Real-time Elettrofisiologia: utilizzando protocolli a circuito chiuso per sonda neuronali Dynamics and Beyond

Daniele Linaro; João Couto; Michele Giugliano

doi:10.3791/52320

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Articolo metodologico

Real-time Elettrofisiologia: utilizzando protocolli a circuito chiuso per sonda neuronali Dynamics and Beyond

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DOI:

10.3791/52320

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24 giugno 2015

Daniele Linaro¹ , João Couto¹ , Michele Giugliano¹

¹Department of Biomedical Sciences, University of Antwerp

In questo articolo

Sommario

I protocolli a circuito chiuso stanno diventando sempre più diffusi nell'elettrofisiologia moderna. Presentiamo un modo semplice, versatile ed economico per eseguire protocolli elettrofisiologici complessi in neuroni piramidali corticali in vitro, utilizzando un computer desktop e una scheda di acquisizione digitale.

Abstract

Neuroscienza sperimentale è testimone un crescente interesse per lo sviluppo e l'applicazione di nuove e, protocolli a circuito chiuso spesso complessi, in cui lo stimolo applicato dipende in tempo reale sulla risposta del sistema. Recenti applicazioni vanno dalla realizzazione di sistemi di realtà virtuale per lo studio di risposte motorie, sia in topi ¹ e in zebrafish ^2, per il controllo delle crisi epilettiche seguenti ictus corticale utilizzando optogenetics ^3. Uno dei principali vantaggi di tecniche anello chiuso risiede nella capacità di sondare superiori proprietà dimensionali che non sono direttamente accessibili o che dipendono da più variabili, quali eccitabilità neuronale ⁴ e affidabilità, mentre allo stesso tempo, massimizzando il sperimentale. In questo contributo e nel contesto di elettrofisiologia cellulare, descriviamo come applicare una varietà di protocolli a circuito chiuso per lo studio delle proprietà di risposta di piramidale neuroni corticali, recorded intracellulare con la tecnica del patch clamp in fettine di cervello acuto dalla corteccia somatosensoriale di ratti giovani. Poiché nessun source disponibile in commercio o aperto fornisce tutte le caratteristiche richieste per l'esecuzione in modo efficiente gli esperimenti descritti qui, un nuovo toolbox software chiamato LCG ⁵ è stato sviluppato, la cui struttura modulare massimizza il riutilizzo del codice informatico e facilita l'implementazione di nuovi paradigmi sperimentali. Le forme d'onda di stimolazione vengono specificati utilizzando un compatto meta-descrizione e protocolli sperimentali complete sono descritte nei file di configurazione basati su testo. Inoltre, LCG ha una interfaccia a riga di comando che è adatto per la ripetizione delle prove e l'automazione di protocolli sperimentali.

Introduzione

Negli ultimi anni, elettrofisiologia cellulare è evoluto dal paradigma tradizionale anello aperto impiegata in esperimenti di tensione e corrente clamp protocolli a circuito chiuso moderni. La tecnica a circuito chiuso più noto è forse il morsetto dinamica ^6,7, che ha permesso l'iniezione sintetica dei canali ionici artificiali voltaggio-dipendenti per determinare il potenziale di membrana neuronale ^8, lo studio approfondito degli effetti della non-deterministico sfarfallio on canali ionici sulla dinamica di risposta neuronale ^9, così come la ricreazione in vitro di realistico in vivo- come attività di fond....