-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

AR

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Calculus
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
K12 Schools
Biopharma

Language

ar

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Calculus

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Neuroscience
تحليل الوقت الحقيقي للاتصال العصبي بين الأمعاء والدماغ: ديناميكيات الكالسيوم على نطاق واسع في الق...
تحليل الوقت الحقيقي للاتصال العصبي بين الأمعاء والدماغ: ديناميكيات الكالسيوم على نطاق واسع في الق...
JoVE Journal
Neuroscience
This content is Free Access.
JoVE Journal Neuroscience
Real-time Analysis of Gut-brain Neural Communication: Cortex wide Calcium Dynamics in Response to Intestinal Glucose Stimulation

تحليل الوقت الحقيقي للاتصال العصبي بين الأمعاء والدماغ: ديناميكيات الكالسيوم على نطاق واسع في القشرة استجابة لتحفيز الجلوكوز المعوي

Full Text
1,186 Views
07:29 min
December 29, 2023

DOI: 10.3791/65902-v

Serika Yamada1, Hiromu Monai1

1Department of Biology, Faculty of Science,Ochanomizu University

AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates gut-brain communication through the vagus nerve, focusing on the effects of intragastric glucose injection on cortical activity in mice. The research highlights a novel method of catheter attachment to the gut, minimizing surgical trauma, facilitating the examination of neural communication mechanisms between the gut and brain.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Gastroenterology
  • Experimental Medicine

Background

  • Gut-brain communication is essential for processing information related to food preferences.
  • Traditionally, the vagus nerve has been treated as a singular entity, yet recent findings suggest it exhibits selective properties.
  • Understanding the mechanisms of stress on gut-brain signaling is crucial for exploring this communication pathway.

Purpose of Study

  • To observe the effects of intragastric glucose injections on cortical activity.
  • To develop a less invasive method for attaching catheters to the gut.
  • To explore how physical and psychological stress can impact gut-brain neural communication.

Methods Used

  • Mouse model used for the experiments, focusing on surgical techniques for catheter attachment.
  • Modification of traditional surgical methods by replacing sutures with cyanoacrylate glue for catheter attachment.
  • Imaging techniques employed to observe changes in cortical calcium dynamics following glucose administration.
  • Temporal fluorescence intensity changes were recorded post-injection for data analysis.

Main Results

  • Glucose injection into the duodenum led to significant changes in calcium dynamics in the secondary motor cortex.
  • Spontaneous calcium oscillations were recorded, illustrating patterns of burst suppression.
  • Imaging results indicated no significant changes following water administration, underscoring the specific effects of glucose.

Conclusions

  • The study provides insights into the rapid modulation of cortical activity by gut-derived signals.
  • Findings have implications for understanding the mechanisms underlying gut-brain interactions and their impact on neuronal activity.

Frequently Asked Questions

What advantages does the new catheter attachment method offer?
The new method using cyanoacrylate glue reduces surgical trauma compared to traditional suturing techniques, making it less invasive and more cost-effective.
How is the glucose injection administered in the study?
Intragastric glucose is injected through a catheter that is securely attached to the stomach, allowing for precise delivery and observation of cortical activity changes.
What types of data are obtained from the imaging techniques?
Data on cortical calcium dynamics are obtained, including spontaneous calcium oscillations and fluorescence intensity changes following glucose administration.
Could this methodology be adapted for other interventions?
Yes, the technique may be applicable to various pharmacological or biological interventions involving gut-brain signaling pathways.
What limitations should be considered with the surgical method?
While the method reduces trauma, careful handling and precise techniques are necessary to maintain the integrity of the gastrointestinal tract and surrounding tissues.
What implications does the study have for understanding gut-brain communication?
The findings enhance our comprehension of how gut-derived signals influence brain activity and may further explore the relationship between stress and gut-brain neural communication.
How does gut-brain communication relate to food preference?
Gut-brain communication plays a critical role in regulating food preferences and behaviors, highlighting the influence of the gastrointestinal system on neural processing related to diet.

يعد التواصل بين الأمعاء والدماغ ، الذي يسهله العصب المبهم ، أمرا بالغ الأهمية للتواصل بين جهاز الغدد الصماء المعدية المعوية والدماغ. ومع ذلك ، لا يزال من غير المفهوم ما إذا كان حقن الجلوكوز داخل المعدة يمكن أن يغير النشاط القشري. هنا ، نقدم بروتوكولا شاملا لمراقبة التغيرات في النشاط القشري بعد حقن الجلوكوز في الاثني عشر.

يكشف نطاق بحثنا عن الاتصالات العصبية بين الأمعاء والدماغ ، وخاصة دورها في تفضيل الطعام. غالبا ما تم التعامل مع التجارب التي تضمنت العصب المبهم على أنه حزمة واحدة ، لكن الأبحاث الحديثة كشفت أنه يختار الخصائص وخصوصية العضو. لذلك أعتقد أن التحقيق في إحصائياته ، كما تعلمون ، سيجذب الانتباه في المستقبل.

هذه الطريقة لربط القسطرة بالقناة الهضمية مناسبة بتكلفة منخفضة وأقل توغلا وأسهل من الطريقة المقترحة سابقا. تقليديا ، تم ربط القسطرة بالقناة الهضمية عن طريق الخياطة. هنا قمنا بتخفيف الضرر الجراحي للفئران عن طريق استبدال الخياطة بمرفق غراء سيانواكريلات.

في مختبرنا ، نستكشف آلية كيفية تأثير الإجهاد الجسدي والنفسي على التواصل العصبي بين الأمعاء والدماغ في الفئران. للبدء ، استخدم المقص لقطع أنبوب السيليكون بطول دقيق يبلغ سبعة سنتيمترات. باستخدام غراء cyanoacrylate ، قم بإصلاح الخرز البلاستيكي الضئيل ، حوالي ثلاثة ملليمترات من نهاية أنبوب السيليكون.

استئصال قمة إبرة قياس 23 وقطع 1.5 سم من طرف الإبرة. أدخل الجزء المقطوع من الإبرة على الجانب الآخر من الخرزة في أنبوب السيليكون. باستخدام كماشة ، استقط سنتيمترا واحدا من طرف الإبرة.

قم بتوصيل إبرة الحقن المعدلة عيار 23 بحقنة سعة 2.5 ملليلتر. غمد أنبوب سيليكون بطول 15 سم فوق إبرة الحقن قياس 23. اقطع إبرة الحقن 1.5 سم من الحافة وأربطها بأنبوب السيليكون.

للبدء ، ضع الفأر المخدر على طاولة الجراحة ، وقم بمحاذاة فمه القريب من جهاز الاستنشاق. باستخدام شريط لاصق ، قم بتأمين تجويف فم الفأر والساقين الأماميتين والساقين الخلفية على طاولة الجراحة. ضعي كريم إزالة الشعر لإزالة الشعر من الجزء العلوي الأيسر من البطن.

قم بعمل شق جلدي بطول 1.5 سم على الجانب الأيمن من البطن وخمسة ملليمترات أسفل عملية الخنجري. ثم قم بعمل شق بطول 1.5 سم في جدار البطن في نفس موقع شق الجلد الأولي. حرك الفص الكبدي الأيسر برفق بشكل جانبي باستخدام ملقط غير حاد لكشف المعدة.

الآن ، ارفع المعدة وقم بإزالتها برفق من خلال الشق. باستخدام مقص ، قم بإنشاء ثقب ضئيل في البواب. أدخل نهاية القسطرة بحبة في الثقب.

بعد التأكد من الارتباط القوي للقسطرة بالمعدة ، أعد وضع المعدة بعناية إلى وضعها الأصلي. خياطة جدار البطن ، مما يسمح للقسطرة بالخروج خارجيا. ثم أغلق شق الجلد بطريقة مماثلة لإغلاق البطن.

نظف المنطقة التي يتم تشغيلها بمحلول غلوكونات الكلورهيكسيدين وضع الفأر في قفص معقم. للبدء ، قم بتأمين الماوس المخدر على منصة تجسيمية باستخدام قضبان الأذن المساعدة للتخفيف من آثار النبض والتنفس. باستخدام ماكينة حلاقة كهربائية أو كريم لإزالة الشعر ، قم بإزالة الشعر بعناية من فروة الرأس.

تطهير سطح فروة الرأس بمحلول غلوكونات الكلورهيكسيدين من 0.1 إلى 0.5٪. ضع جل مخدر موضعي على فروة الرأس وانتظر لمدة خمس إلى 10 دقائق. بعد ذلك ، باستخدام المقص ، قم بعمل قطع مستقيم من مؤخرة الرأس إلى الجبهة.

استخدم المشابك لسحب أي جلد زائد يعرض الجمجمة. قم بإزالة النسيج الضام للسمحاق بقطعة قطن. ضع الأسمنت الأكريليكي على الفور على الجمجمة وانتظر لمدة خمس دقائق حتى يجف الأسمنت.

حرك الماوس تحت مجهر استريو مضان. للتصوير ، استخدم مرشح مضان أزرق عريض النطاق مع مصدر ضوء الزئبق. بعد ذلك ، قم بإزالة إبرة القسطرة من نهاية القسطرة.

قم بتطهير أي محتوى متبقي داخل القسطرة الجانبية للماوس باستخدام حوالي 0.03 مل من المحلول الملحي. ثم قم بإزالة القسطرة من الماوس. استنشق الجرعة المناسبة من محلول الجلوكوز بنسبة 10٪ في المحقنة وإرفاقها بالقسطرة.

في برنامج التصوير ، تحقق من التعرف على الكاميرا واضبط معدل الإطارات على 10 هرتز. اضبط الدقة على 512 × 512 بكسل والعمق على 16 بت. انقر فوق زر عملية التسجيل واحصل على بيانات تلقائية لمدة 50 ثانية.

أخيرا ، مع التسريب التدريجي لمحلول الجلوكوز ، سجل بيانات الحالة الفسيولوجية للفأر. كشف النشاط العصبي التلقائي عن تذبذبات عشوائية في الكالسيوم في جميع أنحاء القشرة. أظهرت تغيرات شدة التألق الزمني تذبذبات الكالسيوم بعد نمط قمع الانفجار.

أظهر حقن الجلوكوز تغيرات كبيرة في ديناميكيات الكالسيوم القشرية في غضون أربع إلى ثماني ثوان بعد الانتهاء من إعطاء الجلوكوز مع التنشيط الفوري في القشرة الحركية الثانوية. ومع ذلك ، لم يلاحظ أي تغييرات بعد إدارة المياه. بالمقارنة مع إعطاء الماء ، لوحظت تغيرات كبيرة في نسب شدة التألق في منطقة القشرة الحركية الثانوية بعد حقن الجلوكوز.

أظهرت مستويات التنشيط في مناطق قشرية مختلفة بعد الحقن اختلافات كبيرة فقط في منطقة القشرة الحركية الثانوية.

Explore More Videos

الكلمات الدالة: التواصل بين الأمعاء والدماغ تحفيز الجلوكوز ديناميكيات الكالسيوم التصوير على مستوى القشرة التحليل في الوقت الفعلي حقن الجلوكوز داخل المعدة الفئران المعدلة وراثيا مؤشرات الكالسيوم المشفرة وراثيا المسارات العصبية النشاط القشري

Related Videos

تسجيلات الكهربية المزدوجة للSynaptically-استجابات Astroglial والخلايا العصبية في الحصين شرائح الحاد

16:38

تسجيلات الكهربية المزدوجة للSynaptically-استجابات Astroglial والخلايا العصبية في الحصين شرائح الحاد

Related Videos

28K Views

تصوير الكالسيوم للخلايا العصبية المعوية وأنشطة الخلايا الدبقية في الضفيرة العضلية المعوية في القولون الفأر

04:14

تصوير الكالسيوم للخلايا العصبية المعوية وأنشطة الخلايا الدبقية في الضفيرة العضلية المعوية في القولون الفأر

Related Videos

743 Views

في الموقع الكالسيوم 2+ التصوير من الجهاز العصبي المعوي

11:26

في الموقع الكالسيوم 2+ التصوير من الجهاز العصبي المعوي

Related Videos

18K Views

في فيفو الدماغ أسلوب التصوير النهج القائم على الكالسيوم إضاءة الحيوية المؤشر GFP-aequorin

12:15

في فيفو الدماغ أسلوب التصوير النهج القائم على الكالسيوم إضاءة الحيوية المؤشر GFP-aequorin

Related Videos

13K Views

الثقافات الابتدائية المختلطة الفئران الأمعاء الدقيقة المعدة للدراسة غوت هرمون إفراز ولايف التصوير خلية من خلايا Enteroendocrine

09:16

الثقافات الابتدائية المختلطة الفئران الأمعاء الدقيقة المعدة للدراسة غوت هرمون إفراز ولايف التصوير خلية من خلايا Enteroendocrine

Related Videos

16.2K Views

تطبيقات رسم الخرائط الزمانية وتقنيات تحليل الجسيمات للتحديد الكمي لداخل الخلية Ca2 + إشارات في الموقع

09:34

تطبيقات رسم الخرائط الزمانية وتقنيات تحليل الجسيمات للتحديد الكمي لداخل الخلية Ca2 + إشارات في الموقع

Related Videos

9.8K Views

تصوير ديناميات الكالسيوم في السكان الفرعيين من خلايا الفئران جزيرة البنكرياس

08:03

تصوير ديناميات الكالسيوم في السكان الفرعيين من خلايا الفئران جزيرة البنكرياس

Related Videos

9K Views

نموذج الأمعاء على رقاقة لدراسة محور ميكروبيوم الأمعاء والجهاز العصبي

09:18

نموذج الأمعاء على رقاقة لدراسة محور ميكروبيوم الأمعاء والجهاز العصبي

Related Videos

3.7K Views

في الجسم الحي تصوير الكالسيوم للمجموعات العصبية في شبكات الخلايا العصبية الحسية الأولية في العقد الجذرية الظهرية السليمة

09:07

في الجسم الحي تصوير الكالسيوم للمجموعات العصبية في شبكات الخلايا العصبية الحسية الأولية في العقد الجذرية الظهرية السليمة

Related Videos

3.7K Views

في الجسم الحي تصوير الكالسيوم لاستجابة الخلايا العصبية للعقد الجذرية الظهرية للمنبهات الجسدية والحشوية

06:06

في الجسم الحي تصوير الكالسيوم لاستجابة الخلايا العصبية للعقد الجذرية الظهرية للمنبهات الجسدية والحشوية

Related Videos

2.8K Views

JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • JoVE Newsroom
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code