Name: Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-12-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 45 s
Description: Leer optogenetische manipulatie van neuronale activiteit in de cerebrale cortex van muizen met simultane EEG-, EMG- en lactaatmeting. Deze methode biedt real-time inzicht in hersenbiochemie en slaap-waakcycli.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Onderzoek gefinancierd door het Ministerie van Defensie (Defense Advanced Research Projects Agency, Young Faculty Award, Grant Number N66001-09-1-2117) en NINDS (R15NS070734).

1. Chirurgische Voorbereiding van de dieren 1. Experimentele Onderwerpen Gebruik van de muizen B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgene lijn 9; JAX stam # 7612) of muizen die het blauwe lichtgevoelige kationenkanaal, Channelrhodopsin-2, in cerebrale corticale neuronen. Toepassing van blauw licht naar de cerebrale cortex van de B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgene lijn zorgt ervoor dat de piramidale neuronen die Channelrhodopsin-2 te depolariseren en actie ondergaan potentialen 9,10. Als gevolg van piramidale celactivering, lokale interneuronen geactiveerd en de potentiaalverandering wordt verspreid naar neuronen dan de plaats van stimulatie 10. Voer een operatie onder steriele omstandigheden in de naleving van toepasselijke wettelijke bepalingen: autoclaaf chirurgische instrumenten en softpacks (chirurgische veld, gaasjes); hete kraal steriliseer alle warmte-tolerante geïmplanteerde metalen apparaten (canules, schroeven en draden)voor 30-seconden; Desinfecteer warmte-intolerantie implanteerbare apparaten (glasvezelkabel, plastic connector) met een 10-sec dompelen in ethanol; klap ethanol-ondergedompelde artikelen droog door toepassing van perslucht. 2. Anesthesie, stereotaxische plaatsing en de goedkeuring van de Schedel Gebruik de IMPAC 6 Geïntegreerde Multi Patient (Vet Equip Inc) systeem om de muis te verdoven. Gebruik 5% Isoflurane/95% zuurstof voor inductie en 3% Isoflurane/97% zuurstof voor onderhoud tijdens de operatie. Plaats het dier op een circulerend water-deken op 37 C. Het is niet nodig om lichaamstemperatuur te controleren als de deken op deze temperatuur gehouden. 3. Voorbereiden van de Schedel voor Implantatie Bereid de incisie door scheren alle bont vanaf de top van de schedel. De geschoren gebied moet lateraal uitstrekken van oor tot oor en anterior-posterior van de ogen naar het achterste einde van de schedel. Desinfecteer de blootgestelde huid met drie ACHTEREENVe swabs van betadine gevolgd door ethanol. Een mediale incisie op de bovenkant van de schedel, vanuit de ogen naar de achterkant van de schedel. Reinig de schedel met waterstofperoxide en steriele zoutoplossing (0,9% NaCl). De controle bloeden met een cauterizing tool. Zoek en bregma en lambda markeren voor het bepalen van stereotaxische coördinaten. Stereotactische coördinaten van elektrode / optogenetic stimulus configuraties die we hebben gebruikt worden in tabel 1 en schematisch weergegeven in figuur 1A. 4. Voorbereiding van de implantatie-sites op Skull Gebruik een hoge snelheid tandheelkundige boor met een 0,5 mm bal braam beetje op elke plaats van implantatie in de schedel vast te stellen. Schuin de externe marge van elke hole met behulp van een 0,7 mm kogel braam beetje aan schroef inbrengen te vergemakkelijken. 5. Inbrengen en vastzetten van canules, EMG Leads en EEG Leads Plaats EEG schroeven (0,8 lengte van 2 cm van onbehandelde 30-gauge vertind-koperen bus wire pre-gesoldeerd aan het hoofd schroef) in de gaten en ze rijden in met een schuimspaan uit de hand schroevendraaier ongeveer 4-5 omwentelingen op de gewenste diepte te verkrijgen. Houd gids canules op zijn plaats met een stereotaxische canule houder en vervolgens brengen ze naar de schedel en ankers met acryl cement. Elke geleidingscanule moet een dummy canule / stylet (Plastics, onderdeel # C312 DC \ 1) vanaf het moment van operatie om de tijd van het experiment (10-14 dagen) de doorgankelijkheid te handhaven. 6. Het sluiten van Chirurgische Site Zodra EEG&#39;s en gids canules zijn geplaatst in de schedel, ze band samen met tandheelkundige acryl cement (Lang Dental - Ortho-Jet cement). Na cement sets, plaatst u de plastic connector (Pinnacle Technology onderdeel # 8402) boven het gedroogde cement heuvel. Soldeer de einden van de draden afkomstig van EEG leidt tot contacten op de plastic connector. Encase de draden in cement. Teken dan de EMG draden door de nuchal spiers door te schuiven ze in de loop van een 21ga naald doorboord spier. Maak een dubbele chirurg knoop van 5-0 nylon hechtdraad rond deze draden net distaal van waar het snoer de spier. Weer bij elkaar hechten van de huid die is ingetrokken bij het spierweefsel met een enkele onderbroken chirurg knopen te openen, met behulp van een omgekeerde snijden P-3 naald en 5-0 nylon hechtdraad. 7. Postoperatieve analgesie en herstel Dien buprenorfine als pijnstiller (0,1 mg / kg, subcutaan) en flunixine meglumine (0,1 mg / kg, subcutaan) als anti-inflammatoire onmiddellijk na de operatie en dagelijks op dagen 1-2 na de operatie. Toestaan ​​dat dieren in standaard kolonie huisvesting te herstellen gedurende ten minste zeven dagen voor de experimenten. Zonder extra zorg buiten standaard kolonie behuizing, kan canules worden verwacht dat octrooi blijven gedurende ten minste twee weken met de inwonende stiletten vastgezet. EEG en EMG sensoren kunnen worden verwacht behoudenfunctionaliteit voor deze duur. 2. Generatie van Timed lichtpulsen 1. Programmering van MC Stimulus Unit Sluit de MC-Stimulus-eenheid (Multi-Channel Systems) via een USB-verbinding met een desktop computer. Gebruik de spreadsheet-achtige MC-Stimulus gebruikersinterface om de MC Stimulus unit te programmeren. De gewenste TTL (transistor-transistor logic) spanning voor de aan periode, de duur van stimulus en uitschakelen perioden, het aantal cycli per seconde gewenst en het aantal herhaalde cycli voor de volledige stimulus sessie. Voor verdere details zie MC-Stimulus technische handleiding: 3. Fabricage / Montage van Fiber Optic Pruittredingen voor Light Delivery naar de cerebrale cortex <ol><li> Supplies en apparatuur die nodig zijn te vinden op: <a href="http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf" target="_blank">http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf</a> </li><li> Slijpen en polijsten van glasvezelkabels. <a href="http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf" target="_blank">http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf</a> </li></ol> 4. Montage van knaagdieren Optogenetic Stimulatie System 1. Interface van MC-Stimulus Unit en Laser Zodra de MC-Stimulus-eenheid is geprogrammeerd, voer het uit als een stand-alone signaalgenerator van een 5-volts binaire AAN / UIT-signaal. Sluit de MC-Stimulus toestel aan op de TTL ingeschakelde voeding van de laser met BNC connectoren. 2. De productie van Laser uitgang via optische kabel Gebruik de digitale display en variabele vermogen wijzerplaat van de laser power unit op handmatigly passen het vermogen van de laser. Sluit de laser power unit van de laser via een lintkabel. Sluit de vrouwelijke FC (ferrule connector) vezel-adapter van de laser aan de mannelijke FC connector op de optische vezel kabel (een 3 m lengte, 200 micrometer diameter glas geleiding glasvezel ingekapseld in lichtreflecterende acrylaatpolymeer bekleding). 3. Het overbrengen van de Laser van de Animal: Rotary Commutator Sluit de uit glasvezelkabel (3 m lengte) en de levering glasvezelkabel (45 cm lang) aan tegenovergestelde uiteinden van de optische roterende afdichting inkapselen twee collimatorlenzen (Dorische lenzen). De glasvezel afdichting dient als commutator: het dier beweegt over de kooi, de afdichting roteert voorkomen breuk van de glasvezelkabels. Gebruik plastic kabelbinders aan het aanbrengen van de collector op een metalen staan ​​boven de cilindervormige kooi waarin het dier is ondergebracht. 4. Bevestiging van levering Fiber OpticKabel naar Hoofd Beperk de muis door met een hand de muis pin onder een cupped palm. Richt de kop tussen midden van de experimentator en wijsvinger. Verwijder de dummy canule uit de gids canule geplaatst voor de glasvezel canule. Schakel de gids canule van materiaal door middel van een steriele naald 25ga. Steek de glasvezelkabel met de hand en zet het aan de vezeloptische geleider canule met een schroefdraad schroefdop geborgen uit een dummy canule. De diepte van inbrengen van de glasvezelkabel in de hersenen door een hechting knoop gebonden aan de glasvezelkabel op een vaste afstand van het vaste uiteinde gesplitst. De gehele experimentele opstelling wordt getoond in figuur 1B. 5. Meting van de EEG-gedefinieerde Slaap-en lactaatconcentratie tijdens Optogenetic Stimulatie 1. Precalibration van de Lactaat Sensor Pre-kalibratie van de sensor lactaat wordt uitgevoerd met een in vitrokit (Pinnacle Technology onderdeel # 7000-K1-T). De sensor is geëquilibreerd in fosfaat gebufferde zoutoplossing (pH 7,4), vervolgens blootgesteld aan drie concentraties van L-lactaat in stapsgewijs per fabrikant protocollen. 2. Het inbrengen van de Lactaat sensor en EEG-kabel Plaats de vooraf gekalibreerde sensor in de schedel gemonteerd lactaat gids canule op een manier die identiek is aan de glasvezelkabel inbrengen procedure (paragraaf 4.4). Sluit de lactaat-sensor om de voorversterker van de Pinnacle 8.400 biosensor met een bipolaire connectoren. Bevestig deze voorversterker aan op de 8-polige connector op de chirurgisch geïmplanteerde headmount. 3. Tot oprichting van Optogenetic stimulusintensiteit Voor het verzamelen van gegevens, gebruik maken van de laser intensiteit bedieningsknop naar de intensiteit van de optogenetic stimulus aan te passen. De amplitude van de respons EEG verschillen van dieren door factoren die niet systematisch onderzocht, een<html> d worden gecontroleerd door visuele inspectie aan het begin van stimulatie. In de praktijk zal een intensiteit van 80-120 μWatts Kenmerkend voor een toename EEG amplitude van ongeveer 50% op de frequentie van de stimulatie. Post-hoc fast Fourier transform analyse (zie paragraaf 5.5) nodig om de absolute grootte van de respons kwantificeren. 4. Data Collection Verzamel gegevens met behulp van de Pinnacle 8400 systeem: <a href="http://pinnaclet.com/pal-8400.html" target="_blank">http://pinnaclet.com/pal-8400.html</a> . 5. Data Processing met Neuroscore Classificeren slapen staten door visuele inspectie van de EEG en EMG data met de Neuroscore interface (DataSciences, Internationaal: <a href="http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp" target="_blank">http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp</a> ) of de Sirenia interface (Pinnacle Technologie:f = &quot;http://www.pinnaclet.com/sirenia.html&quot; target = &quot;_blank&quot;&gt; http://www.pinnaclet.com/sirenia.html). Verwerken in tien seconden tijdperken als kielzog, niet-rapid eye movement slaap, of rapid eye movement slaap op basis van EEG en EMG. Gegevens opslaan als Microsoft Excel-spreadsheets voor verdere analyse en statistische testen.

<ol><li>Magistretti, P. Brain Energy Metabolism. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMagistretti%2C+P+%22Fundamental+Neuroscience%22">Fundamental Neuroscience</a>. Zigmond, M. J., Bloom, F. E., Landis, S. C., Roberts, J. L., Squire, L. R. , Academic Press. New York. 389-413 (1999).</li>
<li>Maquet, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+glucose+utilization+during+sleep-wake+cycle+in+man+determined+by+positron+emission+tomography+and+%5B18F%5D2-fluoro-2-deoxy-D-glucose+method%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Cerebral glucose utilization during sleep-wake cycle in man determined by positron emission tomography and [18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose method.</a> Brain Res. 513 (1), 136-143 (1990).</li>
<li>Buchsbaum, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+cerebral+glucose+metabolic+rate+in+human+sleep+assessed+by+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Regional cerebral glucose metabolic rate in human sleep assessed by positron emission tomography.</a> Life Sci. 45 (15), 1349-1356 (1989).</li>
<li>Kennedy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+cerebral+glucose+utilization+in+non-rapid+eye+movement+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Local cerebral glucose utilization in non-rapid eye movement sleep.</a> Nature. 297 (5864), 325-327 (1982).</li>
<li>Pappenheimer, J. R., Koski, G., Fencl, V., Karnovsky, M. L., Krueger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+sleep-promoting+factor+S+from+cerebrospinal+fluid+and+from+brains+of+sleep-deprived+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Extraction of sleep-promoting factor S from cerebrospinal fluid and from brains of sleep-deprived animals.</a> J. Neurophysiol. 38 (6), 1299-1311 (1975).</li>
<li>Borbely, A. A., Achermann, P. Sleep homeostasis and models of sleep regulation. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBorbely%2C+AA+%22Principles+and+Practice+of+Sleep+Medicine%22">Principles and Practice of Sleep Medicine</a>. Kryger, M. H., Roth, T., Dement, W. C. , 3rd, W.B. Saunders. Philadelphia. 377-390 (2004).</li>
<li>Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+analysis+of+local+field+potentials+and+unit+discharges+in+cat+cerebral+cortex+during+natural+wake+and+sleep+states%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal analysis of local field potentials and unit discharges in cat cerebral cortex during natural wake and sleep states.</a> J. Neurosci. 19 (11), 4595-4608 (1999).</li>
<li>Astrup, J., Sorensen, P. M., Sorensen, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+and+glucose+consumption+related+to+Na%2B-K%2B+transport+in+canine+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Oxygen and glucose consumption related to Na+-K+ transport in canine brain.</a> Stroke. 12 (6), 726-730 (1981).</li>
<li>Arenkiel, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+light-induced+activation+of+neural+circuitry+in+transgenic+mice+expressing+channelrhodopsin-2%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">In vivo light-induced activation of neural circuitry in transgenic mice expressing channelrhodopsin-2.</a> Neuron. 54 (2), 205-218 (2007).</li>
<li>Mateo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Optogenetic+Stimulation+of+Neocortical+Excitatory+Neurons+Drives+Brain-State-Dependent%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">In Vivo Optogenetic Stimulation of Neocortical Excitatory Neurons Drives Brain-State-Dependent.</a> Curr. Biol. , (2011).</li>
<li>Wisor, J. P., Clegern, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+short-term+slow+wave+sleep+homeostasis+and+its+disruption+by+minocycline+in+the+laboratory+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Quantification of short-term slow wave sleep homeostasis and its disruption by minocycline in the laboratory mouse.</a> Neurosci. Lett. 490 (3), 165-169 (2011).</li>
<li>El Yacoubi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral%2C+neurochemical%2C+and+electrophysiological+characterization+of+a+genetic+mouse+model+of+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Behavioral, neurochemical, and electrophysiological characterization of a genetic mouse model of depression.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (10), 6227-6232 (2003).</li>
<li>Tsunematsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+optogenetic+silencing+of+orexin%2Fhypocretin+neurons+induces+slow-wave+sleep+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice.</a> J. Neurosci. 31 (29), 10529-10539 (2011).</li>
<li>Le, S., Gruner, J. A., Mathiasen, J. R., Marino, M. J., Schaffhauser, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+between+ex+vivo+receptor+occupancy+and+wake-promoting+activity+of+selective+H3+receptor+antagonists%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharmacol.+Exp.+Ther%22%5BJournal%5D)">Correlation between ex vivo receptor occupancy and wake-promoting activity of selective H3 receptor antagonists.</a> J. Pharmacol. Exp. Ther. 325 (3), 902-909 (2008).</li>
<li>Burmeister, J. J., Palmer, M., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L-lactate+measures+in+brain+tissue+with+ceramic-based+multisite+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">L-lactate measures in brain tissue with ceramic-based multisite microelectrodes.</a> Biosens. Bioelectron. 20 (9), 1772-1779 (2005).</li>
<li>Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+optogenetic+stimulation+and+recording+of+neurons+in+vivo+using+cell-type-specific+expression+of+Channelrhodopsin-2%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Targeted optogenetic stimulation and recording of neurons in vivo using cell-type-specific expression of Channelrhodopsin-2.</a> Nat. Protoc. 5 (2), 247-254 (2010).</li>
<li>Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortically-induced+coherence+of+a+thalamic-generated+oscillation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cortically-induced coherence of a thalamic-generated oscillation.</a> Neuroscience. 92 (2), 427-443 (1999).</li>
<li>Liu, Z. W., Faraguna, U., Cirelli, C., Tononi, G., Gao, X. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+evidence+for+wake-related+increases+and+sleep-related+decreases+in+synaptic+strength+in+rodent+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Direct evidence for wake-related increases and sleep-related decreases in synaptic strength in rodent cortex.</a> J. Neurosci. 30 (25), 8671-8675 (2010).</li>
<li>Iwai, Y., Honda, S., Ozeki, H., Hashimoto, M., Hirase, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+head-mountable+LED+device+for+chronic+stimulation+of+optogenetic+molecules+in+freely+moving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Res%22%5BJournal%5D)">A simple head-mountable LED device for chronic stimulation of optogenetic molecules in freely moving mice.</a> Neurosci. Res. 70 (1), 124-127 (2011).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

De werkwijzen die hier doen vrezen relatie tussen slaap en veranderingen in de hersenen concentratie van de glycolytische tussenproducten lactaat meten op een tijdschaal niet eerder mogelijk was. Dieren ondergaan spontane overgangen tussen kielzog, NREMS en REMS. Bovendien zijn we in staat om optogenetic stimuli toe te passen terwijl de dieren ondergaan deze overgangen. Verzameld tot op heden dat spontaan en geïnduceerde golven invloed op het uitlezen van een lactaatoxidase gebaseerde biosensor tonen. <p class="jove...

<table border="1"><tbody><tr><td> Bestanddeel </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Opmerkingen (optioneel) </td></tr><tr><td> Basi Muis gids canule </td><td> Pinnacle Technology / Basi Inc </td><td> 7032 </td><td></td></tr><tr><td> Lactaat Biosensor </td><td> Pinnacle Technology </td><td> 7004 </td><td></td></tr><tr><td> Kop gemonteerde </td><td> Pinnacle Technology </td><td> 8402 </td><td></td></tr><tr><td> Sleep / Biosensor Opnamesysteem </td><td> Pinnacle Technology </td><td> 8400-K1-SL </td><td> 2 EEG-kanalen, 1 EMG kanaal, &amp; 1 biosensor </td></tr><tr><td> Vastgebonden Muis in-vitro kalibratie-kit </td><td> Pinnacle Technology </td><td> 7000-K1-T </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic gids canule </td><td> Kunststoffen Een </td><td> C312G </td><td> 21 Gauge gids canule </td></tr><tr><td> Dummy canule </td><td> Kunststoffen Een </td><td> C312DC </td><td> 21 Gauge Dummy </td></tr><tr><td> Diamond Fiber Scribe </td><td> Thorlabs </td><td> S90W </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Connector Crimp Tool </td><td> Thorlabs </td><td> CT042 </td><td></td></tr><tr><td> Furcatie Tubing </td><td> Thorlabs </td><td> FT030 </td><td> 03,0 mm </td></tr><tr><td></td><td> Thorlabs </td><td> T10S13 </td><td> Max Dia. 0.012 </td></tr><tr><td> Furcatie Tube Stripper </td><td> Thorlabs </td><td> FTS3 </td><td></td></tr><tr><td> Bare Hard Bekleding Multimode Fiber </td><td> Thorlabs </td><td> BFL37-200 </td><td> 200 urn Core, 0,37 NA </td></tr><tr><td> Draad afsnijden / Kevlar schaar </td><td> Thorlabs </td><td> T865 </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic Epoxy </td><td> Thorlabs </td><td> F112 </td><td></td></tr&gt; <tr><td> Fiber Stripper Tool </td><td> Thorlabs </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Glas Polijsten Plate </td><td> Thorlabs </td><td> CTG913 </td><td></td></tr><tr><td> Rubber Polijsten Pad </td><td> Thorlabs </td><td> NRS913 </td><td></td></tr><tr><td> Eye Loupe </td><td> Thorlabs </td><td> JEL10 </td><td></td></tr><tr><td> Kim Wipes </td><td> Thorlabs </td><td> KW32 </td><td></td></tr><tr><td> Perslucht </td><td> Thorlabs </td><td> CA3 </td><td></td></tr><tr><td> Polijsten Puck </td><td> Thorlabs </td><td> D50-xx </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Inspectie scope </td><td> Thorlabs </td><td> CL-200 </td><td></td></tr><tr><td> Polijsten Films </td><td> Thorlabs </td><td> LFG5P, LFG3P, LFG1P, LFG03P </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC connector einde </td><td> Thorlabs </td&gt; <td> 30126G2-240 </td><td> 240 micrometer Bore, SS Huls </td></tr><tr><td> MC Stimulus Unit </td><td> Multi-Channel Systems </td><td> STG-4002 </td><td></td></tr><tr><td> MC Stimulus Software </td><td> Multi-Channel Systems </td><td> MC-Stimulus V 2.1.5 </td><td></td></tr><tr><td> Blauwe laser </td><td> CrystaLaser </td><td> CL473-050-0 </td><td></td></tr><tr><td> Laser Voeding </td><td> CrystaLaser </td><td> CL2005 </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic Rotary Joint </td><td> Dorische Lenzen </td><td> FRJ-v4 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabel 2. Supplies en apparatuur. </td></tr></tbody></table>

gelijktijdig elektro, real-time meting van lactaatconcentratie en optogenetic manipulatie van neuronale activiteit in de rodent cerebral cortex

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Hoewel de hersenen minder dan 5% van het lichaam massa, gebruikt het ongeveer een kwart van de glucose door het lichaam in rust 1. De functie van niet rapid eye movement slaap (NREMS), het grootste deel van de slaap door de tijd, is onzeker. Echter een opvallend kenmerk van NREMS een significant verlaagd van cerebrale glucosegebruik opzichte van waakzaamheid 2-4. Deze en andere bevindingen hebben geleid tot de wijdverbreide opvatting dat de slaap een functie met betrekking tot cerebrale metabolisme dient. Toch is de mechanismen die ten grondslag liggen aan de vermindering van de cerebrale glucosemetabolisme tijdens NREMS nog worden opgehelderd. Een fenomeen dat geassocieerd met NREMS cerebrale metabolisme kan beïnvloeden is de aanwezigheid van trage golven, trillingen bij frequenties lager dan 4 Hz, in het elektro 5,6. Deze trage golven waargenomen op het niveau van de schedel of cerebrale corticale oppervlak weerspiegelen deoscillaties van de onderliggende neuronen tussen een gedepolariseerde / omhoog staat en een gehyperpolariseerde / down toestand 7. Tijdens de beneden staat, moet cellen ondergaan actiepotentialen voor intervallen van maximaal enkele honderden milliseconden. Herstel van ionische concentratie gradiënten na actiepotentialen is een belangrijke metabole belasting van de cel 8; afwezigheid van actiepotentialen tijdens beneden die geassocieerd worden met NREMS kunnen bijdragen tot een vermindering van de stofwisseling ten opzichte van wakker. Twee technische uitdagingen moest worden aangepakt om voor deze hypothetische relatie te testen. Eerste moest cerebrale glycolytisch metabolisme meten met een tijdsresolutie afspiegeling is van de dynamiek van de cerebrale EEG (dat wil zeggen over seconden in plaats van minuten). Hiertoe maten we de concentratie van lactaat, het product van aerobe glycolyse en derhalve een indicatie van de snelheid van glucosemetabolisme in de hersenen van muizen. Lactaat isgemeten met een lactaatoxidase gebaseerde real time sensor ingebed in de frontale cortex. De detectie mechanisme bestaat uit een platina-iridium elektrode omgeven door een laag van lactaatoxidase moleculen. Metabolisme van lactaat door lactaatoxidase produceert waterstofperoxide, die een stroom produceert in de platina-iridium elektrode. Dus een intensifiëring van cerebrale glycolyse wordt een toename in de concentratie van substraat voor lactaatoxidase, die vervolgens in verhoogde stroom gereflecteerd onder meetelektrode. Het was bovendien noodzakelijk om deze variabelen te meten tijdens het manipuleren van de prikkelbaarheid van de cerebrale cortex, om deze variabele isoleren van andere facetten van NREMS. We bedachten een experimenteel systeem voor gelijktijdige meting van neuronale activiteit via de elecetroencephalogram, meting van de glycolytische flux via een lactaat biosensor, en manipulatie van cerebrale corticale neuronale activiteit via optogenetic activering van PyraMIDAL neuronen. We hebben dit systeem gebruikt om de relatie tussen slaapgerelateerde elektro golfvormen en het moment tot moment dynamiek van lactaatconcentratie in de cerebrale cortex documenteren. Het protocol kan nuttig zijn voor elk individu geïnteresseerd in het bestuderen in vrij gedragen knaagdieren, de relatie tussen neuronale activiteit gemeten op de elektro-niveau en cellulaire energetica in de hersenen.

<html> Zoals getoond in figuur 2, een muis uitgerust voor optogenetic stimulatie en lactaat / EEG / EMG verzamelen van gegevens onderging spontane slaap / waak-overgangen tijdens het EEG, EMG en cerebrale lactaat concentratie werden continu bewaakt. Stroom bij de lactaat-sensor verhoogd tijdens periodes van lage amplitude EEG en nam af tijdens perioden van hoge amplitude EEG. Zoals getoond in figuur 3, beide kanalen van de EEG reageren op stimuli optogenetic geleverd i...

Een procedure beschreven voor het manipuleren van de activiteit van cerebrale corticale piramidale neuronen optogenetically terwijl de elektro, elektromyogram en cerebrale lactaatconcentratie bewaakt. Experimentele opnamen worden uitgevoerd op kabel-tethered muizen, terwijl ze ondergaan spontane slaap / waak cyclus. Optogenetic apparatuur geassembleerd in ons laboratorium controleapparaat handel verkrijgbaar.

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

Hoewel de hersenen minder dan 5% van de lichaamsmassa uitmaken, verbruiken ze in rust ongeveer een kwart van de door het lichaam gebruikte glucose1. De ...

Het algemene doel van deze procedure is het meten van EEG-gedefinieerde slaap en lactaatconcentratie tijdens optogenetische stimulatie op precieze stereotaxische coördinaten. Implanteer chirurgisch de benodigde elektro-encefalografische leads en canules voor een lactaatsensor en een glasvezelkabel. Voer vervolgens de glasvezelkabel en de vooraf gekalibreerde lactaatsensor in hun respectievelijke geleidecanules in de schedel van het dier in.Pas vervolgens de intensiteit van de blauwe lichtstimulus aan om de gewenste elektrofysiologische respons te bereiken. Ga daarna over tot het verzamelen van de elektro-encefalografische, elektromyografische en lactaatconcentratiegegevens terwijl het dier spontaan mag bewegen en/of slapen. In vergelijking met andere methoden, zoals farmacologische studies van het EEG, heeft deze experimentele aanpak het voordeel dat de hersenchemie en elektrofysiologie kunnen worden gemonitord terwijl de activiteit van neuronen in realtime op een subseconde tijdschaal wordt gemanipuleerd.Het potentieel om nieuwe inzichten te verschaffen voor het vakgebied van slaaponderzoek is dus groot. Men kan bijvoorbeeld metabole en elektrofysiologische begeleidende verschijns

simultaneous-electroencephalography-real-time-measurement-lactate

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

We hebben een methode ontwikkeld voor gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging en elektrofysiologische opname in het knaagdieren hersenen, een platform te bieden voor het onderzoek van de relatie tussen de neurale activiteit en het bloed zuurstof niveau afhankelijk (BOLD) MRI-signaal.

Gelijktijdig fMRI en elektrofysiologie bij knaagdieren Brain

This video demonstrates the procedure for concurrent recordings of co-localized electroencephalography (EEG) and local field potentials (LFPs) in an anesthetized rat. The process involves preparing the rat and attaching stimulating electrodes to its whisker pads. An EEG spider electrode is placed on the rat's skull for surface EEG measurements. At the same time, a multi-channel microelectrode is inserted into a specific brain region through a burr hole in the skull to record neural activity...

Concurrent Electroencephalographic and Local Field Potential Recordings in an Anesthetized Rat

This video demonstrates the procedure for studying synaptic efficiency in the lateral entorhinal cortex (LEC) by optogenetically stimulating medial prefrontal cortex (mPFC) axons and recording the responses of pyramidal neurons in the LEC. This method combines patch-clamp recordings with synaptic activation by light stimulation to study synaptic plasticity.

Optogenetic Stimulation and Electrophysiological Recording of Synaptic Events in Rat Brain Slices

Source: Lai, J., et al. Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain. J. Vis. Exp. (2015)This video demonstrates a microinjection-based technique for simultaneous neuronal recording and inhibition in the rat superior colliculus. The procedure involves stereotaxic targeting, skull drilling, and the insertion of an injectrode, which delivers an inhibitory neurotransmitter while recording neuronal activity. Light stimulation evokes...

Inhibition of Neuronal Activity and Its Detection Using Electrophysiology in a Rat

Hier maken we een glazen pipette met twee functies: remming van diepe hersenstructuren door micro-injecties van geneesmiddelen en real-time monitoring van hun effecten door gelijktijdige elektrofysiologische opnames.

Gelijktijdig Elektrofysiologische opname en Micro-injecties van remmende middelen in de knaagdierhersenen

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode voor gelijktijdige opname van co gelokaliseerde elektro-encefalografie (EEG) en multi-laminaire lokale veld potentieel in een narcose rat. Een burr gat geboord in de schedel voor het inbrengen van een micro-elektrode is aangetoond dat het te verwaarlozen vervorming van het EEG signaal veroorzaken.

Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

We ontwikkelden een techniek die gelijktijdig zowel electrocorticography als lokale veld potentieel in reactie op Nociceptieve laser stimuli vrij bewegen ratten vastgelegd. Deze techniek helpt een directe relatie van electrocortical signalen op de mesoscopische en macroscopische niveau, dat vergemakkelijkt het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld mogelijkheden en Electrocorticograms in reactie op Nociceptieve Laser Stimuli vrij bewegen ratten

Hier presenteren we een protocol dat virale transductie van discrete hersengebieden beschrijft met optogenetische constructies om synapsspecifieke elektrofysiologische karakterisering in acute hersenplakken van knaagdieren mogelijk te maken.

Ex Vivo | Optogenetische ondervraging van synaptische transmissie en plasticiteit op lange afstand van mediale prefrontale cortex naar laterale entorhinale cortex

We hebben een vereenvoudigde en kosteneffectieve aanpak ontwikkeld voor de fabricage van elektroden en hebben opnames gemaakt van signalen in meerdere regio's bij vrij bewegende muizen. Door gebruik te maken van optogenetica, naast elektrofysiologie in meerdere regio's en registratie van calciumsignalen, kon de onthulling van neuronale activiteiten in verschillende regio's in het aanvalsaanmaakmodel worden vastgesteld.

Een geïntegreerde methode voor het maken van flexibele en handige elektrofysiologische optrodes voor in-vivo-opname in meerdere regio's

Hier presenteren we twee protocollen voor de registratie van micro-elektrocorticografie met hoge dichtheid (μEcoG) bij ratten en muizen, inclusief chirurgische, implantatie- en registratiemethoden. μECoG-opnames worden uitgevoerd in combinatie met laminaire polytrode-opname in de auditieve cortex van de rat of met optogenetische manipulatie van neurale activiteit in de somatosensorische cortex van de muis.

Multischaalonderzoek van corticale verwerking door integratie van laminaire polytrodes en optogenetica met micro-elektrocorticografie bij knaagdieren

Dit protocol biedt een geïntegreerde methode die virale aflevering, implantatie van optroden, fototrombotische inductie, gelijktijdige registratie van astrocyten- en neuronale activiteit, en optogenetische stimulatie van astrocyten omvat. Deze geïntegreerde methode heeft als doel gelijktijdig onderzoek te bieden naar de relatie tussen astrocyten en neuronen over de acute tot chronische stadia van ischemische beroerte.

Een geïntegreerde methode voor fototrombotische beroertemodellering en in vivo optroderegistratie van neuronale en astrocytische activiteit bij zich gedragende muizen

Leer optogenetische manipulatie van neuronale activiteit in de cerebrale cortex van muizen met simultane EEG-, EMG- en lactaatmeting. Deze methode biedt real-time inzicht in hersenbiochemie en slaap-waakcycli.

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex (Video) | JoVE Journal

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

Meer video's verkennen