Name: Dynamique présynaptique de la dopamine dans le striatum avec des tranches de cerveau de voltampérométrie cyclique à balayage rapide (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-01-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 49 s
Description: Découvrez la voltampérométrie cyclique à balayage rapide pour mesurer la dynamique présynaptique de la dopamine dans des tranches de striatum. Cette méthode permet d'étudier la libération et la recapture de la dopamine en temps réel.

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Le financement fourni par le National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA, AA-016 967 et AA016967-01S1; TAM), Wayne State University fonds de démarrage, et la Wayne State University Research Grant Programme. Le contenu est exclusivement la responsabilité de leurs auteurs et ne représentent pas les vues officielles de NIAAA ou les National Institutes of Health.

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<li>Zhang, L., Doyon, W. M., Clark, J. J., Phillips, P. E., Dani, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controls+of+tonic+and+phasic+dopamine+transmission+in+the+dorsal+and+ventral%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Controls of tonic and phasic dopamine transmission in the dorsal and ventral.</a> 76, 396-404 (2009).</li>
<li>Paredes, D., Grnaholm, A. C., Bickford, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+NGF+and+BDNF+on+baseline+glutamate+and+dopamine+release+in+the+hippocampal+formation+of+the+adult+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of NGF and BDNF on baseline glutamate and dopamine release in the hippocampal formation of the adult rat.</a> Brain. Res. 11141, 56-64 (2007).</li>
<li>Goggi, J., Puller, I. A., Carney, S. L., Bradford, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signalling+pathways+involved+in+the+short-term+potentiation+of+dopamine+release+by+BDNF%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Signalling pathways involved in the short-term potentiation of dopamine release by BDNF.</a> Brain. Res. 968, 156-161 (2003).</li>
<li>Cheer, J. F., Wassum, K. M., Heien, M. L., Phillips, P. E., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+enhance+subsecond+doapmine+relese+in+the+nucleus+accumbens+of+awake+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids enhance subsecond doapmine relese in the nucleus accumbens of awake rats.</a> J. Neurosci. 24, 4393-4400 (2004).</li>
<li>Phillips, P. E., Stuber, G. D., Heien, M. L., Wightman, R. M., Carelli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subsecond+dopamine+release+promotes+cocaine+seeking%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Subsecond dopamine release promotes cocaine seeking.</a> Nature. 422, 614-618 (2003).</li>
<li>Robinson, D. L., Heien, M. L., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+of+dopamine+concentration+transients+increases+in+dorsal+and+ventral+striatum+of+male+rats+duing+introduction+of+conspecifics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Frequency of dopamine concentration transients increases in dorsal and ventral striatum of male rats duing introduction of conspecifics.</a> J. Neurosci. 22, 10477-10486 (2002).</li>
</ol>

Pas de conflits d&#39;intérêt déclarés.

Le protocole présenté ici montre comment préparer et utiliser des tranches de cerveau de souris pour des expériences FSCV coronale. Bien que cette méthode est spécifique à l&#39;obtention et la mesure de la dynamique de la dopamine, d&#39;autres neurotransmetteurs tels que l&#39;adénosine, le peroxyde d&#39;hydrogène, la noradrénaline et la sérotonine ont été suivis in vivo ou in vitro avec FSCV 3, 8 - 11. FSCV peut être utilisé pour surveiller certains de ces autres neurotransmetteurs par d...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom </td><td> Société </td><td> Numéro CAS </td></tr><tr><td width="274"> Réactif </td><td></td><td></td></tr><tr><td width="274"> Chlorure de Potassium </td><td> Fisher </td><td width="142" valign="top"> 7447407 </td></tr><tr><td width="274"> Le chlorure de sodium </td><td> EMD Chemicals </td><td width="142" valign="top"> 7647145 </td></tr><tr><td width="274"> Le chlorure de magnésium </td><td width="194" valign="top"> Fisher </td><td width="142" valign="top"> 7791186 </td></tr><tr><td width="274"> Le chlorure de calcium </td><td width="194" valign="top"> Fisher </td><td width="142" valign="top"> 10035048 </td></tr><tr><td width="274"> Le bicarbonate de sodium </td><td width="194" valign="top"> EMD Chemicals </td><td width="142" valign="top"> 144558 </td></tr><tr><td width="274"> Phosphate de sodium dibasique </td><td width="194" valign="top"> EMD chimiques </td><td width="142" valign="top"> 7558794 </td></tr><tr><td width="274"> D-glucose </td><td width="194" valign="top"> Fisher </td><td width="142" valign="top"> 50997 </td></tr><tr><td width="274"> L&#39;acide ascorbique </td><td width="194" valign="top"> Fisher </td><td width="142" valign="top"> 50817 </td></tr><tr><td width="274"> Saccharose </td><td width="194" valign="top"> Fisher </td><td> 57501 </td></tr><tr><td width="274">&nbsp;</td><td width="194" valign="top">&nbsp;</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td width="274"> Matériaux </td><td width="194" valign="top"> Vendeur </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td width="274"> La fibre de carbone </td><td> Goodfellow Oakdale, PA </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Capillaires en verre </td><td> AM Systems Carlsborg WA. </td><td> 602000 </td></tr><tr><td width="274"> Fil d&#39;Argent </td><td> A-M Systems Carlsborg WA. </td><td> 787000 </td></tr><tr><td width="274"> Électrode de tungstène stimulante </td><td> Plastics One, Roanoke, Virginie </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Fil de platine </td><td></td><td></td></tr><tr><td width="274"> Le plomb métallique </td><td> Electronics Squires, Corneille, OU </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Adhésif Loctite 404 instantanée </td><td> Hankal Corp Rocky Hill CT. </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Lame de rasoir </td><td> Mondiale de précision Instruments Inc Floride. </td><td></td></tr><tr><td width="274"> BD épinière aiguille </td><td> BD Medical Systems, Franlin Lake, NJ </td><td> REF 405234 </td></tr><tr><td width="274"> Lame chirurgicale </td><td> Plume de rasoirs de sûreté Co. LTD. Le Japon </td><td></td></tr><tr><td width="274"></td><td></td><td></td></tr><tr><td width="274"> Logiciel </td><td width="194" valign = &quot;top&quot;&gt; Vendeur </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td width="274"> Logiciel de TH </td><td> ESA Inc, Chelmsford, MA </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Instrument </td><td width="194" valign="top"> Vendeur </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td width="274"> Chambre d&#39;enregistrement de submersion </td><td> Personnalisé scientifique, Denver, CO </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Sectionneur de relance Neorolog </td><td> Digitmeter, Hertfordshire, Angleterre </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Régulateur de température automatique </td><td> Warner Instrument Corporation </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Microscope (SZX7) </td><td> Olympus </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Microscope </td><td> Fisher </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Système de sectionnement Vibratome 3000 </td><td> Saint-Louest, MO. </td><td></td></tr><tr><td width="274"> Pompe à perfusion </td><td> Watson Marlow Limited, Falmouth Cornouailles - Angleterre </td><td> H110708 </td></tr><tr><td width="274"> Micropipette extracteur </td><td> Narishige, Tokyo, Japon </td><td></td></tr><tr><td width="274"> ChemClamp potentiostat </td><td> Sociétés Dagan, Minneapolis, MN. </td><td></td></tr></tbody></table>

dynamique présynaptique de la dopamine dans le striatum avec des tranches de cerveau de voltampérométrie cyclique à balayage rapide

Presynaptic Dopamine Dynamics in Striatal Brain Slices with Fast-scan Cyclic Voltammetry

Des recherches approfondies ont porté sur la dopamine, un neurotransmetteur en raison de son importance dans le mécanisme d&#39;action de l&#39;abus des drogues (cocaïne et d&#39;amphétamines par exemple), le rôle qu&#39;elle joue dans les maladies psychiatriques (schizophrénie et de trouble d&#39;hyperactivité avec déficit de l&#39;attention), et son implication dans dégénératives troubles comme le Parkinson et la maladie de Huntington. Sous des conditions physiologiques normales, la dopamine est connue pour réguler l&#39;activité locomotrice, la cognition, l&#39;apprentissage, affectent émotionnel, et la sécrétion d&#39;hormones neuroendocrines. Une des plus grandes densités de neurones dopaminergiques est dans le striatum, qui peut être divisé en deux régions distinctes neuroanatomiques connu comme le noyau accumbens et le noyau caudé-putamen. L&#39;objectif est d&#39;illustrer un protocole général pour la voltamétrie cyclique tranche de balayage rapide (FSCV) dans le striatum de souris. FSCV est une technique bien définie électrochimique fournissant l&#39;occasion de mesurer la libération de dopamine et de l&#39;absorption en temps réel dans drégions du cerveau iscrete. Microélectrodes en fibre de carbone (diamètre de ~ 7 pm) sont utilisés dans FSCV pour détecter l&#39;oxydation de dopamine. L&#39;avantage d&#39;utiliser des analyses pour détecter FSCV dopamine est sa résolution temporelle accrue de 100 millisecondes et une résolution spatiale de moins de dix microns, fournissant des informations complémentaires à la microdialyse in vivo.

L&#39;utilisation de voltampérométrie cyclique balayage rapide pour mesurer la dynamique évoquée électriquement présynaptique de la dopamine dans le striatum des tranches de cerveau.

Dynamique présynaptique de la dopamine dans le striatum avec des tranches de cerveau de voltampérométrie cyclique à balayage rapide

Des recherches approfondies se sont penchées sur le neurotransmetteur dopamine en raison de son importance dans le mécanisme d'action des drogues d'abus (par exemple, la cocaïne et ...

L'objectif général de cette procédure est d'illustrer un protocole général pour la télémétrie à balayage rapide par tranches en voltammétrie cyclique. Cela est réalisé en préparant d'abord le tissu cérébral pour des coupes coronales. Ensuite, des électrodes sont placées sur la région cérébrale discrète d'intérêt.L'étape suivante consiste à appliquer une tension sous forme d'onde triangulaire via l'électrode afin de détecter la dopamine. Enfin, un agent pharmacologique d'intérêt est appliqué sur la tranche de cerveau et son effet sur la dynamique présynaptique de la dopamine est observé. En définitive, ce protocole met en évidence des modifications de la dynamique présynaptique de la dopamine, telles que la libération de dopamine induite et les taux de captation de la dopamine par voltampérométrie cyclique rapide.Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur la dynamique de la dopamine présynaptique, elle peut également être appliquée à d'autres systèmes, y compris des animaux et des neurotransmetteurs, tels que les rats et les mouches drosophiles, ainsi que la sérotonine et la norépinéphrine. La démonstration de la procédure sera effectuée par Francis Mena, MEA Khalid et Erin oo, étudiants diplômés de mon laboratoire. Pour commencer cette procédure, conformément au manuscrit accompagnant, préparez trois types de solutions de liquide céphalorachidien artificiel : une solution de saccharose A-C-S-F-A-C-S-F pour les enregistrements voltamétriques et une solution A CSF modifiée pour l'étalonnage des électrodes. Ensuite, transférez 10 millilitres de la solution de saccharose A CSF dans un petit bécher et placez-le dans un seau à glace. Puis placez l'adhésif instantané Loctite dans un seau à glace.Ensuite, préparez une lame de rasoir et les outils nécessaires à la dissection, tels que des pinces, une spatule et des ciseaux, en les essuyant avec un tampon imbibé d'alcool. Puis sacrifiez une souris par décapitation et retirez rapidement son cerveau. Placez le cerveau dans un bécher contenant du saccharose glacé, une ASC pendant environ 10 minutes.Entre-temps, préparez le VIBRAM pour la découpe. Placez de la glace pilée dans le bain d'échantillons. Ensuite, placez la chambre à échantillons dans le Vibram et fixez-la fermement.Ajoutez plus de glace autour de la chambre à échantillons pour combler les espaces et veillez à ce qu'aucune glace n'entre dans la chambre. Ensuite, placez une lame de rasoir nettoyée dans le porte-lame. Puis remplissez la chambre à échantillons avec du LCR au saccharose glacé.Ensuite, versez un peu de solution de saccharose froide A CSF sur un morceau de papier absorbant placé sur une boîte de Pétri retournée. Transférez-y le cerveau de souris fraîchement disséqué à l’aide d’une pince. Puis retirez le cervelet en coupant le long de l’axe médio-latéral avec une lame de rasoir.Cela crée une base plate qui peut être fixée sur la platine vibram. Ensuite, ajoutez une goutte d'adhésif Loctite sur la platine de l'échantillon. Fixez immédiatement l'extrémité plate du cerveau préparé sur la platine, en la maintenant aussi droite que possible.Ensuite, placer la platine dans la chambre d'échantillons et serrer la vis. S'assurer que le cerveau est complètement immergé dans la solution de Ringer au saccharose dans la chambre. Après cela, régler la platine à l'aide de la commande afin que la lame de rasoir soit alignée avec le sommet du cerveau.Les paramètres optimaux pour le vibrotron sont obtenus en réglant la fréquence et la vitesse sur faible. Ensuite, réglez l'épaisseur des tranches à 400 micromètres. Les premières tranches ne contiennent généralement pas le striatum.Répétez la section jusqu'à l'obtention des tranches contenant le striatum. Une fois la région AAL du striatum atteinte, utilisez un pinceau pour soulever la tranche et la placer dans un bécher contenant du liquide céphalorachidien (CSF) oxygéné à température ambiante.Typiquement, on peut obtenir trois à quatre tranches contenant le complexe striatal dans lesquelles sont inclus le putamen caudé et le noyau accumbens. Laisser les tranches s'acclimater dans un liquide ACSF saturé avec un mélange de 95 % O₂ et 5 % CO₂, à température ambiante, pendant au moins une heure avant de commencer l'expérience. Pour débuter cette procédure, raccorder le tube au caisson d'enregistrement par immersion.Ensuite, pompez le LCR A oxygéné à température ambiante à raison d'un millilitre par minute. Réglez le contrôleur de température à 32 degrés Celsius une fois que le LCR A a rempli le support sur mesure pour tranches. Éliminez toute bulle d'air située sous le maillage à l'aide d'une seringue munie d'une aiguille.Créez une pression négative dans le tube de sortie à l’aide d’une seringue afin de démarrer l’écoulement pour contrôler le trop-plein de tampon. Placez un essuie-tout Kim sur le bord du support de coupe pour servir de mèche. Transférez ensuite une coupe vers le support de coupe dans la chambre d’enregistrement, qui est continuellement perfusée avec un liquide céphalorachidien artificiel (ACSF) oxygéné à température ambiante.Immergez l'électrode de référence au chlorure d'argent dans le support de tranches et connectez-la à l'étage de tête à l'aide d'une pince crocodile. Fixez l'électrode microfibre en carbone au micromanipulateur et reliez-la à l'étage de tête à l'aide d'une pince crocodile. Ensuite, abaissez l'électrode de stimulation en tungstène et l'électrode microfibre en carbone jusqu'à la surface de la tranche cérébrale de sal.L'électrode de stimulation sera utilisée pour délivrer soit une impulsion unique, soit plusieurs impulsions de stimulations électriques à la tranche afin d'induire la libération de neurotransmetteurs, permettant ainsi de mesurer la dopamine évoquée électriquement à l'aide de la voltammétrie cyclique à balayage rapide, ou FSCV, en appliquant une tension sous forme d'onde triangulaire à l'électrode. Maintenir le potentiel de l'électrode microfibre de carbone à -0,4 volt. L'augmenter jusqu'à une limite positive de 1,2 volt.Ensuite, ramener la tension à moins 0,4 volt à une vitesse de balayage de 400 volts par seconde. Stimuler la tranche toutes les cinq minutes et effectuer la mesure volumétrique du FLX de dopamine résultant pendant 15 secondes à chaque fois, après au moins trois stimulations. Les enregistrements de libération de dopamine stimulée électriquement stables sont définis comme présentant une différence inférieure à 10 % entre les hauteurs des pics.Passer à la perfusion de la coupe avec un LCR contenant l'agent pharmacologique d'intérêt à un débit de un millilitre par minute pendant 30 minutes afin d'obtenir un effet maximal similaire à l'enregistrement de base. Mesurer la libération de dopamine induite électriquement toutes les cinq minutes pendant la perfusion pharmacologique. La figure A illustre un exemple de mesure de la libération de dopamine évoquée électriquement par VSCF, suite à une stimulation par impulsion unique dans le corps strié.La figure B montre un tracé tridimensionnel en fausses couleurs qui combine les informations provenant à la fois des tracés du courant en fonction du temps et de la voltammétrie cyclique de Graham. De même, les figures A et C illustrent la libération de dopamine induite par une impulsion unique de stimulation électrique dans le noyau accumbens, respectivement dans la partie centrale (core) et dans la coquille (shell), tandis que les tracés tridimensionnels en fausses couleurs correspondant au noyau accumbens, partie centrale et coquille, sont indiqués respectivement dans les figures B et D. Sont représentés ici des tracés typiques obtenus après traitement de la coupe par un agent pharmacologique pendant 30 minutes, suivie d'une stimulation par impulsion unique afin d'induire la libération de dopamine dans le striatum dorsal (caudate putamen).Les agents utilisés dans les expériences sont la quinolone, la méthamphétamine et le facteur neurotrophique dérivé du cerveau. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la préparation de tranches coronales de cerveau de souris afin d'obtenir et de mesurer la dynamique présynaptique de la dopamine à l'aide de la télémétrie rapide et probablement fiable.

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Un nouveau moyen de mesurer la neurotransmission dopaminergique optiquement en utilisant des analogues fluorescents.

La libération de dopamine au niveau individuel terminaisons présynaptiques visualisées avec FFNs

La technique de mesure ampérométrique la libération de dopamine à partir d'une seule cellule en détectant le courant oxydatif produit par oxydation spontanée dopamine. Pince simultanée de la tension et de la méthodologie ampérométrie révéler la relation mécanique entre l'ensemble «activité» du transporteur de la dopamine et le rôle régulateur de l'activité sur le transport inverse de la dopamine.

Mesure Single Cell de la libération de dopamine avec Voltage-clamp simultanée et Amperometry

Cette vidéo montre l’implantation d’électrodes et de canules chez un rat anesthésié pour mesurer la libération de dopamine dans le noyau accumbens à l’aide d’un potentiostat et la perfusion de médicaments pour moduler l’activité dopaminergique dans l’aire tegmentale ventrale.

Surveillance de la libération de dopamine dans un modèle de rat avec manipulation des récepteurs neuronaux dopaminergiques VTA

Les fluctuations rapides de la dopamine extracellulaire (DA) interviennent à la fois dans le traitement de la récompense et le comportement motivé chez les mammifères. Ce manuscrit décrit l’utilisation combinée de la voltampérométrie cyclique à balayage rapide (FSCV) et de l’administration intra-orale de tastant pour déterminer comment les tastants modifient la libération rapide de dopamine chez les rats éveillés et se déplaçant librement.

Examen de Rapid Dopamine Dynamics avec Numérisation rapide voltampérométrie cyclique cours intra-orale administration exhausteur de goût chez les rats Awake

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.

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

L’objectif de ce protocole est de manipuler directement les récepteurs de la zone tegmentale ventrale pour étudier leur contribution à la libération subseconde de dopamine.

Perfusion et stimulation combinées avec voltampérométrie cyclique à balayage rapide (CIS-FSCV) pour évaluer la régulation du récepteur de la zone tegmentale ventrale de la dopamine phasique

Ce rapport démontre une technique d'isolation mécanique de neurones individuels viables conservant attachés boutons présynaptiques. Vibrodissociated neurones ont l'avantage d'une production rapide, un excellent contrôle pharmacologique et amélioré l'espace-pince sans influence des cellules voisines. Cette méthode peut être utilisée pour l'imagerie des éléments synaptiques et patch-clamp.

Vibrodissociation des neurones à partir de tranches de cerveau de rongeurs pour étudier la transmission synaptique et de l&#39;image terminaisons présynaptiques

Une manière robuste à l'étude des avalanches neuronale, c'est à dire invariante d'échelle éclate l'activité spatio-temporelle, indicative de la dynamique de l'état critique dans le cortex. Avalanches émergent spontanément dans le développement de couches superficielles du cortex culture qui permet de mesures à long terme de l'activité avec des tableaux intégrés planaires multi-électrodes (MEA) dans des conditions contrôlées avec précision.

Enregistrements tableau multi-électrodes des Avalanches neuronale dans des cultures organotypiques

L'interface électrode-tissu d'électrodes d'enregistrement de neurones peut être caractérisée par spectroscopie d'impédance électrique (SIE) et la voltamétrie cyclique (CV). Application de la capacité d'enregistrement des changements de tension de polarisation des propriétés électrochimiques de l'interface électrode-tissu et peut améliorer. Tension de polarisation, EIS, CV, et des enregistrements de neurones sont complémentaires.

Tension de polarisation, voltampérométrie cyclique, et la spectroscopie d&#39;impédance électrique pour des interfaces neuronales

Les enregistrements de paires sont des enregistrements simultanés de cellules entières à partir de deux neurones synaptiquement connectés, permettant une caractérisation électrophysiologique et pharmacologique précise des synapses entre les neurones individuels. Nous décrivons ici la méthodologie détaillée et les exigences pour établir cette technique dans les cultures de coupes organotypiques d’hippocampe dans tout laboratoire équipé pour l’électrophysiologie.

Appariés enregistrements de cellules entières dans organotypiques coupes d&#39;hippocampe

Découvrez la voltampérométrie cyclique à balayage rapide pour mesurer la dynamique présynaptique de la dopamine dans des tranches de striatum. Cette méthode permet d'étudier la libération et la recapture de la dopamine en temps réel.

Dynamique présynaptique de la dopamine dans le striatum avec des tranches de cerveau de voltampérométrie cyclique à balayage rapide (Vidéo) | JoVE Journal

Dynamique présynaptique de la dopamine dans le striatum avec des tranches de cerveau de voltampérométrie cyclique à balayage rapide

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