2020년 4월 23일
이 프로토콜의 목표는 직접 서브 두 번째 도파민 방출에 자신의 기여를 연구하는 복부 tegmental 영역 수용체를 조작하는 것입니다.
이 접근법은 측좌핵에서 특정 복부 피개 영역, 체성 수지상 수용체 및 위상 도파민 방출의 역할을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 접근법의 주요 장점은 위상 도파민 방출에 대한 수용체 기능 제어에 대한 질문을 온전한 뇌에서 해결할 수 있다는 것입니다. 탄소 섬유 미세 전극 및 양극성 자극기 위치를 최적화하는 것은 어려울 수 있으며, 초보자를 위한 몇 가지 조언은 등쪽 선조체에서 기록을 시작하는 것입니다.
기록, 참조 및 자극 전극을 포함한 여러 유형의 전극의 사용 및 조작으로 인해 이러한 전극이 이식되는 시기와 위치에 대한 시각적 가이드가 유용할 것입니다. 페달 반사에 대한 반응 부족을 확인한 후, 마취된 쥐의 두피를 3회 연속 요오드포비돈과 70% 에탄올 스크럽으로 세척합니다. 마지막 스크럽 후에는 멸균된 바늘 코 핀셋과 수술용 가위를 사용하여 이식된 전극을 위한 공간을 만들기 위해 두피 조직을 충분히 잘라냅니다.
멸균된 면 팁 어플리케이터로 노출된 두개골 표면을 부드럽게 청소한 후 3% 과산화수소를 2-3방울 떨어뜨려 람다와 브레그마를 식별하는 데 도움이 됩니다. 다음으로, 분당 약 20, 000 회전으로 설정된 1 밀리미터 드릴 비트를 사용하여 1.5 밀리미터 직경의 구멍, 2.5 밀리미터 전방 및 3.5 밀리미터 브레그마 옆 구멍을 만듭니다. 나사가 제자리에 단단히 고정될 때까지 외경 1.59mm, 길이 3.2mm 크기의 나사를 구멍의 절반 정도에 삽입합니다.
다음으로, 브레그마 옆으로 1.5mm, 3.5mm 떨어진 좌반구에 직경 1mm의 기준 전극 구멍을 뚫습니다. 약 2mm의 기준 와이어를 구멍에 삽입하면서 이식된 나사의 머리 주위와 아래에 와이어를 감습니다. 그런 다음 나사를 완전히 삽입하고 기준 전극을 제자리에 고정합니다.
우반구에서 브레그마 직경 1.5mm, 전방 1.2mm, 측면 1.4mm의 구멍을 뚫고 핀셋을 사용하여 경막을 조심스럽게 제거합니다. 자극 전극의 경우 브레그마에서 5.2mm, 측면 1mm를 중심으로 전후 2mm, 내측 5mm의 정사각형 구멍을 뚫습니다. 정위 암 바를 사용하여 양극성 자극 전극 가이드 캐뉼라를 경막 아래로 5mm 낮춥니다.
정위 암 바를 사용하여 선조체의 가장 등쪽 부분에서 경막 아래 4mm 높이의 탄소 섬유 미세 전극을 낮추고 기준 와이어와 탄소 섬유를 전위차 조절기에 연결합니다. 그런 다음 마이너스 0.4-1.4볼트, 초당 400볼트의 삼각형 파형을 60Hz에서 15분 동안 적용한 다음 10Hz에서 10분 자극을 적용합니다. 자극 전극 위치를 최적화하려면 60헤르츠 주파수, 24개 펄스, 300마이크로암페어 전류 및 위상 펄스 폭당 2밀리초의 바이폴라 전기 파형을 생성하도록 자극기를 설정합니다.
경막 아래 5mm에서 7.8mm까지 0.2mm씩 자극기를 부드럽게 낮추고 각 증가에서 VTA를 자극합니다. 자극이 등쪽 선조체 내의 탄소 섬유 미세 전극에서 위상 도파민 방출을 생성할 때까지 양극성 자극 전극 가이드 캐뉼라를 계속 내립니다. 도파민 방출이 관찰되면 경막보다 최소 6mm 아래에 있을 때까지 탄소 섬유 미세 전극을 측좌핵의 가장 등쪽 부분으로 낮춥니다.
전극이 제 위치에 있을 때, VTA를 자극하고 도파민 첨단의 최고 진폭을 기록하고, 그 후에 도파민 반응의 첨단이 0.6 볼트에 명확한 산화 첨단 및 마이너스 0.2 볼트에 환원 첨단으로 표현된다는 것을 확인하, 가장 큰 도파민 방출을 일으키는 위치에 탄소 섬유 microelectrode를 낮추거나 올리십시오. 탄소 섬유와 자극 전극 가이드 캐뉼러 위치가 최적화되면 20-30분 동안 3분마다 동물을 자극합니다. 안정적인 기준선을 달성한 후, 바이폴라 자극기에 미리 장착된 가이드 캐뉼라에 손으로 내부 캐뉼라를 부드럽게 내리고 추가로 2-3개의 기준선 기록을 얻어 캐뉼라 삽입이 유발된 신호의 변화를 일으키지 않았는지 확인합니다.
기준선 반응이 확립되면 주사기 펌프와 마이크로 주사기를 사용하여 2분 동안 0.5마이크로리터의 관심 약물 용액을 VTA에 주입합니다. 주입 후 제거하기 전에 최소 1분 동안 내부 캐뉼라를 제자리에 두고 주입 후 효과를 측정하기 위해 3분마다 반응을 계속 기록합니다. 이러한 대표적인 색상 플롯에서 입증된 바와 같이, 식염수 주입은 자극된 위상 도파민 방출을 변경하지 않습니다.
NMDA의 주입은 자극된 위상 도파민 방출을 강력하게 증가시키는 반면, NMDA 수용체 경쟁 길항제인 AP5는 강력한 감소를 생성합니다. 비경쟁적 니코틴성 아세틸콜린 수용체 길항제 메카밀아민과 비선택적 경쟁성 무스카린성 아세틸콜린 수용체 길항제 스코폴라민은 모두 자극된 위상 도파민 방출을 크게 감소시킵니다. 이 그래프에서는 시간 경과에 따른 테스트된 약물의 효과에 대한 요약을 관찰할 수 있습니다.
주입 캐뉼러는 양극성 자극 전극에 조심스럽게 삽입해야 합니다. 그렇지 않으면 과도한 손상이 발생하여 위상 도파민 방출의 인공적 변화로 이어질 수 있습니다. 이 접근 방식을 통해 연구자들은 위상 도파민 방출이 생체 내에서 조절되는 특정 수용체 메커니즘을 보다 미세하게 다룰 수 있었습니다.
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본 연구는 초단위 미만의 도파민 방출에서 수용체의 역할을 조사하기 위해 복측 피개야(VTA)의 수용체를 조절하는 프로토콜을 제시합니다. 중점적으로 다루는 내용은 특정 세포체-수지상돌기 수용체와 그것이 측좌핵 내의 위상성 도파민 방출에 미치는 영향에 대한 이해입니다. 이러한 접근 방식을 통해 온전한 뇌 모델에서 수용체 기능을 검토할 수 있습니다.
본 방법은 생체 내(in vivo)에서 수용체 매개 위상성 도파민 방출 제어를 직접적으로 조사할 수 있게 하여, 신경정신질환 약물 발견의 타겟 검증을 위한 기전적 리스크 감소(de-risking)를 제공합니다. VTA 수용체 기능과 측좌핵의 정량화 가능한 도파민 역학을 연결함으로써, 초기 단계의 치료 가설 검증에 대한 예측 신뢰도를 높여줍니다. 이 접근 방식은 in vitro 수용체 약리학과 온전한 뇌 생리학을 연결하여, 보상 경로 타겟의 중개 연속성을 개선합니다.
이 방법은 도파민 방출에 대한 수용체 활성의 기능적 판독값을 제공함으로써, 타겟 검증부터 리드 물질 발굴에 이르는 발견 연속체에 통합됩니다.