Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Præsynaptiske dopamin Dynamics i striatale Brain Skiver med Fast-scan Cycliske voltammetri

Published: January 12, 2012 doi: 10.3791/3464
* These authors contributed equally

Summary

Brug af Fast-scan cyklisk voltammetri at måle elektrisk fremkaldte præsynaptiske dopamin dynamik i striatale hjernen skiver.

Abstract

Omfattende forskning har fokuseret på neurotransmitteren dopamin grund af dens betydning i virkningsmekanismen af ​​misbrugsstoffer (fx kokain og amfetamin), den rolle, den spiller i psykiatriske lidelser (fx skizofreni og Attention Deficit Hyperactivity Disorder), og dets engagement i degenerative lidelser som Parkinsons og Huntingtons sygdom. Under normale fysiologiske forhold, er dopamin kendt for at regulere motorisk aktivitet, kognition, læring, følelsesmæssig affekt og neuroendokrine hormon sekretion. En af de største tætheder af dopamin neuroner i striatum, som kan opdeles i to adskilte neuroanatomiske regioner kaldet nucleus accumbens og caudatus, putamen. Formålet er at illustrere en generel protokol for skive hurtigt scan cyklisk voltammetri (FSCV) inden musen striatum. FSCV er et veldefineret elektrokemisk teknik giver mulighed for at måle dopamin frigivelse og optagelse i realtid i discrete hjernen regioner. Kulfiber mikroelektroder (diameter ~ 7 μm) anvendes i FSCV at opdage dopamin oxidation. Den analytiske fordel ved at bruge FSCV at opdage dopamin er dens forbedret tidsmæssige opløsning på 100 millisekunder og rumlig opløsning på mindre end ti mikrometer, der giver supplerende oplysninger til in vivo mikrodialyse.

Protocol

1. Eksperimentel Essentials

Elektrode Fabrication

  • Der er mange carbon fiber mikroelektroder fabrikation metoder, da de fleste er lavet in-house. Typisk hvad dikterer elektroden fabrikation detaljerne er den elektrokemiske teknik, der anvendes til elektroden (f.eks amperometry vs FSCV). For FSCV, kan mikroelektroder ske i huset ved hjælp af følgende tre-trins procedure. For en mere komplet beskrivelse af kulfiber elektrode fabrikation, se en nylig JOVE artikel 1. Bemærk dog, at elektroderne, der er beskrevet nedenfor, er cylindriske carbon fiber mikroelektroder, som kræver færre trin at fabrikere versus amperometriske kulfiber mikroelektroder fra ovennævnte protokol. Denne forenklede protokol kræver ikke koge carbon fiber i acetone, brand-polering glasset kapillærer, eller ved hjælp af epoxy til at forsegle glasfiber junction.
  • Ved hjælp af vakuumsug aspirspiste en kulfiber (diameter 7 μm, Goodfellow Oakdale, PA) i en borosilikatglas kapillar med microfilament (længde 10 cm, od 1,2 mm, id 0,68 mm, AM-systemer, Carlsborg, WA).
  • Placer gevind kapillar ind i elektroden aftrækker (Narishige, Tokyo, Japan), hvor kapillær er trukket i halve. Output indstillinger for elektroden aftrækker gøre variere fra laboratorium til laboratorium. For reference, er vores output indstillinger til aftrækker 90,7 vigtigste magnet, 23,2 sub-magnet, og 53,4 for varmeapparatet. Udgangen indstillinger skal være empirisk raffineres til at generere et glas tilspidsning, der er ca 4,4 mm i længden, med en tæt forsegling omkring kulfiber.
  • Under et mikroskop (Olympus, Tokyo, Japan), trimme kulfiber (ved hjælp af en skalpel klinge) strækker sig fra glasset spidsen giver ca 50-200 μm af kulfiber til at stikke fra de tætsluttende interface.

Løsning Forberedelse

Tre typer af kunstige vokshudbrospinal væske (aCSF) løsninger skal være forberedt på forhånd, alle i ultrarent (18 MOhm cm) vand.

  • Saccharose-aCSF kan tilberedes mindst én dag før udskæring. Den saccharose-aCSF buffer består af (i mm): 180 saccharose, 30 NaCl, 4,5 KCl, 1,0 MgCl 2, 26 NaHCO 3, 1,2 NaH 2 PO 4, og 10 D-glucose (pH 7,4) og bør iltet ved hjælp af 95 % O 2 / 5% CO 2 i 15 minutter 2. Hvis forberedt før tid, kan løsningen holdes nedkølet ved 4 ° C i op til 1 uge.
  • ACSF løsning til voltametriske optagelser bør forberedes dagen af ​​forsøget. Den aCSF Løsningen består af (i mm): 126 NaCl, 2,5 KCl, 2,4 CaCl 2, 1,2 MgCl 2, 25 NaHCO 3, 1,2 NaH 2 PO 4, 11 D-glucose, 0,4 ascorbinsyre (pH 7,4). I løbet af forsøget, oxygenat ved at boble med 95% O2 / 5% CO 2 ved stuetemperatur.
  • Modificeret-aCSF løsning til elektrode kalibreringer indeholder (i mm): 2,5 KCl, 126 NaCl, 1,2 NaH 2 PO 4, 2,4 CaCl 2, 1,2 MgCl 2, og 25 NaHCO 3 (pH 7,4) og kan opbevares i op til en uge, uden at køling eller iltning.

Elektrode Kalibrering

  • Elektrode levedygtighed og følsomhed er bestemt af præ-og post-kalibrering, henholdsvis ved hjælp af et flow "T-celle", som indeholder 3 porte med en forseglet referenceelektrode (Ag / AgCl). Den fabrikerede mikroelektrode er sænket ned i strømmen "t-celle". Indløbet port er forbundet til en sprøjte pumpe, der giver mulighed for en kontinuerlig strøm af modificeret aCSF ved en flowhastighed på 2 ml / min. Den tredje havn "T-celle" er forbundet med en sprøjte fyldt med 3 m dopamin, der i modificeret aCSF.
  • Til at pre-kalibrere, tillader modificeret aCSF løsning at flyde for omkring 3 til 7 sekunder, og derefter manuelt injicere 1-2 ml af de 3 m dopamin standard. For hver elektrodeat blive præ-kalibreret, gentage kalibrering mindst 3 gange og gennemsnittet den maksimale strømninger fra hver.
  • Umiddelbart efter skive voltammetri forsøget (se afsnit 3), elektroden er post-kalibreret på samme måde som beskrevet ovenfor.
  • Kalibreringsfaktoren (senere brugt under dataanalysen) bestemmes ved at dividere den gennemsnitlige dopamin oxidation strøm (NA) med koncentrationen af ​​dopamin standard. For eksempel er den aktuelle reaktion divideret med 3 ved brug af et 3 m dopamin standard.

2. Slice forberedelse

  1. Hæld 10 ml af saccharose aCSF ind i et lille bægerglas og placer i en isspand. Derudover sted Hurtiglim (Loctite 404) i is spand, inden for rækkevidde.
  2. Forbered et barberblad og de nødvendige værktøjer, der kræves for dissektion, såsom pincet, spatel, og saks, ved at tørre dem rene med en alkohol-pad.
  3. Offer musen ved CO 2 kvælning i en lille gas-chamber, Efterfølges af øjeblikkelig halshugning hjælp skarp saks. Hurtigt fjerne hele hjernen. Sæt hjernen i bægerglas af iskold saccharose aCSF i ca 10 minutter.
  4. I mellemtiden forbereder Vibratome til udskæring. Først skal du afgive nogle knust is i prøven bad. Placer prøvekammer og stram til at holde den fast på plads. Tilføj flere is rundt om prøvekammer at udfylde de huller, og sørg for ingen is kommer ind i kammeret. Læg den rensede barberblad i bladet holderen på Vibratome og fyld prøvekammer med iskolde saccharose aCSF.
  5. For at nedsætte en arbejdsgruppe overflade for at forberede hjernen, hæld nogle kolde saccharose aCSF på et stykke køkkenrulle, der er blevet placeret på en opadvendt petriskål. Brug pincet overføre hjernen på det klargjorte petriskål. For koronale skiver, skåret lillehjernen langs medial-lateral akse med et barberblad og kassér. Dette skaber en flad bund, som kan anbringes på Vibratome scenen.
  6. Placeren dråbe af Loctite lim (placeret i isen spand under Trin 1) på prøven scenen. Straks anbringe den flade ende af den forberedte hjernen på scenen, holde det så oprejst som muligt. Placer den fase i prøvekammer og stram skruen, som sikrer, at hjernen er fuldstændig fordybet i saccharose aCSF i kammeret.
  7. Brug af knapperne på forsiden af ​​Vibratome justere scenen, så barberblad linjer op med toppen af ​​hjernen. Optimal parametrene for Vibratome opnås ved at indstille frekvens og hastighed til lav. Lavere hastigheder er foretrukket at minimere den kraft af bladet fra kvaser hjernen, som er observeret ved højere hastigheder. Snittykkelse er sat til 400 μm.
  8. De første par skiver vil ikke indeholde striatum. Gentag udskæring, indtil skiver indeholder striatum er opnået. Når de striatale regionen er nået (bekræftet af anatomiske landmærker), bruge en pensel til at løfte den skive og anbringes i et bæger mediltet, rum-temperatur aCSF. Typisk kan man få 3 til 4 skiver, der indeholder de striatale kompleks, så caudatus, putamen og nucleus accumbens er inkluderet.
  9. Lad skiverne til at akklimatisere sig i iltet aCSF ved stuetemperatur i mindst 1 time før brug for eksperimenter.

3. Voltametriske optagelser fra skiver

Mens skiver er inkubation, kan den skive optagelse kammeret være forberedt.

  1. Tag slange forbundet til nedsænkning optagelse kammer (Brugerdefineret Videnskabelige, Denver, CO) og placeres i oxygenating, rumtemperatur aCSF. Indstil perfusion (Watson Marlow Limited, Falmouth, England) til et flow på 1 ml / min. Indstil temperaturregulator til 32 ° C. Efter aCSF fylder specialbyggede slice indehaveren (modificeret mesh disc etape), forberede den til den skive ved at fjerne eventuelle luftbobler ved hjælp af en kanyle sprøjte (BD spinal nålen).
  2. Prime den skive badet ved at tegne et vakuum påudstrømning slange (der fører til glas flydende affald flaske) ved hjælp af en sprøjte til at starte flow. Placer en kimwipe til at fungere som en væge på kanten af ​​den skive indehaveren at kontrollere buffer overflow.
  3. Efter 1 time inkubation overføre skiver til den skive indehaveren i optagelsen kammer, der løbende perfunderet med 95% O 2 / 5% CO 2 stuetemperatur aCSF.
  4. Nedsænkes Ag / AgCl referenceelektrode i skive holderen (tapede til låget af slice kammer) og tilslut elektroden ved hjælp af et krokodillenæb til hovedet scenen.
    • Den Ag / AgCl referenceelektrode kan foretages i huset ved anodisering (+1 V) en 250 μm sølv wire (AM Systems, Carlsborg, WA) i 1 M HCl i 5 minutter for at deponere et tyndt lag af AgCl på overfladen af sølv wire.
  5. Sænk wolfram stimulerende elektrode (Plast One, Roanoke, VA) på overfladen af ​​de striatale hjernen skive. Den stimulerende elektrode kommer i kontakt med den skive, som det hviler på toppenaf det, men bør ikke punktere skive. I vores eksperimentelle set-up, er stimuleringen genereret af en Neurolog stimulator.
  6. Den kulfiber arbejder mikroelektrode er tilbage fyldt med en 150 mM KCl-løsning med en BD spinal nål. En ledning er derefter indsættes (Squires Elektronik, Cornelius, OR), som er forbundet til hovedet etape af støjsvage ChemClamp potentiostat (Dagan Corporations, Minneapolis, MN) ved hjælp af et krokodillenæb. Arbejdsgruppen elektrode er placeret ca 100 til 200 μm væk fra bipolar stimulerende elektroder, omkring 75 μm dybt ind i skive.
  7. Elektrisk stimulering, enten ved hjælp af en enkelt (monofasisk, 350 μA, 60 Hz, og 4 ms pulsbredde) eller flere (fx 5 impulser, 350 μA, 20 Hz, og 4 ms bred) impulser, er leveret af den stimulerende elektrode til at fremkalde neurotransmitter release 3.
  8. For at måle elektrisk fremkaldte dopamin ved hjælp af FSCV, er en trekant bølgeform anvendes til elektroden. Typiske parametre for DOPamin detektion: potentialet i kulfiber mikroelektrode holdes på -0,4 V versus en Ag / AgCl referenceelektrode, boostes til en positiv grænse på 1,2 V, og derefter bragt tilbage ned til -0,4 V ved en scanning hastighed på 400 V / s .
  9. Den skive er elektrisk stimuleret hver 5 minutter og voltametriske målinger af de resulterende dopamin efflux er lavet i 15 sekunder.
  10. Efter mindst tre stabile elektrisk stimuleret dopamin frigivelse optagelser (forskellen mellem tophøjde er <10%), er aCSF indeholder farmakologisk agent af interesse perfunderet ved en flowhastighed på 1 ml / min over den skive i 30 minutter for at opnå maksimal effekt. Elektrisk stimuleret dopamin Optagelserne er foretaget hvert 5. minut i løbet af den farmakologiske perfusion.

4. Dataanalyse

Resulterende nuværende funktion af tiden spor fra den skive, kan være egnet ved lineær regression til et sæt af Michaelis-Menten baserede ligninger, som beskrevet af Wightmanog kolleger i software skrevet i LabVIEW (National Instruments, Austin, TX) 4-6. I denne software, kan den nuværende funktion af tiden spor monteres af varierende to parametre, V max (nM / s, svarende til den sats for optagelse af dopamin-transporteren, som fremgår af den faldende fase af trace) og dopamin koncentration pr puls (nM , svarende til den tophøjde maksimum). K m værdi, afspejler den affinitet af dopamin til dopamin-transporteren, er sat til 160 Nm og ikke ændret. Den elektrode post-kalibrering faktor, der bestemmes efter eksperimentet er påkrævet før montering. LabVIEW software indeholder determinationskoefficienten (R 2) parameter for at bestemme goodness of fit (R 2-værdier> 0,8 anvendes).

5. Repræsentative resultater

FSCV blev brugt til at undersøge en enkelt-puls, elektrisk stimuleret dopamin frigivelse og optagelse i den spiegelske-putAmen (CPU), nucleus accumbens (NAC) kerne, og NAC shell hos mus. Repræsentative resultater er vist i Figur 1A viser aktuelle (eller koncentration) som funktion af tiden plots. Den røde pil indikerer, når elektrisk stimulation anvendes på den skive, efterfulgt af en tilsvarende stigning i mængden af ​​aktuelle henføres til ændringer i dopamin koncentrationen ved kulfiber mikroelektrode. Den dominerende proces i løbet af elektrisk stimulation er dopamin frigivelse, men andre processer såsom optagelse og diffusion bidrage til den samlede observerede tophøjde så godt. Den nedadgående fase af peak er primært tilskrives reuptake af neurotransmitteren ved sin vogn, da neuronal stimulation er blevet stoppet 7. Imidlertid er det højeste henfald ikke begrænset til reuptake, som diffusion og stofskifte bidrager også til faldet i den nuværende. Det har været postuleret, at der siden tidsskala af elektrokemiske målinger er et spørgsmål om sekunder, FSCV er for hurtig til at måle contributions fra stofskiftet 7. I disse aktuelle versus tid spor, er y-aksen omdannes til koncentration (μM) ved hjælp af post-eksperimentet kalibreringsfaktor. Det indsatte for figur 1A er den respektive baggrunden trækkes cyklisk voltammograms for den aktuelle versus tid spor. Plotte målte strøm (y-aksen) mod de anvendte potentiale til elektroden (x-aksen), er dopamin kemisk identificeret med en observeret oxidation toppe på 0,6 V og en tilsvarende reduktion peak af dopamin-ortho-quinon er observeret ved - 0,2 V versus en Ag / AgCl referenceelektrode. Den tredje repræsentation af data bruger en tre-dimensionel pseudo-farve plot (Figur 1B), der kombinerer oplysninger fra både den nuværende funktion af tiden spor og den cykliske voltammogram til at danne et enkelt plot. I den repræsentative pseudo-farve plot, er tiden plottet i sekunder langs x-aksen, er den anvendte spænding på kulfiber arbejder mikroelektrode afbildet langs y-aksen, og den nuværende er repræsenteret som falSE farve langs z-aksen. På grund af den beskedne størrelse af kulfiber mikroelektroder (~ 7 ìm i diameter), kan elektrisk stimuleret dopamin dynamik påvises i diskrete anatomiske regioner i striatum (CPU versus NAC kerne versus NAC shell, Figur 2).

En fordel ved at bruge striatale koronale udsnit er, at det fjerner bidrag fra dopamin celle organer, og giver mulighed for en undersøgelse af præsynaptiske dopamin dynamik. Præsynaptisk kontrol af dopamin frigivelse og optagelse er ikke strengt begrænset til dopamin autoreceptor eller transportør funktioner som andre har vist 16, 17. Heteroreceptors af andre neurotransmitter systemer også modulere dopamin dynamik 18, 19. Repræsentant nuværende funktion af tiden spor er vist i figur 3A viser, at når skiver behandles med 1 μM quinpirole (D2/D3 receptor agonist) i 30 minutter, et fald i el-evoked dopamin frigivelse er observeret. På den anden side, når et substrattil dopamin-transporteren, såsom metamfetamin, er perfunderet over skive i 30 minutter, er ingen forskel i dopamin frigivelse observeret (figur 3B). Den maksimale henfald er flyttet til højre, hvilket er typisk forbundet med ændringer i dopamin-transporteren kinetik (K m) 3. Endelig figur 3C er en repræsentant spor af den nuværende funktion af tiden spore, når den skive har været badet i en 100 ng / mL hjerne-afledte neurotrope factor (BDNF) løsning, der har været en hypotese til at påvirke dopamin frigivelse dynamik 20, 21. Fra denne repræsentant spor, kan det ses, at BDNF har evnen til at øge el-fremkaldt dopamin frigivelse. Tilsammen de farmakologiske behandlinger understreger nytten af ​​FSCV at sonden dopamin dynamik inden for striatum.

Den primære begrænsning for at bruge hjernen skiver til at undersøge præsynaptiske dopamin dynamik ved FSCV er, at neurocircuitry fra en intakt hjerne er tabt.Med skive FSCV det er umuligt at studere effekten af ​​neurotransmittere fra andre områder af hjernen, hvilket gør det vanskeligt at forstå, bidrag af disse systemer på funktionaliteten i regionen, som undersøges (f.eks striatum) eller til at vurdere ikke-stimulerede dopamin niveauer. Imidlertid har de seneste tekniske fremskridt inden for FSCV tilladt for dopamin forbigående målinger (med og uden elektrisk stimulation) i frit bevægelige rotter som reaktion på en farmakologisk manipulation, selv-administration, eller nyhed 22 til 24. Samlet set skive FSCV giver værdifuld information om præsynaptiske dopamin dynamik og kobling skive FSCV resultater til supplerende neurokemiske teknikker som mikrodialyse, elektrofysiologi, og / eller frit bevægelige FSCV tilbyder en mere omfattende billede af neurotransmitter funktion i hjernen.

Figur 1
Figur 1. Elektrisk evoked dopamine frigivelse målt ved hjælp FSCV efter enkelt-puls stimulation i ryg CPU-skiver fra C57Bl/6J mus. (A) Koncentrationen som funktion af tiden spore, hvor dopamin udgivelse var fremkaldt af en enkelt puls (rød pil). Den eneste stjerne repræsenterer de faktorer, der bidrager til stigningen i koncentration, som er overvejende dopamin frigivelse, men optagelse og udbredelse også bidrage. Den dobbelte stjerne repræsenterer peak signalet vender tilbage til baseline, hovedsagelig på grund af optagelsen, men også diffusion bidrager. Indsat viser de tilsvarende cykliske voltammograms. (B) Repræsentant farve parceller fra den dorsale CPU displayet tid (x-aksen), der anvendes potentiale kulfiber mikroelektrode versus Ag / AgCl referenceelektrode (y-akse), og strøm i pseudo-farve.

Figur 2
Figur 2. Dopamin frigivelse fremkaldt af en enkelt elektrisk stimulation puls (angivet ved den røde pil) i NAC kernenog skallen fra C57Bl/6J mus. (A og C) Koncentrationen som funktion af tiden spor og deres tilsvarende cyklisk voltammograms (indsat) fra NAC kerne og shell. (B og D) Som tidligere beskrevet, repræsentant farve plots fra NAC kerne og shell.

Figur 3
Figur 3 repræsentant spor efter den skive blev behandlet med en farmakologisk agent i 30 minutter. I alle tilfælde, var en enkelt impuls bruges til at fremkalde dopamin frigivelse i CPU'en. (A) Anvendelse af dopamin D2-receptor agonist, quinpirole (rød trace) i forhold til at pre-behandling (sort trace). (B) Metamfetamin perfusion (lilla trace) i forhold til at pre-behandling (sort trace). (C) evne til hjerne-afledt neurotrope faktor til at påvirke dopamin dynamik (blå spor) i forhold til at pre-behandling (sort trace).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den protokol, der præsenteres her viser hvordan man udarbejder og bruge musen koronale hjernen skiver for FSCV eksperimenter. Selv om denne metode er specifik for at opnå og måle dopamin dynamik, andre neurotransmittere som adenosin, er hydrogenperoxid, noradrenalin og serotonin blevet overvåget i vivo eller in vitro med FSCV 3, 8 - 11. FSCV kan bruges til at overvåge nogle af disse andre neurochemicals ved simple ændringer i bølgeform anvendes på arbejde elektrode 3, 11. Da mange af disse neurokemiske arter har en lignende oxidation potentialer, de cykliske genererede voltammograms giver en unik kemisk fingeraftryk for hver oxiderbare arter, som giver mulighed for kemisk identifikation. Desuden har FSCV været brugt i forskellige arter, lige fra bananfluer til ikke-menneskelige primater, for at få en bedre forståelse af neurotransmission i disse modelorganismer 12 til 15. En af de primære årsager til, at FSCV har bEEN bruges i en sådan mangfoldighed af arter er på grund af den lille diameter af kulfiber mikroelektroder, typisk mindre end 7 ìm i diameter. Som et resultat, gør disse mikroelektroder det muligt at vævsprøve fra meget små miljøer, som i tilfældet med frugtflue hjernen (NL), eller at diskriminere fra diskret sub-anatomiske regioner som NAC kerne versus skallen i større arter 12 -14.

Afslutningsvis fremlagde resultaterne her viser, at skive voltammetri er et uvurderligt elektrokemisk værktøj til at sonden præsynaptiske dopamin dynamik i musen striatum. De repræsentative data fokuserer på perfusing farmakologiske midler i løbet af en hjerne skive fra en 'normal eller sund' kontrol og evnen til at karakterisere parametre af dopamin frigivelse og optagelse. Desuden kan FSCV bruges til at vurdere forskelle i elektrisk stimuleret frigivelse og optagelse parametre i genetisk modificerede eller behandlet dyr på deres egen eller efter Pharmacgiske behandling 15 til 16. Slice FSCV giver en unik mulighed for at undersøge dopamin neurotransmission dynamik inden for diskrete anatomiske regioner, der forekommer på en tidsskala af millisekunder. Samlet set de elektrokemiske teknik FSCV giver både bedre rumlig og tidslig opløsning i forhold til andre neurokemiske teknikker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgments

Finansiering fra National Institute for alkoholmisbrug og alkoholisme (NIAAA; AA-016967 og AA016967-01S1, TAM), start Wayne State University op fonde, og Wayne State University Research Grant Program. Indholdet er alene forfatternes ansvar og repræsenterer ikke det officielle synspunkter NIAAA eller National Institutes of Health.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potassium Chloride Fisher Scientific 7447407
Sodium chloride EMD Millipore 7647145
Magnesium chloride Fisher Scientific 7791186
Calcium chloride Fisher Scientific 10035048
Sodium bicarbonate EMD Millipore 144558
Sodium phosphate,Dibasic EMD Millipore 7558794
D-glucose Fisher Scientific 50997
Ascorbic acid Fisher Scientific 50817
Sucrose Fisher Scientific 57501
Carbon fiber Goodfellow
Glass capillary A-M Systems 602000
Silver wire A-M Systems 787000
Tungsten stimulating electrode Plastics One
Platinum wire
Lead wire Squires Electronics, Cornelius, OR
Loctite 404 instant adhesive Hankal Corp.
Razor blade World Precision Instruments, Inc.
BD Spinal needle BD Biosciences REF 405234
Surgical Blade Feather Safety Razor Co, Ltd.
TH software ESA Inc.,Chelmsford, MA
Submersion recording chamber Custom Scientific
Neorolog stimulus isolator Digitimer Ltd. NL800A
Automatic temperature controller Warner Instruments
Microscope (SZX7) Olympus Corporation
Microscope Fisher Scientific
Vibratome 3000 sectioning system St. Louis , MO.
Perfusion pump Watson-Marlow Pumps Group H110708
Micropipette puller Narishige International
ChemClamp potentiostat Dagan Corporations

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pike, C. M., Grabner, C. P., Harkins, A. B. Fabrication of Amperometric Electrodes. J. Vis. Exp. (27), e1040-e1040 (2009).
  2. Lack, A. K., Diaz, M. R., Chappell, A., DuBois, D. W., McCool, B. A. Chronic ethanol and withdrawal differentially modulate pre- and postsynaptic function at glutamatergic synapses in rat basolateral amygdala. J. Neuropyhysiol. 98, 3185-3196 (2007).
  3. John, C. E., Jones, S. R. Voltammetric characterization of the effect of monoamine uptake inhibitors and release on dopamine and serotonin uptake in mouse caudate-putamen and substantia nigra slices. Neuropharmacology. 52, 1596-1605 (2007).
  4. Wightman, R. M., Amatore, C., Engstrom, R. C., Hale, P. D., Kistensen, E. W., Kuhr, W. G., May, L. J. Real-time characterization of dopamine overflow and uptake in the rat striatum. Neuroscience. 25, 513-523 (1988).
  5. Wightman, R. M., Zimmerman, J. B. Control of dopamine extracellular concentration in rat striatum by impulse flow and uptake. Brain. Res. Brain. Res. Rev. 15, 135-144 (1990).
  6. Jones, S. R., Garris, P. A., Kilts, C. D., Wightman, R. M. Comparison of dopamine uptake in the basolateral amygdaloid nucleus, caudate-putamen, and nucleus accumbens of the rat. J. Neurochem. 64, 2581-2589 (1995).
  7. Michael, D. J., Wightman, R. M. Electrochemical monitoring of biogenic amine neurotransmission in real time. J. Pharm. Biomed. Anal. 19, 33-46 (1999).
  8. Pajski, M. L., Venton, B. J. Adenosine release evoked by short electrical stimulations in striatal brain slices is primarily activity dependent. A.C.S. Chem. Neurosci. 1, 775-787 (2010).
  9. Sanford, A. L., Morton, S. W., Whitehouse, K. L., Oara, H. M., Lugo-Morales, L. Z., Roberts, J. G., Sombers, L. A. Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes. Anal. Chem. 82, 5205-5210 (2010).
  10. Park, J., Kile, B. M., Wightman, R. M. In vivo voltammetric monitoring of norepinephrine release in the rat ventral bed nucleus of the stria terminalis and anteroventral thalamic nucleus. Eur. J. Neurosci. 30, 2121-2133 (2009).
  11. Hashemi, P., Dankoski, E. C., Petrovic, J., Keithley, R. B., Wightman, R. M. Voltammetric detection of 5-hydroxytryptamine release in the rat brain. Anal. Chem. 81, 9462-9471 (2009).
  12. Borue, X., Cooper, S., Hirsh, J., Condron, B., Venton, B. J. Quantitative evaluation of serotonin release and clearnece in drosophila. J. Neuroscience. Methods. 179, 300-308 (2009).
  13. Vickrey, T. L., Condron, B., Venton, B. J. Detection of endogenous dopamine changes in drosophila melanogaster using fast-scan cyclic voltammetry. Anal. Chem. 81, 9306-9313 (2009).
  14. Makos, M. A., Han, K. A., Heien, M. L., Ewing, A. G. Using in vivo electrochemistry to study the physiological effects of cocaine and other stimulants on the drosophila melanogaster dopamine transporter. A.C.S. Chem Neurosci. 1, 74-83 (2009).
  15. Budygin, E. A., John, C. E., Mateo, Y., Daunais, J. B., Friedman, D. P., Grant, K. A., Jones, S. R. Chronic ethanol exposure alters presynaptic dopamine function in striatum of monkeys: a preliminary study. Synapse. 50, 266-268 (2003).
  16. Jones, S. R., Gainetdinov, R. R., Jaber, M., Giros, B., Wightman, R. M., Caron, M. G. Profound neuronal plasticity in response to inactivation of the dopamine transporter. PNAS. 95, 4029-4034 (1998).
  17. Kennedy, R. T., Jones, S. R., Wightman, R. M. Dynamic observation of dopamine autoreceptor effects in rat striatal slices. J. Neurochem. 59, 449-445 (1992).
  18. Rice, M. E., Cragg, S. J. Nicotine amplifies reward-related dopamine signals in striatum. Nat. Neurosci. 7, 583-584 (2004).
  19. Zhang, L., Doyon, W. M., Clark, J. J., Phillips, P. E., Dani, J. A. Controls of tonic and phasic dopamine transmission in the dorsal and ventral. 76, 396-404 (2009).
  20. Paredes, D., Grnaholm, A. C., Bickford, P. C. Effects of NGF and BDNF on baseline glutamate and dopamine release in the hippocampal formation of the adult rat. Brain. Res. 11141, 56-64 (2007).
  21. Goggi, J., Puller, I. A., Carney, S. L., Bradford, H. F. Signalling pathways involved in the short-term potentiation of dopamine release by BDNF. Brain. Res. 968, 156-161 (2003).
  22. Cheer, J. F., Wassum, K. M., Heien, M. L., Phillips, P. E., Wightman, R. M. Cannabinoids enhance subsecond doapmine relese in the nucleus accumbens of awake rats. J. Neurosci. 24, 4393-4400 (2004).
  23. Phillips, P. E., Stuber, G. D., Heien, M. L., Wightman, R. M., Carelli, R. M. Subsecond dopamine release promotes cocaine seeking. Nature. 422, 614-618 (2003).
  24. Robinson, D. L., Heien, M. L., Wightman, R. M. Frequency of dopamine concentration transients increases in dorsal and ventral striatum of male rats duing introduction of conspecifics. J. Neurosci. 22, 10477-10486 (2002).

Tags

Neurovidenskab caudatus putamen nucleus accumbens mikroelektroder dopamin-transporteren dopamin frigivelse
Præsynaptiske dopamin Dynamics i striatale Brain Skiver med Fast-scan Cycliske voltammetri
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Maina, F. K., Khalid, M., Apawu, A.More

Maina, F. K., Khalid, M., Apawu, A. K., Mathews, T. A. Presynaptic Dopamine Dynamics in Striatal Brain Slices with Fast-scan Cyclic Voltammetry. J. Vis. Exp. (59), e3464, doi:10.3791/3464 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter