Name: 海馬シータバンドのチューニングインビトロ：隔離されたげっ歯類胸腺腫回路からの記録方法 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 37 s
Description: 学ぶ 海馬シータバンドのチューニング法。隔離げっ歯類海馬からの電場・単一細胞・パッチクランプ記録とオプトジェネティクス刺激により、リズム的神経ネットワークの発生機構を探索し、学習と記憶の細胞・シナプス機構を解明する。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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。

<ol><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+rhythm+of+navigation%3A+link+between+path+integration+and+landmark+navigation%2C+episodic+and+semantic+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Theta rhythm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory.</a> Hippocampus. 15 (7), 827-840 (2005).</li>
<li>Sanders, H., Renno-Costa, C., Idiart, M., Lisman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grid+Cells+and+Place+Cells%3A+An+Integrated+View+of+their+Navigational+and+Memory+Function%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Grid Cells and Place Cells: An Integrated View of their Navigational and Memory Function.</a> Trends Neurosci. 38 (12), 763-775 (2015).</li>
<li>O'Keefe, J., Recce, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+relationship+between+hippocampal+place+units+and+the+EEG+theta+rhythm%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm.</a> Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).</li>
<li>Winson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+hippocampal+theta+rhythm+results+in+spatial+memory+deficit+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Loss of hippocampal theta rhythm results in spatial memory deficit in the rat.</a> Science. 201 (4351), 160-163 (1978).</li>
<li>M'Harzi, M., Jarrard, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategy+selection+in+a+task+with+spatial+and+nonspatial+components%3A+effects+of+fimbria-fornix+lesions+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neural+Biol%22%5BJournal%5D)">Strategy selection in a task with spatial and nonspatial components: effects of fimbria-fornix lesions in rats.</a> Behav Neural Biol. 58 (3), 171-179 (1992).</li>
<li>Osipova, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+and+gamma+oscillations+predict+encoding+and+retrieval+of+declarative+memory%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Theta and gamma oscillations predict encoding and retrieval of declarative memory.</a> J Neurosci. 26 (28), 7523-7531 (2006).</li>
<li>Stumpf, C., Petsche, H., Gogolak, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+significance+of+the+rabbit%27s+septum+as+a+relay+station+between+the+midbrain+and+the+hippocampus.+II.+The+differential+influence+of+drugs+upon+both+the+septal+cell+firing+pattern+and+the+hippocampus+theta+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr+Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The significance of the rabbit's septum as a relay station between the midbrain and the hippocampus. II. The differential influence of drugs upon both the septal cell firing pattern and the hippocampus theta activity.</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 14, 212-219 (1962).</li>
<li>Mitchell, S. J., Ranck, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+theta+rhythm+in+medial+entorhinal+cortex+of+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Generation of theta rhythm in medial entorhinal cortex of freely moving rats.</a> Brain Res. 189 (1), 49-66 (1980).</li>
<li>Alonso, A., Garcia-Austt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+sources+of+theta+rhythm+in+the+entorhinal+cortex+of+the+rat.+I.+Laminar+distribution+of+theta+field+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Neuronal sources of theta rhythm in the entorhinal cortex of the rat. I. Laminar distribution of theta field potentials.</a> Exp Brain Res. 67 (3), 493-501 (1987).</li>
<li>Vertes, R. P., Kocsis, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brainstem-diencephalo-septohippocampal+systems+controlling+the+theta+rhythm+of+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Brainstem-diencephalo-septohippocampal systems controlling the theta rhythm of the hippocampus.</a> Neuroscience. 81 (4), 893-926 (1997).</li>
<li>Bland, B. H., Colom, L. V., Konopacki, J., Roth, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+records+of+carbachol-induced+theta+rhythm+in+hippocampal+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Intracellular records of carbachol-induced theta rhythm in hippocampal slices.</a> Brain Res. 447 (2), 364-368 (1988).</li>
<li>Cobb, S. R., Buhl, E. H., Halasy, K., Paulsen, O., Somogyi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synchronization+of+neuronal+activity+in+hippocampus+by+individual+GABAergic+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Synchronization of neuronal activity in hippocampus by individual GABAergic interneurons.</a> Nature. 378 (6552), 75-78 (1995).</li>
<li>Williams, J. H., Kauer, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+carbachol-induced+oscillatory+activity+in+rat+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Properties of carbachol-induced oscillatory activity in rat hippocampus.</a> J Neurophysiol. 78 (5), 2631-2640 (1997).</li>
<li>Chapman, C. A., Lacaille, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cholinergic+induction+of+theta-frequency+oscillations+in+hippocampal+inhibitory+interneurons+and+pacing+of+pyramidal+cell+firing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cholinergic induction of theta-frequency oscillations in hippocampal inhibitory interneurons and pacing of pyramidal cell firing.</a> J Neurosci. 19 (19), 8637-8645 (1999).</li>
<li>Strata, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+oscillations+in+CA3+hippocampal+pyramids%3A+physiological+relevance+to+theta+rhythm+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Intrinsic oscillations in CA3 hippocampal pyramids: physiological relevance to theta rhythm generation.</a> Hippocampus. 8 (6), 666-679 (1998).</li>
<li>Kocsis, B., Bragin, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interdependence+of+multiple+theta+generators+in+the+hippocampus%3A+a+partial+coherence+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Interdependence of multiple theta generators in the hippocampus: a partial coherence analysis.</a> J Neurosci. 19 (14), 6200-6212 (1999).</li>
<li>Fellous, J. M., Sejnowski, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cholinergic+induction+of+oscillations+in+the+hippocampal+slice+in+the+slow+%280.5-2+Hz%29%2C+theta+%285-12+Hz%29%2C+and+gamma+%2835-70+Hz%29+bands%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Cholinergic induction of oscillations in the hippocampal slice in the slow (0.5-2 Hz), theta (5-12 Hz), and gamma (35-70 Hz) bands.</a> Hippocampus. 10 (2), 187-197 (2000).</li>
<li>Gillies, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+atropine-resistant+theta+oscillations+in+rat+hippocampal+area+CA1%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">A model of atropine-resistant theta oscillations in rat hippocampal area CA1.</a> J Physiol. 543 (Pt 3), 779-793 (2002).</li>
<li>Gloveli, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthogonal+arrangement+of+rhythm-generating+microcircuits+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Orthogonal arrangement of rhythm-generating microcircuits in the hippocampus.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (37), 13295-13300 (2005).</li>
<li>Konopacki, J., Eckersdorf, B., Kowalczyk, T., Golebiewski, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Firing+cell+repertoire+during+carbachol-induced+theta+rhythm+in+rat+hippocampal+formation+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Firing cell repertoire during carbachol-induced theta rhythm in rat hippocampal formation slices.</a> Eur J Neurosci. 23 (7), 1811-1818 (2006).</li>
<li>Hajos, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices%3A+importance+of+oxygen+supply%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur J Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li>
<li>Manseau, F., Goutagny, R., Danik, M., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hippocamposeptal+pathway+generates+rhythmic+firing+of+GABAergic+neurons+in+the+medial+septum+and+diagonal+bands%3A+an+investigation+using+a+complete+septohippocampal+preparation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The hippocamposeptal pathway generates rhythmic firing of GABAergic neurons in the medial septum and diagonal bands: an investigation using a complete septohippocampal preparation in vitro.</a> J Neurosci. 28 (15), 4096-4107 (2008).</li>
<li>Goutagny, R., Jackson, J., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-generated+theta+oscillations+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Self-generated theta oscillations in the hippocampus.</a> Nat Neurosci. 12 (12), 1491-1493 (2009).</li>
<li>Jackson, J., Goutagny, R., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+and+slow+gamma+rhythms+are+intrinsically+and+independently+generated+in+the+subiculum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Fast and slow gamma rhythms are intrinsically and independently generated in the subiculum.</a> J Neurosci. 31 (34), 12104-12117 (2011).</li>
<li>Amilhon, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parvalbumin+Interneurons+of+Hippocampus+Tune+Population+Activity+at+Theta+Frequency%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Parvalbumin Interneurons of Hippocampus Tune Population Activity at Theta Frequency.</a> Neuron. 86 (5), 1277-1289 (2015).</li>
<li>Huh, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitatory+Inputs+Determine+Phase-Locking+Strength+and+Spike-Timing+of+CA1+Stratum+Oriens%2FAlveus+Parvalbumin+and+Somatostatin+Interneurons+during+Intrinsically+Generated+Hippocampal+Theta+Rhythm%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Excitatory Inputs Determine Phase-Locking Strength and Spike-Timing of CA1 Stratum Oriens/Alveus Parvalbumin and Somatostatin Interneurons during Intrinsically Generated Hippocampal Theta Rhythm.</a> J Neurosci. 36 (25), 6605-6622 (2016).</li>
<li>Gu, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMDA-dependent+phase+synchronization+between+septal+and+temporal+CA3+hippocampal+networks%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">NMDA-dependent phase synchronization between septal and temporal CA3 hippocampal networks.</a> J Neurosci. 33 (19), 8276-8287 (2013).</li>
<li>Jackson, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversal+of+theta+rhythm+flow+through+intact+hippocampal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Reversal of theta rhythm flow through intact hippocampal circuits.</a> Nat Neurosci. 17 (10), 1362-1370 (2014).</li>
<li>Gonzalez-Burgos, G., Lewis, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GABA+neurons+and+the+mechanisms+of+network+oscillations%3A+implications+for+understanding+cortical+dysfunction+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizophr+Bull%22%5BJournal%5D)">GABA neurons and the mechanisms of network oscillations: implications for understanding cortical dysfunction in schizophrenia.</a> Schizophr Bull. 34 (5), 944-961 (2008).</li>
</ol>

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。

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...

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（&gt; 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。

<table><tbody><tr><td>Reagents</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>塩化ナトリウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9625</td><td></td></tr><tr><td>スクロース</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9378</td><td></td></tr><tr><td>重炭酸ナトリウム</td><td>Σ Aldrich</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>NaH2PO4 - リン酸ナトリウム monobasic</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S8282</td><td></td></tr><tr><td>硫酸マグネシウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M7506</td><td></td></tr><tr><td>塩化カリウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P3911</td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-グルコース</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G7528</td><td></td></tr><tr><td>塩化カルシウム二水和物</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C5080</td><td></td></tr><tr><td>アスコルビン酸ナトリウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7631-25G</td><td></td></tr><tr><td>名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standard 解剖はさみ</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>08-951-25</td><td>脳抽出</td></tr><tr><td>メスハンドル #4、14 cm</td><td>WPI</td><td>500237</td><td>脳抽出</td></tr><tr><td>フィルター鉗子、フラットジョー、ストレート(11cm)</td><td>WPI</td><td>500456</td><td>脳抽出</td></tr><tr><td>パラゴン ステンレススチールメスブレード #20</td><td>Ultident</td><td>02-90010-20</td><td>脳抽出</td></tr><tr><td>ファインポイントカーブ解剖ハサミ</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td>711999</td><td>脳抽出</td></tr><tr><td>テフロン(PTFE)コーティングされた薄いヘラ</td><td>VWR</td><td>82027-534</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>ヘイマンスタイルマイクロスパチュラ</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>21-401-25A</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>ラボスプーン</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>14-375-20</td>海<td>馬の準備</td></tr>ホ<tr><td>ウケイ酸ガラスパスツールピペット</td>フィ<td>ッシャーサイエンティフィック</td><td>13-678-20A</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>ドロッパー</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td></td>海<td>馬の準備</td></tr><tr><td>カミソリの刃片刃</td><td>VWR</td><td>55411-055</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>レンズペーパー (4 x 6")</td><td>VWR</td><td>52846-001</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>ガラスシャーレ (100 x 20 mm)</td><td>VWR</td><td>25354-080</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>氷用プラスチックトレイ; サイズ 30 x 20 x 5 cm</td><td>n.a.n.a</td><td>.</td><td>海馬の準備</td></tr><tr><td>シングル インライン ソリューション ヒーター</td><td>ワーナー インスツルメンツ</td><td>SH-27B</td><td>灌流システム</td></tr><tr><td>バブリング</td><td>n.a.n.a</td><td>.</td> <td>灌流システム</td></tr><tr><td>タイゴン E-3603 チューブ (ID 1/16 OD 1/8)</td><td>フィッシャーブランド</td><td>14-171-129</td><td>灌流システム</td></tr><tr><td>電気スキレット</td><td>ブラック &デ</td><td>ッカーn.a.</td><td>灌流システム</td></tr><tr><td>95%O2/5%CO2ガス混合物(カルボゲン)&nbsp;</td><td>Vitalaire</td><td>SG466204A</td><td>灌流システム</td></tr><tr><td>ガラス瓶/フラスコ (4 x 1 L)</td><td>n.a.n.a</td><td>.</td><td>灌流システム</td></tr><tr><td>水中録音 チャンバー</td><td>カスタムデザイン (FM)</td><td>n.a.Commercial</td> <td>代替品は使用できます</td></tr><tr><td>ガラスピペット (1.5/0.84 OD/ID (mm) )</td><td>WPI</td><td>1B150F-4</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>ハムバグ 50/60 Hz ノイズエリミネーター</td><td>クエストサイエンティフィ</td>ック<td>Q-Humbug</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>マルチクランプ700Bパッチクランプアンプ</td><td>分子デバイス</td><td>マルチクランプ</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>マルチクランプ700Bコマンダープログラム</td><td>分子デバイス</td><td>マルチクランプ</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>デジタル/アナログコンバーター</td><td>分子デバイス</td><td>DDI440</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>PCLAMP10</td><td>分子デバイス</td><td>PCLAMP10</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>防振テーブル&nbsp;</td><td>ニューポート</td><td>n.a.</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>マイクロマニピュレーター(手動操作)</td><td>シスキユー&nbsp;</td><td>MX130</td><td>電気生理学(LFP)</td></tr><tr><td>マイクロマニピュレータ(自動)</td><td>シスキユー&nbsp;</td><td>MC1000e</td><td>電気生理学(パッチ)</td></tr><tr><td>オーディオモニター&nbsp;</td><td>A-M Systems</td><td>Model 3300</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>マイクロピペット/パッチピペットプーラー</td><td>Sutter</td><td>P-97</td><td>電気生理学</td></tr><tr><td>カスタムメイドの直立蛍光顕微鏡</td><td>Siskiyou</td><td>n.a.Imaging</td><td></td></tr> <tr><td>アナログビデオカメラ</td><td>COHU</td><td>4912-2000/0000</td><td>イメージング</td></tr><tr><td>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</td><td>EPIX, Inc</td><td>PIXCI-SV7</td><td>イメージング</td></tr><tr><td>オリンパス 2.5倍対物レンズ</td><td>オリンパス</td><td>MPLFLN</td><td>イメージング</td></tr><tr><td>オリンパス 40倍水浸対物レンズ</td><td>オリンパス</td><td>UIS2 LUMPLFLN</td><td>イメージング</td></tr><tr><td>カスタムメイドの発光ダイオード (LED) システム&nbsp;</td><td>カスタム</td><td>n.a.</td><td>光遺伝学的刺激 (Amhilon et al., 2015)</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>カタログ番号</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Animals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PV::Cre (KI) mice</td><td>Jackson Laboratory</td><td>在庫番号 008069</td><td>許可&nbsp;PV介在ニューロンにおけるCre指向性遺伝子発現</td></tr><tr><td>恒常的条件付きAi9マウス (R26-lox-stop-lox-tdTomato (KI))</td><td>Jackson Laboratoryの</td><td>ストック番号 007905</td><td>Express TdTomato following Cre-mediated recombination</td></tr><tr><td>Ai32 mice (R26-lox-stop-lox-ChR2(H134R)-EYFP Jackson</td><td>Laboratory</td><td>stock number 012569</td><td>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</td></tr><tr><td>PVChYマウス</td> <td>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</td><td>家育種</td><td>n.a.Offspring</td></tr></tbody></table>

海馬シータバンドのチューニング<em&gt;インビトロ</em&gt;：隔離されたげっ歯類胸腺腫回路からの記録方法

Tuning in the Hippocampal Theta Band In Vitro: Methodologies for Recording from the Isolated Rodent Septohippocampal Circuit

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。

<html>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 &quot;&gt;図4）。 <p class="jove_content" fo:ke...

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。

This protocol outlines the procedures for preparing and recording from the isolated whole hippocampus, of WT and transgenic mice, along with recent ...

本プロトコルの全体的な目的は、海馬組織全体の摘出手順を提示し、電場電位、単一ユニット、およびパッチクランプ記録に加え、光遺伝学的刺激を用いてリズム的な神経ネットワークの生成を探索することです。この手法は、海馬におけるリズム振動の根底にある細胞およびシナプスレベルのメカニズムの研究を大幅に促進し、学習と記憶という神経科学分野における重要な問いへの回答に寄与します。本手法の主な利点は、最適化された組織標本を用いて詳細な振動回路を調査できることであり、これらの振動は海馬依存的な記憶情報において極めて重要な役割を果たしています。この手順を開始するには、脳を解剖皿の上に直立させて置き、カミソリで小脳を除去します。次に、正中矢状面に沿って脳を半分に切断し、分離した2つの半球を保持チャンバーに戻します。続いて、半球切断した脳の一方を解剖皿の上に直立させて置きます。正中矢状構造が実験者の方を向き、視床の内側にある薄い梨状の組織層として中隔複合体の埋め込みアウトラインが見えるまで、皿を回転させます。次に、コーティング済みのスパチュラを中隔の下に挿入し、解剖皿に届くまで先端を下げて、中隔領域を側方につなげている繊維を切断します。同様の操作を中隔の前縁に沿って繰り返し、脳の前部につなげている繊維を切断します。スパチュラで海馬の直上の皮質内側を軽く保持して垂直に立てた状態で、マイクロスパチュラを用いて、視床、視床下部、および残りの脳幹核を慎重に下方に引き下げます。続いて、スパチュラを用いて、引き離された組織を切り取り除去します。その後、コーティング済みのスパチュラを、背側海馬の吻側端の下にある側脳室に挿入します。スパチュラを半球切断した脳の中正中面に沿って水平に保持し、先端が尾側に出現するまで、脳室壁の滑らかな輪郭に沿ってスライドさせます。スパチュラを海馬の下に保持し、海馬が上層の皮質と接する内層に沿って、接続繊維を軽く押さえます。次に、この層の外側にマイクロスパチュラを当て、コーティング済みのスパチュラに向かって押し付けるようにして、接続繊維を切断します。摘出を完了させるには、解剖皿を回転させ、コーティング済みのスパチュラを腹側海馬の下に挿入します。スパチュラで海馬を軽く保持し、スパチュラに沿ってスライスするように動かして、内分泌接続を切断します。分離が完了したら、海馬をディッシュの上に置いたままにし、冷却を維持するために氷冷したスクロース溶液を1滴加えます。残っている皮質や繊維を慎重に取り除き、脳弓にカミソリの刃を軽く当てて海馬を中隔から分離します。その後、試料を室温のスクロース溶液に移し、15～30分間回復させてから記録室へ移します。このステップでは、酸素飽和ACSFを高速で連続的に流入させるために、重力式灌流システムをセットアップします。次に、ACSFの流れを止め、ガラスピペッティングの幅の広い端を用いて、海馬を記録チャンバーに移動させます。ショ糖飽和状態の標本が沈降し、底部に落ち着くまで待ちます。作製した試料を記録室の中央に配置し、CA1および下脚の平滑面を上に向けます。中隔側と側頭側の端に小さな重りを置いて海馬を固定し、ACSFの還流を再開します。この手順において、LFP電極を海馬の表面まで降ろします。LFP電極をパラメータ層（parameter layer）まで進め、個々のニューロンからのシングルユニット放電が検出されるにつれて、細胞外スパイク活動が増加することを確認します。さらに電極を下げ、先端が放射状層（radiatum）に入るとスパイクが再び減衰し始めることに留意してください。記録位置を放射状層に沿って下げていくと、シータ周波数帯域の明らかなネットワーク振動が現れ、最大振幅に達することを確認します。CA1領域における自発的なシータ振動の空間的特性を検証するには、2本目のLFP電極をCA1の部位に留置し、CA1のシータ振動が広範囲にわたって同期することを確認します。海馬の層間におけるシータ振動の特性を検証するには、参照用LFP電極をCA1の放射状層（stratum radiatum）に留置したままにします。その後、2本目の電極をオリエンス層（stratum oriens）の直上から、錐体細胞層を経て放射状層へと降ろします。パラメータ層全体にわたってLFP信号が緩やかに反転することを確認します。無傷の海馬におけるガンマ振動およびシータ・ガンマ結合をテストするには、電場電極をCA1と下脚（subiculum）の境界に配置し、パラメータ層と分子層の界面に位置するまで下降させます。このレベルでは、局所的なシータリズムに位相ロックした振幅変化を伴う、明確なガンマ振動を示す電場電位を記録することができます。次に、スケールを調整して、シータ・ガンマ結合の緩やかな時間スケールを観察します。ガンマバーストは、進行中のLFP信号中の帯域によって明らかになる、低周波ガンマ域と高周波ガンマ域という2つの異なる周波数帯域で発生することに注意してください。in vitroの海馬シータ振動中のホールセルパッチクランプ記録では、低倍率および高倍率の蛍光ビデオ顕微鏡を用いて、PV tomマウス由来の海馬標本の表面付近に位置するtdTomato陽性介在ニューロンを可視化します。海馬を低倍率で観察しながら、パッチクランプ実験の準備を行う間に、シータ振動をモニターするためにCA1下脚にLFP電極を配置します。次に、倍率を40倍に切り替え、対物レンズを標的領域の上に浸します。蛍光顕微鏡下で上層が見えるまでレンズを下げ、蛍光陽性のPV tom細胞を選択し、標準的な細胞内液を満たしたパッチピペットでアプローチします。ホールセル構成に移行した後、自発的な海馬振動中の特定されたPV細胞の生理学的特性を調べます。高速スパイク動作および、進行中のCA1下脚テータリズムに同期した活動電位のバーストによって特徴付けられるPV細胞からの細胞内膜電位記録を観察します。この手順では、PV介在ニューロンに青色光感受性興奮性オプシンであるCHR2を発現させたマウスの単離海馬において、LFP電極をCA1下脚領域に配置し、近傍のパラメータ細胞をパッチクランプします。光ファイバーライトガイドを海馬標本の上に配置し、記録領域の中央に合わせます。光遺伝学的刺激にはLED光源からの青色光を用い、10～20ミリ秒の光パルス、またはシータ周波数で送出される正弦波電圧コマンドを使用します。カレントクランプ法を用いて、自発的なシータ振動中の記録細胞の活動を特性評価します。次に、刺激プロトコルを開始し、光応答を記録します。オプトジェネティクス刺激中に、フィールド振動とシナプス活性、および記録したニューロンが次第に同期し、PV細胞のリズミカルなペーシングによってシータ振動の周波数とパワーの両方が強力に制御されることを観察してください。ここに示しているのは、シータ振動中にパラメーター細胞から記録された電気生理学的活性です。カレントクランプ記録では、安静時に自発的ではあるが非律動的な発火が見られ、また、緩やかに出現するLFP振動とは明確に同期していない抑制性突起後電位が認められます。ボルテージクランプ記録では、対応する抑制性突起後電流の逆転電位が約−70 mVであることが示されています。そしてこちらが、シータ振動中の高速発火蛍光PV介在ニューロンから記録された電気生理学的活性です。電流クランプにおいて、この細胞は静止状態で自発的に発火しており、安定したLFP振動に位相固定された律動的な興奮性ポストシナプス電位によって強く駆動されていました。電圧クランプ記録では、興奮性ポストシナプス電流の逆転電位はおよそ0 mVでした。習得すれば、この手法は2〜3時間で実施可能です。この手順を試みる際は、溶液を十分に酸素飽和させ、電気生理学的記録中に調製試料上へ温めたACSFを高速度かつ一定の流量で流すことができる灌流システムを使用することが重要です。本手順に続き、光遺伝学的な刺激や特定の細胞集団のサイレンシングなどの他の手法を用いることで、海馬においてシータ振動を形成する細胞サブタイプの特定といった、さらなる疑問に対する答えを導き出すことができます。この技術の開発により、神経科学分野の研究者が、in vitroで海馬の中隔側から側頭側にかけてのシータ振動のダイナミクスを体系的に探索する道が開かれました。このビデオを視聴することで、フィールド電位、ユニット、およびパッチクランプ記録、ならびに光遺伝学的刺激を用いて、リズム的な神経ネットワークの機能を探索するための海馬全層標本の抽出方法について、十分な理解が得られるはずです。

tuning-hippocampal-theta-band-vitro-methodologies-for-recording-from

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

このビデオは、GABA作動性内側中隔ニューロンに光感受性イオンチャネルを持つ遺伝子操作マウスモデルでシータ振動を調節するプロトコルを示しています。このプロトコルは、光パルスを海馬に送達することにより、ニューロンの活動を同期させ、局所的な磁場電位として記録されるシータ振動を生成することを目的としています。...

マウスモデルにおけるシータ振動の選択的操作

このビデオでは、ラットの海馬スライスでCA3-CA1シナプス応答を記録する方法を示します。海馬切片に刺激電極と記録電極を配置し、シナプス応答強度を評価するための電場興奮性シナプス後電位(fEPSP)を測定する手順を概説します。...

CA3-CA1シナプス応答のラット海馬スライスへの記録

このビデオは、マウスモデルの海馬にワイヤー電極アレイと光ファイバーを定位的に移植する様子を示しています。...

電極アレイと光ファイバーのマウス海馬への埋め込み

このビデオは、孤立した海馬におけるリズミカルなニューロンネットワーク活動、別名シータ振動の記録を示しています。電極は、シータ振動を検出および分析するために、さまざまな層と空間位置に挿入されます。これは、海馬の異なる層にわたるニューロンネットワークのユニークなニューロン組成と接続性を示しています。...

マウス海馬におけるシータ振動のin vitro記録

このビデオでは、マウスの脳スライスで遺伝子組み換えされた光感受性介在ニューロンを活性化し、シータ振動の同期を強化し、神経回路の振る舞いを研究することにより、光遺伝学を使用して海馬ネットワークのダイナミクスを調節する方法を示します。...

海馬ネットワークダイナミクスの光遺伝学的制御

海馬でのシータ活動は、特定の認知および行動段階に関連しています。ここでは、時間-周波数ベースのアプローチ(ウェーブレット解析)を使用して、海馬内の高度に組織化されたシータ振動を検出する解析手法について説明します。...

マウス脳波で高度に組織化されたシータ振動の自動検出

動作マウスにおける海馬シータ振動 (5-10 Hz) の選択を操作する光遺伝学、電気生理学的記録の使用について述べる。リズムの同調性は、ローカル フィールド...

行動するマウスにおける海馬シータ振動の光同調

微小電極アレイを用いたげっ歯類脳スライス 4 アミノピリジン誘発てんかん活動の記録と電気変調を実行する方法を示します。カスタム記録室は、長期の実験的セッションを通して組織実行可能性を維持します。電極マッピングをライブ、刺激的なペアの選択は、カスタム グラフィカル ユーザー...

記録と電極アレイに結合された齧歯動物の脳スライスにおけるてんかん活動の変調

このプロトコルでは、リニア シリコン プローブ マルチすねローカル...

行動中マウスの海馬における振動を制限空間録音

我々は、長手方向海馬脳スライスの記録と刺激電極を使用し、生体内の背中海馬における縦方向に位置決めされた記録および刺激電極を用いて、細胞外のポストシナプスの可能性を呼び起こし、実証した。縦方向の中間ラメラCA1に沿った長期シナプス可塑性。...

電気生理学的フィールド記録によるインターラメラ海馬CA1における長期シナプス可塑性の調査

このプロトコルは、局所電界電位を記録し、マウス海馬および前頭前野における情報の流れを調査するためのカスタム設計の記録装置および電極の使用を概説する。...

マウス海馬と前頭前野における二重細胞外記録

学ぶ 海馬シータバンドのチューニング法。隔離げっ歯類海馬からの電場・単一細胞・パッチクランプ記録とオプトジェネティクス刺激により、リズム的神経ネットワークの発生機構を探索し、学習と記憶の細胞・シナプス機構を解明する。

海馬シータバンドのチューニング

さらに動画を探す