Een Computer-assisted Multi-elektrode Patch-clamp System

Summary

Multi-elektrode patch-clamp vormen een complexe taak. Hier laten we zien hoe, door het automatiseren van veel van de experimentele stappen is het mogelijk om het proces dat tot kwalitatieve verbetering van de prestaties en het aantal opnamen versnellen.

Abstract

De patch-clamp techniek is vandaag de dag de meest bekende methode voor het opnemen van elektrische activiteit van individuele neuronen of de subcellulaire compartimenten. Toch een stabiele opnamen, zelfs individuele cellen, blijft een tijdrovende procedure bijzonder complex. Automatisering van de vele stappen in combinatie met een efficiënte informatiedisplay kan sterk experimentalisten bij het uitvoeren van een groter aantal opnames met grotere betrouwbaarheid en in minder tijd. Om grootschalige opnames realiseren concludeerde we de meest efficiënte aanpak is niet om volledig te automatiseren het proces, maar om de experimentele stappen te vereenvoudigen en verminderen de kans op menselijke fouten tijdens het efficiënt opnemen van de ervaring van de experimentator en visuele feedback. Met deze doelstellingen in het achterhoofd een computerondersteund systeem dat alle noodzakelijke controles centraliseert voor een multi-elektrode patch-clamp experiment in een enkele interface, een commerc ontwikkelden weially beschikbare draadloze gamepad, tijdens het weergeven van experiment gerelateerde informatie en begeleiding aanwijzingen op het computerscherm. Hier beschrijven we de verschillende onderdelen van het systeem die ons toeliet om de tijd die nodig is voor het bereiken van de opname configuratie verlagen en aanzienlijk verhogen de kans op grote aantallen neuronen tegelijk met succes opnemen.

Introduction

Het vermogen opnemen en stimuleren meerdere sites met micrometer precisie is uitermate geschikt voor experimenteel een beter begrip van neuronale systemen. Vele technieken zijn ontwikkeld om dit doel maar niemand kan de submillivolt resolutie bereikt door de patch-clamp techniek, essentieel voor het bestuderen subklinische activiteit en individuele postsynaptische potentialen. Hier bespreken we de ontwikkeling van een twaalf-elektrode computerondersteunde patch-clamp systeem gericht op het gelijktijdig opnemen en stimuleren een groot aantal individuele cellen met voldoende nauwkeurigheid voor de studie van neuronale connectiviteit. Terwijl vele andere toepassingen de....

Protocol

1. Uitrusting Voorbereiding

1. Controle manipulatoren van een computer
   1. Sluit elke micromanipulator controller doos op een computer via de seriële poort (RS-232).
   2. Implementeren van de commando's voor het positioneren, bevragen en instellingen aanpassen via de seriële poort worden gestuurd. Bepaalde snelheid en hardware compatibiliteitsproblemen C / C + + wordt aanbevolen als de programmeertaal.
   3. Standaardisering van het referentiesysteem van de manipulatoren, zodat nul ligt het dichtst mogelijke positie ten opzichte van de motoren en positieve beweging wordt weggeleid van de motoren.
   4. Plaats de microsco....

Results

Na de hierboven beschreven werkwijzen het gelukt uitvoeren whole-cell opname van maximaal twaalf neuronen gelijktijdig bijna verdubbeling van het grootste aantal neuronen tegelijk-patch geklemd tot nu toe. Voorbeelden van netwerken van directe synaptische verbindingen tussen piramidale neuronen die in laag V van de somatosensorische cortex van ratten zijn weergegeven in figuur 6.

De bepaling van de verbinding waarschijnlijkheid profielen als functie van inter-somatische afst.......

Discussion

Een onmiddellijke vraag ontstaat meestal over de mate van succes van de procedure die wij beschreven. Voor hoge slagingspercentages voorbereiding is essentieel. Pipetten moeten hebben tip openingen die geschikt zijn voor de cellen wezens opgenomen zijn. Filtreren van de intracellulaire oplossing verstopte pipetten voorkomen is ook belangrijk. Zeer schoon, vers getapt pipetten zijn een andere eis. Een binomiale verdeling is het eenvoudigste model dat kan worden gebruikt om te begrijpen hoe deze problemen beïnvloeden de u.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Microscope	Olympus	BX51WI	40X Immersion Objective
Manipulators	Luigs Neumann	SM-5	Serial protocol used
Amplifiers	Axon Instruments	MultiClamp 700B	SDK used
Camera	Till Photonics	VS 55	BNC analog output
Framegrabber	Data Translation	DT3120	SDK used
Oscilloscopes	Tektronix	TDS 2014	Serial communication
Data acquisition	InstruTECH	ITC 1600
Data acquisition	National Instruments	PCI-6221	Library used (.dll)
Pressure valve	SMC	SMC070C-6BG-32
Pressure sensor	Honeywell	24PCDFA6G
Membrane pump	Schego	Optimal