Enregistrement électrophysiologique simultané et imagerie calcique des neurones du noyau suprachiasmatique

Robert P. Irwin; Charles N. Allen

doi:10.3791/50794

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Article de méthode

Enregistrement électrophysiologique simultané et imagerie calcique des neurones du noyau suprachiasmatique

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DOI :

10.3791/50794

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8 décembre 2013

Robert P. Irwin¹ , Charles N. Allen¹^,²

¹Center for Research on Occupational and Environmental Toxicology, Oregon Health & Science University, ²Department of Behavioral Neuroscience, Oregon Health & Science University

Dans cet article

Résumé

Les procédures sont décrites pour effectuer des enregistrements simultanés du potentiel ou du courant de la membrane et des changements de concentration intracellulaire de calcium. Les neurones du noyau suprachiasmatique sont remplis de l’indicateur de calcium bis-fura-2 à l’aide d’une électrode de patch clamp dans la configuration de patch clamp de cellule entière.

Résumé

Des méthodes d’enregistrement simultanées d’imagerie électrophysiologique et fluorescente ont été utilisées pour étudier le rôle des changements de potentiel ou de courant membranaire dans la régulation de la concentration intracellulaire de calcium. Les conditions environnementales changeantes, telles que le cycle lumière-obscurité, peuvent modifier l’activité des réseaux neuronaux et neuronaux et l’expression d’une famille de gènes de l’horloge circadienne dans le noyau suprachiasmatique (SCN), l’emplacement de l’horloge circadienne maîtresse dans le cerveau des mammifères. La transmission synaptique excitatrice entraîne une augmentation de la concentration postsynaptique de Ca²⁺ qui est censée activer les voies de signalisation qui modifient l’expression rythmique des gènes de l’horloge circadienne. Des tranches hypothalamiques contenant le NSC ont été clampées par patch à l’aide de microélectrodes remplies d’une solution interne contenant l’indicateur de calcium bis-fura-2. Après qu’un joint ait été formé entre la microélectrode et la membrane neuronale du NKS, la membrane a été rompue par une aspiration douce et la sonde de calcium s’est diffusée dans le neurone, remplissant à la fois le soma et les dendrites. Des mesures ratiométriques quantitatives de la concentration intracellulaire de calcium ont été enregistrées simultanément avec le potentiel ou le courant membranaire. En utilisant ces méthodes, il est possible d’étudier le rôle des changements de la concentration intracellulaire de calcium produite par l’activité synaptique et l’activation du potentiel d’action des neurones individuels. Dans cette présentation, nous démontrons les méthodes permettant d’enregistrer simultanément l’activité électrophysiologique avec le calcium intracellulaire à partir de neurones SCN individuels maintenus dans des coupes de cerveau.

Introduction

Des modifications de l’expression des gènes sont connues pour se produire dans les neurones à la suite de la signalisation synaptique. La signalisation par le glutamate, un neurotransmetteur excitateur, peut dépolariser le potentiel de la membrane neuronale, conduisant finalement à la transcription et à la traduction des gènes^1,2. L’activation des récepteurs ionotropiques par le glutamate permet aux ions calcium extracellulaires de pénétrer dans la cellule, qui jouerait un rôle essentiel en tant que second messager dans l’activation de la transcription des gènes. L’évaluation de la relation entre l’activité électrique membranaire, telle que la fréquence de....