Modellierung Fast-Scan Zyklische Voltammetrie Daten aus elektrisch stimulierten Dopamin Neurotransmission Daten mit QNsim1.0

Zusammenfassung

Fast-Scan zyklische Voltammetrie kann in vivo Dopamin Neurotransmission im Zusammenhang mit Drogen, Krankheit und anderen experimentellen Manipulationen zu überwachen. Diese Arbeit beschreibt die Implementierung von QNsim1.0, einer Software zur Modellierung von elektrisch stimulierten Dopaminreaktionen gemäß dem quantitativen neurobiologischen Modell zur Quantifizierung von Schätzungen der Dopaminfreisetzung und Wiederaufnahmedynamik.

Zusammenfassung

Zentrale dopaminerge (DAergische) Wege haben eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Funktionen wie Aufmerksamkeit, Motivation und Bewegung. Dopamin (DA) ist an Krankheiten und Störungen einschließlich Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Parkinson-Krankheit und traumatischen Hirnverletzungen beteiligt. So sind DA Neurotransmission und die Methoden, um es zu studieren, von intensivem wissenschaftlichem Interesse. In vivo Fast-Scan-zyklische Voltammetrie (FSCV) ist eine Methode, die selektiv die Überwachung von DA-Konzentrationsänderungen mit feiner zeitlicher und räumlicher Auflösung ermöglicht. Diese Technik wird üblicherweise in Verbindung mit elektrischen Stimulationen von aufsteigenden DAergischen Wegen verwendet, um den Impulsfluss der Dopaminneurotransmission zu kontrollieren. Obwohl das stimulierte DA-Neurotransmission-Paradigma robuste DA-Antworten mit klaren Morphologien hervorbringen kann, was sie für die kinetische Analyse zugänglich macht, gibt es noch viel Diskussion darüber, wie man die Antworten in Bezug auf ihre DA-Freisetzung und Clearan interpretiertCE-Komponenten Um diesem Problem zu begegnen, wurde vor kurzem ein quantitatives neurobiologisches (QN) Framework der stimulierten DA-Neurotransmission entwickelt, um die Dynamik der DA-Freisetzung und Wiederaufnahme im Laufe einer stimulierten DA-Antwort realistisch zu modellieren. Die Grundlagen dieses Modells basieren auf experimentellen Daten aus stimulierter DA-Neurotransmission und auf Prinzipien der Neurotransmission aus verschiedenen Forschungsrichtungen. Das QN-Modell implementiert 12 Parameter, die sich auf die stimulierte DA-Freigabe und die Wiederaufnahmedynamik beziehen, um DA-Antworten zu modellieren. Diese Arbeit beschreibt, wie man DA-Antworten mit QNsim1.0 simuliert und auch detaillierte Prinzipien, die implementiert wurden, um systematisch Veränderungen in der stimulierten Dopaminfreisetzung und Wiederaufnahmedynamik zu erkennen.

Einleitung

Dopamin (DA) Neurotransmission spielt eine wesentliche Rolle in verschiedenen kognitiven und Verhaltensfunktionen, und seine Dysfunktion ist in mehrere häufige Erkrankungen und Störungen verwickelt. Als solches ist es entscheidend, genaue Methoden zur quantitativen Untersuchung von DA-Neurotransmission in vivo zu entwickeln , um zu untersuchen, wie sich die DA-Neurotransmission im Kontext von Krankheitsmodellen und Arzneimittel-Pharmakologie ändert. Fast-Scan zyklische Voltammetrie (FSCV) ermöglicht die Überwachung in vivo DA Neurotransmission mit feiner räumlicher und zeitlicher Auflösung. Während es möglich ist, die physiologische DA-Neur....

Protokoll

1. Installation, Datenvorbereitung und Starten von QNsim1.0

1. Laden Sie "QNsim1.0.zip" (als Ergänzung zur Verfügung gestellt) und extrahieren Sie es in ein gewünschtes Verzeichnis.
2. Bereiten Sie stimulierte DA-Antwortdaten für die Modellierung mit dem Softwareprogramm vor, indem Sie eine Tabellenkalkulation organisieren, in der jede Spalte eine zeitliche DA-Antwort enthält, die in μ M DA-Konzentrationen umgewandelt wird. Speichern Sie diese Datei (.xlsx) in das gleiche Verzeichnis wie die Programmdateien.
   Anmerkung: Die Tabellenkalkulation kann mehrere Antworten in einem einzelnen Experiment oder mehrere Studien enthalten, die eine f....

Ergebnisse

Im Rahmen des Softwareprogramms sind die von der Ratten-Dorsal-Striatum (Studie 1) und dem Nukleus accumbens (Studie 2) erhaltenen Proben-DA-Neurotransmission-Daten, die in "Sample.xlsx" kompiliert werden, enthalten. Die Spreadsheet enthält die DA-Konzentrationsdaten der Baseline-Reaktionen auf 60 Hz, 10 s und 5 s Stimulationen und eine Reaktion auf eine 60 Hz, 5 s Stimulation 35 min nach der Verabreichung des DA-Transportinhibitors Methylphenidat (MPH) (10 mg / Kg, ip). Die stimulierten DA-Antwortdaten sind i.......

Diskussion

Die Verwendung von FSCV, um in vivo stimulierte DA Neurotransmission zu beginnen, entstand in den 1980er Jahren ³⁰ und ist nach wie vor eine reiche Quelle für in vivo Neurotransmission Daten mit unvergleichlicher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Stimulierte DA-Antworten spiegeln ein komplexes Gleichgewicht von DA-Freisetzung und Wiederaufnahme, die durch die elektrischen Stimulationen selbst moduliert werden. Das QN-Modell beinhaltet Prinzipien aus der zeitgenössischen Neuro.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
MATLAB R2016a für Mac	Mathworks
QNsim1.0	Hauseigenes Softwarepaket		Software zur Modellierung von FSCV-Daten mit dem QN-Framework