La voltammetria ciclica veloce può monitorare la neurotrasmissione dopamina in vivo nel contesto di farmaci, malattie e altre manipolazioni sperimentali. Questo lavoro descrive l'implementazione di QNsim1.0, un software per modellare le risposte dopaminiche stimolate elettricamente secondo il modello quantitativo neurobiologico per quantificare le stime della dinamica di rilascio e di reuptake della dopamina.
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Articolo metodologico
Modellazione di voltammetria ciclica veloce dei dati da dati neurotrasmettivali elettromagnetici a dopamina utilizzando QNsim1.0
In questo articolo
Sommario
Abstract
I percorsi dopaminergici centrali (DAergic) hanno un ruolo importante in una vasta gamma di funzioni, come l'attenzione, la motivazione e il movimento. La dopamina (DA) è implicata in malattie e disturbi tra cui disordine di iperattività, deficit di attenzione, malattia di Parkinson e lesioni cerebrali traumatiche. Quindi, la neurotrasmissione DA ei metodi per lo studio sono di interesse scientifico intenso. La voltammetria ciclica veloce di scansione in vivo (FSCV) è un metodo che consente di monitorare selettivamente i cambiamenti di concentrazione di DA con una risoluzione fine temporale e spaziale. Questa tecnica è comunemente usata in combinazione con stimoli elettrici di ascendenti vie DAergiche per controllare il flusso impulsivo della neurotrasmissione della dopamina. Sebbene il paradigma di neurotrasmissione DA stimolato possa produrre robuste risposte DA con morfologie chiare, rendendole suscettibili di analisi cinetiche, c'è ancora molto dibattito su come interpretare le risposte in termini di rilascio di DA e chiareCe componenti. Per affrontare questa preoccupazione, è stato recentemente sviluppato un quadro quantitativo neurobiologico (QN) di stimolato neurotrasmissione DA per modellare realisticamente le dinamiche di rilascio e reuptake di DA nel corso di una risposta stimolata DA. Le basi di questo modello sono basate su dati sperimentali provenienti da stimolati neurotrasmissione DA e su principi di neurotrasmissione adottati da varie linee di ricerca. Il modello QN implementa 12 parametri relativi alla stimolazione della dinamica di rilascio e di ricupero DA per modellare le risposte DA. Questo lavoro descrive come simulare le risposte DA utilizzando QNsim1.0 e anche dettagli i principi che sono stati implementati per discernere sistematicamente le alterazioni nella stimolazione della dopamina di rilascio e di reuptake.
Introduzione
La neurotrasmissione della dopamina (DA) svolge un ruolo essenziale nelle varie funzioni cognitive e comportamentali, e la sua disfunzione è implicata in varie malattie e disturbi comuni. In quanto tale, è fondamentale sviluppare metodi accurati per studiare quantitativamente la neurotrasmissione DA in vivo per valutare come la neurotrasmissione DA sia alterata nei contesti dei modelli di malattia e della farmacologia farmacologica. La voltammetria ciclica veloce (FSCV) consente di monitorare la neurotrasmissione in vivo DA con una risoluzione fine spaziale e temporale. Mentre è possibile monitorare la neurotrasmissione fisiologica DA in animali sve....
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Protocollo
1. Installazione, preparazione dati e lancio di QNsim1.0
- Scaricare "QNsim1.0.zip" (fornito come un supplemento) e estrarla in una directory desiderata.
- Preparare i dati di risposta DA stimolati per la modellazione con il programma software organizzando un foglio di calcolo in cui ogni colonna contiene una risposta temporale DA convertita a concentrazioni di μ M DA. Salvare questo file (.xlsx) nella stessa directory dei file di programma.
Nota: il foglio di calcolo può contenere più risposte in un singolo esperimento o più studi contenenti un numero fisso di risposte (vedere "esempio.xlsx" per un esempio). - Aprire il softw....
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Risultati
Sono inclusi nel programma software i dati di neurotrasmissione dei campioni DA ottenuti dallo striato dorsale del ratto (studio 1) e dal nucleo accumbens (studio 2) che vengono compilati in "Sample.xlsx". Il foglio di calcolo contiene i dati di concentrazione di DA delle risposte baseline a 60 Hz, 10 s e 5 s stimolazioni e una risposta a una stimolazione di 60 Hz, 5 s 35 minuti dopo la somministrazione del metilefenidato di trasporto DA inibitore (MPH) (10 mg / Kg, ip). I dati di risposta DA stimolati sono or.......
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Discussione
L'uso di FSCV per studiare la neurotrasmissione DA stimolata in vivo in origine negli anni '80 e che continua ad essere una ricca fonte di dati in vivo di neurotrasmissione con risoluzione senza precedenti spaziali e temporali. Le risposte stimolate DA riflettono un equilibrio complesso di rilascio e reuptake DA che sono modulati dalle stesse stimolazioni elettriche. Il modello QN incorpora i principi della ricerca di neurotrasmissione contemporanea per modellare in vivo i dati di neur.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno niente da rivelare.
Ringraziamenti
Riconosciamo l'Istituto di Riabilitazione UPMC per sostenere questo lavoro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| MATLAB R2016a per Mac | Mathworks | ||
| QNsim1.0 | Pacchetto | Software per modellare i dati FSCV utilizzando il framework QN |
Riferimenti
- Taylor, I. M., et al. Kinetic diversity of dopamine transmission in the dorsal striatum. J Neurochem. 133 (4), 522-531 (2015).
- Harun, R., Grassi, C. M., Munoz, M. J., Torres, G. E., Wagner, A. K. Neurobiological model of stimulated dopami....
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Ristampe e permessi
