Method Article

Modélisation des données de voltamétrie cyclique à balayage rapide à partir de données de neurotransmission de dopamine à stimulation électrique utilisant QNsim1.0

DOI:

10.3791/55595

June 5th, 2017

In This Article

Summary

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La voltamétrie cyclique à balayage rapide peut surveiller la neurotransmission de dopamine in vivo dans le contexte de médicaments, de maladies et d'autres manipulations expérimentales. Ce travail décrit la mise en œuvre de QNsim1.0, un logiciel pour modéliser les réponses de dopamine stimulées électriquement selon le modèle neurobiologique quantitatif pour quantifier les estimations de la libération de dopamine et de la dynamique de recapture.

Abstract

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Les voies dopaminergiques centrales (DAergic) ont un rôle important dans un large éventail de fonctions telles que l'attention, la motivation et le mouvement. La dopamine (DA) est impliquée dans les maladies et les troubles, y compris le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, la maladie de Parkinson et les lésions cérébrales traumatiques. Ainsi, la neurotransmission de DA et les méthodes pour l'étudier sont d'un intérêt scientifique intense. La voltamétrie cyclique à balayage rapide in vivo (FSCV) est une méthode qui permet de surveiller sélectivement les changements de concentration de DA avec une résolution temporelle et spatiale fine. Cette technique est couramment utilisée en conjonction avec des stimulations électriques de voies de transmission ascendantes ascendantes pour contrôler le flux d'impulsions de neurotransmission de dopamine. Bien que le paradigme stimulé de neurotransmission de DA puisse produire des réponses robustes de DA avec des morphologies claires, ce qui les rend accessibles à l'analyse cinétique, il existe encore beaucoup de débat sur la façon d'interpréter les réponses en termes de libération de DA et de ClearanCe composants. Pour remédier à cette préoccupation, un cadre neurobiologique quantitatif (QN) de neurotransmission de DA stimulée a récemment été développé pour modéliser de façon réaliste la dynamique de la libération et la reprise de DA au cours d'une réponse de DA stimulée. Les fondements de ce modèle sont basés sur des données expérimentales provenant de la neurotransmission de DA stimulée et sur les principes de neurotransmission adoptés à partir de diverses lignes de recherche. Le modèle QN met en œuvre 12 paramètres liés à la libération de DA stimulée et à la dynamique de recapture pour modéliser les réponses DA. Ce travail décrit comment simuler les réponses DA en utilisant QNsim1.0 et aussi des principes détaillés qui ont été mis en œuvre pour discerner systématiquement les altérations de la libération de dopamine stimulée et de la dynamique de recapture.

Introduction

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La neurotransmission de la dopamine (DA) joue un rôle essentiel dans diverses fonctions cognitives et comportementales, et son dysfonctionnement est impliqué dans plusieurs maladies et troubles courants. En tant que tel, il est essentiel de développer des méthodes précises pour étudier quantitativement la neurotransmission de DA in vivo pour évaluer comment la neurotransmission de DA est modifiée dans le contexte des modèles de maladie et de la pharmacologie des médicaments. La voltamétrie cyclique à balayage rapide (FSCV) permet de surveiller la neurotransmission DA in vivo avec une résolution spatiale et temporelle fine. Bien qu'il soit possible d....

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Protocol

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1. Installation, préparation des données et lancement de QNsim1.0

  1. Téléchargez "QNsim1.0.zip" (fourni en complément) et extrayez-le dans un répertoire souhaité.
  2. Préparer des données de réponse DA stimulées pour la modélisation avec le logiciel en organisant une feuille de calcul dans laquelle chaque colonne contient une réponse temporelle DA convertie en μ M DA concentrations. Enregistrez ce fichier (.xlsx) dans le même répertoire que les fichiers de programme.
    Remarque: la feuille de calcul peut contenir plusieurs réponses dans une expérience individuelle ou plusieurs études contenant un nombre fixe de réponses (voir "Sample.xlsx" p....

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Results

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Dans le programme logiciel, on trouve des exemples de données de neurotransmission de DA obtenues à partir du striatum dorsal de rat (Étude 1) et du noyau accumbens (Étude 2) qui sont compilés dans "Sample.xlsx". La feuille de calcul contient les données de concentration de DA des réponses de base aux stimulations de 60 Hz, 10 s et 5 s et une réponse à une stimulation de 60 Hz, 5 s 35 minutes après l'administration de l'inhibiteur de transport de DA méthylphénidate (MPH) (10 mg / Kg, ip). Les données de réponse de DA st.......

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Discussion

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L'utilisation de FSCV pour étudier la neurotransmission de DA stimulée in vivo est née dans les années 1980 30 et continue d'être une source riche de données de neurotransmission in vivo avec une résolution spatiale et temporelle inégalée. Les réponses estimées de DA reflètent un équilibre complexe de la libération et du recouvrement de DA qui sont modulés par les stimulations électriques elles-mêmes. Le modèle QN intègre les principes de la recherche contemporaine e.......

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Disclosures

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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Acknowledgements

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Nous reconnaissons l'Institut de réadaptation de l'UPMC pour soutenir ce travail.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MATLAB R2016a pour Mac  ;Mathworks
QNsim1.0ProgicielLogiciel pour modéliser des données FSCV à l’aide du cadre QN
interne

References

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  1. Taylor, I. M., et al. Kinetic diversity of dopamine transmission in the dorsal striatum. J Neurochem. 133 (4), 522-531 (2015).
  2. Harun, R., Grassi, C. M., Munoz, M. J., Torres, G. E., Wagner, A. K. Neurobiological model of stimulated dopami....

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Fast scan Cyclic VoltammetryDopamine NeurotransmissionQNsim1 0 SoftwareElectrical StimulationDopamine ReleaseDopamine ReuptakeStriatal DopamineNucleus AccumbensDorsal StriatumParameter Modeling

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