Name: combined infusion and stimulation with fast-scan cyclic voltammetry (cis-fscv) to assess ventral tegmental area receptor regulation of phasic dopamine
Uploaded: 2020-04-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combined Infusion and Stimulation with Fast-Scan Cyclic Voltammetry CIS-FSCV to Assess Ventral Tegmental Area Receptor Regulation of Phasic Dopamine at JoVE.c

Работа поддерживалась Элизабеттаунским колледжем (R.J.W, M.L. и L.M.), стипендией NSF Graduate Fellowship (R.J.W.) и Йельской школой медицины (N.A.).

Все эксперименты были проведены в соответствии с Руководством Национального института здравоохранения (NIH) по уходу и использованию лабораторных животных и были одобрены как Элизабеттаунским колледжем, так и Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию Йельс?...

<ol>
	<li>Grace, A. A., Bunney, B. 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+control+of+firing+pattern+in+nigral+dopamine+neurons:+burst+firing.">The control of firing pattern in nigral dopamine neurons: burst firing.</a> Journal of Neuroscience. 4 (11), 2877-2890 (1984).</li><li>Lester, D. 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=Midbrain+acetylcholine+and+glutamate+receptors+modulate+accumbal+dopamine+release.">Midbrain acetylcholine and glutamate receptors modulate accumbal dopamine release.</a> Neuroreport. 19 (9), 991-995 (2008).</li><li>Lodge, D. J., Grace, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+laterodorsal+tegmentum+is+essential+for+burst+firing+of+ventral+tegmental+area+dopamine+neurons.">The laterodorsal tegmentum is essential for burst firing of ventral tegmental area dopamine neurons.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (13), 5167-5172 (2006).</li><li>Li, 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=Mu+Opioid+Receptor+Modulation+of+Dopamine+Neurons+in+the+Periaqueductal+Gray/Dorsal+Raphe:+A+Role+in+Regulation+of+Pain.">Mu Opioid Receptor Modulation of Dopamine Neurons in the Periaqueductal Gray/Dorsal Raphe: A Role in Regulation of Pain.</a> Neuropsychopharmacology. 41 (8), 2122-2132 (2016).</li><li>Zhang, H. 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=Expression+of+functional+cannabinoid+CB2+receptor+in+VTA+dopamine+neurons+in+rats.">Expression of functional cannabinoid CB2 receptor in VTA dopamine neurons in rats.</a> Addiction Biology. 22 (3), 752-765 (2017).</li><li>Wickham, R. 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=Advances+in+studying+phasic+dopamine+signaling+in+brain+reward+mechanisms.">Advances in studying phasic dopamine signaling in brain reward mechanisms.</a> Frontiers in Bioscience. 5, 982-999 (2013).</li><li>Wightman, R. 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=Monitoring+of+transmitter+metabolites+by+voltammetry+in+cerebrospinal+fluid+following+neural+pathway+stimulation.">Monitoring of transmitter metabolites by voltammetry in cerebrospinal fluid following neural pathway stimulation.</a> Nature. 262 (5564), 145-146 (1976).</li><li>Grace, A. A., Bunney, B. 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+control+of+firing+pattern+in+nigral+dopamine+neurons:+single+spike+firing.">The control of firing pattern in nigral dopamine neurons: single spike firing.</a> Journal of Neuroscience. 4 (11), 2866-2876 (1984).</li><li>Mameli-Engvall, 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=Hierarchical+control+of+dopamine+neuron-firing+patterns+by+nicotinic+receptors.">Hierarchical control of dopamine neuron-firing patterns by nicotinic receptors.</a> Neuron. 50 (6), 911-921 (2006).</li><li>Wickham, R., 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=Ventral+tegmental+area+alpha6beta2+nicotinic+acetylcholine+receptors+modulate+phasic+dopamine+release+in+the+nucleus+accumbens+core.">Ventral tegmental area alpha6beta2 nicotinic acetylcholine receptors modulate phasic dopamine release in the nucleus accumbens core.</a> Psychopharmacology. 229 (1), 73-82 (2013).</li><li>Solecki, 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=Differential+role+of+ventral+tegmental+area+acetylcholine+and+N-methyl-D-aspartate+receptors+in+cocaine-seeking.">Differential role of ventral tegmental area acetylcholine and N-methyl-D-aspartate receptors in cocaine-seeking.</a> Neuropharmacology. 75, 9-18 (2013).</li><li>John, C. E., Jones, S. R., Michael, A. C., Borland, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+Scan+Cyclic+Voltammetry+of+Dopamine+and+Serotonin+in+Mouse+Brain+Slices.">Fast Scan Cyclic Voltammetry of Dopamine and Serotonin in Mouse Brain Slices.</a> Electrochemical Methods for Neuroscience. , (2007).</li><li>Rice, M. E., Cragg, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nicotine+amplifies+reward-related+dopamine+signals+in+striatum.">Nicotine amplifies reward-related dopamine signals in striatum.</a> Nature Neuroscience. 7 (6), 583-584 (2004).</li><li>Espana, R. 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=Hypocretin+1/orexin+A+in+the+ventral+tegmental+area+enhances+dopamine+responses+to+cocaine+and+promotes+cocaine+self-administration.">Hypocretin 1/orexin A in the ventral tegmental area enhances dopamine responses to cocaine and promotes cocaine self-administration.</a> Psychopharmacology. 214 (2), 415-426 (2011).</li><li>Addy, N. 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=The+L-type+calcium+channel+blocker,+isradipine,+attenuates+cue-induced+cocaine-seeking+by+enhancing+dopaminergic+activity+in+the+ventral+tegmental+area+to+nucleus+accumbens+pathway.">The L-type calcium channel blocker, isradipine, attenuates cue-induced cocaine-seeking by enhancing dopaminergic activity in the ventral tegmental area to nucleus accumbens pathway.</a> Neuropsychopharmacology. 43 (12), 2361-2372 (2018).</li><li>Hermans, A., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conical+tungsten+tips+as+substrates+for+the+preparation+of+ultramicroelectrodes.">Conical tungsten tips as substrates for the preparation of ultramicroelectrodes.</a> Langmuir. 22 (25), 10348-10353 (2006).</li><li>Borland, L. M., Michael, A. C., Borland, L. M., Michael, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Introduction+to+Electrochemical+Methods+in+Neuroscience.">An Introduction to Electrochemical Methods in Neuroscience.</a> Electrochemical Methods for Neuroscience. , (2007).</li><li>Mundroff, M. L., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amperometry+and+cyclic+voltammetry+with+carbon+fiber+microelectrodes+at+single+cells.">Amperometry and cyclic voltammetry with carbon fiber microelectrodes at single cells.</a> Current Protocols in Neuroscience. 6 (6), 14 (2002).</li><li>Rodeberg, N. 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=Hitchhiker's+Guide+to+Voltammetry:+Acute+and+Chronic+Electrodes+for+in+vivo+Fast-Scan+Cyclic+Voltammetry.">Hitchhiker's Guide to Voltammetry: Acute and Chronic Electrodes for in vivo Fast-Scan Cyclic Voltammetry.</a> ACS Chemical Neuroscience. 8 (2), 221-234 (2017).</li><li>Sabeti, J., Gerhardt, G. A., Zahniser, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chloral+hydrate+and+ethanol,+but+not+urethane,+alter+the+clearance+of+exogenous+dopamine+recorded+by+chronoamperometry+in+striatum+of+unrestrained+rats.">Chloral hydrate and ethanol, but not urethane, alter the clearance of exogenous dopamine recorded by chronoamperometry in striatum of unrestrained rats.</a> Neuroscience Letters. 343 (1), 9-12 (2003).</li><li>Masuzawa, 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=Pentobarbital+inhibits+ketamine-induced+dopamine+release+in+the+rat+nucleus+accumbens:+a+microdialysis+study.">Pentobarbital inhibits ketamine-induced dopamine release in the rat nucleus accumbens: a microdialysis study.</a> Anesthesia &amp; Analgesia. 96 (1), 148-152 (2003).</li><li>Montague, P. R., 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=Dynamic+gain+control+of+dopamine+delivery+in+freely+moving+animals.">Dynamic gain control of dopamine delivery in freely moving animals.</a> Journal of Neuroscience. 24 (7), 1754-1759 (2004).</li><li>Keithley, R. 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=Higher+sensitivity+dopamine+measurements+with+faster-scan+cyclic+voltammetry.">Higher sensitivity dopamine measurements with faster-scan cyclic voltammetry.</a> Analytical Chemistry. 83 (9), 3563-3571 (2011).</li><li>Jackson, B. P., Dietz, S. M., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast-scan+cyclic+voltammetry+of+5-hydroxytryptamine.">Fast-scan cyclic voltammetry of 5-hydroxytryptamine.</a> Analytical Chemistry. 67 (6), 1115-1120 (1995).</li><li>Park, J., Takmakov, P., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+comparison+of+norepinephrine+and+dopamine+release+in+rat+brain+by+simultaneous+measurements+with+fast-scan+cyclic+voltammetry.">In vivo comparison of norepinephrine and dopamine release in rat brain by simultaneous measurements with fast-scan cyclic voltammetry.</a> Journal of Neurochemistry. 119 (5), 932-944 (2011).</li><li>Wenzel, J. 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=Phasic+Dopamine+Signals+in+the+Nucleus+Accumbens+that+Cause+Active+Avoidance+Require+Endocannabinoid+Mobilization+in+the+Midbrain.">Phasic Dopamine Signals in the Nucleus Accumbens that Cause Active Avoidance Require Endocannabinoid Mobilization in the Midbrain.</a> Current Biology. 28 (9), 1392-1404 (2018).</li><li>Spanos, 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=NMDA+Receptor-Dependent+Cholinergic+Modulation+of+Mesolimbic+Dopamine+Cell+Bodies:+Neurochemical+and+Behavioral+Studies.">NMDA Receptor-Dependent Cholinergic Modulation of Mesolimbic Dopamine Cell Bodies: Neurochemical and Behavioral Studies.</a> ACS Chemical Neuroscience. 10 (3), 1497-1505 (2019).</li><li>Cheer, J. 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=Cannabinoids+enhance+subsecond+dopamine+release+in+the+nucleus+accumbens+of+awake+rats.">Cannabinoids enhance subsecond dopamine release in the nucleus accumbens of awake rats.</a> Journal of Neuroscience. 24 (18), 4393-4400 (2004).</li><li>Melchior, J. R., 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+versus+electrical+stimulation+of+dopamine+terminals+in+the+nucleus+accumbens+reveals+local+modulation+of+presynaptic+release.">Optogenetic versus electrical stimulation of dopamine terminals in the nucleus accumbens reveals local modulation of presynaptic release.</a> Journal of Neurochemistry. 134 (5), 833-844 (2015).</li><li>Sun, 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=A+Genetically+Encoded+Fluorescent+Sensor+Enables+Rapid+and+Specific+Detection+of+Dopamine+in+Flies,+Fish,+and+Mice.">A Genetically Encoded Fluorescent Sensor Enables Rapid and Specific Detection of Dopamine in Flies, Fish, and Mice.</a> Cell. 174 (2), 481-496 (2018).</li><li>Robinson, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+rapid+chemical+communication+in+the+brain.">Monitoring rapid chemical communication in the brain.</a> Chemical Reviews. 108 (7), 2554-2584 (2008).</li><li>Park, 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=Heterogeneous+extracellular+dopamine+regulation+in+the+subregions+of+the+olfactory+tubercle.">Heterogeneous extracellular dopamine regulation in the subregions of the olfactory tubercle.</a> Journal of Neurochemistry. 142 (3), 365-377 (2017).</li><li>Ganesana, M., Venton, 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=Early+changes+in+transient+adenosine+during+cerebral+ischemia+and+reperfusion+injury.">Early changes in transient adenosine during cerebral ischemia and reperfusion injury.</a> PLoS One. 13 (5), e0196932 (2018).</li></ol>

CIS-FSCV предоставляет уникальную возможность исследовать механизмы рецепторов VTA, лежащие в основе фазового высвобождения DA. Есть два критических шага для обеспечения правильной записи. Во-первых, должна быть достигнута стабильная базовая запись с небольшим дрейфом в вызванном сигнале D...

Высвобождение фазового дофамина (DA) из вентральной тегментальной области (VTA) в прилежащее ядро (NAc) играет жизненно важную роль в поведении, связанном с вознаграждением. Нейроны VTA DA переключаются с тонического возбуждения (3-8 Гц) на взрывоподобное возбуждение (>14Гц) 1,которое производит фазовое высвобождение DA в NAc. VTA экспрессирует различные соматодендритические рецепторы, которые хорошо расположены для управления переключением с тоника на разрывную стрельбу2,3,4,5. Определение того, какие из этих рецепторов и их соответствующие входы контролируют фазовое высвобождение DA, углубит наше понимание того, как организована схема, связанная с вознаграждением. Целью методики, описанной здесь, комбинированной инфузии и стимуляции с циклической вольтамметрией быстрого сканирования (CIS-FSCV), является быстрая и надежная оценка функциональности рецепторов VTA в управлении фазовым высвобождением DA.
Термин комбинированная инфузия и стимуляция (CIS) относится к фармакологическому манипулированию рецепторами на группе нейронов (здесь VTA) и стимулированию этих нейронов к изучению функции рецептора. У анестезированной крысы мы электрически стимулируем VTA вызывать большой фазовый сигнал DA (1-2 мкМ) в ядре NAc, измеренный с помощью циклической вольтамметрии быстрого сканирования (FSCV). Инфузии фармакологических препаратов (т.е. агонистов/антагонистов рецепторов) в месте стимуляции могут быть использованы для измерения функции рецепторов VTA путем наблюдения за последующим изменением вызванного фазового высвобождения DA. FSCV - это электрохимический подход, который имеет как высокое пространственное (50-100 мкм), так и временное (10 Гц) разрешение и хорошо подходит для измерения связанных с вознаграждением фазовых событий DA6,7. Это разрешение лучше, чем другие нейрохимические измерения in vivo, такие как микродиализ. Таким образом, в совокупности CIS-FSCV хорошо подходит для оценки регуляции рецепторов VTA фазового высвобождения дофамина.
Одним из распространенных способов исследования функции рецептора VTA является использование комбинации электрофизиологических подходов, которые решают, как эти рецепторы изменяют скорость срабатывания нейронов1,8. Эти исследования очень ценны для понимания того, какие рецепторы участвуют в управлении DA при активации. Тем не менее, эти исследования могут только предположить, что может произойти вниз по течению на терминале аксона (то есть высвобождение нейротрансмиттера). CIS-FSCV основывается на этих электрофизиологических исследованиях, отвечая, как выход VTA-выстрела, фазового высвобождения DA, регулируется рецепторами, расположенными на дендритах VTA и клеточных телах. Таким образом, CIS-FSCV хорошо подходит для развития этих электрофизиологических исследований. В качестве примера, активация никотиновых рецепторов может индуцировать всплеск-возбуждение в VTA9,а CIS-FSCV у анестезированной крысы был использован, чтобы показать, что активация никотинового ацетилхолинового рецептора (nAChR) в VTA также контролирует фазовое высвобождение DA в NAc10,11.
Механистическое исследование фазовой регуляции DA также обычно изучается с использованием срезовых препаратов наряду с применением лекарств в ванне. Эти исследования часто фокусируются на пресинаптической регуляции фазового высвобождения DA из дофаминовых терминалей, поскольку клеточные тела часто удаляются из среза12. Эти препараты ценны для изучения влияния пресинаптических рецепторов на дофаминовые терминали, тогда как CIS-FSCV лучше подходит для изучения влияния соматодендритических рецепторов на дофаминовые нейроны, а также пресинаптических входов в VTA. Это различие важно, потому что активация соматодендритных рецепторов в VTA может иметь другой эффект, чем активация пресинаптического рецептора NAc. Действительно, блокирование дофаминергических пресинаптических nAChRs в NAc может повысить высвобождение фазового дофамина во время выстрела13,тогда как обратное верно при VTA somatodendritc nAChRs10,11.
CIS-FSCV является идеальным подходом для изучения способности рецепторов VTA регулировать фазовое высвобождение DA. Важно отметить, что этот подход может быть выполнен на неповрежденной крысе, либо обезболенной, либо свободно движущейся. Этот подход подходит для острых исследований, для изучения функции рецептора в его исходном состоянии10,14, а также для долгосрочных исследований, которые могут оценить функциональные изменения в рецепторе после воздействия препарата или поведенческих манипуляций11,15.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Electrode Filling Solution/Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MF286-5 (28 gauge)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Acetate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>236497-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3911-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon fiber</td>
			<td>Thornel</td>
			<td>T650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode puller</td>
			<td>Narishige International</td>
			<td>PE-22</td>
			<td>Note: horizontal pullers can be used as well</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass capillary</td>
			<td>A-M systems</td>
			<td>626000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulated wires for electrodes</td>
			<td>Weico Wire and Cable Incorporated</td>
			<td>UL 1423</td>
			<td>Length; 10 cm; diameter,0.4mm; must get custom made; insulated material should cover 5 cm of the wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Microscope (for viewing and cutting electrode)</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>M3700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pin</td>
			<td>Phoenix Enterprises</td>
			<td>HWS1646</td>
			<td>To be soldered onto the insuled electrode wire and reference electrode; connects to headstage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Putty</td>
			<td>Alcolin</td>
			<td><a target="_blank" href="https://www.dickblick.com/items/23922-1003/">23922-1003</a></td>
			<td>Used to place electrode on while cutting the carbon fiber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpal Blade</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>500239</td>
			<td>For cutting carbon fiber to the apprpriate length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Wire</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>327026-4G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FSCV Hardware/Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday Cage</td>
			<td>U-Line</td>
			<td>H-3618 (36&#34; x 24&#34; x 42&#34;)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Univ. of N. Carolina, Electronics Facility</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulating electrode</td>
			<td>PlasticsOne</td>
			<td>MS303/2-A/SPC</td>
			<td>when ordering, request a 22 mm cut below pedestal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TarHeel HDCV Software</td>
			<td>University of North Carolina-Chapel Hill</td>
			<td>-</td>
			<td><a href="https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/" target="_blank">https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/</a> for ordering information</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UEI breakout box</td>
			<td>Univ. of N. Carolina, Electronics Facility</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/" target="_blank">https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/</a> for ordering information</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UEI power supply</td>
			<td>Univ. of N. Carolina, Electronics Facility</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/" target="_blank">https://chem.unc.edu/critcl-main/criticl-electronics/criticl-electronics-hardware/</a> for ordering information</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulator Hardware</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neurolog stimulus isolator</td>
			<td>Digitimer Ltd.</td>
			<td>DS4</td>
			<td>Neurolog 800A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion/Stimulation Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion Pump</td>
			<td>New Era Syringe Pump</td>
			<td>NE-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Internal Cannula</td>
			<td>PlasticsOne</td>
			<td>C315I/SPC INTERNAL 33GA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microliter Syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80308</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>PlasticsOne</td>
			<td>C313CT/ PKG TUBING 023 X 050 PE50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula Holder</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>1776 P-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Tip Applicators</td>
			<td>Vitality Medical</td>
			<td>806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode Holder</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>1770</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>RT-0501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone Iodine</td>
			<td>Vitality Medical</td>
			<td>29906-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screws</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>Bone Anchor Screws/Pkg.of 100</td>
			<td>1.59 mm O.D., 3.2 mm long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire reference with AgCl</td>
			<td>InVivo Metric</td>
			<td>E255A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Square Gauze</td>
			<td>Vitality Medical</td>
			<td>441408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotax</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>Model 902 (Dual Arm Bar)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histological Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formulin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>1004960700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>BK Precision</td>
			<td>9110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>80497</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten microelectrode</td>
			<td>MicroProbes</td>
			<td>WE30030.5A3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drugs for infusions</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>((2R)-amino-5-phosphonovaleric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A5282</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-methyl-D-aspartate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M3262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mecamylamine hydrochloride (M9020-5mg)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M9020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scopolamine hydrobromide (S0929-1g)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S0929</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combined infusion and stimulation with fast-scan cyclic voltammetry (cis-fscv) to assess ventral tegmental area receptor regulation of phasic dopamine

Высвобождение фазового дофамина (DA) из вентральной тегментальной области (VTA) в прилежащее ядро играет ключевую роль в обработке вознаграждения и обучении с подкреплением. Понимание того, как разнообразные нейронные входы в VTA контролируют фазовое высвобождение DA, может обеспечить лучшую картину схемы, которая контролирует обработку вознаграждения и обучение с подкреплением. Здесь мы описываем метод, который сочетает внутри-VTA канюли инфузии фармакологических агонистов и антагонистов со стимулирующим фазовым высвобождением DA (комбинированная инфузия и стимуляция, или CIS), измеренным с помощью циклической вольтамметрии in vivo с быстрым сканированием (FSCV). Используя CIS-FSCV у анестезируемых крыс, фазовый ответ DA может быть вызван электрическим стимулированием VTA биполярным электродом, оснащенным канюлей, при записи в ядре прилежащего ядра. Фармакологические агонисты или антагонисты могут вводиться непосредственно в место стимуляции для исследования роли специфических рецепторов VTA в стимулировании фазового высвобождения DA. Основным преимуществом CIS-FSCV является то, что функция рецептора VTA может быть изучена in vivo, основываясь на исследованиях in vitro.

CIS-FSCV был использован для изучения функции VTA N-метил-D-аспартатных рецепторов (NMDAR), никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (nAChRs) и мускариновых ацетилхолиновых рецепторов (mAChRs) в стимулировании фазового высвобождения DA в ядре NAc. На рисунке 2 показаны ре?...

Watch this Scientific Journal Video about Combined Infusion and Stimulation with Fast-Scan Cyclic Voltammetry CIS-FSCV to Assess Ventral Tegmental Area Receptor Regulation of Phasic Dopamine at JoVE.c

Combined Infusion and Stimulation with Fast-Scan Cyclic Voltammetry CIS-FSCV to Assess Ventral Tegmental Area Receptor Regulation of Phasic Dopamine

Целью этого протокола является непосредственное манипулирование рецепторами вентральной тегментальной области для изучения их вклада в субсекундное высвобождение дофамина.

Комбинированная инфузия и стимуляция с помощью циклической вольтамперометрии быстрого сканирования (CIS-FSCV) для оценки регуляции рецепторов вентральной тегментальной области фазового дофамина

Phasic dopamine (DA) release from the ventral tegmental area (VTA) to the nucleus accumbens plays a pivotal role in reward processing and reinforcement ...

This approach can help elucidate the role of specific ventral tegmental area, somatodendritic receptors and phasic dopamine release in the nucleus accumbens. The main advantage of this approach is that questions about receptor function control over phasic dopamine release can be addressed in the intact brain. Optimizing the carbon fiber microelectrode and bipolar stimulator location can be challenging, and some advice for beginners is starting recording in the dorsal striatum.Due to the use and manipulation of multiple types of electrodes, including recording, reference, and stimulating electrodes, a visual guide of when and where these electrodes are implanted will be useful. After confirming a lack of response to pedal reflex, clean the scalp of an anesthetized rat with three sequential iodopovidone and 70%ethanol scrubs. After the last scrub, use sterilized needle nose tweezers and surgical scissors to cut away enough scalp tissue to make room for the implanted electrodes.Gently clean the exposed skull surface with sterilized cotton tip applicators before applying two to three drops of 3%hydrogen peroxide to help identify lambda and bregma. Next, use a one millimeter drill bit set to approximately 20, 000 revolutions per minute to make a 1.5 millimeter diameter hole, 2.5 millimeters anterior and 3.5 millimeters lateral to the bregma. Implant a 1.59 millimeter outer diameter, 3.2 millimeter long screw about halfway into the hole until the screw is firmly in place.Next, drill a one millimeter diameter reference electrode hole in the left hemisphere, 1.5 millimeters anterior, and 3.5 millimeters lateral to the bregma. Insert approximately two millimeters of reference wire into the hole while wrapping the wire around and under the head of the implanted screw. Then fully implant the screw, pinning the reference electrode in place.In the right hemisphere, drill a 1.5 millimeter diameter hole, 1.2 millimeters anterior, and 1.4 millimeters lateral to the bregma, and use tweezers to carefully remove the dura. For the stimulating electrode, drill a square hole two millimeters anterior-posterior and five millimeters medial-lateral centered at 5.2 millimeters posterior and one millimeter lateral to the bregma. Using stereotactic arm bars, lower the bipolar stimulating electrode guide cannula five millimeters below the dura.Using the stereotactic arm bars, lower the carbon fiber microelectrode four millimeters below the dura at the most dorsal portion of the striatum and connect the reference wire and carbon fiber to a potentiostat. Then apply a minus 0.4 to 1.4 volt, 400 volt per second triangular waveform for 15 minutes at 60 Hertz, followed by a 10-minute stimulus at 10 Hertz. To optimize the stimulating electrode location, set the stimulator to produce a bipolar electrical waveform with a 60 Hertz frequency, 24 pulses, 300 microamp current, and two millisecond per phase pulse width.Gently lower the stimulator in 0.2 millimeter increments from 5 to 7.8 millimeters below the dura, stimulating the VTA at each increment. Continue to lower the bipolar-stimulating electrode guide cannula until a stimulation produces phasic dopamine release at the carbon fiber microelectrode within the dorsal striatum. Once a dopamine release has been observed, lower the carbon fiber microelectrode until it is at least six millimeters below the dura into the most dorsal part of the nucleus accumbens core.When the electrode is in position, stimulate the VTA and record the peak amplitude of the dopamine peak, then lower or raise the carbon fiber microelectrode to the site that produces the greatest dopamine release, making sure that the peak of the dopamine response is represented as a clear oxidation peak at 0.6 volts and a reduction peak at minus 0.2 volts. Once the carbon fiber and stimulating electrode guide cannula location has been optimized, stimulate the animal every three minutes for 20 to 30 minutes. After achieving a stable baseline, gently lower the internal cannula by hand into the guide cannula pre-fitted into the bipolar stimulator and obtain an additional two to three baseline recordings to confirm that the cannula insertion did not cause a change in the evoked signal.Once a baseline response has been established, use a syringe pump and a microsyringe to infuse 0.5 microliters of the drug solution of interest into the VTA over a two-minute period. After the infusion, leave the internal cannula in place for at least one minute prior to removal, continuing to record the response every three minutes to measure the post-infusion effects. As demonstrated in these representative color plots, saline infusion does not alter the stimulated phasic dopamine release.The infusion of NMDA produces a robust increase in stimulated phasic dopamine release, while the NMDA receptor competitive antagonist, AP5, produces a robust decrease. Both the non-competitive nicotinic acetylcholine receptor antagonist mecamylamine and the non-selective competitive muscarinic acetylcholine receptor antagonist scopolamine produce a robust decrease in the stimulated phasic dopamine release. In this graph, a summary of the effects of the tested drugs over time can be observed.The infusion cannula must be carefully inserted into the bipolar stimulating electrode. Otherwise, excessive damage can occur, leading to artifactual changes in phasic dopamine release. This approach has allowed investigators to more finely address the specific receptor mechanisms by which phasic dopamine release is regulated in vivo.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combined Infusion and Stimulation with Fast-Scan Cyclic Voltammetry (CIS-FSCV) to Assess Ventral Tegmental Area Receptor Regulation of Phasic Dopamine

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

Объединение транскраниальной магнитной стимуляции и МРТ по анализу сети Режим по умолчанию

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: Используя тета-съемки протокол к Исследуйте Mechasnism пластичности у лиц с синдромом хрупкой Х и аутизм

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Presynaptic Dopamine Dynamics in Striatal Brain Slices with Fast-scan Cyclic Voltammetry

Пресинаптических Динамика Допамин в стриатуме мозга Ломтики с быстрой разверткой циклической вольтамперометрии

Extensive research has focused on the neurotransmitter dopamine because of its importance in the mechanism of action of drugs of abuse (e.g. cocaine and ...

Voltage Biasing, Cyclic Voltammetry, &amp; Electrical Impedance Spectroscopy for Neural Interfaces

Voltage Biasing, Cyclic Voltammetry, & Electrical Impedance Spectroscopy for Neural Interfaces

Стабилизатор напряжения, циклической вольтамперометрии, и электрического сопротивления спектроскопии для нейронных интерфейсов

Electrical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) measure properties of the electrode-tissue interface without additional invasive ...

Single Cell Measurement of Dopamine Release with Simultaneous Voltage-clamp and Amperometry

Одноместный измерительной ячейки из высвобождение дофамина с одновременным напряжения зажим и амперометрии

After its release into the synaptic cleft, dopamine exerts its biological properties via its pre- and post-synaptic targets1. The dopamine signal is ...

Comprehensive Profiling of Dopamine Regulation in Substantia Nigra and Ventral Tegmental Area

Всеобъемлющее Профилирование Допамин регулирование в черной субстанции и вентральной области покрышки

Dopamine is a vigorously studied neurotransmitter in the CNS. Indeed, its involvement in locomotor activity and reward-related behaviour has fostered five ...

Laser Capture Microdissection - A Demonstration of the Isolation of Individual Dopamine Neurons and the Entire Ventral Tegmental Area

Лазерная Захват микродиссекция - Демонстрация изоляции отдельных допамина нейронами и вся область брюшной покрышки

Laser capture microdissection (LCM) is used to isolate a concentrated population of individual cells or precise anatomical regions of tissue from tissue ...

The Preparation of Oblique Spinal Cord Slices for Ventral Root Stimulation

Получение Косой спинного мозга Ломтики для вентральных корешков стимуляции

Electrophysiological recordings from spinal cord slices have proven to be a valuable technique to investigate a wide range of questions, from cellular to ...

Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models

Использование ферментных биосенсоров на основе измерить Тоник и фазовый глутамат в мышиных моделях болезни Альцгеймера

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying ...

Modeling Fast-scan Cyclic Voltammetry Data from Electrically Stimulated Dopamine Neurotransmission Data Using QNsim1.0

Моделирование данных циклической вольтамперометрии с быстрым сканированием данных электроиммированных дофаминовых нейротрансмиссионных данных с использованием QNsim1.0

Central dopaminergic (DAergic) pathways have an important role in a wide range of functions, such as attention, motivation, and movement. Dopamine (DA) is ...