Name: ex vivo optogenetic interrogation of long-range synaptic transmission and plasticity from medial prefrontal cortex to lateral entorhinal cortex
Uploaded: 2022-02-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex at JoVE.com

Dette arbeidet støttes av Wellcome grant 206401/Z/17/Z. Vi vil gjerne takke Zafar Bashir for hans ekspertmentorskap og Dr. Clair Booth for teknisk assistanse og kommentarer til manuskriptet.

Alle dyreprosedyrer ble utført i samsvar med United Kingdom Animals Scientific Procedures Act (1986) og tilhørende retningslinjer samt lokale institusjonelle retningslinjer.
1. Stereotaksisk viral injeksjon
MERK: Den nåværende protokollen krever anatomisk, men ikke postsynaptisk celletype, spesifisitet.
<ol><li>Velg riktig dyr. Hannrotter av villtype Lister-hette ble brukt i denne protokollen (300-350 g, ca. 3 måneder gamle).</li>
	<li>Velg r...

<ol>
	<li>Martin, S., Grimwood, P., Morris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+plasticity+and+memory:+an+evaluation+of+the+hypothesis.">Synaptic plasticity and memory: an evaluation of the hypothesis.</a> Annual Review of Neuroscience. 23, 649-711 (2000).</li><li>Poorthuis, 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=Layer-specific+modulation+of+the+prefrontal+cortex+by+nicotinic+acetylcholine+receptors.">Layer-specific modulation of the prefrontal cortex by nicotinic acetylcholine receptors.</a> Cerebral Cortex. 23 (1), 148-161 (2013).</li><li>Scala, 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=Layer+4+of+mouse+neocortex+differs+in+cell+types+and+circuit+organization+between+sensory+areas.">Layer 4 of mouse neocortex differs in cell types and circuit organization between sensory areas.</a> Nature Communications. 10 (1), 4174 (2019).</li><li>Nassar, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+and+overlap+of+parvalbumin+and+somatostatin+expressing+interneurons+in+mouse+presubiculum.">Diversity and overlap of parvalbumin and somatostatin expressing interneurons in mouse presubiculum.</a> Frontiers in Neural Circuits. 9, 20 (2015).</li><li>Dembrow, N. C., Chitwood, R. A., Johnston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projection-specific+neuromodulation+of+medial+prefrontal+cortex+neurons.">Projection-specific neuromodulation of medial prefrontal cortex neurons.</a> Journal of Neuroscience. 30 (50), 16922-16937 (2010).</li><li>Whitaker, L. 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=Bidirectional+modulation+of+intrinsic+excitability+in+rat+prelimbic+cortex+neuronal+ensembles+and+non-ensembles+after+operant+learning.">Bidirectional modulation of intrinsic excitability in rat prelimbic cortex neuronal ensembles and non-ensembles after operant learning.</a> Journal of Neuroscience. 37 (36), 8845-8856 (2017).</li><li>Skrede, K. K., Westgaard, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+transverse+hippocampal+slice:+a+well-defined+cortical+structure+maintained+in+vitro.">The transverse hippocampal slice: a well-defined cortical structure maintained in vitro.</a> Brain Research. 35 (2), 589-593 (1971).</li><li>van Strien, N. M., Cappaert, N. L., Witter, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+anatomy+of+memory:+an+interactive+overview+of+the+parahippocampal-hippocampal+network.">The anatomy of memory: an interactive overview of the parahippocampal-hippocampal network.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (4), 272-282 (2009).</li><li>Cruikshank, S. 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=Thalamic+control+of+layer+1+circuits+in+prefrontal+cortex.">Thalamic control of layer 1 circuits in prefrontal cortex.</a> Journal of Neuroscience. 32 (49), 17813-17823 (2012).</li><li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nature Neuroscience. 8 (9), 1263-1268 (2005).</li><li>Nagel, 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=Channelrhodopsin-2,+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel.">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (24), 13940-13945 (2003).</li><li>Berndt, 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=High-efficiency+channelrhodopsins+for+fast+neuronal+stimulation+at+low+light+levels.">High-efficiency channelrhodopsins for fast neuronal stimulation at low light levels.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (18), 7595-7600 (2011).</li><li>Cetin, A., Komai, S., Eliava, M., Seeburg, P. H., Osten, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereotaxic+gene+delivery+in+the+rodent+brain.">Stereotaxic gene delivery in the rodent brain.</a> Nature Protocols. 1 (6), 3166-3173 (2006).</li><li>Segev, A., Garcia-Oscos, F., Kourrich, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-cell+patch-clamp+recordings+in+brain+slices.">Whole-cell patch-clamp recordings in brain slices.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (112), (2016).</li><li>Booker, 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=Preparing+acute+brain+slices+from+the+dorsal+pole+of+the+hippocampus+from+adult+rodents.">Preparing acute brain slices from the dorsal pole of the hippocampus from adult rodents.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (163), (2020).</li><li>Anderson, W. W., Collingridge, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capabilities+of+the+WinLTP+data+acquisition+program+extending+beyond+basic+LTP+experimental+functions.">Capabilities of the WinLTP data acquisition program extending beyond basic LTP experimental functions.</a> Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 346-356 (2007).</li><li>Basu, 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=Gating+of+hippocampal+activity,+plasticity,+and+memory+by+entorhinal+cortex+long-range+inhibition.">Gating of hippocampal activity, plasticity, and memory by entorhinal cortex long-range inhibition.</a> Science. 351 (6269), (2016).</li><li>Zhang, Y. P., Oertner, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+induction+of+synaptic+plasticity+using+a+light-sensitive+channel.">Optical induction of synaptic plasticity using a light-sensitive channel.</a> Nature Methods. 4 (2), 139-141 (2007).</li><li>Banks, P. J., Warburton, E. C., Bashir, Z. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+in+prefrontal+cortex+induced+by+coordinated+synaptic+transmission+arising+from+reuniens/rhomboid+nuclei+and+hippocampus.">Plasticity in prefrontal cortex induced by coordinated synaptic transmission arising from reuniens/rhomboid nuclei and hippocampus.</a> Cerebral Cortex Communications. 2 (2), (2021).</li><li>Petreanu, L., Mao, T., Sternson, S. M., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subcellular+organization+of+neocortical+excitatory+connections.">The subcellular organization of neocortical excitatory connections.</a> Nature. 457 (7233), 1142-1145 (2009).</li><li>Swietek, B., Gupta, A., Proddutur, A., Santhakumar, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunostaining+of+biocytin-filled+and+processed+sections+for+neurochemical+markers.">Immunostaining of biocytin-filled and processed sections for neurochemical markers.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (118), (2016).</li><li>Jones, B. F., Witter, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cingulate+cortex+projections+to+the+parahippocampal+region+and+hippocampal+formation+in+the+rat.">Cingulate cortex projections to the parahippocampal region and hippocampal formation in the rat.</a> Hippocampus. 17 (10), 957-976 (2007).</li><li>Anastasiades, P. G., Collins, D. P., Carter, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mediodorsal+and+ventromedial+thalamus+engage+distinct+L1+circuits+in+the+prefrontal+cortex.">Mediodorsal and ventromedial thalamus engage distinct L1 circuits in the prefrontal cortex.</a> Neuron. 109 (2), 314-330 (2021).</li><li>Prakash, 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=Two-photon+optogenetic+toolbox+for+fast+inhibition,+excitation+and+bistable+modulation.">Two-photon optogenetic toolbox for fast inhibition, excitation and bistable modulation.</a> Nature Methods. 9 (12), 1171-1179 (2012).</li><li>Mattis, 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=Principles+for+applying+optogenetic+tools+derived+from+direct+comparative+analysis+of+microbial+opsins.">Principles for applying optogenetic tools derived from direct comparative analysis of microbial opsins.</a> Nature Methods. 9 (2), 159-172 (2011).</li><li>Klapoetke, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Independent+optical+excitation+of+distinct+neural+populations.">Independent optical excitation of distinct neural populations.</a> Nature Methods. 11 (3), 338-346 (2014).</li><li>Hochbaum, D. 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=All-optical+electrophysiology+in+mammalian+neurons+using+engineered+microbial+rhodopsins.">All-optical electrophysiology in mammalian neurons using engineered microbial rhodopsins.</a> Nature Methods. 11 (8), 825-833 (2014).</li><li>Ting, J. T., Daigle, T. L., Chen, Q., Feng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+brain+slice+methods+for+adult+and+aging+animals:+application+of+targeted+patch+clamp+analysis+and+optogenetics.">Acute brain slice methods for adult and aging animals: application of targeted patch clamp analysis and optogenetics.</a> Methods in Molecular Biology. 1183, 221-242 (2014).</li><li>Marshel, J. H., 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=Cortical+layer-specific+critical+dynamics+triggering+perception.">Cortical layer-specific critical dynamics triggering perception.</a> Science. 365 (6453), (2019).</li><li>Castle, M. J., Gershenson, Z. T., Giles, A. R., Holzbaur, E. L., Wolfe, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adeno-associated+virus+serotypes+1,+8,+and+9+share+conserved+mechanisms+for+anterograde+and+retrograde+axonal+transport.">Adeno-associated virus serotypes 1, 8, and 9 share conserved mechanisms for anterograde and retrograde axonal transport.</a> Human Gene Therapy. 25 (8), 705-720 (2014).</li><li>Aschauer, D. F., Kreuz, S., Rumpel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+transduction+efficiency,+tropism+and+axonal+transport+of+AAV+serotypes+1,+2,+5,+6,+8+and+9+in+the+mouse+brain.">Analysis of transduction efficiency, tropism and axonal transport of AAV serotypes 1, 2, 5, 6, 8 and 9 in the mouse brain.</a> PLoS One. 8 (9), 76310 (2013).</li><li>Nathanson, J. L., Yanagawa, Y., Obata, K., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preferential+labeling+of+inhibitory+and+excitatory+cortical+neurons+by+endogenous+tropism+of+adeno-associated+virus+and+lentivirus+vectors.">Preferential labeling of inhibitory and excitatory cortical neurons by endogenous tropism of adeno-associated virus and lentivirus vectors.</a> Neuroscience. 161 (2), 441-450 (2009).</li><li>Dimidschstein, 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=A+viral+strategy+for+targeting+and+manipulating+interneurons+across+vertebrate+species.">A viral strategy for targeting and manipulating interneurons across vertebrate species.</a> Nature Neuroscience. 19 (12), 1743-1749 (2016).</li><li>Lavin, T. K., Jin, L., Lea, N. E., Wickersham, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monosynaptic+tracing+success+depends+critically+on+helper+virus+concentrations.">Monosynaptic tracing success depends critically on helper virus concentrations.</a> Frontiers in Synaptic Neuroscience. 12, 6 (2020).</li><li>Paxinos, G., Watson, 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> The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. 7th edn. , (2013).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Paxinos and Franklin's the Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates, Compact. 5th edn. , (2019).</li><li>Nabavi, 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=Engineering+a+memory+with+LTD+and+LTP.">Engineering a memory with LTD and LTP.</a> Nature. 511 (7509), 348-352 (2014).</li><li>Jackman, S. L., Beneduce, B. M., Drew, I. R., Regehr, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achieving+high-frequency+optical+control+of+synaptic+transmission.">Achieving high-frequency optical control of synaptic transmission.</a> Journal of Neuroscience. 34 (22), 7704-7714 (2014).</li><li>Xia, S. H., 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=Cortical+and+Thalamic+Interaction+with+Amygdala-to-Accumbens+Synapses.">Cortical and Thalamic Interaction with Amygdala-to-Accumbens Synapses.</a> Journal of Neuroscience. 40 (37), 7119-7132 (2020).</li><li>Anisimova, 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=Spike-timing-dependent+plasticity+rewards+synchrony+rather+than+causality.">Spike-timing-dependent plasticity rewards synchrony rather than causality.</a> BioRxiv. , (2021).</li><li>Takeuchi, 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=Locus+coeruleus+and+dopaminergic+consolidation+of+everyday+memory.">Locus coeruleus and dopaminergic consolidation of everyday memory.</a> Nature. 537 (7620), 357-362 (2016).</li></ol>

Protokollen som presenteres her beskriver en metode for å utforske svært spesifikke langtrekkende synaptiske projeksjoner ved hjelp av en kombinasjon av stereotaksisk kirurgi for å levere AAV-er som koder for optogenetiske konstruksjoner, og elektrofysiologi i akutte hjerneskiver (figur 1). Sammen tilbyr disse teknikkene verktøy for å karakterisere fysiologien og plastisiteten til hjernekretser med høy presisjon i langdistanse og anatomisk diffuse veier som tidligere var utilgjengelige...

Å forstå synapsenes fysiologi og hvordan de gjennomgår plastiske endringer er grunnleggende for å forstå hvordan hjernenettverk fungerer i den sunne hjernen1, og hvordan de svikter i hjernesykdommer. Bruken av akutte ex vivo hjerneskiver muliggjør registrering av den elektriske aktiviteten til synapser fra enkeltneuroner med høyt signal-til-støy-forhold ved bruk av helcelle-patch-klemmeopptak. Kontroll av membranpotensial og enkel farmakologisk manipulasjon tillater isolering av reseptorsubtyper. Disse opptakene kan gjøres med utsøkt spesifisitet for å identifisere det postsynaptiske nevronet, inkludert laminær og subregional posisjon2, cellulær morfologi3, tilstedeværelse av molekylære markører4, dens afferente fremspring5, eller selv om den nylig var aktiv6.
Å oppnå spesifisitet av presynaptiske innganger er imidlertid noe mer utfordrende. Den konvensjonelle metoden har brukt stimuleringselektroder for å opphisse aksonene som kjører i en bestemt lamina. Et eksempel på dette er i hippocampus hvor lokal stimulering i stratum radiatum aktiverer synapser som projiserer fra CA3 til CA1-underfeltet7. I dette tilfellet oppnås presynaptisk spesifisitet da CA3-inngang representerer den eneste eksitatoriske inngangen som ligger innenfor stratum radiatum som projiserer til CA1-pyramideceller8. Denne høye graden av inngangsspesifisitet som kan oppnås med konvensjonell elektrisk presynaptisk aktivering av CA3-CA1-aksoner, er imidlertid et unntak som gjenspeiles i den intense studien som denne synapsen har vært utsatt for. I andre hjernegrupper eksisterer aksoner fra flere afferente veier i samme lamina, for eksempel i lag 1 av neocortex9, noe som gjør inngangsspesifikk presynaptisk stimulering umulig med konvensjonelle stimulerende elektroder. Dette er problematisk da forskjellige synaptiske innganger kan ha divergerende fysiologiske egenskaper; Derfor kan deres samstimulering føre til feilkarakterisering av synaptisk fysiologi.
Fremkomsten av optogenetikk, den genetiske kodingen av lysfølsomme membranproteiner (opsiner) som channelrhodopsin-2 (ChR2), har gitt en stor utvidelse av mulighetene for å studere isolerte synaptiske fremskrivninger mellom hjernegrupper10,11. Her beskriver vi en generaliserbar og rimelig løsning for å studere langtrekkende synaptisk fysiologi og plastisitet. De optogenetiske konstruksjonene leveres på en svært spesifikk måte ved bruk av virale vektorer som muliggjør ekstremt presis kontroll av det presynaptiske interesseområdet. Efferente fremspring vil uttrykke den lysaktiverte kanalen som muliggjør aktivering av disse fibrene i et målområde. Dermed kan langtrekkende, anatomisk diffuse veier som ikke kan aktiveres uavhengig av tradisjonell, ikke-spesifikk, elektrisk stimulering studeres.
Vi beskriver, som eksempelvei, transduksjon av medial prefrontal cortex (mPFC) med adenoassosierte virus (AAV) som koder for eksitatoriske kationkanalopsiner. Deretter beskriver vi fremstilling av akutte skiver fra lateral entorhinal cortex (LEC), patch-clamp-opptak fra lag 5 LEC pyramidale nevroner, og lysfremkalt aktivering av glutamaterge mPFC-LEC-projeksjoner (figur 1). Vi beskriver også den histologiske vurderingen av injeksjonsstedet for å bekrefte lokalisering av det presynaptiske interesseområdet og identifisering av postsynaptisk cellemorfologi.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.2 mL tube</td>
			<td>Fisher Scientific Ltd</td>
			<td>12134102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 &#181;L pipette</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>FD10001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 well plate</td>
			<td>SARSTEDT</td>
			<td>83.3922</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 way luer valve</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>WZ-30600-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3,3&#8242;-Diaminobenzidine (DAB) substrate</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>SK-4105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40x objective</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>LUMPLFLN40XW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-aminopyridine</td>
			<td>Hello Bio</td>
			<td>HB1073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x objective</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>PLN4X/0.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AAV9-CaMKiia-hChR2(E123T/T159C)-mCherry</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>35512</td>
			<td>Viral titre: 3.3x1013 GC/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Achromatic lens</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>49363</td>
			<td>Focusses visual spectrum and near-IR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchtop microcentrifuge</td>
			<td>Benchmark Scientific</td>
			<td>C1005*</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biocytin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B4261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borosillicate glass capillary</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>G150F-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Burr</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>19008-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C5670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera - Qimaging Retiga Electro</td>
			<td>Photometrics</td>
			<td>01-ELECTRO-M-14-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbachol</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>2810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidine surgical scrub</td>
			<td>Vetasept</td>
			<td>XHG008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clippers</td>
			<td>Andis</td>
			<td>22445</td>
			<td>AGC Super 2-Speed Detachable Blade Clipper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimation condenser lens</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>ACL2520-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>Fisher Scientific Ltd</td>
			<td>10011913</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryostat</td>
			<td>Leica</td>
			<td>CM3050 S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CsMeSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C1426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate glue</td>
			<td>Rapid Electronics Ltd</td>
			<td>84-4557</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB-6341 BNC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic mirror 500 nm long-pass</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>69899</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic mirror 600 nm long-pass</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>69901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic mirror cube</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>CM1-DCH/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EGTA</td>
			<td>Millpore</td>
			<td>324626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode holder with side port</td>
			<td>HEKA</td>
			<td>895150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emission filter</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>59022m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excitation filter</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ET570/20x</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye gel</td>
			<td>Dechra</td>
			<td>Lubrithal</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine paint brush</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BRU2052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guillotine</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>DCAP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1009</td>
			<td>30% (w/w)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>988-3245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopentane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M32631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>k-gluconate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G4500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinematic fluorescence filter cube</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>DFM1T1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED driver</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>LEDD1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocaine ointment</td>
			<td>Teva</td>
			<td>80007150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgATP</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro drill</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>75-1887</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microelectrode puller</td>
			<td>Sutter instruments</td>
			<td>P-87</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjection syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7634-01/00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjection syringe needle</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7803-05</td>
			<td>Custom specification: gauge 33, length 15mm, point style 4 - 12&#176;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjection syringe pump</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>UMP3T-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounted blue LED</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>M470L5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounted green LED</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>M565L3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4.7H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaGTP</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G8877</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S0751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4.H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9638</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIR LED</td>
			<td>OSRAM</td>
			<td>SFH4550</td>
			<td>Used for refracted IR imaging of slice, differential interference contrast (DIC) optics is another commonly used method</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT medium</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>RAYLLAMB/OCT</td>
			<td>Optimal cutting temperature medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>158127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Patch clamp amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>700A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>Ministar</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-lysine coated microscope slides</td>
			<td>Fisher Scientific Ltd</td>
			<td>23-769-310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recording chamber</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-26G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade</td>
			<td>Swann Morton</td>
			<td>#24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slice anchor</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>SHD-26-GH/15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic frame</td>
			<td>Kopf</td>
			<td>Model 902</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic holder for micro drill</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>75-1874</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S0389</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>OPMI 1 FR pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>W577H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filter for intracellular recording solution</td>
			<td>Thermo Scientific Nalgene</td>
			<td>171-0020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrodotoxin citrate</td>
			<td>Hello Bio</td>
			<td>HB1035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transfer pipettes</td>
			<td>Fisher Scientific Ltd</td>
			<td>10458842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>X100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upright fluorescence microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DM6 B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VECTASHIELD Antifade Mounting Medium with DAPI</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>H-1200-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VECTASTAIN ABC-HRP kit</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>PK-4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibratome</td>
			<td>Campden Instruments</td>
			<td>7000smz-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WinLTP</td>
			<td>https://www.winltp.com/</td>
			<td>Version 2.32</td>
			<td>Data acquisition software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aCSF</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sucrose cutting solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intracellular?</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ex vivo optogenetic interrogation of long-range synaptic transmission and plasticity from medial prefrontal cortex to lateral entorhinal cortex

Å studere de fysiologiske egenskapene til spesifikke synapser i hjernen, og hvordan de gjennomgår plastiske endringer, er en sentral utfordring i moderne nevrovitenskap. Tradisjonelle in vitro elektrofysiologiske teknikker bruker elektrisk stimulering for å fremkalle synaptisk overføring. En stor ulempe ved denne metoden er dens uspesifikke natur; Alle aksoner i regionen av den stimulerende elektroden vil bli aktivert, noe som gjør det vanskelig å tilskrive en effekt til en bestemt afferente forbindelse. Dette problemet kan løses ved å erstatte elektrisk stimulering med optogenetisk basert stimulering. Vi beskriver en metode for å kombinere optogenetikk med in vitro patch-clamp opptak. Dette er et kraftig verktøy for studier av både basal synaptisk overføring og synaptisk plastisitet av presise anatomisk definerte synaptiske forbindelser og gjelder for nesten hvilken som helst vei i hjernen. Her beskriver vi forberedelse og håndtering av et viralt vektorkodingskanalrhodopsinprotein for kirurgisk injeksjon i et presynaptisk interesseområde (medial prefrontal cortex) i gnagerhjernen og fremstilling av akutte skiver av nedstrøms målregioner (lateral entorhinal cortex). En detaljert prosedyre for å kombinere patch-clamp-opptak med synaptisk aktivering ved lysstimulering for å studere kort- og langsiktig synaptisk plastisitet presenteres også. Vi diskuterer eksempler på eksperimenter som oppnår vei- og cellespesifisitet ved å kombinere optogenetikk og Cre-avhengig cellemerking. Endelig beskrives histologisk bekreftelse av den presynaptiske interesseområdet sammen med biocytinmerking av den postsynaptiske cellen, for å muliggjøre ytterligere identifisering av den nøyaktige plasseringen og celletypen.

I denne protokollen beskriver vi hvordan man studerer langtrekkende synaptisk fysiologi og plastisitet ved hjelp av viral levering av optogenetiske konstruksjoner. Protokollen kan veldig enkelt tilpasses for å studere nesten hvilken som helst langdistanseforbindelse i hjernen. Som et eksempel beskriver vi injeksjon av AAV-er som koder for en opsin til rotte mPFC, fremstilling av akutte skiver fra LEC, patch-clamp-opptak fra lag 5 LEC-pyramidale nevroner og lysfremkalt aktivering av mPFC-terminaler i LEC (<strong class="...

Watch this Scientific Journal Video about Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex at JoVE.com

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Her presenterer vi en protokoll som beskriver viral transduksjon av diskrete hjernegrupper med optogenetiske konstruksjoner for å tillate synapsespesifikk elektrofysiologisk karakterisering i akutte gnagerhjerneskiver.

Ex Vivo Optogenetisk forhør av langdistanse synaptisk overføring og plastisitet fra medial prefrontal cortex til lateral entorhinal cortex

Studying the physiological properties of specific synapses in the brain, and how they undergo plastic changes, is a key challenge in modern neuroscience. ...

Synsmessig leverte optogenetiske konstruksjoner tillater detaljert elektrofysiologisk karakterisering av fysiologien og plastisiteten til spesifikke synapser i akutte hjerneskiver. De primære fordelene ved å aktivere synapser optogenetisk er evnen til å studere langdistansebaner, og selektiv stimulering av aksoner som ikke er anatomisk separert. Demonstrere prosedyren vil være Dr.Lisa Kinnavane, en forskningsassistent fra vårt laboratorium.For å begynne, last en Hamilton-sprøyte inn i en mikroinjeksjonssprøytepumpe festet til en bevegelig arm montert på en stereotaksisk ramme. Legg deretter en fem-mikroliter aliquot av viruset i en mikrosentrifuge. Spinn røret i noen sekunder og pipetter to mikroliter av viruspreparatet inn i rørets lokk.For å fylle sprøyten med viruspreparatet, se nålespissen med et kirurgisk mikroskop. Plasser deretter virusets bolus manuelt på spissen av nålen, og trekk ut sprøytestemplet ved hjelp av pumpekontrollene. Sett pumpeinjeksjonsvolumet til 300 nanoliter og strømningshastighet til 100 nanoliter per minutt.Kjør pumpen og bekreft riktig strømning ved å observere dråpen av viruset på nålespissen. Absorber viruset på en bomullspinne, og rengjør nålen med 70% etanol. Deretter bruker du justeringsskruene på den stereotaksiske rammen, navigerer nålespissen til bregma, og legger merke til de stereotaksiske målingene som er observert på de tre vernierskalaene på rammen.Legg til eller trekk disse avstandene fra bregma-koordinater. Lag et burrhull på skalleoverflaten ved hjelp av en mikrobor montert på den stereotaksiske armen. Sett nålen inn i hjernen ved den forhåndsbestemte dorsoventralkoordinaten, og tilfør et forhåndsbestemt volum av viruspreparatet.Etter infusjon, la kanylen være in situ i 10 minutter for å muliggjøre diffusjon av bolusen. Fjern deretter nålen, og kjør pumpen for å sikre at nålen ikke er blokkert. To uker etter virusinjeksjonen, euthanize rotten, dissekere raskt hele hjernen og overfør den til sukroseskjæringsløsningen.Bruk en teskje av metall, plukk opp hjernen, kast overflødig løsning og legg den på et filterpapir. Bruk en skalpell, fjern lillehjernen og kutt storhjernen i koronalplanet omtrent halvveis langs lengden. Den bakre halvdelen er LEC-vevblokken.Returner vevsblokken og den gjenværende hjernen til sukroseskjæringsløsningen. Deretter legger du en dråpe cyanoakrylatlim på et vibratomstadium, og sprer det i et tynt lag. Bruk deretter en teskje, velg LEC-vevsblokken og overfør den til limplasteret, slik at det fremre koronale kuttet har festet seg.Monter scenen i vibratomevevkammeret, og hell raskt tilstrekkelig sukroseskjæringsløsning for å senke vevet. Etter å ha orientert den ventrale overflaten av vevsblokken mot bladet, kutt 350 mikrometer tykke skiver fra ventral til dorsal ved hjelp av en langsom bladfremdriftshastighet. Vanligvis kan syv skiver oppnås per halvkule.Overfør skivene til stykkeoppsamlingskammeret. Legg deretter oppsamlingskammeret i et 34 grader Celsius vannbad i en time før du går tilbake til romtemperatur. Plasser resten av hjernen i paraformaldehyd i 48 timer.Hvis du vil identifisere målceller, plasserer du stykket i opptakskammeret og immobiliserer det ved hjelp av et stykkeanker. Under lav forstørrelse, ved hjelp av infrarød belysning, naviger til LEC lag fem. Bytt deretter til det høye forstørrelsesvannets nedsenkningsmål, og identifiser pyramidale nevroner.Merk cellens posisjon på skjermen med tape. Deretter, for å danne en hel celleplasterklemme, fremstill en mikropipette av borosilikatglass og fyll den med intracellulær opptaksløsning. Plasser den fylte mikropipetten i elektrodeholderen og trykk positivt ved å blåse hardt inn i et munnstykke som er koblet til sideporten til elektrodeholderen.Løft mikroskopmålet slik at en menisk dannes og sett elektroden inn i menisken til den kan ses på mikroskopet. Åpne tetningstestvinduet, og finn ut om pipettemotstanden er tre til fem megaohm. Berør deretter den identifiserte cellen med en pipettespiss, noe som resulterer i et innrykk i cellemembranen.Påfør deretter negativt trykk ved sug på munnstykket, og øk pipettemotstanden. Fortsett å bruke negativt trykk gradvis til cellemembranen brister, noe som resulterer i fullcellekapasitanstransienter. For å gå inn i gjeldende klemmekonfigurasjon, bruk en montert LED rettet inn i mikroskopets lysbane med filterkuber og passende optikk, og bruk lyspulser på skiven via 40X-målet.Lever tog med flere lyspulser ved fem hertz, 10 hertz og 20 hertz for å undersøke de presynaptiske frigjøringsegenskapene. For å la biocytin fylle nevronet, vent i minst 15 minutter etter at du har angitt hele cellekonfigurasjonen. I spenningsklemme, overvåk membrankapasitansen og inngangsmotstanden.Trekk deretter pipetten sakte langs innflygingsvinkelen bort fra cellens soma, og observer den langsomme forsvinningen av kapasitanstransienter og membranstrøm, noe som indikerer at cellemembranen lukkes igjen og dannelsen av en utvendig ved pipettespissen. Legg skiven i paraformaldehyd i en 24-brønns plate og inkuber over natten. Bruk OCT-medium til å feste en vevsblokk til kryostatprøveskiven.For å fryse vevet, plasser isopentan i en passende beholder og senk prøveskiven, slik at vevet er over isopentannivået. Senk deretter beholderen med isopentan til flytende nitrogen, og la vevet fryse. Når vevet er helt frosset, la vevsblokken i kryostatkammeret ved minus 20 grader Celsius i 30 minutter for å la temperaturen på blokken likestille.Etter likevekt, kutt 40 mikrometer tykke seksjoner i kryostat, og bruk en fin pensel for å lede seksjonene av bladet. Hold disse frosne seksjonene til et romtemperatur poly-L-lysinbelagt glassmikroskop lysbilde ved å berøre lysbildet til seksjonene. Etter å ha tilsatt 150 mikroliter monteringsmedium til hvert lysbilde, påfør dekselet og fjern eventuelle luftbobler ved å trykke forsiktig på dekselet.Dekk lysbildene for å beskytte mot fotobleking, og la dem lufttørke i 12 timer. Deretter bruker du et fluorescensmikroskop, undersøk plasseringen av det virale injeksjonsstedet. For biocytinfarging, inkuber skivene i 3% hydrogenperoksid i PBS i 30 minutter for å blokkere endogen peroksidaseaktivitet.Vask deretter hjerneskivene med PBS til ingen ytterligere oksygenbobler er synlige. Deretter inkuberer skivene i tre timer i 1% avidin-biotinylert HRP-kompleks løsning i PBS som inneholder 0,1% Triton X-100. Etter seks PBS-vasker, inkuberer hver skive i DAB-løsning til biocytinfargingen av nevronstrukturer blir synlig.Stopp reaksjonen ved å overføre skivene i kald PBS. Monter deretter skivene på glassmikroskopglassene ved hjelp av en børste. Etter å ha fjernet overflødig PBS, legg til monteringsmedium.Dekk skivene med deksellapper, og la dem lufttørke, som vist tidligere. En sunn pyramidecelle ble lokalisert og lappet. Hvis postsynaptisk celleidentifikasjon er nødvendig, bør en celle som uttrykker fluorescerende markør lokaliseres ved hjelp av bredfeltoptikk.Enkle lyspulser på to millisekunder resulterte i enkle bølgeformede optogenetiske eksitatoriske postsynaptiske potensialer. Kortsiktig plastisitet i synapsen undersøkes ved å påføre fem, 10 og 20 hertz-tog med lysstimulering. Mens man undersøkte langsiktig plastisitet, forårsaket kolinerg agonist carbachol til sirkulerende aCSF i 10 minutter en langvarig depresjon som fortsatt var tydelig 40 minutter etter fjerning av liganden.Lengden på injeksjonsstedet ble undersøkt histologisk. Den fluorescerende reporteren mCherry ble lokalisert til de dypere lagene i prelimbic og infralimbic cortex. Videre bekreftet farging av en biocytinfylt celle dens plassering og morfologi.De kritiske trinnene i denne protokollen er nøyaktig transduksjon av den avferente hjernegruppen, som kan verifiseres post hoc, og rask disseksjon av hjernen ved tilberedning av akutte skiver. Denne prosedyren kombineres enkelt med fluorescerende merking av en individuell celletype, for eksempel en bestemt interneuron-underklasse. For å gjøre dette, vil vi bruke et transgent dyr som uttrykker en rekombinase i den aktuelle celletypen.Virally levert optogenetiske konstruksjoner har tillatt raske fremskritt innen systemer og krets nevrovitenskap.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis Video (Video) | JoVE

Samkjøre Behavioral Responses til fMRI Signaler fra Menneskelig prefrontal cortex: Undersøke kognitive prosesser Bruke Task Analysis

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex Video (Video) | JoVE

Metoder for å studere nevrale morphogenesis:<em&gt; Ex vivo</em&gt; RNAi electroporation i Embryonic murin Cerebral Cortex

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the ...

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

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching Video (Video) | JoVE

Lateral Diffusjon og eksocytose av membran proteiner i dyrkede Neurons vurdert ved hjelp av Fluorescens Recovery og fluorescens-tap photobleaching

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

Preparation of Parasagittal Slices for the Investigation of Dorsal-ventral Organization of the Rodent Medial Entorhinal Cortex

Preparation of Parasagittal Slices for the Investigation of Dorsal-ventral Organization of the Rodent Medial Entorhinal Cortex Video (Video) | JoVE

Utarbeidelse av Parasagittal Slices for etterforskningen av Dorsal-ventral Organisering av Rodent Medial entorhinal cortex

Computation in the brain relies on neurons responding appropriately to their synaptic inputs. Neurons differ in their complement and distribution of ...

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex Video (Video) | JoVE

Samtidig Electroencephalography, Real-time Måling av laktat Konsentrasjon og Optogenetic Manipulering av neuronal aktivitet i Rodent Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Simultaneous Two-photon In Vivo Imaging of Synaptic Inputs and Postsynaptic Targets in the Mouse Retrosplenial Cortex

Simultaneous Two-photon In Vivo Imaging of Synaptic Inputs and Postsynaptic Targets in the Mouse Retrosplenial Cortex

Samtidig To-foton<em&gt; I Vivo</em&gt; Imaging av synaptiske innganger og postsynaptiske mål i Mouse Retrosplenial Cortex

This video shows the craniotomy procedure that allows chronic imaging of neurons in the mouse retrosplenial cortex (RSC) using in vivo two-photon ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Ex Vivo optogenetic Disseksjon av Fear kretser i hjernen skiver

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

Pentylenetetrazole-Induced Kindling Mouse Model

Pentylenetetrazole-indusert Kindling musemodell

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

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Kombinert Transkraniell magnetisk stimulering og Elektroencefalogram på Dorsolateral Prefrontal cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...