Der Hippocampus ist aufgrund seiner relativ großen Größe und seiner ausgeprägten laminaren Struktur wohl die am besten untersuchte Struktur im Gehirn von Säugetieren. Der Hippocampus ist an einer Reihe von Verhaltensprozessen beteiligt: räumliche Navigation, kontextuelles Gedächtnis und Episodenbildung. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass der dorsale Teil des Hippocampus bei Nagetieren für die In-vivo-Analyse relativ leicht zugänglich ist. Tatsächlich sind die Hauptausgangszellen in der Regel weniger als 2 mm von der Pial-Oberfläche entfernt.
Bei Nagetieren ist der Hippocampus eine relativ große Struktur, die aus einer Einstülpung des Telencephalons besteht, die sich vom dorsalen Septum bis zum ventralen Neokortex erstreckt. Er setzt sich aus 2 Hauptregionen zusammen: dem Gyrus dentatus und dem Cornu ammonis (CA); Letzteres ist in 3 gut beschriebene Unterregionen (CA1-3) unterteilt, die sich aufgrund von Konnektivität, zellulärer Anatomie und genetischen Eigenschaften in den Gyrus hilus dentatus (früher als CA4 bekannt) erstrecken1. Diese Struktur wird entlang der dorso-ventralen Ausdehnung des Hippocampus beibehalten, wenn auch mit großen Unterschieden in den synaptischen Eigenschaften 2,3,4, der Anatomie5, der genetischen Diversität 6,7,8 und der Verhaltensfunktion 9,10. Von den CA-Regionen besteht das CA1-Teilgebiet hauptsächlich aus glutamatergen CA1-Pyramidenzellen (CA1-PCs), für die 3 Subtypen definiert wurden11, und inhibitorischen Interneuronen, die ~10% der Neuronen ausmachen, aber mit über 30 definierten Subtypen sehr vielfältig sind 12,13,14. Zusätzlich zu den regionalen spezifischen Unterschieden hat sich gezeigt, dass das normale Altern dramatische Auswirkungen auf die synaptische Übertragung 15,16,17, die Anatomie18 und das genetische Profil 19 hat. Die derzeitige Goldstandardmethode zur kontrollierten Beurteilung der Feinheiten zellulärer und synaptischer Eigenschaften ist die Verwendung von Ganzzell-Patch-Clamp-Aufzeichnungen aus akuten Hirnschnitten20.
Das Verständnis der Funktion des Hippocampus basiert weitgehend auf der dorsalen Manipulation, da sie chirurgisch oder anatomisch für Verhaltensaufgaben, die Implantation von Elektroden oder Bildgebungsfenstern oder die Expression viraler Plasmide leicht zugänglich ist. In vielen Studien werden diese Verfahren zusätzlich mit spätjuvenilen oder adulten Nagetieren durchgeführt, um eine Variabilität der Gehirnstruktur während der Entwicklung zu verhindern. Nichtsdestotrotz werden viele Ansätze zur Untersuchung der zellulären und subzellulären Elektrophysiologie bei Nagetieren im frühen bis mittleren Juvenilstadium durchgeführt, hauptsächlich aus dem ventro-medialen Teil des Hippocampus in seiner Transversalebene 21,22,23,24,25. Wurde die gesamte dorso-ventrale Ausdehnung bestimmt, so wird ein Gewebehacker verwendet, um die transversale Ausdehnung 4,26 zu erhalten, oder der Versuch wurde an jungen Ratten27 oder Mäusen28 durchgeführt. Darüber hinaus ist bekannt, dass die Kühlung des Gewebes vor der Dissektion des Gehirns die Hippocampusstruktur bei Ratten29 und neokortikale Neuronen bei Mäusenbewahrt 30,31. Nichtsdestotrotz gibt es einen Mangel an Details bezüglich der Produktion von Hirnschnitten aus der dorsalen Querachse des Hippocampus, wie sie durch modifizierte koronale Schnitte bei reifen Ratten erzeugt werden.
Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz, bei dem Ganzzell-Patch-Clamp-Aufzeichnungen von einzelnen oder paarweise Neuronen in modifizierten koronalen Schnitten des dorsalen Hippocampus von gealterten Ratten erhalten werden können, gefolgt von einer post-hoc-morphologischen Identifizierung. Gesunde Hirnschnitte werden nach transkardialer Perfusion von gekühlter künstlicher Zerebrospinalflüssigkeit (ACSF) gewonnen, was die Messung der elektrophysiologischen Eigenschaften von CA1-PCs und lokalen Interneuronen erleichtert.