Name: 脳組織における測定細胞外イオンの信号のための、二連と同心微小電極 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
Description: 学ぶイオン選択微小電極の作製と校正法。マウス海馬スライスを用いて、グルタミン酸刺激による細胞外ナトリウムとカリウムイオン濃度変化を測定し、神経活動におけるイオン動態を解析する手法を解説します。

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著者は、専門的な技術支援のためのC. Roderigoに感謝したいです。私たちは、ビデオ制作で助けをS.ケーラー（拡張イメージングのセンター、ハインリヒ・ハイネ大学デュッセルドルフ）をお願いいたします。著者の研究室での研究は、ドイツ研究協会（DFG：CRRにRoの2327 / 8-1）によって資金を供給されている（NH）は、ハインリッヒ・ハイネ大学デュッセルドルフと国立衛生研究所によって（MC）にR01NS032123を付与します。

<ol><li>Somjen, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+regulation+in+the+brain%3A+implications+for+pathophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">Ion regulation in the brain: implications for pathophysiology.</a> Neuroscientist. 8, 254-267 (2002).</li>
<li>Dietzel, I., Heinemann, U., Hofmeier, G., Lux, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-induced+changes+in+extracellular+Na%2B+and+Cl-+concentration+in+relation+to+changes+in+the+size+of+the+extracellular+space%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Stimulus-induced changes in extracellular Na+ and Cl- concentration in relation to changes in the size of the extracellular space.</a> Exp Brain Res. 46, 73-84 (1982).</li>
<li>Nicholson, C., ten Bruggencate, G., Stockle, H., Steinberg, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+and+potassium+changes+in+extracellular+microenvironment+of+cat+cerebellar+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Calcium and potassium changes in extracellular microenvironment of cat cerebellar cortex.</a> J Neurophysiol. 41, 1026-1039 (1978).</li>
<li>Rice, M. E., Nicholson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutamate-+and+aspartate-induced+extracellular+potassium+and+calcium+shifts+and+their+relation+to+those+of+kainate%2C+quisqualate+and+N-methyl-D-aspartate+in+the+isolated+turtle+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Glutamate- and aspartate-induced extracellular potassium and calcium shifts and their relation to those of kainate, quisqualate and N-methyl-D-aspartate in the isolated turtle cerebellum.</a> Neuroscience. 38, 295-310 (1990).</li>
<li>Prince, D. A., Lux, H. D., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+extracellular+potassium+activity+in+cat+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Measurement of extracellular potassium activity in cat cortex.</a> Brain Res. 50, 489-495 (1973).</li>
<li>Deitmer, J. W., Rose, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((pH+regulation+and+proton+signalling+by+glial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">pH regulation and proton signalling by glial cells.</a> Prog Neurobiol. 48, 73-103 (1996).</li>
<li>Chesler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+and+modulation+of+pH+in+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Regulation and modulation of pH in the brain.</a> Physiol Rev. 83, 1183-1221 (2003).</li>
<li>Kofuji, P., Newman, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKofuji%2C+P+%22Regulation+of+potassium+by+glial+cells+in+the+central+nervous+system%22">Regulation of potassium by glial cells in the central nervous system</a>. , Springer. (2009).</li>
<li>Nicholson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion-selective+microelectrodes+and+diffusion+measurements+as+tools+to+explore+the+brain+cell+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Ion-selective microelectrodes and diffusion measurements as tools to explore the brain cell microenvironment.</a> J Neurosci Methods. 48, 199-213 (1993).</li>
<li>Fedirko, N., Svichar, N., Chesler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+use+of+high-speed%2C+concentric+h%2B-+and+Ca2%2B-selective+microelectrodes+suitable+for+in+vitro+extracellular+recording%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Fabrication and use of high-speed, concentric h+- and Ca2+-selective microelectrodes suitable for in vitro extracellular recording.</a> J Neurophysiol. 96, 919-924 (2006).</li>
<li>Stephan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kir4.1+channels+mediate+a+depolarization+of+hippocampal+astrocytes+under+hyperammonemic+conditions+in+situ%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Kir4.1 channels mediate a depolarization of hippocampal astrocytes under hyperammonemic conditions in situ.</a> Glia. 60, 965-978 (2012).</li>
<li>Haack, N., Rose, C. R. Preparation, Calibration and Application of Potassium-Selective Microelectrodes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHaack%2C+N+%22Microelectrodes%22">Microelectrodes</a>. Lei, K. F. , Nova Science Publishers. 87-105 (2014).</li>
<li>Roos, A., Boron, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+pH%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Intracellular pH.</a> Physiol Rev. 61, 296-434 (1981).</li>
<li>Kleinhans, C., Kafitz, K. W., Rose, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-photon+Intracellular+Sodium+Imaging+Combined+with+UV-mediated+Focal+Uncaging+of+Glutamate+in+CA1+Pyramidal+Neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Multi-photon Intracellular Sodium Imaging Combined with UV-mediated Focal Uncaging of Glutamate in CA1 Pyramidal Neurons.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , (2014).</li>
<li>Hertz, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Roles+of+astrocytic+Na+%2CK+-ATPase+and+glycogenolysis+for+K+homeostasis+in+mammalian+brain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Res%22%5BJournal%5D)">Roles of astrocytic Na ,K -ATPase and glycogenolysis for K homeostasis in mammalian brain.</a> J Neurosci Res. , (2014).</li>
<li>Pumain, R., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-+and+amino+acid-induced+calcium+and+potassium+changes+in+rat+neocortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Stimulus- and amino acid-induced calcium and potassium changes in rat neocortex.</a> J Neurophysiol. 53, 1-16 (1985).</li>
<li>Vargova, L., Jendelova, P., Chvatal, A., Sykova, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutamate%2C+AMPA%2C+NMDA+Induced+Changes+in+Extracellular+Space+Volume+and+Tortuosity+in+the+Rat+Spinal+Cord%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Glutamate, AMPA, NMDA Induced Changes in Extracellular Space Volume and Tortuosity in the Rat Spinal Cord.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 21, 1077-1089 (2001).</li>
<li>Fellin, T., Gomez-Gonzalo, M., Gobbo, S., Carmignoto, G., Haydon, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocytic+glutamate+is+not+necessary+for+the+generation+of+epileptiform+neuronal+activity+in+hippocampal+slices%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Astrocytic glutamate is not necessary for the generation of epileptiform neuronal activity in hippocampal slices.</a> J Neurosci. 26, 9312-9322 (2006).</li>
<li>Rouach, N., Koulakoff, A., Abudara, V., Willecke, K., Giaume, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astroglial+metabolic+networks+sustain+hippocampal+synaptic+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Astroglial metabolic networks sustain hippocampal synaptic transmission.</a> Science. 322, 1551-1555 (2008).</li>
<li>Lux, H. D., Heinemann, U., Dietzel, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionic+changes+and+alterations+in+the+size+of+the+extracellular+space+during+epileptic+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Neurol%22%5BJournal%5D)">Ionic changes and alterations in the size of the extracellular space during epileptic activity.</a> Adv Neurol. 44, 619-639 (1986).</li>
<li>Zanotto, L., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aspartate+and+glutamate+induced+reductions+in+extracellular+free+calcium+and+sodium+concentration+in+area+CA1+of+%27in+vitro%27+hippocampal+slices+of+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Aspartate and glutamate induced reductions in extracellular free calcium and sodium concentration in area CA1 of 'in vitro' hippocampal slices of rats.</a> Neurosci Lett. 35, 79-84 (1983).</li>
<li>Borrelli, M. J., Carlini, W. G., Dewey, W. C., Ransom, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+making+ion-selective+microelectrodes+suitable+for+intracellular+recording+in+vertebrate+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A simple method for making ion-selective microelectrodes suitable for intracellular recording in vertebrate cells.</a> J Neurosci Methods. 15, 141-154 (1985).</li>
<li>Ammann, D., Anker, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neutral+carrier+sodium+ion-selective+microelectrode+for+extracellular+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Neutral carrier sodium ion-selective microelectrode for extracellular studies.</a> Neurosci Lett. 57, 267-271 (1985).</li>
<li>Deitmer, J. W., Schlue, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+Na%2B+and+Ca2%2B+in+leech+Retzius+neurones+during+inhibition+of+the+Na%2B-K%2B+pump%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Intracellular Na+ and Ca2+ in leech Retzius neurones during inhibition of the Na+-K+ pump.</a> Pflugers Arch. 397, 195-201 (1983).</li>
<li>Schwiening, C. J., Thomas, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+intracellular+calcium+and+its+muffling+measured+by+calcium+iontophoresis+in+snail+neurones%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Relationship between intracellular calcium and its muffling measured by calcium iontophoresis in snail neurones.</a> J Physiol. 491 (Pt 3), 621-633 (1996).</li>
<li>Chesler, M., Kraig, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+pH+of+astrocytes+increases+rapidly+with+cortical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Intracellular pH of astrocytes increases rapidly with cortical stimulation.</a> Am J Physiol. 253, R666-R670 (1987).</li>
<li>Ammann, D., Chao, P. S., Simon, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valinomycin-based+K%2B+selective+microelectrodes+with+low+electrical+membrane+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Valinomycin-based K+ selective microelectrodes with low electrical membrane resistance.</a> Neurosci Lett. 74, 221-226 (1987).</li>
<li>Deitmer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bicarbonate-dependent+changes+of+intracellular+sodium+and+pH+in+identified+leech+glial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Bicarbonate-dependent changes of intracellular sodium and pH in identified leech glial cells.</a> Pflugers Arch. 420, 584-589 (1992).</li>
<li>Lux, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+recording+ion+specific+microelectrodes%3A+their+use+in+pharmacological+studies+in+the+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Fast recording ion specific microelectrodes: their use in pharmacological studies in the CNS.</a> Neuropharmacology. 13, 509-517 (1974).</li>
<li>Nicholson, C., Phillips, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+diffusion+modified+by+tortuosity+and+volume+fraction+in+the+extracellular+microenvironment+of+the+rat+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ion diffusion modified by tortuosity and volume fraction in the extracellular microenvironment of the rat cerebellum.</a> J Physiol. 321, 225-257 (1981).</li>
<li>Chesler, M., Chan, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-induced+extracellular+pH+transients+in+the+in+vitro+turtle+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Stimulus-induced extracellular pH transients in the in vitro turtle cerebellum.</a> Neuroscience. 27, 941-948 (1988).</li>
<li>Thomas, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+sodium+activity+and+the+sodium+pump+in+snail+neurones%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Intracellular sodium activity and the sodium pump in snail neurones.</a> J Physiol. 220, 55-71 (1972).</li>
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著者らは、競合する利益はないと宣言している。

液体キャリアベースは、イオン選択電極が正常に何十年もの間、多くのイオンのために用いられてきた、非常に特異的なセンサは、22〜26が用意されています 。 ECSの幅はわずか約20〜50nmで、イオン選択の直径である間：脊椎動物の脳標本の細胞外空間（ECS）で使用する場合、一つは、これは非常に侵襲的技術であること、しかし、心に留めておく必要があります微小電極は、約1μm（二重の電極）以上（同心円状の電極）です。イオン選択性微小電極の先端は、このようにだけでなく、組織の彼らの突き刺しの間に組織を損傷するだけでなく、イオンの過渡現象の過小評価に有利、ECSを拡大します。これらの落とし穴にもかかわらず、神経活動に応じて、細胞外イオンの過渡現象は、この方法の信頼性を証明する、異なる研究室7,8間で著しく一致しています。 イオン選択性電極の性能と適合性使用されるセンサカクテル（ &#39;液膜のイオノフォア&#39;）によって定義され、それらの感度と選択性に依存します。センサーのカクテルは、 例えば 、カリウム27に対して高い選択性を示すK +選択微小電極のためのバリノマイシン、特別な担体分子が含まれています。それにもかかわらず、他のイオンとの交差反応性が発生する可能性がありますし、テストする必要があります。バリノマイシンは、結果を解釈する際に考慮しなければならアンモニウムに対する有意な交差反応性（例えば、11,12）を示します 。イオノフォアの電圧応答は、ネルンスト動作（参照方程式1）に従うため、また、信号対ノイズ比、検出閾値は、測定されるイオンの濃度に依存します。このように、しばらく小[K +] oをトランジェントトランジェントがはるかに難しいこんにちはに対して検出するようにしているoを低ベースライン[K +] oを、小さな[ の Na +]に対して大きな電圧変化を呼び起こしますGHベースライン[ の Na +] O（参照： 図5、図6）。 イオン選択性電極の性能も大きく、その電気的時定数によって支配される時間分解能によって決定されます。後者は主に、センサの軸方向の抵抗によって決定され、その内部の溶液と外部流体との間のピペットの長さに沿って分布容量によるものです。二重の構成では、抵抗が充填イオンセンサの長い列のために、高いです。 （この場合はホウケイ酸ガラスで）指定された絶縁誘電体の場合、容量は誘電体の厚さによって支配されます。二重の電極では、誘電体の幅は、ピペットのガラス壁に達します。ガラスが先端に近い薄くなるように、誘電体幅が低下し、静電容量が増加します。これらの要因には、数百ミリ秒から数の範囲の応答時間を有する電極を生成するために結合秒は、これらの要因は様々です。 同心の設計の主な利点は、軸方向の抵抗とバスの静電容量の両方が大幅に減少していることです。先端の前の最後の数マイクロメートルで唯一の名残を残して埋め戻しイオン交換体の抵抗の最も同心ピペットシャント、。また、同心のピペット内の充填液が物理的に非常に容量の低減、二枚のガラスの壁の厚さによって分離され、浴から離れています。 10先に示したように、低抵抗およびキャパシタンスの複合効果は、二桁の時間分解能の向上があります。同心の Ca 2+およびpH微小電極の場合には、90％の応答時間は10~20秒10と同様に低かったです。同心の設計の関連する利点は、より低いノイズレベル（参照： 図8）です。任意のアンビエンから大幅に減少し、抵抗のため、電圧過渡Tノイズが最小化されます。また、このような過渡状態からの回復が速いため、時定数の、迅速です。このようなアーティファクトは、したがって、小さく高速であり、生理的な録音（参照： 図8）にはあまり破壊的な効果を持っています。 同心の技術の欠点もあります。まず、それらのアセンブリは、より複雑で、時間がかかります。第2の欠点は、独立したマイクロマニピュレーターや特殊な二重のマニピュレータのいずれかの使用を伴う、その先端に別個の基準微小電極を配置する必要があることです。最後に、二重の微小電極は、同心電極に不可能であると同時に28、2つの異なるイオン種の検出を可能にする、三連の設計に拡張することができます。 最も一般的な落とし穴非効率的なシラン化。 任意の液体-SENSの製造において最も重要なステップ、および主要な障害物またはベースのイオン選択微小電極は、シラン化手順です。電極は、特定のイオン濃度の変化に応答する、またはサブネルンスト応答（10倍の濃度差あたりすなわち 、よく未満58 mVの）に応答しない場合には、シラン化の乏しい有効性は、一般的な原因です。大気中の湿度がそれぞれ、夏の高さ、または冬の条件の典型的な、高すぎる、または低すぎると我々の経験では、これが発生する可能性があります。それは室内湿度をある程度制御を発揮することが可能である場合、これらの問題を克服することができます。 電極抵抗は高すぎます。 必要に応じて、イオン感受性バレルの抵抗が面取りによって低減することができます。この目的を達成するために、数秒間水に懸濁させた研磨の強いジェットへのヒントを公開します。これは、最上の先端が破損し、所望の値に抵抗を下げることになります。 塩橋。 ソルトイオンと参照バレル間のブリ​​ッジが不十分またはnone応答の電極をもたらし、ひいては大幅キャリブレーションでその性能を混乱することができます。 （ポイント1.6を参照してください）​​。上述したように、これは主に二重のシータガラスが選択されている問題ですが、ここで説明したオフセット、ツイストバレル技術を使用する場合にまれです。 念頭に置いて製造の容易さで、ラックス29の元の二重のデザインは、多くの場合、有利に使用することができます。この方法は、（30,31参照）、また先端を経由して、イオン交換を組み込むことにより、以下の、先端からの吸引や除名によりシラン溶液への高速露出を塩溶液とイオンと参照バレルの事前充填を利用。これらの電極は、およそ10分で製造することができるが、その先端の大きさは、典型的には4μm以上であり、彼らは、実験中に失敗する傾向です。対照的に、その方法は、シラン化シラン蒸気および熱への暴露を含みますingが小さい日最後のヒント、そして時には数週間で電極を製造することができます。 まとめると、イオン選択性微小電極を準備する方法についてのいくつかのプロトコルとアプローチがあります。ここでは、100％に近いの全体的な成功率で、私たちの研究室でよく、かつ確実に動作ツイスト銃身のダブルと同様に同心円状の微小電極の製造のための2つの主要な手順を記載しています。重要なことは、これらの技術は、pH又はカルシウムを含む他のイオン種の測定に転送されます、また、一般的に液体で満たされた空洞または流体などの脳以外の製剤に適用されます。少なくとも最後のではなく、イオン選択的微小電極は、細胞内イオン濃度の決意を可能にします。なぜなら、それらの比較的大きなチップサイズ（約1ミクロン）で、これは、しかし、唯一の大きな細胞体を有する細胞に無脊椎動物の調製物28,32に見られるように、例えば 、そのようなことが可能となります。

An author's middle initial was omitted from the publication, <a href="http://www.jove.com/video/53058/double-barreled-concentric-microelectrodes-for-measurement">Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue</a>. The author&#39;s name has been updated to:
Christine R. Rose
from:
Christine Rose

A correction was made to Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue.

Erratum: Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue

脳内の電気信号伝達は、原形質膜を横切るイオンのフラックスに基づいています。細胞外空間に出入りする主要なイオン移動は、電位依存性イオンチャネルの通過だけでなく、シナプス後イオントロピー受容体やイオントランスポーターによっても媒介されます。したがって、ニューロンの活動は、すべての主要なイオンの細胞外濃度の複雑な変化を伴います1。例えば、興奮性活動中にニューロンにナトリウムが流入すると、細胞外ナトリウム濃度([Na+]o)2が低下することが示されている。細胞外カルシウム濃度についても同じことが言え、カルシウムイオンはシナプス前構造とシナプス後構造の両方に急速に入ります3。同時に、カリウムは逆方向に動き、これが低mM範囲の細胞外カリウム濃度([K+]o)の増加を媒介します4,5。シナプス活性はまた、細胞外pHの変化を引き起こし、これはグリア内pHを変化させるグリア膜フラックスによって部分的に緩和されます6,7。細胞外イオン濃度のこれらの活性関連の変化は、重大な機能的影響を及ぼします。例えば、[K+]oのわずかな増加でさえ、ニューロンおよびグリア細胞を脱分極させ、それによってニューロンの興奮性を変化させ、過剰なカリウムを除去するいくつかのメカニズムが存在する8。これらに失敗すると、ニューロンのてんかん様活動やうつ病の広がりなどの現象を引き起こす可能性があります1。 
その決定的な重要性のために、細胞外イオン濃度の定量的な決定は、生理学的および病態生理学的条件下での神経ネットワークの機能と機能不全を理解するためにしばしば必要であり、必要とされます。何十年もの間、ダブルバレルイオン選択性微小電極は、脳組織9のそのような測定のための優れたツールであることが証明されてきました。多くのイオンについて、他のイオンとの交差反応性が低い特異性の高いセンサーが利用可能です。従来のダブルバレル電極に加えて、いわゆる同心円電極が最近導入されました。後者は優れた時間分解能を提供しますが、10 を作成するには少し時間と労力がかかります。
以下では、これら2種類のイオン選択性微小電極の調製と校正について説明します。次に、これらの電極を脳スライス調製に使用して、薬物の入浴や圧力適用などのさまざまな刺激パラダイム後の興奮性活動によって誘発される[K +]oまたは[Na + ]oの変化を測定する方法を示します。

<table><tbody><tr><td>研磨剤&nbsp;&nbsp;</td><td>マイクロポリッシュ&nbsp;</td><td>Buehler GmbH</td><td>A.dest</td></tr><tr><td>ホウケイ酸ガラス キャピラリー</td>に溶解 <td>1405059</td><td>ヒルゲンベルグ</td><td>アプリケーション ピペット; 75 mm x 2 mm、壁厚 0.3 mm</td></tr><tr><td>ホウケイ酸ガラス キャピラリー、フィラメント</td><td>GC 150 F-15&nbsp;</td><td>Clark Electromedical Instruments, Harvard Apparatus</td><td>ダブルバレル微小電極のセンサー用&nbsp;</td></tr><tr>フィラメント<td>GC100-F-15</td><td>クラーク電気医療機器、ハーバード装置</td>付きホ<td>ウケイ酸ガラスキャピ</td>ラリーダブル<td>バレル微小電極の参照用&nbsp;</td></tr><tr><td>フィラメント付きホウケイ酸ガラスキャピ</td><td>ラリーGB-200TF-15&nbsp;</td><td>Science Products</td><td>同心円状、外側チャネル O.D. 2.0 mm&nbsp;&nbsp;</td></tr><tr><td>フィラメント付きホウケイ酸ガラスキャピラリー</td><td>GB-120TF-10</td><td>サイエンスプロダク</td><td>ツ 同心円状、インナーチャネル 外径 1.2 mm</td></tr><tr><td>Digidata</td><td>1322A</td><td>Axon Instruments</td><td></td></tr><tr><td>ヘッドステージ</td><td></td>付き電位計アンプ <td>カスタムメイド</td><td>Rin = 10 T&Omega; and Ibias=50 fA-1pA (市販品&nbsp; 代替品: e.g. Dagan IX2-700, ヘッドステージ付き (10ギガフィードバック抵抗)またはEPMS-07、NPI、Tamm、Germany)</td></tr><tr><td>実験チャンバー</td><td></td><td>カスタムメイド</td>から<td>市販例&nbsp;ワーナーインストゥルメンツ、米国;&nbsp;Scientifica、英国</td></tr><tr><td>ファーネス</td><td></td><td>ヘレウス</td>は<td>200°Cで一定に保たなければなりません。C</td></tr><tr><td>硬質粘着ワックス/歯科用ワックス&nbsp;</td><td>デイベリット502&nbsp;</td><td>Siladent Dr. Boehme &Schoeps GmbH</td><td></td></tr><tr><td>ホットプレート</td><td></td><td>カスタムメイド</td><td>40°Cで一定に保たなければなりません。C</td></tr><tr><td>プレキシガラス</td><td></td>製マイクロ電極ホルダー <td>カスタムメイド</td><td>ダブルバレル:O.D. &nbsp;キャピラリー1.5 mm、同心円:O.D.&nbsp;キャピラリー 2mm</td></tr><tr><td>マイクロマニピュレーター</td><td></td><td>ライツ</td><td></td></tr><tr><td>マイクロマニピュレーター</td><td>MD4R</td><td>ライカ</td><td></td></tr><tr><td>実体顕微鏡</td><td>M205C</td><td>ライカ</td><td></td></tr><tr><td>対物</td><td>レンズプラン 0.8xLWD</td><td>ライカ</td><td></td></tr><tr><td>ピペットプーラー</td><td>PP-830</td>型 <td>成重</td><td>同心円状微小電極&nbsp;</td></tr><tr><td>ピペットプーラー</td><td>P-97</td>型 <td>サッターインスツルメンツ&nbsp;</td><td>同心円状微小電極のセンサ&nbsp;</td></tr><tr><td>空気薬剤排出システム</td><td>Picospritzter Type II</td><td>General Valve TM Corporation</td><td></td></tr><tr><td>Travel dovetail stage</td><td>DT 25/M</td><td>Thorlabs</td><td></td></tr><tr><td>2液型接着剤</td><td>&nbsp;Araldite</td><td>Huntsman advanced materials GmbH</td><td>Oneは、アルミホイルの小さなストライプを使用して毛細管を貼り付けることもできます&nbsp;</td></tr><tr><td>シルバーワイヤー</td><td>99.9%&nbsp;</td><td>Wieland Edelmetalle</td><td></td></tr><tr><td>スライサー / Vibratome</td><td>Microm HM 650 V</td><td>Thermo Scientific</td><td></td></tr><tr><td>Software</td><td>AxoScope 8.1&nbsp;</td><td>Axon Instruments</td><td></td></tr><tr><td>垂直プーラー&nbsp;</td><td>PE-2型</td><td>成重科学機器</td><td>回転チャック付 &nbsp; ダブルバレル微小電極</td></tr><tr><td>x/y 並進ステージ</td><td></td><td>カスタムメイド</td><td></td></tr><tr><td>1(S),9(R)-(&minus;)-ビキュクリンメチオジド</td><td>Sigma aldrich</td><td>14343</td><td>GABAA受容体の競合的アンタゴニスト(光感受性);注意 有毒</td></tr>な<tr><td>CNQX</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>C-127</td><td>AMPA /カイニン酸受容体拮抗薬;注意 有毒</td></tr>な<tr><td>ジメチルスルホキシド(DMSO)</td><td>Sigma aldrich</td><td>D5879</td><td></td></tr><tr><td>DL-AP5</td><td>Alfa Aesar</td><td>J64210</td><td>NMDA受容体拮抗薬;注意 有毒</td></tr>な<tr><td>ヘキサメチルジシラザン (HMDS)</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>440191</td><td>注意: 可燃性、急性毒性 (経口、経皮、吸入) および金属および皮膚に対して腐食性</td></tr><tr><td>L-アスパラギン酸</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>A9256</td><td>NMDA および非 NMDA および EAAT を活性化します</td></tr><tr><td>L-グルタミン酸ナトリウム塩水和物</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>G1626</td><td>NMDA-R、AMPA-R、QA-R および KA-R) を活性化します)。</td></tr><tr><td>カリウムイオノフォアI - カクテルB</td><td>フルカ&nbsp;</td><td>60403</td><td>バリノマイシンに基づく;注意</td></tr>有毒な<tr><td>ナトリウムイオノフォアII - カクテルA</td><td>フルカ&nbsp;&nbsp;</td><td>71178</td><td>ETH 157</td></tr><tr><td>TTX</td><td>Ascent Scientific</td><td>Asc-055</td><td>Inhibitor of voltage-dependent Na+ channelsに基づいています。注意 有毒</td></tr><tr><td>水、超高純度</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>W3500&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

脳組織における測定細胞外イオンの信号のための、二連と同心微小電極

Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue

脳内の電気的活動は、膜を横切る大きなイオンフラックスを伴い、その結果、すべての主要なイオンの細胞外濃度に複雑な変化をもたらします。これらのイオンシフトは機能に重大な影響を与えるため、生理学的および病態生理学的条件下でのニューラルネットワークの機能と機能不全を理解するためには、その定量的な決定がしばしば必要となります。本研究では、脳組織におけるこのような測定のための優れたツールであることが証明されているダブルバレルイオン選択性微小電極の作製とキャリブレーションを実証します。さらに、いわゆる「同心円状」のイオン選択性微小電極についても説明されており、その設計の違いに基づいて、高速イオン変化の時間分解能がはるかに優れています。次に、これらの電極をマウス海馬の急性脳切片調製にどのように使用できるかを示します。ダブルバレルのカリウム選択性微小電極を使用して、グルタミン酸受容体アゴニストの外因性適用に応答して、またはてんかん様活性中の細胞外カリウム濃度([K+]o)の変化が実証されます。さらに、ナトリウム感受性、ダブルバレル電極、同心円電極の応答特性を示し、薬物の入浴または圧力適用によって誘発される細胞外ナトリウム濃度([Na+]o)の変化の検出を比較します。これらの測定値は、応答振幅は類似しているものの、同心円状のナトリウム微小電極は、ダブルバレル設計と比較して優れた信号対雑音比と応答時間を示すことを示しています。一般に、実証された手順は、pHやカルシウムなどの他のイオン種の測定に容易に移行でき、他の調製物にも適用できます。

<html> [K +] o及び興奮活動に応答して、その中の変化を監視するには、二重のカリウム選択的微小電極は、CA1領域の放線層に挿入しました。数分突き刺した後、電極のイオン選択バレルは約2.8 mMで、使用ACSFの[K +]に近い値（のO [K +]に対応し、安定したベースライン（ 図7A）に達しました 2.5 mm）です。 10秒間0.5 mMのグルタミン酸のバスアプリケーションは、〜0.7ミリ（ 図7A）に相当するベースライン下のアンダーシュートに続いて、約4mmによってO [K +]で可逆的増加を誘導しました。 0.4、0.3にグルタミン酸濃度を下げる、および0.2 mMのは、一過性の上昇と[K +] O（ 図7A）でアンダーシュートの両方の振幅の対応する減少を引き起こしました。 OAD / 53058 / 53058fig7.jpg &quot;/&gt; 興奮活動に応じて、図7.外カリウムトランジェント。（A）[K +] oをトランジェント、示されるように、10秒間のグルタミン酸の異なる濃度の浴アプリケーションによって誘発されるベースライン以下のアンダーシュートに続いて上昇、からなります。 （B）グルタミン酸受容体遮断薬と灌流の影響（CNQX、100μM; APV、100μM）およびテトロドトキシン（TTX; 0.5μM）[K +] oをトランジェントに10秒間0.5 mMのグルタミン酸の浴アプリケーションによって誘発されます。 0Mg 2+ / BICの存在下で、（C）自発[K +] oをトランジェント。 ACに示される実験は、二重バレルの電極を用いて行きました。説明のため、トレースはSawitzky・ゴーレイフィルタ（幅20）で平滑化した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53058/53058fig7large.jpg" target="_blank">をクリアしてください</a>この図の拡大版を表示するには、こちらICK。 以前の実験では、このようなグルタミン酸誘発[K +] O信号が大幅にTTXの適用中に変更されていないことを示し、したがって、電位依存性ナトリウムチャネルおよび神経活動電位発生15,16の開口部に概ね独立しています。グルタミン酸に応答して観察された[K +] Oの変化の根底にあるメカニズムを研究するために、我々は、グルタミン酸受容体遮断薬、すなわちCNQX（100μM; AMPA受容体遮断薬）を適用し、APVを（100μM; NMDA受容体遮断薬）の存在下でTTX（0.5μM）。 （; 図7B 例えば 17）、これらの遮断薬と一緒にお風呂灌流時には、グルタミン酸誘発[K +] oが変化する前に報告されているようにイオンチャネル型グルタミン酸受容体チャンネルの開口部への依存度を確認し、事実上廃止されました。 さらにトンを実証するために、彼外[K +]信号を生成するためのグルタミン酸作動性興奮の関連性、スライスは10μMのビククリンのメチオダイド（0Mg 2+ / BIC）を含む名目上のMg 2+を含まない生理食塩水で灌流しました。これは、NMDA受容体の電位依存性Mg 2+を-blockを緩和し、ネットワーク（ 例えば、18,19）に自発的再発性てんかん様活動を引き起こし、GABA A受容体を遮断することによって阻害を弱めます。予想されたように20、自発的、再発[K +] oをトランジェント、約1.5mmに相当するが0Mg 2+ / BIC生理食塩水（ 図7C）で検出されました。これらの応答の間には、0.2mm程度が発生した（ 図7C）の平均振幅と[K +] oを過渡に小さいです。 第二の実験セットにおいて、我々は、の適用により誘発【のNa +] Oの変化を決定するために【のNa +]感受性微小電極を使用しグルタミン酸アゴニスト。ここで、我々はまた、2つの異なるアプリケーションのパラダイムを採用し、二連と同心の微小電極の応答特性を比較しました。 [ の Na +]感受性微小電極は、約50μmの深さで放線層に配置しました。安定なベースラインが達成された後、グルタミン酸アゴニスト、L-アスパラギン酸（2.5ml /分の10mM、120秒間、浴灌流）浴潅流ごとに適用しました。以前の21観察されたように、アスパラギン酸の適用は、約5分続いたし、その後ベースラインに戻った （図8A）を回収し始めた約15 mMのでO [ の Na +]でゆっくりと減少を引き起こしました。両電極により決定【のNa +] O信号のピーク振幅と速度は、これらの条件下で実質的に同一であった注目すべきことに、同心の電極は、より安定したベースラインと低ノイズレベル（ 図8A）を示しました 。 Rをテストするには<html>より迅速なアプリケーションパラダイムの下で異なる電極の特性をesponse、我々はイオン選択性微小電極の先端から20〜40ミクロンの距離で放線層に位置し、微細ガラスピペットを介してグルタミン酸を、適 ​​用される圧力。 21予想されたように、200ミリ秒のためのグルタミン酸の適用（10 mM）を[ の Na +] O（ 図8B）の低下を引き起こしました。減少O [ の Na +]のピーク振幅は、（二連：4.5から13.5 mMであり、n = 14;同心：2.0から19.1 mmであり、N = 15）は、電極の両方のタイプの同じ範囲にありました。しかし、遅い浴灌流（上記参照）、信号対雑音比だけでなく、電極の2つのタイプによって検出【のNa +] O信号の経時変化のみならずで得られた結果とは対照的に、有意に異なりました。ピークまでの平均時間は、同心円状の微小電極のための銃身、ダブル、わずか1.3秒3.5秒でした。 ve_content &quot;&gt;このように、これらの結果は、またのCa 2+及びpH選択的対応10のために注目されたように、二重のの Na +対同心選択性微小電極、（参照： 図6Cおよび図8B）の速い応答速度を確認しますショートバーストシナプス刺激が速いシナプスによって誘発されるイオンの過渡現象を喚起するために実施した。前者の研究とは対照的に、唯一の傾向が、私たちのアプリケーションと同心と二重の電極間の平均ピーク振幅に有意差は認められていますパラダイム。これはおそらく、事実による2（20-40ミクロ​​ン）の要因によって変えるイオン選択微小電極の先端からアプリケーションピペットの距離ということであり、その結果、標的領域における最大のグルタミン酸濃度そのピーク振幅の既存の違いを妨害、別の実験では同じではありませんでした。 （A）トップ痕跡：ボルタの変更二重の電極（黒の点線のトレース）とバスの Na + 濃度の変化に応じて、同心円状の電極（グレーのトレース）のリファレンス・バレル（のV REF）のGE（[ の Na +]は b）に示すように。両電極の電圧応答が実質的に同一であることに注意してください。ボトムトレース：[ の Na +] Bの変化に応じて、二重の電極（黒のトレース）と同心円状の電極（グレーのトレース）のの Na + -電位（V のNa +）の電圧の変化。 （B）両電極のV のNa +対B [ の Na +]の半対数プロット。データの線形プロットは、両方の電極のための約48 mVでの傾きを明らかにしました。 70 mmの152 mMのから[ の Na +] Bの急速な変化に二重の（黒のトレース）のV のNa +（C）の対応と同心電極（グレーのトレース）。同心円状の電極の応答時間は著しくFASであることに注意してくださいター。例示の目的のために、トレースはSawitzky-ゴレイフィルタで平滑化した（幅20）。 <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/53058/53058fig8.jpg" /> 図8：細胞外ナトリウムトランジェント・二連と同心の電極によって検出されました。 （A）過渡のV REFの変化や[ の Na +]バーで示されるように、O 120秒間の10mMアスパラギン酸と一緒にお風呂灌流により誘発されます。上部トレースは、二重の電極を用いて行った記録が、下側のトレースは、同心円状の電極を用いて記録した表示します。 （B）過渡のV REFの変化や[ の Na +]矢印で示すように、O 0.2秒間の10mMグルタミン酸と局所的な圧力の適用によって誘発されます。上部トレースは、二重の電極を用いて行った記録が、下側のトレースは、同心円状の電極を用いて記録した表示します。赤い点線の線は、その最大の信号の開始までの期間の線形フィットを表します。同心円状電極の応答時間は、この条件の下で大幅に高速であることに注意してください。説明のために、トレースがSawitzky・ゴーレイフィルタ（幅20）で平滑化した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53058/53058fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

脳組織のイオン濃度を測定するための2種類のイオン選択性微小電極（ダブルバレルと同心円状）の作製、較正、および特性を実演します。次に、これらをマウス海馬スライス調製に用い、興奮活性が細胞外カリウム濃度とナトリウム濃度の両方を変化させることを示します。

Electrical activity in the brain is accompanied by significant ion fluxes across membranes, resulting in complex changes in the extracellular ...

この手順の全体的な目的は、脳組織の細胞外空間におけるイオンダイナミクスを検出および分析することです。イオンの一過性変化の測定は、ダブルバレル型または同心円筒型設計に基づいて作製可能なイオン選択性マイクロ電極を用いて行われます。最初のステップとして、実験用バス内でマイクロ電極の校正を行います。次に、電極をマウス海馬の急性切片に刺入して記録を行い、伝達物質であるグルタミン酸またはグルタミン酸アゴニストを投与して細胞外イオンシフトを誘発させます。グルタミン酸が後シナプス棘のイオンチャネル型受容体に結合してそれを開口させると、細胞内へのナトリウムの流入と細胞外へのカリウムの流出が起こります。最終的に、これにより細胞外ナトリウムの減少と細胞外カリウムの増加が生じ、これをイオン選択性マイクロ電極で検出します。本手法は、脳内における細胞外イオン調節および活動誘発性鉄過渡応答を研究するために用いられます。ここでは、2種類のイオン選択性微小電極の作製と校正について説明します。また、神経伝達物質の投与に応答して生じる細胞外カリウムまたはナトリウムの変化を、急性脳組織切片を用いて測定する方法を示します。本手順は、Nicole Hark氏とSimon氏によって実演されます。まず、イオン感受性バレルに使用するフィラメント付きのボアシリケートガラスキャピラリーと、後のリファレンスバレルに使用する別のキャピラリーを準備します。次に、2液混合型接着剤または小さなアルミホイルの断片を用いて、長いキャピラリーと短いキャピラリーの両端を固定します。残存水分を除去するため、ダブルキャピラリーを電気炉にて60 °Cで1時間加熱します。その後、使用するまで電極をデシケーター内で保存します。リボルバーチョークを用いて、ダブルキャピラリーを垂直型プラーの中央に配置します。キャピラリーの伸長を防ぐためにチョークを使用してください。リボルバーを水平に回転させることができるまで、ガラスが十分に柔らかくなるまでコイルを静かに保持します。冷却後、180度回転させてチャックし、メカニカルブレイクを取り除きます。2本の鋭いダブルバレルキャピラリーを作成するため、キャピラリーを延伸させる2回目の加熱プロトコルを適用します。二重キャピラリーのチップ径は、1 µmに近いものである必要があります。次に、細菌の定着を防ぐため、リファレンスバレルをチップの先端まで蒸留水で満たします。以下の手順では、二重バレルキャピラリーのチップを上にした状態で、専用のホルダーに設置します。次に、このホルダーをあらかじめ加温したHMDSが入った広口瓶にセットし、70分間インキュベートします。その後、キャピラリーを金属製スタンドに移します。続いて、あらかじめ加熱した電気炉に2時間入れ、コーティング後の両方のバレルを乾燥させます。使用するまで、キャピラリーはデシケーター内で乾燥した状態に保持してください。実験当日、シリコン処理されたバレル先端に2〜3 µLのイオン選択性センサーを充填し、イオン選択性電極を準備します。次に、ナトリウム感受性マイクロ電極の場合は100 mM 塩化ナトリウムを、カリウム感受性マイクロ電極の場合は100 mM 塩化カリウム生理食塩水をバレルに逆充填します。この操作中に、追加の気泡が入らないように注意してください。作製に成功し、センサーが適切に充填されていれば、バックフィルに対してセンサー表面がはっきりと視認できる凹面として現れます。次に、リファレンスチャネルを充填し、両方のバレルに塩素化銀線を挿入して、各バレルをデンタルワックスで封印します。この手順では、水平型プラーを用いて2 mmのキャピラリーを引き出し、短いテーパーと4 µmの先端径になるように調整してください。使用直前に、シリコン処理したキャピラリーに0.2 µLのセンサーを充填します。内部キャピラリーを準備するには、細径キャピラリーを引いて、長いテーパーと鋭い先端を持つ2本のキャピラリーを作成します。その後、それらを100 mM塩化ナトリウムまたは100 mM塩化カリウム生理食塩水で満たします。センサーを充填したキャピラリーと生理食塩水を充填したキャピラリーを、カバーガラスで製作したカスタムストッパーの上に、互いに直線状に並べて配置します。小さい方のキャピラリーを、大きい方のキャピラリーに部分的に挿入します。次に、キャピラリーを別のカバーガラスに固定します。モデリングクレイを用いてキャピラリーを顕微鏡のステージに固定し、100倍の倍率で観察します。マイクロマニピュレーターに取り付けたガラス棒を用いて、外側キャピラリーの先端と内側キャピラリーの先端の距離がおよそ5 µmになるまで、外側キャピラリーを内側キャピラリーに向けてゆっくりと前進させます。外側キャピラリーの開口端を歯科用ワックスで内側キャピラリーに固定し、銀線を挿入します。参照電極を準備するために、垂直型プラーでフィラメントを用いてキャピラリーを引き、上のピペットを廃棄した後、下のチャックを開き、下のピペットを約5 mm持ち上げます。再びチャックを閉じ、下の電極の先端が加熱コイルの約5 mm上に位置するまで持ち上げます。その後、コイルを加熱し、ピンセットを使用して先端を側方に約45度曲げます。メインシャフトと平行になるように、チップをさらにマイナス45度ほど曲げます。次に、リファレンスバレルにリン酸緩衝生理食塩水（HBSS）を満たします。そこに塩化銀線を挿入し、歯科用ワックスでバレルを密封します。このステップでは、イオン感受性電極と参照電極の両方をマイクロマニピュレーターに取り付け、A CSFで灌流された実験チャンバー内に降ろします。実体顕微鏡下で、塩素化銀線を差動増幅器のヘッドステージの各入力端子に接続します。その後、電極抵抗を測定します。その後、電圧信号をゼロに調整し、キャリブレーションのための記録を開始します。安定したベースラインが得られたら、測定対象のイオンを規定濃度で含む生理食塩水に切り替えます。次に、厚さ 250 micron の海馬スライスを実験チャンバーに移し、グリッドで固定します。校正済みのイオン選択性マイクロ電極をスライス表面まで降ろします。次に、電極をさらに約 50 microns、CA1 領域の stratum radiatum まで挿入します。トランスミッターアゴニストを投与するため、適用ピペットに 0.5 millimolar のグルタミン酸を満たします。ピペットをマイクロマニピュレーターに取り付け、圧力印加装置と接続します。次に、印加用ピペットを組織内に下げ、イオン選択性マイクロ電極の先端付近に慎重に配置します。40 millibarsの圧力印加を開始します。ここに示すのは、バス液のナトリウム濃度変化に応答した、ダブルバレル電極および同心電極のリファレンスバレルの電圧変化です。また、これらはバス液のナトリウム濃度変化に応答した、ダブルバレル電極および同心電極のナトリウム電位の電圧変化です。この図は、バス液のナトリウム濃度の半対数プロットに対する、両電極のナトリウム電位の電圧を示しています。線形プロットにより、両方の電極で約48ミリボルトの傾きがあることがわかります。ここでは、バス内の急速な変化（ナトリウム濃度が152ミリモルから70ミリモルへ変化）に対する、ダブルバレル電極および同心円状電極の応答を示します。同心電極の応答速度が大幅に速いことに注目してください。この図は、ダブルバレル電極と同心電極によって検出された細胞外ナトリウムの一過性変化を示しています。バーで示されている通り、10 millimolarのアスパラギン酸を120秒間バス灌流させることで、参照バレルの電位の一過性変化と細胞外ナトリウム濃度の一過性変化が誘導されました。また、この図では、10 millimolarのグルタミン酸を0.2秒間局所圧入することで、参照バレルの電位の一過性変化と細胞外ナトリウム濃度の一過性変化を誘導しています。この条件下では、円錐電極の応答速度が大幅に速くなることに注意してください。この手順を行う際は、適切なサイランシング（静止化）が、鉄選択性マイクロ電極を正常に作製するための重要なステップであることを念頭に置いてください。このビデオを視聴することで、脳組織における細胞外鉄の過渡的な検出のために、これらの電極をどのように準備し使用するかについて、十分に理解できたはずです。

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神経科学

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