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방법 논문

급성 마우스 뇌 슬라이스 자발적인 해 마 네트워크 활동을 조사

9.7K 조회수

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DOI:

10.3791/61704

⸱

2020년 8월 28일

이 논문에서

요약

이 프로토콜은 자발적인 날카로운 파도 잔물결 활동을 나타내는 마우스에서 수평 해마 내톨리날 피질 (HEC) 슬라이스의 준비를 설명합니다. 슬라이스는 단순화 된 인터페이스 보유 챔버에서 배양되고 기록은 조직의 산소화와 네트워크 수준의 활동의 자발적출현을 촉진하기 위해 빠르게 흐르는 인공 뇌척수액과 침수 된 조건에서 수행됩니다.

초록

급성 설치류 뇌 슬라이스는 전기 생리학, 현미경 검사법 및 약리학을 사용하여 단일 세포 해상도로 신경 회로의 조직과 기능에 대한 통찰력을 얻기 위한 견통 가능한 실험 적 접근법을 제공합니다. 그러나, 시험관 내 실험의 설계에 대한 주요 고려 사항은 생체 내에서 관찰되는 바와 같이 다른 슬라이스 제제가 신경 활동의 자연주의 적 패턴을 재구성하는 정도이다. 그대로 뇌에서, 해마 네트워크는 침엽수 상태 또는 비 REM 수면 중에 발생하는 날카로운 파도 잔물결 복합체(SWRs)에 의해 예시된 바와 같이 동물의 행동 상태를 반영하는 고도로 동기화된 인구 활성을 생성한다. SWRs 및 기타 형태의 네트워크 활동은 적절한 조건하에서 격리된 해마 조각에서 자발적으로 나타날 수 있습니다. 강력한 뇌 슬라이스 툴킷을 해마 네트워크 활성 조사에 적용하기 위해서는 해마 네트워크 내의 조직 건강과 기능적 연결의 보존을 최적화하는 접근 방식을 활용할 필요가 있다. 마우스는 감기 자당 기반의 인공 뇌척수액으로 트랜스카디에 퍼집니다. 해마를 포함하는 수평 조각은 시냅스 연결을 유지하기 위해 450 μm의 두께로 절단됩니다. 슬라이스는 인터페이스 스타일 챔버에서 복구되고 기록용 침수 챔버로 전송됩니다. 기록 챔버는 슬라이스의 산소를 개선하기 위해 높은 유량으로 인공 뇌척수액의 이중 표면 슈퍼퓨전을 위해 설계되었습니다. 이 프로토콜은 시험관 내 복잡하고 자발적인 네트워크 활동의 조사에 적합한 건강한 조직을 산출한다.

서론

체외에서 살아있는 해마 슬라이스에서 전기 생리학적 측정은 수많은 장점을 가진 강력한 실험 적 접근 방식입니다. 실험자는 현미경, 미세 조작기 및 기록 시스템을 사용하여 조직의 개별 뉴런에서 측정을 직접 시각화하고 수집할 수 있습니다. 조직 조각은 또한 광유전학, 화학유전학, 또는 약리학 실험을 위한 사진 자극 또는 약 전달에 아주 접근합니다.

해마 네트워크는 생체 내에서매우 동기적인 인구 활성을 생성하며, 세포외 지역 필드 전위1,2,3,4,5에서 진동으로 볼 수있다. 뇌 슬라이스 방법은 이러한 신경 네트워크 진동의 기초 세포 및 회로 메커니즘에 대한 통찰력을 얻기 위해 활용되었습니다. 마이어 외(Maier) 등의 기초 작업은 날카로운 파리플 복합체(SWRs)가 복부 해마6,7의슬라이스에서 자발적으로 나타날 수 있음을 ....

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프로토콜

여기에 설명된 모든 방법은 컬럼비아 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (AC-AAAU9451)에 의해 승인되었습니다.

1. 솔루션 준비

  1. 표 1에설명된 대로 슬라이스용 자당 절단 용액을 준비한다.
    참고: 1L의 자당 용액을 준비한 후, 얼음 트레이에 소량(약 100~200mL)을 동결하십시오. 이 냉동 자당 얼음 큐브는 얼음 슬러리에 혼합됩니다 (4.3 단계 참조).
  2. 표 2에설명된 대로 기록용 인공 뇌척수액(ACSF)을 준비한다.
  3. 미량 금속 및 기타 불순물을 제거하기 위해 여과된 정제수 1mL에서 NaCl0.05844 g의 NaCl을 용해시켜 자극 파이펫을 위한 NaCl 1M을 준비합니다.
    참고: 자당 절단 용액과 ACSF는 각 실험에 대해 신선하게 준비해야 합니다.

2. 한천 경사로 준비

  1. 미량 금속 및 기타 불순물을 제거하기 위해 여과된 정제수로 한천 분말을 용해시켜 4% 한천(예: 50mL의 물 속 의 한천 2g)을 준비하십시오. 혼합물을 전자레인지에 가열하여 끓이기 시작할 ....

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결과

여기에 이 프로토콜에 설명된 대로 준비된 HEC 슬라이스의 대표 녹음이 있습니다. 인터페이스 유지 챔버(도1C)에서회수한 후, 슬라이스는 침수된 기록 챔버(도2B)로개별적으로 전달된다. 레코딩 챔버는 연동펌프(도 2A)를사용하여 카보겐 포화 ACSF로 공급된다. 펌프는 먼저 ACSF를 홀딩 비커에서 가열된 저수지로 끌어들입니다. 카보겐 라인은 미디어의 지속적인 산소화를 제공하기 위해 보유 비커와 가열 된 저수지 모두에 배치됩니다. 일련의 공기 채워진 주사기로 구성된 맥동 댐퍼는 연동 펌프와 레코딩 챔버 사이에 위치하여 급속한 연동에 의해 생성되는 유속의 변동을 최소화합니다. 각 주사기의 에어 포켓은 펌프의 각 사이클에 의한 압력의 변화를 흡수하여 레코딩 챔버가 ACSF52,53.......

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토론

조직 건강을 촉진하고 자발적인 자연주의 네트워크 활동의 출현을 선호하도록 설계된이 슬라이싱 프로토콜에는 몇 가지 단계가 있습니다 : 마우스는 차가운 자당 절단 용액으로 전사적으로 퍼집니다. 수평 내측 피질 (HEC) 슬라이스는 중간 또는 복부 해마에서 450 μm의 두께로 절단됩니다. 슬라이스는 따뜻한 ACSF와 가습, 환생이 풍부한 공기의 인터페이스에서 복구; 기록 중 슬라이스는 ACSF를 32°C로 따뜻하게 하고 침수된 레코딩 챔버에서 이중 표면 슈퍼퓨전으로 빠른 유량으로 전달됩니다.

슬라이스 건강은 시험관 내 네트워크 진동의 생성에가장 중요합니다. 젊은 동물은 더 건강한 조각을 산출하고, 일반적으로 청소년 또는 사춘기 마우스와 함께 경각관류 단계를 건너 뛸 수 있습니다. 동물이 나이가 들어감에 따라 건강한 조각을 만드는 것이 점점 더 어려워지지만, 일부 조사(예: 질병 모델 또는 경도 연구)는 성인 또는 노화 동물의 사용을 필요로 합니다. Dengler 등은.......

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공개 사항

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

저자는 스티브 시겔바움의 지원에 감사드립니다. 자금 조달은 5R01NS106983-02뿐만 아니라 1 F31 NS113466-01에 의해 제공됩니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
3D 프린터LulzbotLulzBot TAZ 6
급성 뇌 절편 배양 홀더NIH 3D Print Exchange3DPX-001623ChiaMing Lee가 설계한 https://3dprint.nih.gov/discover/3dpx-001623
Adenosine 5′-triphosphate magnesium saltSigma AldrichA9187-500MG
Ag-Cl 접지 펠릿Warner64-1309, (E205)
한천Becton, Dickinson214530-500g
아스코르브산Alfa Aesar36237
비커(250mL)Kimax14000-250
비커(400mL)Kimax14000-400
바이오사이틴Sigma AldrichB4261
블렌더OsterBRLY07-B00-NP0
Bonn 가위, 작은becton, 필라멘트가 있는 Dickinson14184-09
붕규산 유리 모세관(OD 1.5mm, ID 0.86mm, 길이 10cm)Sutter InstrumentsBF150-86-10HP화재 광택 모세관이 바람직합니다.
염화칼슘 용액 (1M)G-BiosciencesR040
카메라올림푸스OLY-150
압축 탄화 가스(95% 산소 / 5% 이산화탄소)공기 가스X02OX95C2003102
압축 산소AirgasOX 200
정전압 절연 자극기Digitimer Ltd.DS2A-Mk.II
커버 슬립 (22x50 mm)VWR16004-314
시아 노 아크릴 레이트 접착제Krazy GlueKG925에 브러시 온 형태를 사용하십시오
. 동등한 소프트웨어 (예 : pClamp)가 작동합니다.
Dell Precision T1500 타워 워크스테이션 데스크탑DellN/A카탈로그 번호는 특정 컴퓨터에 따라 다릅니다. 전기생리학 수집 소프트웨어를 실행할 수 있는 한 모든 컴퓨터에서 작동합니다.
Digidata 1440AMolecular Devices1-2950-0367
디지털 타이머VWR62344-6414채널 추적 가능한 타이머
일회용 흡수 패드VWR56616-018
해부 가위Fine Science Tools14082-09
양면 면도날PersonnaBP9020
이중 자동 온도 컨트롤러Warner Instrument CorporationTC-344B
이중 표면 또는 층류 최적화 기록 챔버N/AN/A이 프로토콜에 제시된 챔버는 맞춤 제작되었습니다. 상업적으로 동등한 것은 Warner Instruments의 RC-27L입니다.
장비 랙자동화 과학FR-EQ70 "랙은 반드시 필요하지는 않지만 전기 생리학을 구성하는 데 유용합니다
에틸렌 글리콜 - 비스 (2- 아미노 에티 에테르) - N, N, N', N'- 테트라 아세트산 (EGTA)시그마 알드리치324626-25GM
여과지Whatman1004 070
미세 저울메틀러 톨레도XS204DR
불타는 / 갈색 마이크로 피펫 풀러Sutter InstrumentsP-97
유리 페트리 접시 (100 x 15 mm)Corning3160-101
포도Fisher ScientificD16-1
구아노신 5 ′ - 트리 포스페이트 나트륨 염 수화물Sigma AldrichG8877-250MG
얼음 양동이Sigma AldrichBAM168072002-1EA
이소플루란 기화기General Anesthetic ServicesTec 3
lab tapeFisher Scientific15-901-10R
렌즈 종이Fisher Scientific11-996
광원OlympusTH4-100
염화마그네슘 용액(1M)Quality Biological351-033-721EA
magnetic 교반 막대Fisher Scientific14-513-56카탈로그 번호는 교반 막대의 크기에 따라 다릅니다.
마이크로 매니퓰레이터Luigs & 노이만SM-5
마이크로 매니퓰레이터 (수동)ScientificaLBM-2000-00
현미경올림푸스BX51WI
마이크로 주걱파인 사이언스 도구10089-11
모니터Dell2007FPb
MultiClamp 700B 미세 전극 증폭기분자 장치MULTICLAMP 700BMultiClamp 700B에는 헤드스테이지, 피펫 홀더 및 모델 셀이 포함되어야 합니다.
N-(2-하이드록시에틸)피페라진-N&프라임;-(2-에탄술폰산), (HEPES)시그마 알드리치H3375-25G
바늘(20 게이지, 길이 1.5)Becton, Dickinson305176
나일론 필라멘트YLI Wonder Invisible Thread212-15-004크기 0.004. 이 고양이. #는 Amazon.com
나일론 메쉬Warner Instruments Corporation64-0198
perstaltic pumpHarvard Apparatus70-2027
Phosphocreatine di(tris) saltSigma AldrichP1937-1G
피펫 홀더Molecular Devices1-HL-U
platinum wireWorld PrecisionPT0203
폴리락트산(PLA) 필라멘트UltimakerRAL 9010
염화칼시그마 알드리치P3911-500G
글루코네이트 칼시그마 알드리치1550001-200MG
수산화칼륨 시그마 알드리치60377-1KG
면도날VWR55411-050
롤러 클램프세계 정밀 기기14041
스케일Mettler ToledoPM2000
메스 핸들Fine Science Tools10004-13
슬라이스 하프WarnerSHD-26GH/2
중탄산나트륨Fisher ChemicalS233-500
염화나트륨Sigma AldrichS9888-1KG
인산나트륨 일염기성 무수Fisher ChemicalS369-500
피루브산나트륨Fisher ChemicalBP356-100
주걱VWR82027-520
주걱/숟가락, 대형VWR470149-442
멸균 메스 블레이드Feather72044-10
교반기/핫 플레이트코닝6795-220
스톱콕 밸브, 1-wayWorld Precision Instruments14054
스톱콕 밸브, 3-wayWorld Precision Instruments14036
자당Acros OrganicsAC177142500
스위블 클램프 지원Fisher Scientific14-679Q
수술용 가위, 날카롭고 뭉툭한정밀 과학 도구14001-12
주사기(1mL)Becton, Dickinson309659
주사기(Luer-Lok 팁 포함 60mL)Becton, Dickinson309653
세 갈래 클램프Fisher Scientific05-769-8Q
조직 겸자, 대형Fine Science Tools11021-15
조직 겸자, 소형Fine Science Tools11023-10
트랜스퍼 피펫Fisher Scientific13-711-7M
튜빙TygonE-3603ID 1/16 inch, OD 3/16 inch
튜빙TygonR-3603ID 1/8 inch, OD 1/4 inch
진공 그리스Dow Corning14-635-5D
진동 블레이드 마이크로톰LeicaVT 1200S
패러데이 케이지가 있는 진동 감쇠 테이블Micro-G / TMC-ametek2536-516-4-30PE
부피 측정 플라스크 (1 L)KimaxKIM-28014-1000
부피 플라스크 (2 L)PYREX65640-2000
온수 목욕VWR1209
 
이상적으로는 정밀 데이터 수집 소프트웨어 Axograph N / A : 당 에서 가져온 것입니다. 륨 륨

참고문헌

  1. Buzsáki, G., Lai-Wo, S., Vanderwolf, C. H. Cellular bases of hippocampal EEG in the behaving rat. Brain Research Reviews. 6, 139-171 (1983).
  2. Buzsáki, G. Hippocampal sharp waves: Their origin and significance. Brain Research. 398, 242-253 (1986).
  3. Buzsáki, G.....

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자발적 날카로운 파형 리플경심장 관류수평 뇌 절편인터페이스 회복 챔버침전 챔버 기록이중 표면 관류국소 전위 기록카보젠 포화 ACSF