Name: acute mouse brain slicing to investigate spontaneous hippocampal network activity
Uploaded: 2020-08-28T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Acute Mouse Brain Slicing to Investigate Spontaneous Hippocampal Network Activity at JoVE.com

L’auteur tiens à remercier Steve Siegelbaum pour son soutien. Le financement est fourni par 5R01NS106983-02 ainsi que par 1 F31 NS113466-01.

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université Columbia (AC-AAAU9451).
1. Préparer des solutions
<ol><li>Préparez la solution de coupe du saccharose pour le tranchage tel que décrit dans le tableau 1. REMARQUE : Après avoir préparé 1 L de solution de saccharose, congeler une petite quantité (environ 100 à 200 mL) dans un plateau de glace. Ces glaçon...

Il y a plusieurs étapes dans ce protocole de tranchage conçus pour favoriser la santé des tissus et favoriser l’émergence de l’activité spontanée du réseau naturaliste : la souris est transcardially perfusée avec la solution de coupe de saccharose réfrigérée ; les tranches de cortex horizontal-entorhinal (HEC) sont coupées à une épaisseur de 450 μm de l’hippocampe intermédiaire ou ventral ; les tranches se rétablissent à l’interface de l’ACSF réchauffé et de l’air humidifié et riche en ca...

La mesure électrophysiologique à partir de tranches hippocampiques vivantes in vitro est une approche expérimentale puissante avec de nombreux avantages. L’expérimentateur peut utiliser un microscope, des micromanipulateurs et un système d’enregistrement pour visualiser et recueillir directement les mesures des neurones individuels dans le tissu. Les tranches de tissu sont également très accessibles à la photostimulation ou à l’administration de médicaments pour des expériences optogénétiques, chimiogénétiques ou pharmacologiques.
Le réseau hippocampal génère une activité de population hautement synchrone in vivo, visible sous forme d’oscillations dans le potentiel extracellulaire du champ local1,2,3,4,5. Des méthodes de tranche de cerveau ont été leveraged pour obtenir l’aperçu des mécanismes cellulaires et de circuit sous-jacents à ces oscillations neuronales de réseau. Les travaux de base de Maier et coll. ont démontré que des complexes pointus d’ondulation d’onde (SWRs) peuvent émerger spontanément dans des tranches de l’hippocampe ventral6,7. Les études suivantes de plusieurs investigateurs ont graduellement élucidé beaucoup d’aspects des SWRs, y compris le rôle des neuromodulateurs en réglementant l’état de réseau de l’hippocampe8,9,10 et les mécanismes synaptiques qui conduisent la réactivation in vitro des ensembles neuronaux précédemment actifs pendant le comportement in vivo11. Les expériences de tranche de cerveau ont également fourni un aperçu de l’oscillation de gamme gamma (30-100 Hz), un état distinct de réseau hippocampal censé soutenir l’encodage de mémoire et lerappel 12,13. Enfin, reconnaissant le rôle central de l’hippocampe et des structures associées dans la pathophysiologie de l’épilepsie du lobe temporal14,15, les chercheurs ont utilisé des préparations de tranches hippocampiques pour étudier la génération et la propagation de l’activité épileptiforme. Carter et coll. ont démontré que les tranches combinées du cortex hippocampal-entorhinal préparées à partir d’animaux épileptiques chroniques peuvent générer spontanément des décharges épileptiformes in vitro16. Par la suite, Karlócai et coll. ont exploré les mécanismes sous-jacents aux rejets épileptiformes dans les tranches hippocampiques en utilisant du liquide céphalo-rachidien artificiel modifié (ACSF) avec des concentrations d’ion altérées (mg2+ réduit ou K+élevé) ou des médicaments ajoutés (4AP ou gabazine)17.
Les chercheurs ont mis au point de nombreuses approches de tranches hippocampiques qui diffèrent de façon clé : (1) la région de l’hippocampe contenue dans la tranche (dorsale, intermédiaire ou ventrale); (2) la présence ou l’absence de tissus extrahippocampal tels que le cortex entorhinal ; (3) l’orientation utilisée pour couper les tranches (coronale, sagittale, horizontale ou oblique); et (4) les conditions dans lesquelles le tissu est maintenu après le tranchage (immergé entièrement dans l’ACSF ou maintenu à l’interface de l’ACSF et de l’air humidifié et riche en carbogen).
Le choix de l’approche de tranchage à utiliser doit être déterminé par l’objectif expérimental. Par exemple, des tranches transversales ou coronaires de l’hippocampe dorsal maintenus dans des conditions submergées ont été employées très efficacement pour l’étude des circuits intrahippocampal et de la plasticité synaptique18,19,20. Cependant, de telles préparations ne génèrent pas spontanément des oscillations réseau aussi facilement que les tranches de l’hippocampe ventral21,22,23. Bien qu’un état d’activité persistante de SWR puisse être induit par la stimulation tétanos dans les tranches transversales de l’hippocampe dorsal et ventral24,les SWRs spontanés sont plus facilement observés dans les tranches ventrales7,25.
Une distinction physiologique et anatomique inhérente entre l’hippocampe dorsal et ventral est soutenue par des études exécutées in vivo et in vitro26. Les enregistrements chez les rats ont indiqué des rythmes fortement cohérents de theta dans tout l’hippocampe dorsal et intermédiaire, pourtant la cohérence pauvre entre la région ventrale et le reste de l’hippocampe27. Les RSF in vivo se propagent facilement entre l’hippocampe dorsal et intermédiaire, tandis que les RS qui proviennent de l’hippocampe ventral demeurent souventlocaux 28. Les projections associationnelles provenant des neurones pyramidaux CA3 qui résident dans l’hippocampe dorsale et intermédiaire projettent de longues distances le long de l’axe longitudinal de l’hippocampe. Les projections de CA3 provenant de régions ventrales demeurent relativement locales et sont donc moins susceptibles d’être rompues au cours du processus detranchage 29,30. Les tranches ventrales peuvent donc mieux préserver le réseau récurrent nécessaire à la synchronisation de la population. La propension des tranches ventrales à générer des activités spontanées de réseau in vitro peut également refléter une excitabilité intrinsèque plus élevée des neurones pyramidaux ou une inhibition GABAergic plus faible dans l’hippocampe ventral par rapport aux régions plus dorsales31. En effet, les tranches hippocampales ventrales sont plus sensibles à l’activité épileptiforme32,33. Ainsi, de nombreuses études sur les oscillations physiologiquesspontanées 8,9,11,24 ou pathologiques16,34,35,36 oscillations réseau ont traditionnellement utilisé une approche horizontale de tranchage, parfois avec un léger angle dans la direction fronto-occipitale, qui donne des tranches de tissu parallèles au plan transversal de l’hippocampe ventral.
La connectivité réseau est inévitablement affectée par la procédure de tranchage car de nombreuses cellules de la tranche seront coupées. L’angle et l’épaisseur de la tranche et du tissu conservés dans la préparation doivent être considérés comme optimisant la connectivité dans les circuits d’intérêt. De nombreuses études ont utilisé des tranches horizontales combinées du cortex hippocampal-entorhinal (HEC) pour explorer les interactions entre les deux structures dans le contexte d’oscillations physiologiques ou pathologiques du réseau. Roth et coll. ont effectué des enregistrements doubles à partir du sous-champ CA1 de l’hippocampe et de la couche V du cortex entorhinal médial pour démontrer la propagation de l’activité swr par la trancheHEC 37. Beaucoup d’études de l’activité épileptiforme ont employé la préparation de tranche de HEC pour étudier comment les décharges épileptiformes propagent par le réseau corticohippocampal16,35,36,38. Il est important de noter que la conservation de la boucle corticohippocampal intacte n’est pas une condition préalable pour des SWRs spontanés, des décharges épileptiformes, ou des oscillations gamma ; les oscillations réseau peuvent être générées en tranches transversales de l’hippocampe dorsal ou ventral sans tissus parahippocampal attachés21,22,23, 25,39,40,41. Un facteur plus important pour la génération spontanée d’oscillations réseau en tranches hippocampiques peut être l’épaisseur de chaque tranche, car une tranche plus épaisse (400-550 μm) préservera plus de connectivité dans le réseau récurrent CA2/CA321,22,25.
Bien que des tranches horizontales inclinées de HEC (coupées avec un angle d’approximativement 12° dans la direction fronto-occipital) aient été employées pour étudier la connectivité fonctionnelle de la boucle corticohippocampal11,16,34,35,42,de telles préparations inclinées ne sont pas exigées pour l’activité spontanée de réseau43,44,45. Toutefois, l’utilisation d’un plan de découpage incliné permet à l’enquêteur de faire sélectivement des tranches qui préservent le mieux les lamellae orientées transversalement de l’hippocampe ventral ou intermédiaire, selon qu’un angle vers le bas ou vers le haut est appliqué (figure 1). Cette approche est conceptuellement semblable à celle utilisée par Papatheodoropoulos et coll., 2002, qui ont disséqué chaque hippocampe librement, puis utilisé un hachoir de tissu pour créer des tranches transversales le long de l’axe dorsal-ventralentier 21. À la lumière des distinctions fonctionnelles susmentionnées entre l’hippocampe ventral et dorsale-intermédiaire, les chercheurs devraient tenir compte de l’origine anatomique des tranches lors de la conception d’expériences ou de l’interprétation des résultats. L’utilisation d’une rampe d’agar pendant la procédure de tranchage est un moyen simple de produire préférentiellement des tranches de l’hippocampe intermédiaire ou ventral.
Les tranches hippocampiques peuvent être maintenues soit dans une chambre submergée (avec le tissu complètement immergé dans l’ACSF), soit dans une chambre de style interface (par exemple, chambre Oslo ou Haas, avec des tranches couvertes uniquement par un mince film de médias fluides). L’entretien de l’interface améliore l’oxygénation du tissu, ce qui favorise la survie neuronale et permet des niveaux élevés soutenus d’activité interuronale. Traditionnellement, les conditions d’enregistrement submergées utilisent un débit ACSF plus lent qui ne fournit pas une oxygénation adéquate des tissus pour l’expression stable des oscillations au niveau du réseau. Dans les tranches hippocampales submergées, les oscillations gamma induites par le carbachol ne sont observées quetransitoirement 46,47, alors qu’elles peuvent être maintenues de façon durable dans les chambres d’enregistrementd’interface 10,48,49. En tant que tel, de nombreuses études de l’activité spontanée complexe in vitro se sont appuyées sur des chambres d’enregistrement d’interface pour étudier les complexes d’ondulation à ondes vives6,7,8,9,10,25,37, oscillations gamma10,13, et l’activité épileptiforme16,38,45,47.
Dans une chambre d’enregistrement de style immergé, un objectif de microscope d’immersion peut être utilisé pour visualiser les cellules individuelles et cibler sélectivement les cellules d’aspect sain pour les enregistrements. La préparation submergée permet également un contrôle fin sur le milieu cellulaire, car la submersion facilite la diffusion rapide de médicaments ou d’autres composés dans le tissu. Ainsi, une méthodologie modifiée dans laquelle les oscillations stables du réseau sont maintenues dans des conditions submergées représente une approche expérimentale puissante. Cette approche est illustrée par le travail de Hájos et coll., dans lequel les tranches hippocampiques se rétablissent dans une chambre de détention simplifiée de style interface pendant plusieurs heures avant d’être transférées dans une chambre d’enregistrement submergée modifiée avec un débit élevé d’ACSF (~6 mL/min) pour améliorer l’approvisionnementen oxygène du tissu 12,48,49. Dans ces conditions, des niveaux élevés d’activité interneuronale et des oscillations spontanées stables du réseau peuvent être maintenus dans une chambre d’enregistrement submergée. Cette approche modifiée permet aux chercheurs d’effectuer des enregistrements de pinces à patch à cellules entières guidées visuellement et de caractériser la contribution des types de cellules morphologiquement identifiés aux oscillations gamma induites par le carbachol12. Les RSR peuvent également se produire spontanément dans des tranches hippocampiques submergées avec un débit rapide de11,48,49. Maier et coll. ont démontré que les tranches hippocampiques qui se sont rétablies dans une chambre d’interface avant d’être transférées dans une chambre d’enregistrement submergée présentaient de façon fiable des RS spontanés, tandis que les tranches qui se rétablissaient immergées dans un bécher avant d’être transférées dans une chambre d’enregistrement submergée montraient des réponses plus petites sur le terrain évoquées, des niveaux inférieurs de courants synaptiques spontanés et seulement très rarement des SWRspontanés 43. Schlingloff et coll. ont utilisé cette méthodologie améliorée pour démontrer le rôle des cellules paniers exprimant la parvalbumine dans la génération de SRSspontanés 44.
Le protocole suivant présente une méthode de tranchage par laquelle les neurones spontanément actifs dans les tranches hippocampiques horizontales peuvent être récupérés dans des conditions d’interface et ensuite maintenus dans une chambre d’enregistrement submergée adaptée aux manipulations pharmacologiques ou optogénétiques et aux enregistrements visuellement guidés.

<table>
	<tbody>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Lulzbot</td>
			<td>LulzBot TAZ 6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acute brain slice incubation holder</td>
			<td>NIH 3D Print Exchange</td>
			<td>3DPX-001623</td>
			<td>Designed by ChiaMing Lee, available at https://3dprint.nih.gov/discover/3dpx-001623</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine 5&#8242;-triphosphate magnesium salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A9187-500MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag-Cl ground pellets</td>
			<td>Warner</td>
			<td>64-1309, (E205)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>agar</td>
			<td>Becton, Dickinson</td>
			<td>214530-500g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ascorbic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>36237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>beaker (250 mL)</td>
			<td>Kimax</td>
			<td>14000-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>beaker (400 mL)</td>
			<td>Kimax</td>
			<td>14000-400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>biocytin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B4261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>blender</td>
			<td>Oster</td>
			<td>BRLY07-B00-NP0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bonn scissors, small</td>
			<td>becton, Dickinson</td>
			<td>14184-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>borosilicate glass capillaries with filament (O.D. 1.5 mm, I.D. 0.86 mm, length 10 cm)</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>BF150-86-10HP</td>
			<td>Fire polished capillaries are preferable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calcium chloride solution (1 M)</td>
			<td>G-Biosciences</td>
			<td>R040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>OLY-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>compressed carbogen gas (95% oxygen / 5% carbon dioxide)</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>X02OX95C2003102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>compressed oxygen</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>OX 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>constant voltage isolated stimulator</td>
			<td>Digitimer Ltd.</td>
			<td>DS2A-Mk.II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>coverslips (22x50 mm)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>16004-314</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cyanoacrylate adhesive</td>
			<td>Krazy Glue</td>
			<td>KG925</td>
			<td>Ideally use the brush-on form for precision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>data acquisition software</td>
			<td>Axograph</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Any equivalent software (e.g. pClamp) would work.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dell Precision T1500 Tower Workstation Desktop</td>
			<td>Dell</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Catalog number will depend on specific computer - any computer will work as long as it can run electrophysiology acquisition software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digidata 1440A</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>1-2950-0367</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>digital timer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>62344-641</td>
			<td>4-channel Traceable timer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>disposable absorbant pads</td>
			<td>VWR</td>
			<td>56616-018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dissector scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14082-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>double-edge razor blades</td>
			<td>Personna</td>
			<td>BP9020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dual automatic temperature controller</td>
			<td>Warner Instrument Corporation</td>
			<td>TC-344B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dual-surface or laminar-flow optimized recording chamber</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>The chamber presented in this protocol is custom made. A commercial equivalent would be the RC-27L from Warner Instruments.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>equipment rack</td>
			<td>Automate Scientific</td>
			<td>FR-EQ70&#34;</td>
			<td>A rack is not strictly necessary but useful for organizing electrophysiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol-bis(2-aminoethyiether)- N,N,N&#39;,N&#39;-teetraacetic acid (EGTA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>324626-25GM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1004 070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fine scale</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>XS204DR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flaming/Brown micropipette puller</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>P-97</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass petri dish (100 x 15 mm)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3160-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glucose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D16-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guanosine 5&#8242;-triphosphate sodium salt hydrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G8877-250MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ice buckets</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>BAM168072002-1EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isoflurane vaporizer</td>
			<td>General Anesthetic Services</td>
			<td>Tec 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lab tape</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>15-901-10R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lens paper</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11-996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>light source</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>TH4-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium chloride solution (1 M)</td>
			<td>Quality Biological</td>
			<td>351-033-721EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnetic stir bars</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-513-56</td>
			<td>Catalog number will be dependent on the size of the stir bar.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micromanipulator</td>
			<td>Luigs &#38; Neumann</td>
			<td>SM-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micromanipulator (manual)</td>
			<td>Scientifica</td>
			<td>LBM-2000-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>BX51WI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microspatula</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10089-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>monitor</td>
			<td>Dell</td>
			<td>2007FPb</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MultiClamp 700B Microelectrode Amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>MULTICLAMP 700B</td>
			<td>The MultiClamp 700B should include headstages, pipette holders, and a model cell.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(2-Hydroxyethyl)piperazine-N&#8242;-(2-ethanesulfonic acid), (HEPES)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H3375-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>needle (20 gauge, 1.5 in length)</td>
			<td>Becton, Dickinson</td>
			<td>305176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nylon filament</td>
			<td>YLI Wonder Invisible Thread</td>
			<td>212-15-004</td>
			<td>size 0.004. This cat. # is from Amazon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nylon mesh</td>
			<td>Warner Instruments Corporation</td>
			<td>64-0198</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>perstaltic pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>70-2027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphocreatine di(tris) salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P1937-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pipette holders</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>1-HL-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>platinum wire</td>
			<td>World Precision</td>
			<td>PT0203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polylactic acid (PLA) filament</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>RAL 9010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P3911-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium gluconate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1550001-200MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium hydroxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>60377-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>razor blades</td>
			<td>VWR</td>
			<td>55411-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>roller clamp</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>14041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scale</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>PM2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel handle</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10004-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>slice harp</td>
			<td>Warner</td>
			<td>SHD-26GH/2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium bicarbonate</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S233-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9888-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium phosphate monobasic anhydrous</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S369-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium pyruvate</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>BP356-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spatula</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82027-520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spatula/spoon, large</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470149-442</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sterile scalpel blades</td>
			<td>Feather</td>
			<td>72044-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stirrer / hot plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>6795-220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stopcock valves, 1-way</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>14054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stopcock valves, 3-way</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>14036</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sucrose</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC177142500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>support for swivel clamps</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-679Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical scissors, sharp/blunt</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14001-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe (1 mL)</td>
			<td>Becton, Dickinson</td>
			<td>309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe (60 mL with Luer-Lok tip)</td>
			<td>Becton, Dickinson</td>
			<td>309653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>three-pronged clamp</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>05-769-8Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tissue forceps, large</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11021-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tissue forceps, small</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11023-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>transfer pipettes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-711-7M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>E-3603</td>
			<td>ID 1/16 inch, OD 3/16 inch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>R-3603</td>
			<td>ID 1/8 inch, OD 1/4 inch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vacuum grease</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>14-635-5D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vibrating blade microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>VT 1200S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vibration-dampening table with faraday cage</td>
			<td>Micro-G / TMC-ametek</td>
			<td>2536-516-4-30PE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>volumetric flask (1 L)</td>
			<td>Kimax</td>
			<td>KIM-28014-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>volumetric flask (2 L)</td>
			<td>PYREX</td>
			<td>65640-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>warm water bath</td>
			<td>VWR</td>
			<td>1209 
			&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

acute mouse brain slicing to investigate spontaneous hippocampal network activity

Le tranchage aigu du cerveau des rongeurs offre une approche expérimentale tractable pour mieux comprendre l’organisation et la fonction des circuits neuronaux avec résolution à cellule unique à l’aide d’électrophysiologie, de microscopie et de pharmacologie. Cependant, une considération majeure dans la conception des expériences in vitro est la mesure dans laquelle différentes préparations de tranche récapitulent des modèles naturalistes de l’activité neuronale comme observé in vivo. Dans le cerveau intact, le réseau hippocampal génère une activité de population hautement synchronisée reflétant l’état comportemental de l’animal, comme en illustrent les complexes d’ondulation à ondes vives (SWR) qui se produisent pendant les états de consommation éveillés ou le sommeil non paradoxal. Les DTS et d’autres formes d’activité réseau peuvent émerger spontanément dans des tranches hippocampiques isolées dans des conditions appropriées. Afin d’appliquer la boîte à outils puissante tranche de cerveau à l’étude de l’activité du réseau hippocampal, il est nécessaire d’utiliser une approche qui optimise la santé des tissus et la préservation de la connectivité fonctionnelle au sein du réseau hippocampal. Les souris sont transcardially perfusées avec le fluide céphalo-rachidien artificiel à base de saccharose froid. Les tranches horizontales contenant l’hippocampe sont coupées à une épaisseur de 450 μm pour préserver la connectivité synaptique. Les tranches se rétablissent dans une chambre de style interface et sont transférées dans une chambre submergée pour les enregistrements. La chambre d’enregistrement est conçue pour la superfusion à double surface du liquide céphalo-rachidien artificiel à un débit élevé afin d’améliorer l’oxygénation de la tranche. Ce protocole donne des tissus sains adaptés à l’étude de l’activité réseau complexe et spontanée in vitro.

Présentés ici sont des enregistrements représentatifs de tranches HEC préparé tel que décrit dans ce protocole. Après récupération dans une chambre de détention d’interface (figure 1C), les tranches sont transférées individuellement dans une chambre d’enregistrement submergée (figure 2B). La chambre d’enregistrement est fournie avec acsf saturé de carbogen à l’aide d’une pompe périssaltique (Figure 2A). La ...

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Acute Mouse Brain Slicing to Investigate Spontaneous Hippocampal Network Activity

Ce protocole décrit la préparation des tranches horizontales de cortex hippocampal-entorhinal (HEC) des souris présentant l’activité spontanée d’ondulation d’onde forte. Les tranches sont incubées dans une chambre de rétention d’interface simplifiée et les enregistrements sont effectués dans des conditions submergées avec un fluide céphalo-rachidien artificiel à écoulement rapide pour favoriser l’oxygénation des tissus et l’émergence spontanée de l’activité au niveau du réseau.

Le cerveau aigu de souris tranche pour étudier l’activité spontanée de réseau hippocampal

Acute rodent brain slicing offers a tractable experimental approach to gain insight into the organization and function of neural circuits with single-cell ...

Using this protocol, researchers can investigate the mechanisms underlying hippocampal network oscillations in acute mouse brain slice preparations. In this preparation, recordings are performed under submerged conditions in slices generating spontaneous network oscillations, allowing pharmacological and optogenetic techniques to be performed, and single-cell recordings to be visualized. For transcardial perfusion, immediately before removing the mouse from the isoflurane chamber, fill a Petri dish lid with three to five millimeters of chilled sucrose solution, and fill the Petri dish bottom with approximately one centimeter of chilled sucrose solution.Quickly transfer the anesthetized mouse to the left absorbent pad, and use three pieces of tape to secure the forelimbs and tail. Using large tissue forceps and surgical scissors, tent the skin and make a lengthwise incision from the bottom of the sternum to the top of the chest. Use the forceps to pull up on the sternum and use the scissors to cut through the diaphragm.Use the scissors to cut through the rib cage on each side in one large motion toward the point at which the forelimb meets the body, and use the forceps to position the front of the rib cage toward the head. Use the scissors to make a horizontal cut to completely remove the ribs, and use the forceps to hold the heart in place while inserting a 20-gauge perfusion needle into the left ventricle. When the needle is in place, use small dissection scissors to make an incision in the right atrium, and allow the blood to be flushed out of the circulatory system.To extract the brain, after decapitation, use small bond scissors to make two lateral cuts through the skull toward the midline at the front of the skull near the eyes, and make two additional cuts on either side of the base of the skull. Immerse the head in the glass Petri dish, and use the scissors to cut along the midline across the entire length of the skull, while pulling up with the scissors to minimize damage to the underlying brain tissue. Use small tissue forceps to firmly grasp each side of the skull, and to lift the bone up and away from the brain to open the cranium like a book.Using the fingers of the left hand to hold the flaps of the skull open, insert the microspatula under the brain near the olfactory bulbs, and flip the brain out of the skull into the sucrose. Use the microspatula to sever the brainstem, and wash the brain to remove any residual blood, fur, or tissues. Use the large spatula to transfer the brain to the glass Petri dish lid, and use half of a double-edged razor blade to make a coronal cut in the most anterior portion of the brain, including the olfactory bulbs.Next, make a coronal cut to remove the cerebellum, and apply cyanoacrylate adhesive to an agar ramp. Use forceps to briefly dry the brain on a piece of filter paper, before placing the tissue into the adhesive on the agar ramp, ventral-side down. Place the slicing platform into the slicing chamber of a microtome, and completely cover the setup with chilled sucrose solution.Use the large spatula to stir some sucrose slurry into the chamber, melting any frozen sucrose and rapidly bringing down the mixture temperature to one to two degrees Celsius. Cut slices to a thickness of 450 microns at 0.07 millimeters per second slicing speed. As each slice is freed, use the small-tissue forceps and a sharp scalpel to separate the two hemispheres, and to cut away tissue until the slice consists primarily of the hippocampus and perihippocampal regions.Use a plastic transfer pipette to transfer the slices individually to an interface recovery chamber containing warmed aCSF. With the slices positioned at the interface of the aCSF and air, and with only a thin meniscus of aCSF covering the slices. When all of the slices have been acquired, tightly close the chamber to allow the slices to recover at 32 degrees Celsius for 30 minutes.At the end of the recovery period, place the chamber on a stirrer set to a slow speed to promote aCSF circulation within the chamber. To record local field potentials, fill a 400 milliliter beaker with carbogen-bubbled aCSF, and place one end of the pump tubing into the beaker. Turn on a peristaltic pump at 8 to 10 milliliters per minute to direct aCSF from the 400 milliliter beaker to a heated reservoir, and from the reservoir to the recording chamber at 32 degrees Celsius.Next, briefly clamp the tubing and turn off the pump to pause the flow. Using fine forceps, transfer a brain tissue slice to the recording chamber by the corner of the lens paper the tissue is resting on, slice down. Peel away the lens paper, leaving the slice emerged in the recording chamber, and use a harp to secure the slice.Using a manual micromanipulator, slowly advance the tip of a sodium chloride-filled stimulation pipette into the surface of the slice at a 30 to 45 degree angle, then use a second micromanipulator to slowly advance the tip of an aCSf-filled local field potential pipette into the region of interest at a 30 to 45 degree angle, and record the local field potential of the sample according to standard protocols. In this figure, representative recordings from hippocampal entorhinal cortex slices, prepared according to the protocol as demonstrated, can be observed. In healthy slices, electrical stimulation should produce a field post-synaptic potential with a small pre-synaptic fiber volley and a large post-synaptic potential with a rapid initial descent.Spontaneous sharp-wave ripples should also be visible as positive deflections in the local field potential in the stratum pyramidale. In suboptimal slices, evoked field post-synaptic potentials demonstrate a large fiber volley, and a relatively small post-synaptic potential, and such slices do not exhibit spontaneous sharp-wave ripples. In vitro sharp-wave ripples demonstrate a positive field potential in the stratum pyramidale layer, with an overlaid high-frequency oscillation paired with a negative field potential in the stratum radiatum layer.As illustrated, sharp-wave ripples in hippocampal entorhinal cortex slices originate within CA2/CA3 recurrent circuits, and propagate to CA1. It is essential to bubble carbogen into the solutions throughout the procedure, to ensure that the sucrose solution is chilled, and to perform each step as quickly as possible. After preparing these slices, extracellular or intracellular recordings can be performed, along with optogenetic or pharmacological experiments to determine how different cell types contribute to the function of neural networks.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Alliant la stimulation magnétique transcrânienne et l&#39;IRMf pour examiner le réseau en mode par défaut

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Recherche

Neurosciences

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Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

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Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo

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