואורדינטות הסטריאוטקסיות המדויקות.הפרד את הרקמה והשרירים התת עוריים בסוף העצם הבין-עורית והטיפית של העכבר עם האזמל. כתם חומר דורה יבש עם צמר גפן. ואז אתה לנקב את מגנה cisterna לנקז את הנוזל השדרתי.צרף ספוגית כותנה כדי להמשיך לנקז את הנוזל השדרתי. חותכים ומסירים את העור על הקרקפת ולשמור על האזור החשוף יבש. סמן את הנקודות המתאימות לאזור ההיפוקמפוס בעזרת קליפר veniyar.בצע חתך בגולגולת מעל אזור הגב של ההיפוקמפוס לאורך הנקודות המסומנות באמצעות אזמל או מקדחה במהירות גבוהה תוך התבוננות תחת מיקרוסקופ. שמור על רקמת המוח החשופה לחה על ידי החלת מלוחים פיזיולוגיים או שמן אינרטי. לתקן ולמקם את הגירוי והקלטת אלקטרודות בחוזקה במחזיק סטריאוטוקסי.כוונן את הגירוי והקלטת אלקטרודות מעל היפוקמפוס הגב CA1. השתמש במוח העכבר בקואורדינטות סטריאוטוקסיות כמדריך באיתור הקואורדינטות עבור אזור ההיפוקמפוס של CA1 האורך הגבי. להקלטות באמצעות אלקטרודות רב-ערוציות, אתר תחילה את הקואורדינטות הסטריאוטוקסיות שלך עבור אזור ההיפוקמפוס CA1 באמצעות הערוץ הראשון.מקם את האלקטרודות הנותרות כך שזווית הגירוי והרישום של אלקטרודות נמצאות בטווח של 30 מעלות עד 60 מעלות ביחס לטווח האמצע מנקודת bregma. זווית זו תואמת את הכיוון האורך של אזור ההיפוקמפוס CA1. הפעל את מערכת ההקלטה.פתח את התוכנה העצבית להקלטה ורכישת נתונים. מנמיכים את ההקלטה ואת אלקטרודות הגירוי לאט באמצעות micromanipulator עד שהוא רק נוגע על פני השטח של המוח. שימו לב לעלייה בחוסר ההימנעות בדיוק כשהאלקטרודה נוגעת במשטח המוח.ניתן לצפות גם בערוץ האדום המוצג על המסך. הורידו לאט את האלקטרודות לעומק המשוער המתאים לנקודות הציון הסטריאוטוקסיות שנבחרו עבור ההיפוקמפוס CA1. תן גירוי עד יציב לעורר מלא סינ מסוים לאחר פוטנציאל סינפטית הוא ציין.בצע עקומת פלט קלט כדי לזהות עוצמת גירוי מרבית. השתמש בעקומות פלט הקלט כדי להגדיר את עוצמת הבסיס ולהגדיר את עוצמת הגירוי לעורר גירוי בתדר גבוה או גירוי בתדר נמוך. רשום את הפוטנציאל המלא המקומי במשך שעה לאחר גירוי בתדר גבוה או גירוי בתדר נמוך.יצא נתונים ונתח באמצעות תוכנה לבחירה. מסכן 400 מ"ל של פתרון חיתוך מוכן כבר לתוך בקבוקון נפרד לחמצן במשך כ 20 דקות. מסכן 200 מ"ל של פתרון חיתוך מחומצן.מכסים בסרט פרה ומעבירים למקפיא של 80 מעלות במשך כ-20 דקות כדי להכין רפש. מסכן את 200 מ"ל הנותרים של פתרון חיתוך בתא מחזיק פרוסת מוח ולשמור בוט מים של 32 מעלות צלזיוס עם מבעבע מתמשך. מוציאים פתרון חיתוך מצונן ועניים בערך 50 מ"ל בסקילר.ערפו את ראשו של העכבר הרדמה. חותכים את העור המכסה את גולגולת העכבר וחותכים את חתיכת הגולגולת לאורך קו האמצע לעצם העורפית. פתח את הגולגולת עם מדפים קהים.מוציאים בעדינות את המוח עם מרית וממקם בתסרון ה חיתוך מצונן בפקק. הפרד את שתי ההמיספרות של המוח לאורך קו האמצע באמצעות להב אזמל. לבודד את ההיפוקמפוס על ידי ניתוק עדין אותו מקליפת המוח עם מרית.חותכים את הקצה המחיצה והקצבי של ההיפוקמפוס המבודד. החל כמות קטנה של דבק על צלחת ה חיתוך. לפרוסת היפוקמפוס CA1 אורך, חבר את אזור CA3 של ההיפוקמפוס לצלחת החותך עם הדבק.עבור פרוסה רוחבית, אשר ישמש שליטה, לחבר את הקצה הגחון של ההיפוקמפוס לצלחת חיתוך של הרטט. שים אותו בתא הניתוך. הגדר את פרמטרי הרטט.פורסים את ההיפוקמפוס המצורף עם הרטט. פרוסת מוח אורך CA1 היפוקמפוס טוב יהיה שכבה אחת של CA1, ושתי שכבות של gyrus שקע. כמו כן, השכבות אוריינס ו radiatum שכבה של אזור CA1 יהיה נוכח.לחלופין, פרוסת מוח היפוקמפוס רוחבי יהיה gyrus שקע CA3 ו CA1 אזורים טקט. מעבירים את פרוסות המוח לפרוסת המוח המחזיקה תא בבוט המים. דגירה במשך 20 דקות בטמפרטורה של 32 מעלות צלזיוס ולהביא לטמפרטורת החדר להתאוששות.ללא הרף superfuse Serf ACS לתוך תא ההקלטה במהירות של 2 מ"ל לדקה. מעבירים את פרוסת המוח לתא ההקלטה, מתאימים את מיקום פרוסת המוח במתוחות קהות ומחזיקים אותה במקום עם האפ. הפעל את התוכנה לרכישת נתונים.פרוסת מוח אורך. עבור פרוסות אורך, למקם את הגירוי ואת האלקטרודה הקלטה בשכבות oriens. מניחים את אלקטרודה גירוי על או מחיצה או צד זמני של פרוסת המוח עם הקלטה מאותה שכבה.לחלופין, למקם את הגירוי ואת האלקטרודה הקלטה ברדואטום השכבות, למקם את האלקטרודה גירוי או בצד מחיצה או זמני של פרוסת המוח. עבור פרוסות רוחביות כפקד, מקם את אלקטרודה הגירוי באזור הנתיב המשני CA3 Schaffer ואת האלקטרודה המתעדת באזור CA1. הפעל את מחולל גירוי מבודד ולתת גירוי.התאם את עומק האלקטרודה הקלטה עד לעורר יציב מעורר סינ מסוים לאחר סינפטית מלא פוטנציאל נצפתה. בצע עקומת פלט קלט כדי לזהות עוצמת גירוי מרבית. השתמש בעקומות פלט הקלט כדי להגדיר את עוצמת הגירוי להקלטה בסיסית המעוררת גירוי בתדר גבוה או גירוי בתדר נמוך.עיין במסמך PDF המצורף לקבלת פרמטרים בהטמיע לטווח בודד או דיכאון לטווח ארוך. עורר פוטנציאל פוסט סינפטי מעורר גדל בתגובה לגירוי בתדר גבוה ב vivo. זה מראה כי CA1 היפוקמפוס אורך תומך potentiation לטווח ארוך.עבור פרוסות מוח CA1 היפוקמפוס אורך, עלייה בתגובה לגירוי בתדר גבוה נצפתה הן בצד מחיצה והן בצד הזמני של אורינס שכבה ו radiatum שכבה. זה מראה כי הפלסטיות הסינפטית המושרה לאורך אזור CA1 ההיפוקמפוס האורך אינו ליניארי או כיוון ספציפי. באמצעות פרוטוקולים שכבר הוקמו לטיפול בדיכאון לטווח ארוך, לא היה דיכאון ארוך טווח המושרה הן ב vivo והן במבחנה.כמסקנה, הראינו לך כיצד לחקור פלסטיות סינפטית לטווח ארוך באזור CA1 ההיפוקמפוס האורך הן ב vivo והן במבחנה. פרטים נוספים של הפרוטוקול ניתן למצוא PDF המלווה וידאו זה כדי לסייע לך לחקור פלסטיות סינפטית לטווח ארוך לאורך אזור CA1 ההיפוקמפוס האורך במעבדות שלך.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching

דיפוזיה Exocytosis לרוחב של חלבונים בממברנה של נוירונים בתרבית הוערכה באמצעות שחזור פלואורסצנציה Fluorescence מסופקים Photobleaching

Membrane proteins such as receptors and ion channels undergo active trafficking in neurons, which are highly polarised and morphologically complex. This ...

Forebrain Electrophysiological Recording in Larval Zebrafish

הקלטת אלקטרו מוח קדמי בזחל דג זברה

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 Pre- and Post-synaptic Electrophysiological Recording from Xenopus Nerve-muscle Co-cultures

Simultaneous Pre- and Post-synaptic Electrophysiological Recording from Xenopus Nerve-muscle Co-cultures

סימולטני טרום והקלטת אלקטרו פוסט סינפטי מ<em&gt; Xenopus</em&gt; עצבי שרירי Co-תרבויות

Much information about the coupling of  presynaptic ionic currents with the release of neurotransmitter has been obtained  from invertebrate preparations, ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

הקלטת אלקטרו במוח של דג הזברה למבוגר שלמה

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

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

הקלטה הפלסטיות הסינפטית בפרוסות בהיפוקמפוס חריפה, בהשתתפות של מיחזור - בנפח מצומצם, זלוף- ומערכת ועלייתו-סוג תא

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Pentylenetetrazole-Induced Kindling Mouse Model

דגם העכבר מתמצקים הנוצרות על-ידי Pentylenetetrazole

Pentylenetetrazole (PTZ) is a GABA-A receptor antagonist. An intraperitoneal injection of PTZ into an animal induces an acute, severe seizure at a high ...

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

הקלטה במרחב מוגבל תנודות בהיפוקמפוס מתנהגים באופן עכברים

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Long-term Sensory Conflict in Freely Behaving Mice

הקונפליקט חושי לטווח ארוך באופן חופשי להתנהג עכברים

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for ...

In Vivo Optical Calcium Imaging of Learning-Induced Synaptic Plasticity in Drosophila melanogaster

In Vivo Optical Calcium Imaging of Learning-Induced Synaptic Plasticity in Drosophila melanogaster

ב-Vivo סידן הדמיה אופטית של למידה הנגרמת הפלסטיות הסינפטית בדרוזופילה מלאנוסטר

Decades of research in many model organisms have led to the current concept of synaptic plasticity underlying learning and memory formation. ...

Wireless Electrophysiological Recording of Neurons by Movable Tetrodes in Freely Swimming Fish

הקלטה אלקטרופיסיולוגית של הנוירונים על ידי להזזה Tetrodes בחינם שחייה דגים

The neural mechanisms governing fish behavior remain mostly unknown, although fish constitute the majority of all vertebrates. The ability to record brain ...