Method Article

Modellering Snel-scannen Cyclische Voltammetrie Gegevens van Elektrisch Gestimuleerde Dopamine Neurotransmissie Gegevens Met behulp van QNsim1.0

DOI:

10.3791/55595

June 5th, 2017

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Snelle-scan cyclische voltammetrie kan in vivo dopamine neurotransmissie in de context van drugs, ziekte en andere experimentele manipulaties monitoren. Dit werk beschrijft de implementatie van QNsim1.0, een software voor het modelleren van elektrisch gestimuleerde dopamine responsen volgens het kwantitatieve neurobiologische model om schattingen van dopamine release en reuptake dynamics te kwantificeren.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Centrale dopaminerge (DAergic) pathways hebben een belangrijke rol in een breed scala van functies, zoals aandacht, motivatie en beweging. Dopamine (DA) is betrokken bij ziektes en aandoeningen, met inbegrip van de aandachtsfactor bij de hyperactiviteit, de ziekte van Parkinson en traumatisch hersenletsel. Dus, neurotransmissie DA en de methodes om het te bestuderen, zijn van intens wetenschappelijk belang. In vivo snelle scan cyclische voltammetrie (FSCV) is een methode die het mogelijk maakt om DA concentratie veranderingen selectief te controleren met een fijne temporale en ruimtelijke resolutie. Deze techniek wordt vaak gebruikt in combinatie met elektrische stimulaties van oplopende DAergic pathways om de impulsstroom van dopamine neurotransmissie te beheersen. Hoewel het gestimuleerde DA-neurotransmissieparadigma robuuste DA-reacties kan produceren met duidelijke morfologieën, waardoor ze vatbaar zijn voor de kinetische analyse, is er nog veel debat over hoe de reacties kunnen worden geïnterpreteerd in termen van hun DA-release en clearanCe componenten. Om dit probleem aan te pakken, is een kwantitatief neurobiologisch (QN) kader van gestimuleerde DA-neurotransmissie onlangs ontwikkeld om de dynamiek van DA-vrijlating en -heropname realistisch te modelleren in de loop van een gestimuleerde DA-reactie. De basis van dit model is gebaseerd op experimentele data van gestimuleerde DA neurotransmissie en op de principes van neurotransmissie die uit verschillende onderzoekslijnen worden aangenomen. Het QN model implementeert 12 parameters gerelateerd aan gestimuleerde DA release en reuptake dynamics om model DA reacties te modelleren. Dit werk beschrijft hoe DA-reacties kunnen worden gesimuleerd met behulp van QNsim1.0 en ook details van principes die zijn geïmplementeerd om systematisch veranderingen te zien in de gestimuleerde dopamine release en reuptake dynamics.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dopamine (DA) neurotransmissie speelt een essentiële rol in verschillende cognitieve en gedragsfuncties, en zijn disfunctie is betrokken bij verschillende gemeenschappelijke aandoeningen en aandoeningen. Als zodanig is het van cruciaal belang om nauwkeurige methoden te ontwikkelen om kwantitatief DA neurotransmissie in vivo te bestuderen om te beoordelen hoe DA-neurotransmissie verandert in de contexten van ziektebeeldmodellen en farmacologie. Snelle-scan cyclische voltammetrie (FSCV) maakt het mogelijk om in vivo DA neurotransmissie te monitoren met een fijne ruimtelijke en temporale resolutie. Hoewel het mogelijk is fysiologische DA neurotransmiss....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Installatie, Data-voorbereiding en Launch QNsim1.0

  1. Download "QNsim1.0.zip" (meegeleverd als aanvulling) en pak het uit naar een gewenste map.
  2. Bereid gestimuleerde DA-responsgegevens voor modelleren met het softwareprogramma door een spreadsheet te organiseren waarin elke kolom een ​​temporele DA-reactie bevat die is omgezet in μ M DA concentraties. Sla dit (.xlsx) bestand op in dezelfde map als de programmabestanden.
    Opmerking: de spreadsheet kan meerdere reacties bevatten in een afzonderlijk experiment of meerdere studies die een vast aantal antwoorden bevatten (zie voorbeeld Voorbeeldxxx).
  3. Open de programmatuuromgev....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Inbegrepen bij het softwareprogramma zijn sample DA neurotransmissie data verkregen uit de rat dorsale striatum (Study 1) en de nucleus accumbens (Study 2) die zijn samengesteld in "Sample.xlsx." De spreadsheet bevat de DA-concentratiedata van de baseline responses op 60 Hz, 10 s en 5 s stimulaties en een reactie op een 60 Hz, 5 s stimulatie 35 min na de toediening van de DA transportremmer methylphenidaat (MPH) (10 mg / Kg, ip). De gestimuleerde DA-responsgegevens worden georganiseerd in kolommen, zoals getoo.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het gebruik van FSCV om in vivo gestimuleerde DA neurotransmissie te studeren is ontstaan ​​in de jaren tachtig en blijft nog steeds een rijke bron van in vivo neurotransmissiegegevens met een ongeëvenaarde ruimtelijke en temporale resolutie. Gestimuleerde DA-reacties weerspiegelen een complexe balans van DA-vrijlating en heropname die door de elektrische stimulaties zelf worden gemoduleerd. Het QN-model bevat principes van hedendaagse neurotransmissieonderzoek om in vivo gestimuleerde DA-neur.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij erkennen het UPMC Rehabilitation Institute voor het ondersteunen van dit werk.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MATLAB R2016a for Mac Mathworks
QNsim1.0In house software packageSoftware to model FSCV data using the QN framework

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Taylor, I. M., et al. Kinetic diversity of dopamine transmission in the dorsal striatum. J Neurochem. 133 (4), 522-531 (2015).
  2. Harun, R., Grassi, C. M., Munoz, M. J., Torres, G. E., Wagner, A. K. Neurobiological model of stimulated dopami....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Fast scan Cyclic VoltammetryDopamine NeurotransmissionQNsim1 0 SoftwareElectrical StimulationDopamine ReleaseDopamine ReuptakeStriatal DopamineNucleus AccumbensDorsal StriatumParameter Modeling

Related Articles