Qui, descriviamo un protocollo per indurre la plasticità a lungo termine dell'eccitabilità intrinseca neuronale nei neuroni relè dal nucleo genicolato laterale dorsale mantenuto in fette di cervello ex vivo.
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Articolo metodologico
Qui, descriviamo un protocollo per indurre la plasticità a lungo termine dell'eccitabilità intrinseca neuronale nei neuroni relè dal nucleo genicolato laterale dorsale mantenuto in fette di cervello ex vivo.
Il nucleo genicolato laterale dorsale (dLGN) è stato a lungo ritenuto un relè di base per le informazioni visive che viaggiano dalla retina alle aree corticali, ma recenti scoperte suggeriscono una plasticità funzionale ampiamente sottovalutata delle cellule principali dLGN. Tuttavia, i meccanismi cellulari che supportano questi cambiamenti non sono stati completamente esplorati. Qui, riportiamo un protocollo per indurre il potenziamento a lungo termine dell'eccitabilità neuronale intrinseca (LTP-IE) nelle cellule dorsali dLGN relay da fette cerebrali acute di giovani ratti. La plasticità intrinseca è generalmente indotta in parallelo con la plasticità sinaptica. Tuttavia, nei neuroni dLGN, LTP-IE è indotto in modo affidabile da un'attività di picco a una frequenza di 40 Hz per 10 minuti. LTP-IE nei neuroni relè dLGN è di lunga durata in quanto può essere seguito fino a 40 minuti dopo il protocollo di induzione. In conclusione, i risultati di questo studio forniscono la prima evidenza dell'induzione di plasticità intrinseca nelle cellule relè dLGN, sottolineando così ulteriormente il ruolo dei neuroni talamici nella plasticità visiva dipendente dall'attività.
L'obiettivo generale di questo documento è fornire un modo semplice per indurre una plasticità duratura dell'eccitabilità neuronale nei neuroni talamici visivi del ratto in vitro, utilizzando la modalità standard current-clamp della tecnica patch clamp1,2. La logica alla base dello sviluppo di questa tecnica è la sua semplicità e riproducibilità. Il vantaggio rispetto alle tecniche alternative, come la stimolazione di input sinaptici abbinati o meno a potenziali d'azione postsinaptici erogati con una data tempistica, è la sua affidabilità.
Si pensa tradizionalmente che la plasticità nel sistema visivo si esprima esclusivamente a livello corticale, mentre il nucleo genicolato laterale dorsale (dLGN), una struttura primaria ricevente di input retinici a livello talamico, è tradizionalmente considerato solo un relè di informazioni visive3. Tuttavia, questa conclusione iniziale è stata messa in discussione da lavori recenti che indicano che questa visione semplicistica non regge più a lungo4,5,6. Ad esempio, deficit funzionali nella risposta visiva sono già stati osservati nei pazienti ambliopici allo stadio LGN7. Inoltre, un'ampia percentuale di neuroni relè dLGN in un dato territorio monoculare riceve input da ciascun occhio, indicando una potenziale binocularità per una grande percentuale di neuroni dLGN8,9,10. Inoltre, la deprivazione monoculare produce un cambiamento significativo nella dominanza oculare nei neuroni dLGN5,11,12.
Tra i meccanismi di plasticità funzionale che possono verificarsi nello spostamento della dominanza oculare, la plasticità dell'eccitabilità neuronale intrinseca è un potenziale candidato. Infatti, molte regioni del cervello, comprese le aree visive, esprimono plasticità intrinseca a seguito di vari compiti comportamentali13,14. È stata segnalata plasticità intrinseca a lungo termine nei neuroni centrali in seguito alla stimolazione degli input afferenti del glutammato15,16,17,18, attività di picking19,20, stimolazione sensoriale21 o successiva attività o deprivazione sensoriale20,22,23. Qui, descriviamo un protocollo che consente l'induzione del potenziamento a lungo termine dell'eccitabilità intrinseca (LTP-IE) nei neuroni relè dLGN a seguito di attività di picco a una frequenza di 40 Hz. La frequenza di attivazione di 40 Hz corrisponde a una frequenza osservata nella maggior parte dei neuroni dLGN in vivo dopo stimolazione visiva24,25.
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Tutti gli esperimenti sono stati condotti secondo le linee guida europee e istituzionali (Direttiva del Consiglio 86/609/CEE e Consiglio Nazionale delle Ricerche francese e approvate dall'autorità sanitaria locale (Servizi Veterinari, Prefettura delle Bocche del Rodano, Marsiglia)).
1. Animali
2. Fette acute di dLGN di ratto
3. Elettrofisiologia del patch-clamp a cellula intera
NOTA: Per le registrazioni di patch-clamp su cellule intere da neuroni relè dLGN, usa un amplificatore patch-clamp specifico.
4. Acquisizione dati
5. Induzione di LTP-IE
6. Analisi dei dati
NOTA: La procedura di analisi è la stessa prima (condizioni di controllo) e dopo l'induzione LTP-IE.
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I neuroni del dLGN sono stati registrati in configurazione whole-cell e la LTP-IE è stata indotta mediante scariche di potenziali d'azione a 40 Hz per 10 min in presenza di antagonisti dei recettori ionotropici per il glutammato e per il GABA (Figura 3A). È stato osservato un aumento triplo nel numero di potenziali d'azione 20-30 min dopo l'induzione (Figura 3B), senza alcun cambiamento nella resistenza in ingresso, Rin (Figura 3C...
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Riportiamo qui l'induzione di LTP-IE nei neuroni dLGN mantenuti in vita in fette cerebrali acute mediante stimolazione del neurone registrato per evocare potenziali d'azione ad una frequenza di 40 Hz per 10 minuti. Questo protocollo è semplice da implementare in qualsiasi laboratorio di neurofisiologia in quanto richiede un numero minimo di apparecchiature (affettatrice, microscopio, 1 amplificatore, 1 scheda di acquisizione e computer). Tuttavia, è necessario rispettare alcuni passaggi critici per raccogliere dati prezi...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Supportato da INSERM, CNRS (a DD), AMU (a MR), FRM (da DVS20131228768 a DD e da DEQ20180839583 a DD), NeuroSchool (programma "France 2030" tramite A*Midex (Initiative d'Excellence d'Aix-Marseille Université, AMX-19-IET-004) e finanziamento ANR (ANR-17-EURE-0029 a AW) e ANR (LoGiK, ANR-17-CE16-0022 a DD, Plastinex, ANR-21-CE16-013 a DD). Ringraziamo A Venture & K Milton per l'eccellente cura degli animali.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Microtomo a lama vibrante automatizzato | Leica | VT-1200S | vibratomo/affettatrice |
| Tubo in vetro borosilicato | Phymep | B-15086-10 | |
| Controller Typ V | Luigs& Regolatore di temperatura Neumann | Typ V | |
| Software Igor Software | analisi | wavemetrica | |
| Videomicroscopia a infrarossi | Fotocamera | XM-10 | |
| Kynurenate | Merk/Sigma | K3375 | AMPA/NMDA |
| Sistema di acquisizione dati a basso rumore | Axon - Dispositivi molecolari | Digidata 1440A | |
| Micromanipolatori | Luigs& Neumann | LN Mini25 | |
| Multiclamp 200B | Axon - Molecular devices | N/A | Amplificatore patch-clamp |
| Multiclamp 700B | Axon - Molecular devices | N/A | Amplificatore patch-clamp |
| PC-100 Estrattore | Narishige | PC-100 | per micropipette |
| PClamp10 | Axon - Molecular devices | N/A | Software |
| Picrotossina | AbCam | ab120315 | bloccante dei recettori GABAA |
| Slice mini camera | Luigs& Neumann | LN Chambre Slice mini I-II | Microscopio verticale a camera sommersa |
| Olympus | BX51 WI |
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