High-Frequency Stimulation to Enhance Neuronal Activation and Neurogenesis in the Mouse Dentate Gyrus
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowetenschap
0 weergaven • 3:04 min • August 29th, 2025
Begin with an awake mouse inside a stimulation setup.
The mouse is implanted with a deep brain stimulation electrode in the hippocampal dentate gyrus region.
Connect the implanted electrode to a programmable stimulator via leads.
Initiate the stimulation.
In the dentate gyrus, the electrical pulses trigger neurotransmitter release from presynaptic neurons, which bind to postsynaptic receptors.
This facilitates calcium influx into postsynaptic neurons, enhancing synaptic activity.
Repeated stimulation leads to prolonged calcium influx in postsynaptic neurons.
This initiates a signaling cascade that promotes the trafficking of excitatory neurotransmitter receptors to the postsynaptic terminal, thereby strengthening synaptic connections.
The pulses also stimulate the glial cells to release factors that support the formation of new neurons.
These factors also help integrate the new neurons into the existing neuronal network, improving memory and cognitive ability.
Upon completion of stimulation, disconnect the stimulator leads from the electrode.
To deliver stimulation, connect the implanted electrode to a programmable stimulator via leads.
Set up the software interface. Then, set the HFS parameters as six series of six trains of six pulses at 400 Hertz, and the stimulation intensity of 200 milliamps. Deliver HFS for the desired period of time as set up.
For the control group, implant electrodes in the mice without delivering any stimulation. For C-fos staining, stimulate the experimental mice two times for one day. For BrdU labeling, apply appropriate stimulations to both the acute stimulation group and the chronic stimulation group.
During the course of the stimulation, make sure the mouse is awake. Remember to ensure the leads are not twisted. When the stimulation is done, carefully disconnect the electrode pin from the electrode holder in the connector of the recording system.
Overzicht
Deze studie onderzoekt de effecten van diepe hersenstimulatie in de regio van de gyrus dentatus van de hippocampus bij wakkeren muizen. De stimulatie verhoogt de synaptische activiteit en bevordert de neurogenese, wat mogelijk het geheugen en de cognitieve vermogens verbetert.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Neurogenese
Achtergrond
- Diepe hersenstimulatie is een techniek die wordt gebruikt om neuronale activiteit te moduleren.
- De hippocampus is cruciaal voor het geheugen en het leren.
- Inzicht in synaptische versterking kan leiden tot inzichten in cognitieve verbetering.
- Neurogenese is het proces van het genereren van nieuwe neuronen, wat essentieel is voor de hersenfunctie.
Doel van de studie
- Om de effecten van elektrische stimulatie op de synaptische activiteit in de gyrus dentatus te onderzoeken.
- Om de impact van stimulatie op neurogenese en cognitieve functie te beoordelen.
- Om een protocol op te stellen voor het toedienen van stimulatie bij wakkeren muizen.
Gebruikte methoden
- Implantatie van elektroden in de gyrus dentatus van wakkere muizen.
- Gebruik van een programmeerbare stimulator voor het toedienen van hoogfrequente stimulatie.
- Beoordeling van de synaptische activiteit via neurotransmittervrijgave.
- Toepassing van C-fos-kleuring en BrdU-labeling voor de analyse van neurogenese.
Belangrijkste Resultaten
- Elektrische stimulatie leidde tot een verhoogde afgifte van neurotransmitters en een calciuminstroom.
- Langdurige stimulatie versterkte de synaptische verbindingen in de gyrus dentatus.
- Stimulatie bevorderde de afgifte van factoren die de vorming van nieuwe neuronen ondersteunen.
- Nieuw gevormde neuronen werden geïntegreerd in het bestaande neuronale netwerk.
Conclusies
- Diepe hersenstimulatie kan de synaptische activiteit en neurogenese verbeteren.
- Deze techniek kan cognitieve functies, zoals het geheugen, verbeteren.
- Verder onderzoek is nodig om de langetermijneffecten en toepassingen te verkennen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Hoogfrequente stimulatie van de gyrus dentatus bij de muis biedt een gecontroleerd platform om neuronale activatie en neurogenese te onderzoeken, wat bijdraagt aan mechanische risicoreductie bij de validatie van targets in het centraal zenuwstelsel. Deze aanpak maakt een kwantitatieve beoordeling van synaptische plasticiteit en neurogene responsen mogelijk, wat vroege portfoliobeslissingen voor de ontdekking van neurotherapeutica ondersteunt. De reproduceerbaarheid van de methode en de kwantitatieve resultaten maken het een waardevol instrument voor translationele neurowetenschappelijke pijplijnen.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt directe analyse van neuronale activatie en synaptische versterking in een gedefinieerde hersenregio mogelijk.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door neurogenese en markers voor synaptische plasticiteit te kwantificeren.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie voor CNS-targets door stimulatie te koppelen aan meetbare biologische uitkomsten.
Screening & assayontwikkeling
- Stelt een gevalideerd in vivo systeem vast voor het evalueren van neurogene en synaptische responsen op stimulatie.
- Biedt gestandaardiseerde protocollen voor reproduceerbare meting van neuronale activatie met behulp van C-fos en BrdU-labeling.
- Genereert kwantitatieve output geschikt voor downstream compound screening of genetische perturbatiestudies.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekterelevante mechanismen door neurogenese en synaptische plasticiteit in vivo te modelleren.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking naar preklinische validatie door de functionele integratie van nieuwe neuronen te laten beoordelen.
- Biedt voorspellende waarde voor strategieën ter cognitieve verbetering in neurodegeneratieve of neuropsychiatrische modellen.
Integratie van pipeline en workflow
Dit stimuleringsprotocol past binnen het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek door hypothesegedreven toetsing van neuronale activatie en neurogenese in levende diermodellen mogelijk te maken.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing naar de relatie tussen stimulatie, synaptische activiteit en neurogenese.
- Screening: Biedt reproduceerbare, kwantitatieve read-outs voor neuronale activatie en neurogene respons.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van gestimuleerde versus controlegroepen mogelijk met behulp van C-fos en BrdU-markers.
- Translationeel Onderzoek: Slaat de brug tussen mechanistische bevindingen en preklinische modellen van cognitieve functie.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbaar in vivo-platform voor diverse onderzoeken naar CNS-targets en -paden.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij de validatie van CNS-doelwitten en mechanistische studies.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, schaalbare protocollen voor in vivo neuronale activatie-assays.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go besluitvorming door het leveren van robuuste, kwantitatieve neurogenese-gegevens.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van neurotherapeutische kandidaten mogelijk op basis van functionele uitkomsten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in stereotactische chirurgie en in vivo elektrofysiologie.
- Vereist programmeerbare stimulatoren en gevalideerde elektrodesystemen voor nauwkeurige toediening.
- Vereist gestandaardiseerde protocollen voor C-fos en BrdU-analyse tussen teams.
- Aanpassing naar andere hersengebieden of ziektemodellen kan protocoloptimalisatie vereisen.
- Het hanteren van wakker dieren en de stimulatieparameters moeten zorgvuldig worden gecontroleerd voor reproduceerbaarheid.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Analyse van genexpressie Veranderingen in het Rat Hippocampus Na Deep Brain Stimulation van de Anterior Thalamic Nucleus
Gerelateerde video's
0 Bekeken
In vivo Positronemissietomografie om activiteitspatronen te onthullen die worden geïnduceerd door diepe hersenstimulatie bij ratten
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Dissectie van de hippocampus dentate gyrus van de volwassen muis
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Het bestuderen van de integratie van Adult geboren Neuronen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Langdurige Potentiëring van perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Vrij Gedragen Muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Methoden voor de modulatie en analyse van NF-kB-afhankelijke Adult Neurogenese
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Beoordeling van Dendritische arborization in de gyrus dentatus van de hippocampus regio in Muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Het toepassen van stereotactische injectie techniek om genetische effecten op Animal Gedrag Studie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Een invasieve methode voor de activatie van de muis getand Gyrus door hoogfrequente stimulatie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Transcraniële gelijkstroom stimulatie (TDC's) in muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 22 augustus 2026