Describimos el uso de optogenetics y grabaciones electrofisiológicas para la manipulación selectiva de oscilaciones de hippocampal de la theta (5-10 Hz) en ratones de comportarse. La eficacia del arrastre de ritmo se controla usando el potencial de campo local. Una combinación de opto - e inhibición farmacogenética aborda la lectura eferente del hipocampo sincronización.
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Artículo de método
Optogenetic de arrastre de las oscilaciones Theta Hippocampal en comportarse ratones
En este artículo
Resumen
Resumen
Datos extensos sobre las relaciones de las oscilaciones de la red de los nervios al comportamiento y organización de descarga neuronal en regiones cerebrales convocatoria de nuevas herramientas manipular selectivamente ritmos cerebrales. Aquí se describe un enfoque que combina proyección específica optogenetics con electrofisiología extracelular para alta fidelidad control de oscilaciones de hippocampal de la theta (5-10 Hz) en ratones comportarse. La especificidad de la optogenetic de arrastre se logra apuntando channelrhodopsin-2 (ChR2) a la población de GABAérgico de células septales mediales, crucialmente implicadas en la generación de oscilaciones de la theta del hipocampo, y un local sincronizado activación de un subconjunto de los aferentes septales inhibitorios en el hipocampo. La eficacia del control de ritmo optogenetic es verificada por un seguimiento simultáneo del local campo potencial (LFP) a través de la lámina de la zona CA1 y de la descarga neuronal. Utilizando esta preparación fácilmente implementable muestran eficacia de diferentes protocolos de estimulación optogenetic para la inducción de las oscilaciones de la theta y la manipulación de la frecuencia y regularidad. Por último, una combinación del control de ritmo theta con la inhibición específica de proyección aborda la lectura de determinados aspectos de la sincronización hipocampo regiones eferentes.
Introducción
La actividad neuronal en los mamíferos es coordinada por las oscilaciones de la red, que ayudan a la transferencia de información dentro y entre el cerebro regiones1,2,3,4. Ritmos cerebrales son oscilaciones que van desde muy lento (< 0,8 Hz) hasta ultra rápida (> 200 Hz) frecuencias. Un cuerpo grande de evidencia apoya participación de oscilaciones de la red en las funciones cerebrales diversas, incluyendo la cognición5,6,7,
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Protocolo
PV-Cre knock-en ratones machos59, 10-25 semanas de edad, fueron utilizados. Ratones fueron alojados bajo condiciones estándar en las instalaciones de animales y mantenidos en un ciclo de 12 h luz/oscuridad. Todos los procedimientos fueron realizados con arreglo a directrices nacionales e internacionales y fueron aprobados por las autoridades sanitarias locales (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Nordrhein-Westfalen).
1. viral inyección
- Durante todo el procedimiento, siga las directrices de seguridad biológica60. Usar una bata de laboratorio, una mascarilla quirúrgica,....
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Resultados
Orientación de ChR2 células GABAérgicas en el MS como se describe en la sección 1 se ilustra en la figura 2A. Optogenetic estimulación de los axones de células GABAérgicas MS en el hipocampo dorsal a través de una fibra óptica que se implanta encima de la zona CA1 arrastra las oscilaciones de la theta en la frecuencia del estímulo en el ipsilateral (figura 2B) y contralateral Hemisferio (figura 2). O.......
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Discusión
Aquí presentamos una metodología ampliamente accesible para arrastrar y provocar oscilaciones de la theta del hipocampo en el comportamiento animal. Este enfoque puede ser útil para estudios de funciones de ritmo theta en procesamiento de la información y el comportamiento. Aspectos críticos de este método incluyen: (1) elección de la opsina y el señalamiento de ChR2 en axones de MS de las células en el hipocampo, características ópticas y eléctricas (2) robustas de asambleas de matriz implantado hilos de fibra óptica pa.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Nos gustaría agradecer a Maria Gorbati experto ayuda con análisis de datos y Jennifer Kupferman para comentarios sobre el manuscrito. Este trabajo fue financiado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; NeuroCure EXC 257, TK y AP; Programa prioritario 1665, 1799/1-1(2), programa de Heisenberg, 1799/2-1, AP), la Fundación israelo-alemana para la investigación científica y desarrollo (GIF; I-1326-421.13/2015, TK) y el programa de ciencia de frontera humana (HFSP; RGY0076/2012, TK).
....Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ratones PV-Cre | El Laboratorio Jackson | B6; 129P2-Pvalbtm1(cre)Arbr/J | |
| Nombre | Compañía | Número de catálogo | Comments |
| Surgery | |||
| Stereotaxis | David Kopf Instruments, Tujunga, CA, EE. UU | Modelo 963 | Instrumento estereotáxico ultrapreciso para animales pequeños |
| Brocas, 0,8 mm | Bijoutil, Allschwil, Suiza | 49080HM | |
| Jeringa de 0,01-1 ml | Braun, Melsungen, Alemania | 9161406V | |
| Cánulas estériles | Braun | 26 G, 0,45x25 mm BL/LB | |
| Tijeras finas y afiladas | Fine Science Tools Inc., Vancouver, Canadá | 14060-09 | |
| Pinzas | Fine Science Tools Inc. | 11210-10 | Dumont AA - Pinzas recubiertas de epoxi |
| Tijeras romas de acero inoxidable | Fine Science Tools Inc. | 14018-14 | |
| Estación de soldadura | Weller Tools GmbH, Besigheim, Alemania | WSD 81 | |
| Eritromicina | Rotexmedica GmbH, Trittau, Alemania | PZN: 10823932 | 1g Polvo para solución para infusión |
| Name | Company | Número de catálogo | Comments |
| Optogenetics | |||
| empuje/tracción | |||
| Hamilton 5 µ Jeringa L, calibre 26 | PHD Ultra, Aparato Harvard Modelo | 75 RN SYR | |
| Hamilton 5 µ L Émbolo | PHD Ultra, Harvard Apparatus | Model 75 RN SYR | |
| Tubing | Fisher Scientific, Pittsburgh, USA | PE 20 | Diámetro interior 0,38 mm (.015"), Diámetro exterior 1,09 mm (.043") |
| Cánulas estériles | Braun, Melsungen, Alemania | 27 G, 25x0,40 mm, romo | |
| Taladro/amoladora de precisión | Proxxon, Wecker, Luxemburgo | FBS 240/E | |
| Corte discos | Proxxon | NO 28812 | |
| Cre dependiente de canalrodopsina | Penn Vector Core, Filadelfia, PA, EE. UU | AV-1-18917P Nombre del | artículo: AAV2/1.CAGGS.flex.ChR2.tdTomate, título: 1.42x1013 vg/ml |
| Cam quinasa dependiente de halorrodopsina | Penn Vector Core | AV-1-26971P Nombre del | constructo: eNpHR3.0, AAV2/1.CamKIIa.eNpHR3.0-EYFP.WPRE.hGH, título: 2.08_1012 vg/ml |
| Fibra óptica multimodo | ThorLabs, Dachau, Alemania | FG105LCA | 0.22 NA, low-OH, Ø 105 y micro; m Core, 400 - 2400 nm |
| Férula de varilla de cerámica | Productos de fibra de precisión, Milpitas, CA, EE. UU | . CFLC126 | Cerámica LC MM Férula, ID 126um |
| Papel de pulido | Thorlabs | LF3D | 6" x 6" Hoja de lapeado de diamante (pulido) Medidor |
| potencia | Thorlabs | PM100D | Consola compacta de medidor de potencia y energía, LCD digital de 4" |
| Acoplador de fibra óptica multimodo | Thorlabs | FCMM50-50A-FC | Acoplador 1x2 MM, relación de división 50:50, 50 y micro; m Fibras GI, FC/PC |
| Cordón de conexión de fibra óptica | Thorlabs FG105LCA | CUSTOM-MUC | hecho a medida, 3 m de largo, con tubo protector, Tubo: FT030, Conector 1: FC/PC, Conector 2: 1,25 mm (LC) Manguito de férula cerámica |
| Productos de fibra de precisión, Milpitas, CA, EE. UU | ADAL1 | para Ø Casquillo de 1,25 mm (LC/PC) | |
| Láser DPSS de 473 nm | Laserglow Technologies, Toronto, ON, Canadá | R471005FX | Serie LRS-0473 |
| Láser DPSS de 593 nm | Laserglow Technologies | R591005FX | LRS-0594 Serie |
| MC_Stimulus II | Sistemas multicanal, Reutlingen, Alemania | STG 4004 | |
| Módulo de acondicionamiento de impedancia | MicroTargeting neuronal en todo el mundo, Bowdoin, EE. UU. | ICM | |
| Nombre | Company | Número de catálogo | Comentarios |
| Electrofisiología | |||
| Alambres de tungsteno | California Fine Wire Company, Grover Beach, CA, EE. UU | . CFW0010954 | 40 y micro; m, 99.95% |
| Tubo capilar | Optronics | 1068150020 | ID: 100.4 y micro; m |
| Omnetics nanoconector | Omnetics Connector Corporation, Minneapolis, EE. UU. | A79038-001 | |
| Tornillos | Bilaney, Dü sseldorf, Alemania | 00-96x1/16 | inoxidable |
| Sonda de silicona | NeuroNexus Technologies, Ann Arbor, MI, EE. UU | B32 | |
| Headstage | Neuralynx, Bozeman, Montana EE. UU | HS-8 | preamplificadores de ganancia unitaria de headstage en miniatura |
| Pintura conductora de plata | Conrad electronics, Alemania | 530042 | |
| Flujo líquido | Felder GMBH Lö ttechnik, Oberhausen, Alemania | Lö Tö l ST | DIN EN 29454.1, 3.2.2.A (F-SW 11) |
| LED | Neuralynx | HS-LED-Red-omni-10V | |
| Name | Company | Número de catálogo | Comments |
| Software | |||
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, EE. UU | . | |
| MC_Stimulus software | Multicanal, Sistemas | ||
| Gestor | NDManager, http://neurosuite.sourceforge.net | ||
| Klusters | http://neurosuite.sourceforge.net, Hazan et al., 2006 | ||
| Software del sistema de grabación | Neuralynx | Cheetah | https://neuralynx.com/software/cheetah |
| Software de análisis de datos multicanal | Cambridge Electronic Design Limited, Cambridge, GB | Spike2 |
Referencias
- Salinas, E., Sejnowski, T. J. Correlated neuronal activity and the flow of neural information. Nat Rev Neurosci. 2 (8), 539-550 (2001).
- Buzsaki, G., Wang, X. J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).
- Cannon, J., et al.
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Reimpresiones y permisos
