ここでは、分離された全海馬調製物からのリズミカルなニューロンネットワークのシータおよびガンマ振動を記録するためのプロトコルを提示する。我々は、海馬の抽出からフィールド、ユニタリーおよび全細胞のパッチクランプ記録ならびにテータリズムの光発生ペーシングの詳細までの実験ステップを記載する。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
ここでは、分離された全海馬調製物からのリズミカルなニューロンネットワークのシータおよびガンマ振動を記録するためのプロトコルを提示する。我々は、海馬の抽出からフィールド、ユニタリーおよび全細胞のパッチクランプ記録ならびにテータリズムの光発生ペーシングの詳細までの実験ステップを記載する。
このプロトコールは、WTおよびトランスジェニックマウスの単離された全海馬からの調製および記録のための手順、ならびにシータ振動の研究のための最近の方法論および適用の概要を概説する。単離された海馬調製物の簡単な特徴付けが提示され、それにより、角膜アンモニア-1(CA1)および漿膜(SUB)領域のピラミッド細胞およびGABA作動性介在ニューロンの活性とともに、内部海馬θオシレータ間の関係が調べられる。全体的に、本発明者らは、単離された海馬がインビトロで固有のシータ振動を生成することができ、海馬内で生成されたリズムが、パルブアルブミン陽性(PV)介在ニューロンの光発生刺激によって正確に操作され得ることを示す。 インビトロで単離された海馬調製物は、視覚的に同定されたneuからの同時のフィールドおよび細胞内パッチクランプ記録を使用する独特の機会を提供するシータ・リズムの生成メカニズムの理解を深めています。
海馬のシータ振動(4から12 Hz)は哺乳動物の脳におけるリズム活性の最も優勢な形態の中で、そのようなエピソードメモリ1、2、3の時空間情報及び形成の処理として、認知機能に重要な役割を果たしていると考えられています。空間ナビゲーションと病変の研究、ならびに臨床的証拠を有するシータ変調場所細胞の関係を強調いくつかのin vivo研究は、海馬のシータ振動が記憶形成4、5、6、関連するメカニズムに関与しているという見解を支持しながら海馬の生成は、まだ完全に理解されていない。初期のインビボでの研究では、シータ活性は主として外因性オシレータ、特にリズム入力に依存していることが示唆された求心性脳構造から、このような隔壁及び嗅内皮質7、8、9、10として。一緒に海馬ニューロンの特性を有する海馬ニューラルネットワークの内部接続- -内因性因子の役割はまた、in vitroの観察11、12、13、14、15、16、17、18に基づいて仮定されました。しかし、離れていくつかの画期的な研究19、20、21、 体外スライス標本でシンプルに生理的に現実的な人口の活動を複製することができなアプローチを開発する上での困難から長い間、海馬の固有の能力および関連領域のより詳細な実験的検討が、シータ振動を自己生成するのを遅らせてしまった。
インビトロ薄切片実験の標準的な設定の重要な欠点は、脳構造の3D細胞およびシナプス組織が通常損なわれていることである。これは、局所的なグループ(半径1mm以下)から1つ以上の脳領域(> 1mm)にわたって広がるニューロンの集団に及ぶ、空間的に分布した細胞アセンブリに基づく協調的ネットワーク活動の多くの形態がサポートされないことを意味する。これらの考察を考慮して、シータ振動が海馬でどのように現れ、関連する皮質および皮質下の出力構造に伝播するかを研究するために、異なるタイプのアプローチが必要であった。
近年、双方向性を調べるための「完全なsepto-hippocampal」準備の初期の開発2つの構造22の構造、およびその後の「単離された海馬」調製の進化は、固有のシータ振動が外的な律動的な入力23を欠く海馬において自発的に起こることを明らかにした。これらのアプローチの値は、これらの領域の全体の機能構成は、インビトロ 22 におけるシータリズム発生器として機能するために保存しなければならなかった最初の洞察です。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
すべての手順は、McGill University Animal Care CommitteeとCanadian Animal Care Councilによって承認されたプロトコールとガイドラインに従って行われています。
1.急性海馬のインビトロ調製
注:インタクトな海馬調製物を単離するには、(1)溶液および装置の準備、(2)海馬の解剖および(3)固有のシータ振動の生成に必要な速い灌流速度システムの設定、の3つの主要ステップが必要である。このプロトコールでは、分離された海馬は、 in vitroでの構造の機能的連結性を維持することが非常に注意を要するような、高密度で繊細な調製物を構成するため、解剖から記録までのタイムリーな実行が特に重要である。すべてを事前に準備することにより、細胞dを最小限に抑えるために、できるだけ早く適切なレベルの灌流が利用可能であることが保証される麻酔し、生理的機能を維持する。
2.全海馬解剖
注:単離された海馬を解剖する方法は、もともと22に記載されたものと本質的に同一であるが、漏出速度および記録技術。
3.分離した海馬を記録するための高速灌流の設定
4.孤立した海馬における電気生理学
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このセクションは、インビトロでマウス単離された海馬調製物におけるシータ振動を研究することによって得られ得る結果の例を説明する。単離された海馬を抽出するための解剖手順を図1に示す 。この準備を使用して、複数のフィールド電極の配置中に固有のシータ振動を検査し、全体的な活動を記録し、分離された海馬の異なる領域および層( 図2 )の神経細胞集団に同期させたシナプス入力を記録することができる。自発的海馬シータ振動( 図3 )の間、およびリズム活動のオプトジェネティックな操作の間に、特定の細胞タイプの発火およびシナプス特性を特徴付けるために、全細胞パッチクランプと細胞外記録の同時の代表的結果が提示されるg ">図4)。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
急性海馬スライスからの電気生理学的記録は標準的なインビトロ技術を構成するが、ここに提示される方法は従来のアプローチとは実質的に異なる。特定の細胞層が表面で可視であり、直接検査することができる薄いスライス調製物とは異なり、インタクトな海馬調製物は、個々の層を横切って電極を標的脳領域に下ろすインビボ配置にさらに類似している。海馬の完全性は、局所的なニューロン集団の機能的な連結性および特性と共に保存される。これは、海馬の小規模および大規模ネットワークの振動を調べるための複雑で強力なツールを提供します。例えば、予め配線された回路とネットワーク内の細胞タイプの特異的特性との組み合わせは、本質的にかつ自発的に生成されるリズムのシータおよびガンマ振動を生じ、これは、海馬の重要な特徴を模倣するインビボでの mpal活性。このプロトコールで提示された方法を用いて、海馬は齧歯動物の脳から迅速に抽出され、急速に流れるaCSF環境において数時間生存可能なままである。基本的な電気生理学的手法は、特定のニューロン型の同期活動およびシナプス機能が海馬ダイナミクスにどのように影響するかを調べるため...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者は競合する商業的または財政的利益を宣言していない。
この研究は、カナダの健康研究および自然科学研究所によって支援されました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| 塩化ナトリウム | Sigma Aldrich | S9625 | |
| スクロース | Sigma Aldrich | S9378 | |
| 重炭酸ナトリウム | Σ Aldrich | S5761 | |
| NaH2PO4 - リン酸ナトリウム monobasic | Sigma Aldrich | S8282 | |
| 硫酸マグネシウム | Sigma Aldrich | M7506 | |
| 塩化カリウム | Sigma Aldrich | P3911 | |
| D-(+)-グルコース | Sigma Aldrich | G7528 | |
| 塩化カルシウム二水和物 | Sigma Aldrich | C5080 | |
| アスコルビン酸ナトリウム | Sigma Aldrich | A7631-25G | |
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| Equipment | |||
| Standard 解剖はさみ | フィッシャーサイエンティフィック | 08-951-25 | 脳抽出 |
| メスハンドル #4、14 cm | WPI | 500237 | 脳抽出 |
| フィルター鉗子、フラットジョー、ストレート(11cm) | WPI | 500456 | 脳抽出 |
| パラゴン ステンレススチールメスブレード #20 | Ultident | 02-90010-20 | 脳抽出 |
| ファインポイントカーブ解剖ハサミ | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 711999 | 脳抽出 |
| テフロン(PTFE)コーティングされた薄いヘラ | VWR | 82027-534 | 海馬の準備 |
| ヘイマンスタイルマイクロスパチュラ | フィッシャーサイエンティフィック | 21-401-25A | 海馬の準備 |
| ラボスプーン | フィッシャーサイエンティフィック | 14-375-20 | 馬の準備 |
| ウケイ酸ガラスパスツールピペット | ッシャーサイエンティフィック | 13-678-20A | 海馬の準備 |
| ドロッパー | フィッシャーサイエンティフィック | 馬の準備 | |
| カミソリの刃片刃 | VWR | 55411-055 | 海馬の準備 |
| レンズペーパー (4 x 6") | VWR | 52846-001 | 海馬の準備 |
| ガラスシャーレ (100 x 20 mm) | VWR | 25354-080 | 海馬の準備 |
| 氷用プラスチックトレイ; サイズ 30 x 20 x 5 cm | n.a.n.a | . | 海馬の準備 |
| シングル インライン ソリューション ヒーター | ワーナー インスツルメンツ | SH-27B | 灌流システム |
| バブリング | n.a.n.a | . | 灌流システム |
| タイゴン E-3603 チューブ (ID 1/16 OD 1/8) | フィッシャーブランド | 14-171-129 | 灌流システム |
| 電気スキレット | ブラック &デ | ッカーn.a. | 灌流システム |
| 95%O2/5%CO2ガス混合物(カルボゲン) | Vitalaire | SG466204A | 灌流システム |
| ガラス瓶/フラスコ (4 x 1 L) | n.a.n.a | . | 灌流システム |
| 水中録音 チャンバー | カスタムデザイン (FM) | n.a.Commercial | 代替品は使用できます |
| ガラスピペット (1.5/0.84 OD/ID (mm) ) | WPI | 1B150F-4 | 電気生理学 |
| ハムバグ 50/60 Hz ノイズエリミネーター | クエストサイエンティフィ | Q-Humbug | 電気生理学 |
| マルチクランプ700Bパッチクランプアンプ | 分子デバイス | マルチクランプ | 電気生理学 |
| マルチクランプ700Bコマンダープログラム | 分子デバイス | マルチクランプ | 電気生理学 |
| デジタル/アナログコンバーター | 分子デバイス | DDI440 | 電気生理学 |
| PCLAMP10 | 分子デバイス | PCLAMP10 | 電気生理学 |
| 防振テーブル | ニューポート | n.a. | 電気生理学 |
| マイクロマニピュレーター(手動操作) | シスキユー | MX130 | 電気生理学(LFP) |
| マイクロマニピュレータ(自動) | シスキユー | MC1000e | 電気生理学(パッチ) |
| オーディオモニター | A-M Systems | Model 3300 | 電気生理学 |
| マイクロピペット/パッチピペットプーラー | Sutter | P-97 | 電気生理学 |
| カスタムメイドの直立蛍光顕微鏡 | Siskiyou | n.a.Imaging | |
| アナログビデオカメラ | COHU | 4912-2000/0000 | イメージング |
| デジタルフレームグラバー イメージングソフトウェア付き | EPIX, Inc | PIXCI-SV7 | イメージング |
| オリンパス 2.5倍対物レンズ | オリンパス | MPLFLN | イメージング |
| オリンパス 40倍水浸対物レンズ | オリンパス | UIS2 LUMPLFLN | イメージング |
| カスタムメイドの発光ダイオード (LED) システム | カスタム | n.a. | 光遺伝学的刺激 (Amhilon et al., 2015) |
| Name | Company | カタログ番号 | Comments |
| Animals | |||
| PV::Cre (KI) mice | Jackson Laboratory | 在庫番号 008069 | 許可 PV介在ニューロンにおけるCre指向性遺伝子発現 |
| 恒常的条件付きAi9マウス (R26-lox-stop-lox-tdTomato (KI)) | Jackson Laboratoryの | ストック番号 007905 | Express TdTomato following Cre-mediated recombination |
| Ai32 mice (R26-lox-stop-lox-ChR2(H134R)-EYFP Jackson | Laboratory | stock number 012569 | Creへの曝露後に改善されたチャネルロドプシン-2/EYFP融合タンパク質を発現させるリコンビナーゼ |
| PVChYマウス | PV-Cre系統とAi32マウス(R26-lox-stop-lox-ChR2(H134R)-EYFP)を交配して得られた | 家育種 | n.a.Offspring |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。