Name: Generatie van Local CA1 γ Oscillations door Tetanische Stimulation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Leer hoe je hersensneden voorbereidt om gamma-oscillaties in de CA1-regio te registreren als model voor neuronale excitabiliteit. Deze methode maakt het mogelijk om geneesmiddelwerking op netwerkfunctie te bestuderen.

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

Ondersteund door APA naar RJH, NHMRC programmasubsidie 400121 aan SP, en NMHRC beurs 1005050 aan SP. CAR erkent de ondersteuning van de ARC (FT0990628) en het DOWD beursschema. Het Florey Institute of Neuroscience and Mental Health wordt ondersteund door infrastructuurfondsen van de regering van Victoria.

Alle experimenten op muizen werden goedgekeurd door de Florey Institute dier ethische commissie. 1. Installatie voor het snijden Brain Slices <ol><li> Bereid een snij oplossing bestaande uit (mM) 125 Choline-Cl, 2,5 KCI, 0,4 CaCl2, MgCl2 6, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO 3, 20 D-glucose verzadigd met carbogen gas (95% O 2 -5 % CO 2) en een kunstmatige cerebrospinale vloeistof (aCSF) opnameoplossing bestaande uit (mM) 125 NaCl, 2,5 KCl, 2 CaCl2, 2 MgCl2, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO 3, 10 D-glucose, verzadigd met carbogen. Plaats de snijoplossing op ijs te koud. </li><li> Freeze ongeveer 400 ml van de snij-oplossing en mengen met 100 ml bevroren snijoplossing een ijsslurrie maken. Bubble met carbogeen (95% O 2 -5% CO 2) bij een stroomsnelheid van ongeveer 0,5 l / min door de klAliber slang of gesinterde glas om een ​​gestage maar zachte stroom van luchtbellen te produceren. </li><li> Bereid een bekerglas van 250 ml met een verhoogde nylon Zeef waarop de hersencoupes worden geplaatst. Vul met aCSF ter dekking van de mesh met ongeveer 2 cm en bel met carbogen, ervoor te zorgen dat de bubbels niet direct verstoren van de slice houden gebied. Het is ook belangrijk dat er geen luchtbellen in de nylon mesh, dus indien aanwezig verwijderen. Dit zal de bewaarruimte en wordt bij kamertemperatuur bewaard (20-25 ° C). </li><li> Lay-out van de ontleden instrumenten, waaronder een grote schaar, een kleine schaar, kleine en grote micro-spatels, en grote en kleine paren van pincet en chill ze op ijs. Plaats de vibratome weefsel tegenmes op ijs op een vierkant van aluminiumfolie. Verkrijgen van 2 stuks van 6 cm filterpapier, een enkele rand scheermesje, en een beker van 25 ml gevuld met de snij-oplossing slurry ook. </li><li> Vul een tweede container met ijs, en leggen een stukje weefsel paper op het ijs en plaats een 12 cm cultuur schotel op de top. Vul de cultuur schotel met cutting oplossing ijsslurrie en bel met carbogen. Dit is de container waarin de hersenen dissectie met worden uitgevoerd. </li><li> Bereid de vibratome. Verwijder een frisse tweesnijdend scheermesje (gebruik een nieuw blad elke keer) uit de verpakking en spuiten met 80% ethanol dan gedemineraliseerd water. Snijd een 3 ml plastic overdracht pipet op het punt waar het begint te taper. Deze wordt gebruikt om hersencoupes dragen. Buig een 27 G naald aan de basis van ongeveer 45 ° en hechten aan een spuit 1 ml. Deze wordt gebruikt om plakken te manipuleren tijdens het snijden. </li></ol> 2. Cutting Brain Slices <ol><li> Verdoven een muis (P16 - P18) met 2% isofluraan of een lokaal goedgekeurde methode. Na inductie, onthoofden het dier met een grote schaar en zet de kop in de 12 cm cultuur schotel die borrelen snijden oplossing slurry bevat. De slurry moet volledig onder te dompelen het hoofd voorsnelle afkoeling. </li><li> Houd de voorzijde van het hoofd met een hand peeling de huid en bindweefsel voorwaarts naar de neus. Met behulp van de kleine schaar knippen het bindweefsel om de onderliggende schedel te onthullen. Verwijder vervolgens de spieren bovenliggende dorsale aspect van de schedel en de nek. </li><li> Verwijder de hersenen uit de schedel door eerst bevestiging aan de voorzijde van de schedel met de grote tang en vervolgens twee zijdelingse snijdt door het been aan weerszijden van het foramen magnum met de kleine schaar (figuur 1, cuts gemerkt A1 en A2). <ol><li> Maak nog een cut tussen de ogen (net anterior van de bregma) (Figuur 1, cut label B) dan voorzichtig knip langs de pijlnaad voren en weerspiegelen de cut schedel secties om de hersenen (figuur 1, cut label C) te onthullen. </li><li> Gebruik de kleine spatel om schep de hersenen en plaats op een cultuur schotel. Wees je bewust van de cranial zenuwen op het onderste aspect van de hersenen die moeten worden gescheiden, kan dit gebeuren met de kleinere micro spatel. De grote spatel breng de hersenen naar de beker 25 ml gevuld met de snijoplossing slurry. </li></ol></li><li> De voorbereiding van de hersenhelft voor het snijden. <ol><li> Plaats een stuk van 6 cm filtreerpapier op de bodem van een verse kweekschaal vervolgens vullen met verse snijoplossing slurry en bubble. Met de grotere spatel naar de hersenen, ventrale zijde naar beneden omleggen, op het filterpapier. Neem een ​​nieuwe en gereinigd enkele rand scheermesje en snijd de hersenen naar de kleine hersenen te verwijderen, maak dan een snede langs het midden van de lijn naar de hersenen scheiden in twee hersenhelften. </li></ol></li><li> De voorbereiding van de vibratome weefsel blok. <ol><li> Neem de gekoelde vibratome weefsel blok, droog het oppervlak, en plaats een druppel cyanoacrylaat lijm in het midden en gelijkmatig verdelen om de geschatte grootte van de hersenen. Met de kleine spatel om een ​​van de manipulerenhersenhelften op de grote micro spatel zodat de mediale zijde van de hersenen is beneden. </li><li> Raak de rand van de spatel op het grensvlak van de hersenen op het tweede stuk filterpapier om zoveel mogelijk van de oplossing mogelijk te verwijderen. Schuif de hersenen van de grotere spatel met behulp van de kleinere spatel om het te begeleiden op de lijm. </li><li> Zet de snij-blok in de vibratome kamer en vul de kamer met snij- oplossing drijfmest en bubble, het waarborgen van de hersenen is volledig ondergedompeld. Draai de snijblok zodat de ventrale zijde van de hersenen wordt geconfronteerd met het mes. </li></ol></li><li> Het snijden van de hersenen. Opmerking: Elke vibratome is uniek dus volg de instructies van de fabrikant. <ol><li> Stel de slice dikte 450 urn, en garanderen het blad vibreert wanneer het door de hersenen op een snelheid van ongeveer 0,3 mm / s beweegt. Volledig dwars door de hersenen van de buikzijde naar de corticale oppervlak, zal dit hele hersenen sagittale slices die kunnen b producerene voor elektrofysiologische opnames. Segmenten wordt lateraal geproduceerd mediaal en typisch 3-4 segmenten kunnen van elk halfrond worden gesneden. </li><li> Als de basis van de slice liften gebruiken de gebogen 27 G naald om zachte druk op de slice terug naar beneden. Aangezien elke plak wordt gesneden, met de pipet te verplaatsen op het platform in de houdkamer wanneer zij levensvatbaar maximaal 8 uur. </li></ol></li></ol> 3. Extracellulair Elektrofysiologie Recordings <ol><li> Montage van de slice in de opname kamer. <ol><li> Met behulp van de pipet, plaats een hersenplakje in een ondergedompelde opname kamer geperfuseerd met aCSF stroomsnelheid van 1-2 ml / min en verwarmd tot 32 ° C. De aCSF voor opnamen verschilt van die in de vasthoudkamer de Mg2 + concentratie wordt verhoogd van 2 mM tot 4 mM. </li><li> Bevestig de slice met een &quot;harp&quot; (halfronde roestvrij staal met nylon draden gespannen over op 2-3 mm afstand). Plaatsde harp, zodat de strengen parallel aan CA1. Verhoog de snelheid van de perfusie met 8-10 ml / min bij 32 ° C. </li></ol></li><li> Onder een dissectiemicroscoop plaats een stimulerende elektrode en een registratie-elektrode (glaselektrode gevuld met de aCSF opnameoplossing) op het oppervlak van het stratum radiatum van CA1 (Figuur 2A). Plaats de stimulerende elektrode eerste plaats dan de registratie-elektrode. </li><li> Stimuleren van de Schaffer zijverwanten met een 120-150 uA amplitude en 0,1 msec duur testpuls en observeer de resulterende veld prikkelende bericht synaptische potentieel (fEPSP) golfvorm te bepalen slice gezondheid (Figuur 2B). De stimulerende en registrerende elektroden kan nodig zijn in de slice te worden verplaatst ongeveer 50 - 100 micrometer uit de slice oppervlak tot een fEPSP opnemen met een kleine vezels volley en grote amplitude te krijgen. De Schaffer onderpand opgeroepen fEPSPs zijn stereotiepe en zorgen voor een goede indicator van slice gezondheid. HEalthy plakjes tonen meestal een vezel volley naar amplitude verhouding van minder dan 0,3 fEPSP. </li><li> Herpositionering van de elektroden. <ol><li> Met behulp van een stereomicroscoop, bewegen de stimulerende elektrode naar het midden van het stratum Oriens en beweeg de registratie-elektrode om de pyramidale cellaag zo dicht mogelijk bij de registratie-elektrode mogelijk zoals getoond in figuur 3A. De stimulerende en registratie-elektroden mogelijk dat in het segment wordt gedrukt ongeveer 50-100 urn zodat de fEPSP responsamplitude de 120-150 pA testpuls ongeveer 1 mV. </li></ol></li><li> Het genereren van γ oscillaties. <ol><li> Generatie γ oscillaties stimuleren weefsel met een trein van 20 x 0,1 msec pulsen bij 200 Hz. Dit tetanische stimulus kan reproduceerbare reacties opleveren wanneer geleverd om de 5 min. </li></ol></li><li> Gebruik de volgende opname parameters. <ol><li> Schaal de winst van het uitgangssignaal naar de ingang spanningsbereik van overeende analoog-digitaalomzetter. Zorg ervoor dat de maximale verwachte signaal excursie maakt gebruik van een minimum van 30% van de ingangsspanning bereik. Wees voorzichtig bij het instellen van winsten te hoog als signalen kunnen clip. De typische bandbreedte die nodig is voor veldopnames is 500 Hz met AC koppeling bij 0,1 Hz tot de basislijn drift verwijderen. </li><li> Digitaliseren tenminste 4-5 maal sneller dan de hoekfrequentie van het laagdoorlaatfilter om het signaal aliasing te voorkomen. </li></ol></li><li> Data-analyse. <ol><li> High pass filter gegevens op 5 Hz tot elke basislijn verschuivingen te verwijderen. Identificeer spikes met een derivaat drempel, minimaal event scheiding van 10 msec, een typische gebeurtenis tijd tot piek en regressie interval van 7 ms, een drempel van ~ 100 mV / ms en een scheidende dal van 100%. Bereken latentietijd de tijd waarin de eerste geïdentificeerde piek optreden na het einde van de stimulatie artefact. Deze analyse maakt karakterisering van het aantal pieken, latentie, inter-gebeurtenisinterval en duur berekendvolgt: </li><li> Bereken het aantal pieken als het totale aantal pieken per oscillatie voor elke zwaai wordt bepaald. </li><li> Bereken de oscillatie latency. Voor elke oscillatie aftrekken tijde van de eerste geïdentificeerde piek van het einde van de stimulatie artefact. </li><li> Bereken de gemiddelde inter-event interval (ISI). Bepaal de periode tussen meerdere gedetecteerd spikes en gemiddelde. </li><li> Bereken de oscillatie duur. Meet de tijd tussen de eerste en de laatste ontdekt spike binnen elke trilling. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+rhythm+of+navigation%3A+link+between+path+integration+and+landmark+navigation%2C+episodic+and+semantic+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Theta rhythm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory.</a> Hippocampus. 15 (7), 827-840 (2005).</li>
<li>Vanderwolf, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+electrical+activity+and+voluntary+movement+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 26 (4), 407-418 (1969).</li>
<li>Bartos, M., Vida, I., Jonas, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptic+mechanisms+of+synchronized+gamma+oscillations+in+inhibitory+interneuron+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Synaptic mechanisms of synchronized gamma oscillations in inhibitory interneuron networks.</a> Nat. Rev. Neurosci. 8 (1), 45-56 (2007).</li>
<li>Buzsáki, G., Wang, X. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+gamma+oscillations%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of gamma oscillations.</a> Annu. Rev. Neurosci. 35, 203-225 (2012).</li>
<li>Kobayashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+contribution+to+scalp+EEG+gamma+rhythms+associated+with+epileptic+spasms%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Dev%22%5BJournal%5D)">Cortical contribution to scalp EEG gamma rhythms associated with epileptic spasms.</a> Brain Dev. 35 (8), 762-770 (2013).</li>
<li>Andreou, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+Resting-State+Gamma-Band+Connectivity+in+First-Episode+Schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizophr+Bull%22%5BJournal%5D)">Increased Resting-State Gamma-Band Connectivity in First-Episode Schizophrenia.</a> Schizophr Bull. , (2014).</li>
<li>Alarcon, G., Binnie, C. D., Elwes, R. D., Polkey, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power+spectrum+and+intracranial+EEG+patterns+at+seizure+onset+in+partial+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Power spectrum and intracranial EEG patterns at seizure onset in partial epilepsy.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 94 (5), 326-337 (1995).</li>
<li>Fisher, R. S., Webber, W. R., Lesser, R. P., Arroyo, S., Uematsu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-frequency+EEG+activity+at+the+start+of+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">High-frequency EEG activity at the start of seizures.</a> J. Clin. Neurophysiol. 9 (3), 441-448 (1992).</li>
<li>Kwan, P., Brodie, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+identification+of+refractory+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22N.+Engl.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">Early identification of refractory epilepsy.</a> N. Engl. J. Med. 342 (5), 314-319 (2000).</li>
<li>Traub, R. D., Kopell, N., Bibbig, A., Buhl, E. H., LeBeau, F. E., Whittington, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gap+junctions+between+interneuron+dendrites+can+enhance+synchrony+of+gamma+oscillations+in+distributed+networks%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Gap junctions between interneuron dendrites can enhance synchrony of gamma oscillations in distributed networks.</a> J. Neurosci. 21 (23), 9478-9486 (2001).</li>
<li>Traub, R. D., Whittington, M. A., Buhl, E. H., Jefferys, J. G., Faulkner, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+mechanism+of+the+gamma+--%3E+beta+frequency+shift+in+neuronal+oscillations+induced+in+rat+hippocampal+slices+by+tetanic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">On the mechanism of the gamma --> beta frequency shift in neuronal oscillations induced in rat hippocampal slices by tetanic stimulation.</a> J. Neurosci. 19 (3), 1088-1105 (1999).</li>
<li>Whittington, M. A., Stanford, I. M., Colling, S. B., Jefferys, J. G., Traub, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+patterns+of+gamma+frequency+oscillations+tetanically+induced+in+the+rat+hippocampal+slice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal patterns of gamma frequency oscillations tetanically induced in the rat hippocampal slice.</a> J. Physiol. 502 (3), 591-607 (1997).</li>
<li>Avoli, M., Panuccio, G., Herrington, R., D’Antuono, M., de Guzman, P., Lévesque, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+different+interictal+spike+patterns+anticipate+ictal+activity+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Dis%22%5BJournal%5D)">Two different interictal spike patterns anticipate ictal activity in vitro.</a> Neurobiol. Dis. 52, 168-176 (2013).</li>
<li>Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Network+Dynamics+During+the+Progression+of+Seizure-Like+Events+in+the+Hippocampal-Parahippocampal+Regions%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions.</a> Cereb Cortex. 24 (1), 162-173 (2014).</li>
<li>Gloveli, T., Albrecht, D., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+low+Mg2%2B+induced+epileptiform+activity+in+rat+hippocampal+and+entorhinal+cortex+slices+during+adolescence%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Dev.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Properties of low Mg2+ induced epileptiform activity in rat hippocampal and entorhinal cortex slices during adolescence.</a> Brain Res. Dev. Brain Res. 87 (2), 145-152 (1995).</li>
<li>McLeod, F., Ganley, R., Williams, L., Selfridge, J., Bird, A., Cobb, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+seizure+threshold+and+altered+network+oscillatory+properties+in+a+mouse+model+of+Rett+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reduced seizure threshold and altered network oscillatory properties in a mouse model of Rett syndrome.</a> Neuroscience. 231, 195-205 (2013).</li>
<li>Bracci, E., Vreugdenhil, M., Hack, S. P., Jefferys, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+synchronizing+mechanisms+of+tetanically+induced+hippocampal+oscillations%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">On the synchronizing mechanisms of tetanically induced hippocampal oscillations.</a> J. Neurosci. 19 (18), 8104-8113 (1999).</li>
<li>Main, M. J., Cryan, J. E., Dupere, J. R., Cox, B., Clare, J. J., Burbidge, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+KCNQ2%2F3+potassium+channels+by+the+novel+anticonvulsant+retigabine%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Modulation of KCNQ2/3 potassium channels by the novel anticonvulsant retigabine.</a> Mol. Pharmacol. 58 (2), 253-262 (2000).</li>
<li>Wickenden, A. D., Yu, W., Zou, A., Jegla, T., Wagoner, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retigabine%2C+a+novel+anti-convulsant%2C+enhances+activation+of+KCNQ2%2FQ3+potassium+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Retigabine, a novel anti-convulsant, enhances activation of KCNQ2/Q3 potassium channels.</a> Mol. Pharmacol. 58 (3), 591-600 (2000).</li>
<li>Otto, J. F., Kimball, M. M., Wilcox, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+anticonvulsant+retigabine+on+cultured+cortical+neurons%3A+changes+in+electroresponsive+properties+and+synaptic+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Effects of the anticonvulsant retigabine on cultured cortical neurons: changes in electroresponsive properties and synaptic transmission.</a> Mol. Pharmacol. 61 (4), 921-927 (2002).</li>
<li>Pomper, J. K., Graulich, J., Kovacs, R., Hoffmann, U., Gabriel, S., Heinemann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+oxygen+tension+leads+to+acute+cell+death+in+organotypic+hippocampal+slice+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Dev.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">High oxygen tension leads to acute cell death in organotypic hippocampal slice cultures.</a> Brain Res. Dev. Brain Res. 126 (1), 109-116 (2001).</li>
<li>Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+in+vitro+CA1+network+activity+in+a+sodium+channel+%CE%B21%28C121W%29+subunit+model+of+genetic+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Enhanced in vitro CA1 network activity in a sodium channel β1(C121W) subunit model of genetic epilepsy.</a> Epilepsia. 55 (4), 601-608 (2014).</li>
<li>Lord, L. -D., Expert, P., Huckins, J. F., Turkheimer, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+energy+metabolism+and+the+brain%2F%27s+functional+network+architecture%3A+an+integrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Cerebral energy metabolism and the brain/'s functional network architecture: an integrative review.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 33 (9), 1347-1354 (2013).</li>
<li>Hájos, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maintaining+network+activity+in+submerged+hippocampal+slices%3A+importance+of+oxygen+supply%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply.</a> Eur. J. Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).</li>
<li>Hájos, N., Mody, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishing+a+physiological+environment+for+visualized+in+vitro+brain+slice+recordings+by+increasing+oxygen+supply+and+modifying+aCSF+content%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content.</a> J. Neurosci. Methods. 183 (2), 107-113 (2009).</li>
<li>Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Network+Dynamics+During+the+Progression+of+Seizure-Like+Events+in+the+Hippocampal-Parahippocampal+Regions%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions.</a> Cereb Cortex. 24 (1), 163-173 (2012).</li>
<li>Antuono, M., Köhling, R., Ricalzone, S., Gotman, J., Biagini, G., Avoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antiepileptic+drugs+abolish+ictal+but+not+interictal+epileptiform+discharges+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Antiepileptic drugs abolish ictal but not interictal epileptiform discharges in vitro.</a> Epilepsia. 51 (3), 423-431 (2010).</li>
<li>Stenkamp, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+temporal+stability+of+cholinergic+hippocampal+gamma+oscillations+following+respiratory+alkalosis+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Enhanced temporal stability of cholinergic hippocampal gamma oscillations following respiratory alkalosis in vitro.</a> J. Neurophysiol. 85 (5), 2063-2069 (2001).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Een robuuste methode om CA1 γ oscillaties in acute hersenen plakjes te genereren wordt beschreven. De gegenereerde trillingen ontstaan ​​uit een lokale circuit waardoor een betere gelegenheid voor de controle en het begrip van de neurofysiologische basis van netwerk oscillaties 12. AMPA receptoren GABA A-receptoren, Ih en T-type Ca2 + kanalen zijn aangegeven voor γ oscillaties in dit model. Terwijl de lokale CA1 oscillaties beschreven robuust kan worden opgewekt is afhankelijk zodat de h...

Brain netwerk oscillaties optreden binnen verschillende frequentiebanden die correleren met gedrags staten. Bij knaagdieren hippocampus θ oscillaties - worden (5 10 Hz) waargenomen tijdens de verkennende gedrag 1,2, terwijl de γ oscillaties (20 - 80 Hz) associëren met verschillende cognitieve processen, waaronder perceptie en aandacht 3,4. Synchrone γ netwerkactiviteit is ook geïmpliceerd in de pathologie van aandoeningen zoals epilepsie en schizofrenie 5,6. Zo worden γ oscillaties verondersteld overeen te komen gebieden van corticale epileptische foci 5,7,8 en kan worden gebruikt als markers van pharmacosensitivity of weerstand, twee belangrijke gebieden van onderzoek epilepsieonderzoek 9. De hippocampus slice brein is een model dat is op grote schaal gebruikt om de netwerkactiviteit 10-12 te onderzoeken. Verschillende protocollen ontwikkeld γ oscillaties in hersencoupes die typisch genereren involve farmacologische modulatie zoals lage Mg 2+, 4-aminopyridine (4AP), bicuculline en kainzuur 12-17. Tekortkomingen van farmacologisch geactiveerd oscillaties zijn dat ze zich voordoen na willekeurig drug toepassing en zijn niet betrouwbaar gegenereerd of stabiel in de tijd. Elektrisch aangestuurde γ oscillaties overwinnen veel van deze problemen en hebben ook het voordeel dat tijdelijk vergrendeld aan de stimulerende gebeurtenis waardoor episodische registratie en analyse. Hier wordt een protocol wordt beschreven voor het genereren CA1 γ oscillaties door een op tetanische stimulatie van de stratum Oriens in de hippocampus slice.

<table><tbody><tr><td>4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z3777</td><td></td></tr><tr><td>Biuculline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14340</td><td></td></tr><tr><td>6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C127</td><td></td></tr><tr><td>Nickel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>266965</td><td></td></tr><tr><td>Carbamazepine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4024</td><td></td></tr><tr><td>(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV)</td><td>Tocris Bioscience</td><td>0105</td><td></td></tr><tr><td>Retigabine</td><td>ChemPacific</td><td>150812-12-7</td><td></td></tr><tr><td>Choline-Cl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1879-5KG</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9333-500G</td><td></td></tr><tr><td>NaH2PO4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9638-250G</td><td></td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6297-250G</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7653-5KG</td><td></td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8270-1KG</td><td></td></tr><tr><td>CaCl2 • 2H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223506-500G</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2 • 6H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2670-500G</td><td></td></tr><tr><td>Electrode glass</td><td>Harvard Apparatus</td><td>GC150F-10</td><td></td></tr><tr><td>Concentric bipolar stimulating metal electrode</td><td>FHC</td><td>CBBPF75</td><td></td></tr><tr><td>Digital Isolator</td><td>Getting Instruments</td><td>Model BJN8-9V1</td><td></td></tr><tr><td>Model 1800 amplifier</td><td>A-M systems</td><td>Model 1800 amplifier</td><td></td></tr><tr><td>Digitizer</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6211</td><td></td></tr><tr><td>Vibrotome</td><td>Leica</td><td>VT1200s</td><td></td></tr></tbody></table>

generatie van local ca1 γ oscillations door tetanische stimulation

Generation of Local CA1 &#947; Oscillations by Tetanic Stimulation

Neuronale netwerk oscillaties zijn belangrijke kenmerken van hersenactiviteit bij gezondheid en ziekte en kan worden gemoduleerd door een aantal klinisch gebruikte geneesmiddelen. Een protocol wordt geleverd aan een model voor de studie CA1 γ trillingen genereren (20-80 Hz). Deze γ oscillaties zijn stabiel gedurende tenminste 30 minuten en afhankelijk prikkelende en remmende synaptische activiteit naast activatie pacemaker stromen. Tetanically gestimuleerd oscillaties hebben een aantal reproduceerbare en gemakkelijk meetbare kenmerken, zoals spike telling, oscillatie duur, latency en frequentie dat melden op het netwerk staat. De voordelen van de elektrisch gestimuleerde oscillaties omvatten stabiliteit, reproduceerbaarheid en episodische acquisitie mogelijk robuust karakterisering van netwerkfunctie. Dit model van CA1 γ oscillaties kunnen worden gebruikt om cellulaire mechanismen bestuderen en systematisch te onderzoeken hoe neuronale netwerkactiviteit wordt veranderd ziekte en drugs.Ziektetoestand farmacologie kan gemakkelijk worden opgenomen door het gebruik van hersenschijfjes genetisch gemodificeerde of interventionele diermodellen selectie van specifieke medicijnen die ziektemechanismen schakelen.

Tetanische stimulatie van de stratum Oriens gegenereerd robuuste en reproduceerbare γ oscillaties (35,4 ± 2,2 Hz), zie figuur 3B. Om aan te tonen dat de oscillaties werden gegenereerd binnen het lokale netwerk CA1 de ingangen van CA3 werden gescheiden door het snijden van het schijfje in de CA2 regio met behulp van een gebogen 32 G naald. De oscillatie woningen in de gesneden plakjes niet afwijken van de ongesneden plakken (p = 0,85; gesneden plakjes 6,16 ± 1,1 spikes, n = 6; ongesneden plakjes 5,89 ± 0...

Trillingen zijn fundamentele netwerk-eigenschappen en worden gemoduleerd door ziekte en drugs. Studeren brain-slice oscillaties laat karakterisering van geïsoleerde netwerken onder gecontroleerde omstandigheden. Protocollen zijn voorzien voor de voorbereiding van acute hersenen plakjes voor het oproepen van CA1 γ oscillaties.

Generatie van Local CA1 γ Oscillations door Tetanische Stimulation

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

Het algemene doel van deze procedure is het prepareren van hersensecties voor het registreren van extracellulaire gamma-oscillaties als model voor neuronale exciteerbaarheid. Dit wordt bereikt door eerst de hersenen uit de schedel te verwijderen. De tweede stap is om de hersenen snel te koelen in een ijsbad met A CSF en deze te snijden in secties van 450 micron.Breng vervolgens een plakje over naar de registratiekamer en plaats de stimulerende elektrode in het stratum en een registratie-elektrode in de ca one stratum parama doole. De laatste stap is het opwekken van gamma-oscillaties en het beoordelen van de impact van geneesmiddelen op de neuronale exciteerbaarheid. Uiteindelijk wordt de karakterisering van hippocampale gamma-oscillaties gebruikt om de effecten van geneesmiddelen op de netwerkfunctie aan te tonen of om de mechanismen van ziekteontstaan bij neurogenetische ziekten te begrijpen.Deze methode kan worden gebruikt om inzicht te krijgen in ziekteprocessen waarbij een toename van de exciteerbaarheid van het neurale netwerk optreedt, zoals bij epilepsie, autisme en Alzheimer, en kan ook worden ingezet om het werkingsmechanisme van geneesmiddelen te onderzoeken. Om deze procedure te starten, wordt een houdkamer ingericht door een verhoogd nylon gaas in een bekerglas van 250 milliliter te plaatsen. Vul het bekerglas vervolgens met CSF tot het gaas met ongeveer twee centimeter is bedekt en spoel dit bij kamertemperatuur door met carbogen.Zorg ervoor dat de luchtbellen het gebied waar de coupes worden vastgehouden niet direct verstoren. Plaats vervolgens de dissectie-instrumenten, waaronder een grote schaar, een kleine schaar, een kleine en een grote microspatel, en een kleine en een grote pincet, op ijs. Plaats het gekoelde Vibram weefselsnijblok op aluminiumfolie op ijs.Na die reparatie: twee stukken filterpapier van 6 cm, een enkelzijdig scheermesje en een bekerglas van 25 mL gevuld met een suspensie van de snijoplossing. Vul vervolgens een tweede houder met ijs voor de dissectie van de hersenen. Leg een stuk keukenpapier op het ijs en plaats daarop een kweekschaal van 12 cm.Vul vervolgens de kweekschaal met een ijsslib van snijoplossing en spoel deze met carbogeen. Gebruik in deze procedure de kleine schaar om de huid en het bindweefsel van de kop richting de neus te verwijderen en knip het bindweefsel door om de onderliggende schedel vrij te leggen. Verwijder vervolgens de spieren die over de dorsale zijde van de schedel en nek liggen.Om de hersenen te verwijderen, wordt de voorkant van de schedel vastgezet met een grote pincet. Maak vervolgens twee laterale sneden door het bot aan beide zijden van het foramen magnum. Maak daarna nog een snede tussen de ogen, net anterior van de Bregma.Snijd voorzichtig langs de sagittale sutuur en klap de gesneden schedelsecties open om de hersenen bloot te leggen. Gebruik vervolgens de kleine spatel om de hersenen eruit te scheppen, waarbij u voorzichtig de hersenzenuwen doorsnijdt. Plaats de hersenen in een petrischaal.Breng de hersenen vervolgens over naar een bekerglas van 25 milliliter gevuld met een suspensie van de snijoplossing. Om de hersenhelft voor te bereiden op het snijden, plaatst u een stuk filterpapier van zes centimeter op de bodem van een kweekschaal. Vul deze vervolgens met verse suspensie van de snijoplossing en belucht met car.Plaats vervolgens de hersenen met de ventrale zijde naar beneden op het filterpapier. Verwijder daarna het cerebellum met een nieuw en schoon enkelzijdig scheermesje. Maak een snede langs de middellijn om de twee hemisferen te scheiden.Om het Vibram-weefselblok voor te bereiden, droogt u het oppervlak van het gekoelde Vibram-weefselsnijplatform. Plaats een druppel Sano ACRL-lijm in het midden en verdeel deze gelijkmatig tot ongeveer de grootte van de hersenen. Gebruik een kleine spatel om één hemisfeer over te brengen naar een grote microspatel en positioneer deze zodanig dat de mediale zijde van de hersenen naar beneden is gericht.Absorbeer de oplossing van de hersenen zo veel mogelijk met een stuk filterpapier. Schuif de hersenen vervolgens van de grote spatel af en gebruik de kleinere spatel om deze op de lijm te geleiden. Bevestig daarna het snijplatform aan de Vibram-kamer.Vul de kamer met een suspensie van de snijoplossing zodat de hersenen volledig bedekt zijn en belucht de oplossing met carbogeen. Draai vervolgens het snijplatform zodat de ventrale zijde van de hersenen naar het mes is gericht. Snijd de hersenen in secties van 450 micrometers dik, waarbij door de hersenen wordt gesneden van het ventrale oppervlak naar het dorsale oppervlak om volledige sagittale hersensneden te verkrijgen voor elektrofysiologische registraties.Als de basis van de slice omhoog komt, gebruik dan een gebogen naald van 27 gauge om de slice voorzichtig naar beneden te drukken. Gebruik vervolgens de pipet om de slice naar de bewaarkamer over te brengen. Gewoonlijk kunnen er drie tot vier hippcampale slices uit elk hemisfeer worden gesneden om de slice in de registratiekamer te monteren.Plaats een hersensnede in een ondergedomeerde registratiekamer die wordt geperfuseerd met CSF met een stroomsnelheid van 1 tot 2 ml per minuut en is verwarmd tot 32 °C. Het CSF dat voor registraties wordt gebruikt, verschilt van dat in de bewaarkamer, aangezien de magnesiumconcentratie is verhoogd van 2 mM naar 4 mM. Zet de snede vast door er een halfrond gewicht van roestvrij staal op te plaatsen, waarbij de strengen parallel lopen aan de hippocampus ca1.Verhoog daarna de perfusiesnelheid naar 8 tot 10 milliliters per minuut bij 32 °C. Verplaats met behulp van een dissectiemicroscoop de stimulerende elektrode naar het midden van het stratum oriens. Verplaats vervolgens de registratie-elektrode naar de parameterlaag, zo dicht mogelijk bij de stimulerende elektrode.Breng vervolgens zowel de stimulerende als de registreerelektroden 50 tot 100 µm in de slice naar beneden. Om een veld-EPSP van één millivolt te genereren als reactie op de 120 tot 150 µA testpuls voor het opwekken van gamma-oscillaties, wordt het weefsel gestimuleerd met een reeks van 20 pulsen van 0,1 milliseconde, afgegeven met een frequentie van 200 hertz. Deze Titanic-stimulus kan reproduceerbare responsen opleveren wanneer deze elke vijf minuten wordt toegediend.Dit schema toont de posities van de stimulerende elektrode in het stratum oriens en de registratie-elektrode in het stratum pyramidale van de CA1. Hier is een voorbeeld van de gamma-oscillaties die zijn geïnduceerd door tetanusstimulatie. Deze figuur toont de farmacologische blokkade van AMPA-receptoren met 20 µM CNQX, GABA$_A$-receptoren met 20 µM bicuculline, I$_H$-stromen met 20 µM zidovudine, chloride- en T-type calciumkanalen.Met 100 micromolair nikkel was elk middel in staat om onafhankelijk het aantal gegenereerde spikes te verminderen. Deze preparatie is ideaal voor het bepalen van de werking van geneesmiddelen op netwerkschaal. Tine is een klinisch gebruikt anti-epileptisch medicijn dat kaliumkanalen opent en de exciteerbaarheid van het membraan in het bad vermindert.Toediening van tine veroorzaakte een dosisafhankelijke afname van het aantal spikes gedurende de oscillatieperiode. Zodra de bereiding van hersenplakjes en de dissectie voor elektrofysiologische registraties onder de knie zijn, kunnen deze volgens deze procedure in ongeveer 10 minuten worden uitgevoerd. Andere methoden, zoals whole-cell patchclamp-registraties, kunnen worden toegevoegd om de rol van individuele neuronen binnen een netwerk te begrijpen bij ziekten en na de toediening van geneesmiddelen.

generation-of-local-ca1-oscillations-by-tetanic-stimulation

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

De bereiding van acute hersenplakjes van hippocampi geïsoleerd, evenals de gelijktijdige elektrofysiologische opnames van astrocyten en neuronen...

Dubbele Elektrofysiologische Opnames van synaptisch-opgeroepen astrogliale en Neuronale responsen bij acute hippocampus Slices

This video demonstrates the procedure of inducing local CA1 gamma oscillations in a CA1 hippocampal mouse brain slice using tetanic simulations. This method is important to understand the neuronal network activity.

Generating Local Cornu Ammonis 1 (CA1) Gamma Oscillations Using Tetanic Stimulations in a Hippocampal Brain Slice

This video demonstrates a method to record CA3-CA1 synaptic responses in a rat hippocampal slice. It outlines the steps involved in placing the stimulating and recording electrodes on the hippocampal slice and measuring the field excitatory postsynaptic potential (fEPSP) to assess synaptic response strength.

Recording CA3-CA1 Synaptic Responses in a Rat Hippocampal Slice

This video demonstrates the method to use optogenetics to modulate hippocampal network dynamics by activating genetically modified light-sensitive interneurons in a mouse brain slice, enhancing theta oscillation synchronization and studying neural circuit behavior.

Optogenetic Control of Hippocampal Network Dynamics

De pedunculopontine nucleus (PPN) is gelegen in de hersenstam en de neuronen maximaal worden geactiveerd tijdens waken en snelle oogbeweging (REM) slaap hersentoestanden. Dit werk beschrijft de experimentele benadering op te nemen in vitro gamma band subthreshold membraan oscillatie in PPN neuronen.

Opname Gamma Band oscillaties in Pedunculopontine Nucleus Neuronen

Hier presenteren wij een protocol voor het opnemen van ritmische neuronale netwerk theta en gamma oscillaties vanuit een geïsoleerde hele hippocampale voorbereiding. We beschrijven de experimentele stappen van extractie van de hippocampus naar details van veld-, eenheids- en hele-cel patch-klemopnamen, evenals optogenetische stimulatie van het theta ritme.

Tuning in de Hippocampal Theta Band<em&gt; In Vitro</em&gt;: Methodologieën voor opname uit het Geïsoleerde Knaagdier Septohippocampale Circuit

We beschrijven het gebruik van optogenetics en elektrofysiologische opnames voor selectieve manipulaties van hippocampal theta oscillaties (5-10 Hz) in gedragend muizen. De werkzaamheid van de entrainment ritme wordt gecontroleerd met behulp van lokale veld potentieel. Een combinatie van opto- en Farmacogenetische inhibitie adressen de efferent uitlezing van hippocampal synchronisatie.

Optogenetic meevoeren van Hippocampal Theta oscillaties in het gedrag van muizen

Dit protocol beschrijft de opname van het lokale veld potentieel met multi schacht lineaire silicon sondes. Conversie van de signalen met behulp van de huidige Bronanalyse dichtheid kan de wederopbouw van lokale elektrische activiteit in de hippocampus muis. Met deze techniek, kunnen ruimtelijk beperkte hersenen oscillaties in vrij bewegende muizen bestudeerd worden.

Opname ruimtelijk beperkte schommelingen in de Hippocampus gedragen muizen

Acute inbeslagneming modellen zijn belangrijk voor de studie van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de epileptiform gebeurtenissen. Bovendien biedt de mogelijkheid om het genereren van epileptiform evenementen op afroep een zeer efficiënte methode om te bestuderen van de exacte volgorde van de gebeurtenissen ten grondslag liggen aan hun inleiding. Hier beschrijven we de acute 4-aminopyridine corticale inbeslagneming modellen gevestigd in muis en menselijk weefsel.

Generatie en On-Demand inleiding van Acute Ictale activiteit in knaagdier en menselijk weefsel

Hier presenteren we een protocol voor Ca2 + imaging in zenuwcellen en gliacellen, waarmee de dissectie van Ca2 + signalen bij subcellular resolutie. Dit proces is van toepassing op alle celtypes waarmee de expressie van genetisch gecodeerde Ca2 + indicatoren.

Dissectie van lokale Ca2 + signalen in gekweekte cellen door membraan-gerichte Ca2 + indicatoren

We gebruikten opname-en stimulatie elektroden in longitudinale hippocampal hersen schijfjes en longitudinaal geplaatste opname-en stimulatie elektroden in de rugzijde Hippocampus in vivo om extracellulaire postsynaptische potentialen aan te roepen en te demonstreren op lange termijn synaptische plasticiteit langs de longitudinale interlamellar CA1.

Onderzoek op lange termijn synaptische plasticiteit in Interlamellar Hippocampus CA1 door elektrofysiologische veld opname

Leer hoe je hersensneden voorbereidt om gamma-oscillaties in de CA1-regio te registreren als model voor neuronale excitabiliteit. Deze methode maakt het mogelijk om geneesmiddelwerking op netwerkfunctie te bestuderen.

Generatie van Local CA1 γ Oscillations door Tetanische Stimulation

Meer video's verkennen