Name: Stochastic Noise-toepassing voor de beoordeling van mediale vestibulaire Nucleus neuron gevoeligheid in vitro (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 s
Description: Leer hoe stochastische ruis wordt toegepast op mediale vestibulaire kernneuronen in C57BL/6 muizen om neurale gevoeligheid te beoordelen. Deze methode optimaliseert stimulusparameters voor onderzoek naar evenwichtsfunctie.

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

SPS werd gesteund door de University of Sydney postgraduaat Research beurs.

Alle beschreven experimentele protocollen zijn goedgekeurd door de Universiteit van Sydney dierenethiek Commissie (goedgekeurd protocolnummer: 2018/1308).
1. dieren
Opmerking: Muizen werden verkregen uit het Australische knaagdier centrum (ARC; Perth, Australië) en gehouden op de Medical Foundation Building Animal Facility aan de Universiteit van Sydney.
<ol><li>Houd de muizen op een normale licht/donkere cyclus van 12 uur met milieu verrijking.</li>
	<li>Gebruik mannelijke en vrouwelijke C57BL/6 muizen (3 – 5 weken oud) voor alle experimenten.</li>
</ol>2. voorbereiding van de oplossingen
<ol><li>Bereid 1 L kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ACSF) samengesteld uit 29 mM NaHCO3, 11 mm glucose, 120 mm nacl, 3,3 mm kcl, 1,4 mm Nah2po4, 2,2 mM MgCl2, 2,77 mm CACL2.</li>
	<li>Bereid 200 mL sucrose-ACSF (sACSF) met 29 mM NaHCO3, 11 mm glucose, 241,5 mm sucrose, 3,3 mm kcl, 1,4 mm Nah2po4, 2,2 mM MgCl2, 2,77 mm CACL2. Voorafgaand aan de opname van CACL2 aan de acsf en sacsf, gas de oplossingen met Manager (95% O2 en 5% Co2) tot vaststelling van een pH van 7,4 en Vermijd calcium neerslag (vertroebeling).</li>
	<li>Bereid K+-gebaseerde intracellulaire oplossing samengesteld uit 70 mm kalium gluconaat, 70 mm KCl, 2 mm NaCl, 10 mm Hepes, 4 mm EGTA, 4 mm mg2-ATP, 0,3 mm na3-GTP; met een uiteindelijke pH van 7,3 (aangepast met behulp van KOH). Opmerking: het wordt aanbevolen om intracellulaire oplossingen met 0,22 μm filters te filteren en 0,5 mL aliquots van de oplossing bij-20 °C op te slaan.</li>
</ol>3. voorbereiding van de hersenstam
<ol><li>Voorafgaand aan brain stem-extractie, evenwichts de sacsf met Manager en koel bij-80 °c gedurende 25 minuten, zodat een ijsslurry wordt gevormd.</li>
	<li>Anaesthetiseer de muis met Isofluraan (3 – 5%) verzadigd in zuurstof (3 mL/min). Zodra de achterpoot reflexen afwezig zijn, onthood de muis met scherpe RVS schaar.</li>
	<li>Bloot de schedel door het maken van een sagittale incisie in de huid met behulp van een scheermesje (#22 afgerond).</li>
	<li>Met behulp van het puntige uiteinde van een paar standaardpatroon schaar maakt u een kleine incisie bij de Lambda en snijdt u langs de longitudinale spleet.</li>
	<li>Reflecteren zorgvuldig de gekoppelde pariëtale botten en de occipitale botten met behulp van een paar ondiepe bocht Pearson Rongeurs. Opmerking: Gedurende deze hele procedure wordt de hersenen voortdurend in situ gebaand met behulp van de eerder bereide ijskoude sACSF-slurry.</li>
	<li>Isoleer de hersenstam van de voor hersenen en de benige omhulling met behulp van een scheermesje (#11 recht) om de parieto-occipitale Sulcus en bij de caudal Medulla te snijden.</li>
	<li>Monteer de geïsoleerde hersenstam ventrale op een eerder geslepen trapeziumvormig polystyreen blok. Verwijder overtollig vocht rond het ontleed weefsel met een lont van weefsel papier om een goede weefsel hechting aan de snij fase te garanderen. Opmerking: Het polystyreen blok is geknipt in een trapezium vorm, om ervoor te zorgen dat het rostrale migratoire uiteinde van de veroorzaakt past en taps toelomen in het ruggenmerg.</li>
	<li>Gebruik Cyanoacrylaat lijm om het polystyreen blok te fixeren met de bijgevoegde hersenstam rostrale migratoire tot aan de snij fase.</li>
	<li>Gebruik een voorschot snelheid van 0,16 mm/s en een trillingsamplitude van 3,00 mm, bereid 200 μm dwarse segmenten van de MVN. Opmerking: De locatie van de MVN wordt bepaald met behulp van Paxinos en Franklin Mouse Brain Atlas (figuren 79 – 89)20. De MVN (vermeld als MVe in Atlas) ligt onmiddellijk ventrolaterale naar de 4e ventrikel en is grootste recht voor de bevestiging van het cerebellum (tussen de inferieure colliculi en de OBEX).</li>
	<li>Gebruik een pipet met kunststof-bies voor het overbrengen van plakjes op een filtreerpapier schijf in een carbogenated ACSF bij 25 °C gedurende ten minste 30 minuten voorafgaand aan de opname.</li>
</ol>4. instrumenten
<ol><li>Gebruik een standaard elektrofysiologische Setup om whole-Cell Patch clamp-technieken uit te voeren21.</li>
	<li>Micropipetten bereiden met behulp van een tweestapsprotocol (Heat Step 1:70; Heat Step 2:45) op een pipet-trekker (Zie de tabel met materialen). Micropipetten moeten een eindweerstand hebben van 3 – 5 MΩ met een interne oplossing wanneer ze in het bad worden geplaatst. Opmerking: De gebruikte instellingen kunnen variëren afhankelijk van de temperatuur in de kamer en kunnen heel vaak veranderen.</li>
</ol>5. whole-Cell patch klem elektrofysiologie
<ol><li>Voor het verkrijgen van volledige-celpatch klem opnames van individuele neuronen in de MVN wordt een op K+gebaseerde interne oplossing gebruikt binnen de Recording pipetten.</li>
	<li>Breng een enkel weefsel segment over van de incubatie kamer naar de opname kamer en bevestig het segment met een nylon draad op een U-vormig gewicht. Parfumeer de opname kamer continu met carbogenated-ACSF bij 25 °C bij een debiet van 3 mL/min.</li>
	<li>Na het vullen van een micro pipet met interne oplossing, lokaliseer de MVN met een laag vermogen (10x) objectief objectief. Met behulp van een High-Power (40x) doelstelling, kunnen individuele neuronen binnen de MVN worden gevestigd. Opmerking: Celkwaliteit is essentieel voor het waarborgen van kwaliteits opnames en duurzaamheid van de cel wanneer wordt geprobeerd de configuratie van de hele cel te bereiken. Een goede cel zal bolvormige vorm, een reflecterend celmembraan en een onzichtbare kern aantonen. Een slechte cel zal een grote zichtbare kern (ei-achtig) en een gezwollen/gekrompen uiterlijk hebben.</li>
	<li>Voordat u het weefsel met de pipet schendt, moet u een kleine hoeveelheid positieve druk toepassen om vuil van de pipetpunt weg te duwen.</li>
	<li>Beweeg de pipet met behulp van de micromanipulator naar het gekozen neuron en een kleine Dimple moet zich op het neuronale membraan vormen. Laat positieve druk los en breng een kleine hoeveelheid negatieve druk aan.</li>
	<li>Zodra een 1 GΩ-afdichting is bereikt, breng dan zachte korte en scherpe positieve druk aan op de pipet houder via de zuig poort om het membraan te breken en een gehele celconfiguratie te creëren.</li>
	<li>Maak opnames van de hele cel stroomtang met behulp van standaardtechnieken21,22.</li>
</ol>6. het toepassen van sinusvormige en stochastische ruis op individuele mediale vestibulaire Nucleus neuronen
<ol><li>Breng de stochastische en sinusoïdale ruis in een reeks amplituden van 3 tot 24 pA om te bepalen van de neuronale drempel en de snelheid van het vuur.</li>
	<li>Bepaal de sensorische drempel door lagere en hogere stimulus intensiteiten te groeperen en een ANOVA uit te voeren om eventuele verschillen te observeren (zoals weergegeven in aanvullend figuur 1).</li>
	<li>Bereken de gemiddelde vuursnelheid over de 10 s-periode waarin de depolariserende stroom stap werd/zal worden geïnjecteerd voor elk afzonderlijk huidig niveau (d.w.z. 7 totale afleveringen; Figuur 1).</li>
	<li>Gebruik de waarden van de gemiddelde afvuren snelheid om een vuursnelheid te genereren ten opzichte van de huidige plot en voer een lineaire regressieanalyse uit om het verloop van de lijn van de beste pasvorm te bepalen. De helling van de lijn van de beste pasvorm is indicatief voor de neuronale Gain22.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60044/60044fig1.jpg"> Figuur 1: Diagrammatische profielen van controle-, sinusoïdale en stochastische ruis protocollen. A) opMVN-neuronen toegepaste (geen ruis) protocollen. B) sinusoïdale ruis protocol met een frequentie van 2 Hz.C) stochastische geluids protocollen waarbij de meerderheid van het vermogensspectrum ≤ 2 Hz is. Elk protocol dat hier wordt gepresenteerd heeft een amplitude van ± 6 pA met een 10 s depolariserende stroom die stijgt met 10 pA tot 50 pA. De ware stimulus heeft geen depolariserende huidige stap en is daarom de eerste aflevering van deze protocollen om neuronale versterkings veranderingen te bepalen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60044/60044fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>

<ol><li>Amiridis, I. G., Hatzitaki, V., Arabatzi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-induced+modifications+of+static+postural+control+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Age-induced modifications of static postural control in humans.</a> Neuroscience Letters. 350 (3), 137-140 (2003).</li>
<li>Iwasaki, S., Yamasoba, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dizziness+and+imbalance+in+the+elderly%3A+age-related+decline+in+the+vestibular+system%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+and+disease%22%5BJournal%5D)">Dizziness and imbalance in the elderly: age-related decline in the vestibular system.</a> Aging and disease. 6 (1), (2015).</li>
<li>Fujimoto, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noisy+galvanic+vestibular+stimulation+induces+a+sustained+improvement+in+body+balance+in+elderly+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Noisy galvanic vestibular stimulation induces a sustained improvement in body balance in elderly adults.</a> Scientific Reports. 6, 37575(2016).</li>
<li>Breen, P. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+tactile+sensory+perception+of+older+adults+improved+using+subsensory+electrical+noise+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Engineering+%26+Physics%22%5BJournal%5D)">Peripheral tactile sensory perception of older adults improved using subsensory electrical noise stimulation.</a> Medical Engineering & Physics. 38 (8), 822-825 (2016).</li>
<li>Yamamoto, Y., Struzik, Z. R., Soma, R., Ohashi, K., Kwak, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noisy+vestibular+stimulation+improves+autonomic+and+motor+responsiveness+in+central+neurodegenerative+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Noisy vestibular stimulation improves autonomic and motor responsiveness in central neurodegenerative disorders.</a> Annals of Neurology. 58 (2), 175-181 (2005).</li>
<li>Soma, R., Nozaki, D., Kwak, S., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1%2Ff+noise+outperforms+white+noise+in+sensitizing+baroreflex+function+in+the+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">1/f noise outperforms white noise in sensitizing baroreflex function in the human brain.</a> Physical Review Letters. 91 (7), 078101(2003).</li>
<li>Wiesenfeld, K., Moss, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochastic+resonance+and+the+benefits+of+noise%3A+from+ice+ages+to+crayfish+and+SQUIDs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs.</a> Nature. 373 (6509), 33-36 (1995).</li>
<li>Moss, F., Ward, L. M., Sannita, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochastic+resonance+and+sensory+information+processing%3A+a+tutorial+and+review+of+application%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Stochastic resonance and sensory information processing: a tutorial and review of application.</a> Clinical Neurophysiology. 115 (2), 267-281 (2004).</li>
<li>Goel, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+low+levels+of+stochastic+vestibular+stimulation+to+improve+balance+function%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Using low levels of stochastic vestibular stimulation to improve balance function.</a> PloS one. 10 (8), e0136335(2015).</li>
<li>Inukai, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+noisy+galvanic+vestibular+stimulation+on+center+of+pressure+sway+of+static+standing+posture%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimulation%3A+Basic%2C+Translational%2C+and+Clinical+Research+in+Neuromodulation%22%5BJournal%5D)">Effect of noisy galvanic vestibular stimulation on center of pressure sway of static standing posture.</a> Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 11 (1), 85-93 (2018).</li>
<li>Mulavara, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+low+levels+of+stochastic+vestibular+stimulation+to+improve+locomotor+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Using low levels of stochastic vestibular stimulation to improve locomotor stability.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 9, 117(2015).</li>
<li>Iwasaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noisy+vestibular+stimulation+increases+gait+speed+in+normals+and+in+bilateral+vestibulopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+stimulation%22%5BJournal%5D)">Noisy vestibular stimulation increases gait speed in normals and in bilateral vestibulopathy.</a> Brain stimulation. 11 (4), 709-715 (2018).</li>
<li>Serrador, J. M., Deegan, B. M., Geraghty, M. C., Wood, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+vestibular+function+in+the+elderly+with+imperceptible+electrical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Enhancing vestibular function in the elderly with imperceptible electrical stimulation.</a> Scientific Reports. 8 (1), 336(2018).</li>
<li>Kim, J., Curthoys, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Responses+of+primary+vestibular+neurons+to+galvanic+vestibular+stimulation+%28GVS%29+in+the+anaesthetised+guinea+pig%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Responses of primary vestibular neurons to galvanic vestibular stimulation (GVS) in the anaesthetised guinea pig.</a> Brain Research Bulletin. 64 (3), 265-271 (2004).</li>
<li>Flores, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochastic+resonance+in+the+synaptic+transmission+between+hair+cells+and+vestibular+primary+afferents+in+development%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Stochastic resonance in the synaptic transmission between hair cells and vestibular primary afferents in development.</a> Neuroscience. 322, 416-429 (2016).</li>
<li>Huidobro, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brownian+Optogenetic-Noise-Photostimulation+on+the+Brain+Amplifies+Somatosensory-Evoked+Field+Potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Brownian Optogenetic-Noise-Photostimulation on the Brain Amplifies Somatosensory-Evoked Field Potentials.</a> Frontiers in Neuroscience. 11, 464-464 (2017).</li>
<li>Goldberg, J., Ferna, C., Smith, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Responses+of+vestibular-nerve+afferents+in+the+squirrel+monkey+to+externally+applied+galvanic+currents%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Responses of vestibular-nerve afferents in the squirrel monkey to externally applied galvanic currents.</a> Brain Research. 252 (1), 156-160 (1982).</li>
<li>Baird, R., Desmadryl, G., Fernandez, C., Goldberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+vestibular+nerve+of+the+chinchilla.+II.+Relation+between+afferent+response+properties+and+peripheral+innervation+patterns+in+the+semicircular+canals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">The vestibular nerve of the chinchilla. II. Relation between afferent response properties and peripheral innervation patterns in the semicircular canals.</a> Journal of Neurophysiology. 60 (1), 182-203 (1988).</li>
<li>Remedios, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Short-Term+Random+Noise+Electrical+Stimulation+on+Dissociated+Pyramidal+Neurons+from+the+Cerebral+Cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of Short-Term Random Noise Electrical Stimulation on Dissociated Pyramidal Neurons from the Cerebral Cortex.</a> Neuroscience. 404, 371-386 (2019).</li>
<li>Paxinos, G., Franklin, K. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+mouse+brain+in+stereotaxic+coordinates%22">The mouse brain in stereotaxic coordinates</a>. , Gulf professional publishing. (2004).</li>
<li>Camp, A. J., Callister, R. J., Brichta, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibitory+synaptic+transmission+differs+in+mouse+type+A+and+B+medial+vestibular+nucleus+neurons+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Inhibitory synaptic transmission differs in mouse type A and B medial vestibular nucleus neurons in vitro.</a> Journal of Neurophysiology. 95 (5), 3208-3218 (2006).</li>
<li>Camp, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attenuated+glycine+receptor+function+reduces+excitability+of+mouse+medial+vestibular+nucleus+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Attenuated glycine receptor function reduces excitability of mouse medial vestibular nucleus neurons.</a> Neuroscience. 170 (1), 348-360 (2010).</li>
<li>Iwasaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Noisy+Galvanic+Vestibular+Stimulation+on+Ocular+Vestibular-Evoked+Myogenic+Potentials+to+Bone-Conducted+Vibration%5BTitle%5D)+AND+%22Front+in+Neurology%22%5BJournal%5D)">Effect of Noisy Galvanic Vestibular Stimulation on Ocular Vestibular-Evoked Myogenic Potentials to Bone-Conducted Vibration.</a> Front in Neurology. 8, 26(2017).</li>
<li>Goldberg, J., Smith, C. E., Fernandez, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relation+between+discharge+regularity+and+responses+to+externally+applied+galvanic+currents+in+vestibular+nerve+afferents+of+the+squirrel+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Relation between discharge regularity and responses to externally applied galvanic currents in vestibular nerve afferents of the squirrel monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 51 (6), 1236-1256 (1984).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

De effecten van galvanische vestibulaire stimulatie (gv's) op het vestibulaire systeem zijn in vivo gemarkeerd bij mensen3,13,23, cavia's14, knaagdieren18 en niet-menselijke primaten24. Echter, geen van deze studies hebben de directe impact van elektrische ruis op de gevoeligheid van individuele neuronen in het vestibulaire systeem beoordeeld. Hier demonstre...

Het vestibulaire (of Balance) systeem regelt ons gevoel van evenwicht door het integreren van auditieve, Proprioceptive, somatosensorische en visuele informatie. Afbraak van het vestibulaire systeem is aangetoond dat het optreedt als een functie van leeftijd en kan resulteren in evenwichts tekorten1,2. Echter, therapieën gericht op de werking van het vestibulaire systeem zijn schaars.
Er is aangetoond dat galvanische vestibulaire stimulatie (GVS) de balans maatregelen, autonome werking en andere sensorische modaliteiten binnen de mens3,4,5,6verbetert. Deze verbeteringen zouden te wijten zijn aan de stochastische resonantie (SR) fenomeen, dat is de toename van de detectie van zwakkere signalen in niet-lineaire systemen via de toepassing van subthreshold lawaai7,8. Deze studies hebben aangetoond verbeteringen in statische9,10 en Dynamic11,12 balans, en vestibulaire output tests zoals oculaire teller Roll (OCR)13. Echter, veel van deze studies hebben gebruikt verschillende combinaties van stimulus parameters zoals witte ruis9, gekleurde ruis13, verschillende stimulus frequentiebereiken en drempelmethode technieken. Daarom blijven optimale stimulus-parameters onbekend en dit protocol kan helpen bij het bepalen van de meest effectieve parameters. Naast stimulus parameters, het type van stimulus is ook belangrijk in de therapeutische en experimentele werkzaamheid. Het bovenstaande werk bij de mens werd uitgevoerd met behulp van elektrische ruis stimuli, terwijl een groot deel van de in vivo dierlijk werk gebruikt mechanische14,15 of optogenetische16 ruis stimuli. Dit protocol zal elektrische ruis gebruiken om de effecten op vestibulaire kernen te onderzoeken.
Eerder werd de toepassing van GV'S voor het stimuleren van primaire vestibulaire afferenten uitgevoerd in vivo in Squirrel Monkeys17, chinchilla's18, kippen embryo's15 en cavia's14. Echter, slechts twee van deze studies onderzocht het effect GVS heeft op de winst van primaire vestibulaire afferents14,15. Deze experimenten werden uitgevoerd in vivo, wat betekent dat de precieze patronen van stimulatie die worden opgelegd aan vestibulaire kernen niet kunnen worden bepaald. Voor onze kennis heeft slechts één andere studie stochastische ruis toegepast op individuele enzymatisch gedisiteerde neuronen in het centrale zenuwstelsel19. Er zijn echter geen experimenten uitgevoerd in de centrale vestibulaire kernen om geschikte stimulus parameters en drempel technieken te beoordelen, waardoor dit protocol preciezer is bij het bepalen van stimulerende effecten op individuele neuronen binnen de vestibulaire Kernen.
Hier beschrijven we hoe sinusoïdale en stochastische (elektrische) ruis rechtstreeks aan individuele neuronen in de mediale vestibulaire Nucleus (MVN) toe te passen, neuronale drempel te bepalen en veranderingen in Gain/gevoeligheid te meten.

<table><tbody><tr><td>CaCl</td><td>Scharlau</td><td>CA01951000</td><td>Gebruikt voor ACSF en sACSF</td></tr><tr><td>D-(+)-Glucose</td><td>Sigma</td><td>G8270</td><td>Gebruikt voor ACSF en sACSF</td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Sigma</td><td>E0396-25G</td><td>Gebruikt voor K-gebaseerde intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma</td><td>H3375-25G</td><td>Gebruikt voor K-gebaseerde intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Chem-supply</td><td>PA054-500G</td><td>Gebruikt voor ACSF, sACSF en intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>K-gluconaat</td><td>Sigma</td><td>P1847-100G</td><td>Gebruikt voor K-gebaseerde intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>Mg-ATP</td><td>Sigma</td><td>A9187-500MG</td><td>Gebruikt voor K-gebaseerde intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>MgCl</td><td>Chem-supply</td><td>MA00360500</td><td>Gebruikt voor ACSF en sACSF</td></tr><tr><td>Na3-GTP</td><td>Sigma</td><td>G8877-100MG</td><td>Gebruikt voor K-gebaseerde intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Chem-supply</td><td>SO02270500</td><td>Gebruikt voor ACSF en intracellulaire oplossing</td></tr><tr><td>NaH2PO4&#8226;2H2O</td><td>Ajax</td><td>AJA471-500G</td><td>Gebruikt voor ACSF en sACSF</td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>Sigma</td><td>S5761-1KG</td><td>Gebruikt voor ACSF en sACSF</td></tr><tr><td>Sucrose</td><td>Chem-supply</td><td>SA030-500G</td><td>Gebruikt voor sACSF</td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Henry Schein</td><td>1169567762</td><td>Gebruikt voor anesthesie van muizen</td></tr><tr><td>UITRUSTING</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Borosilicat glas capillairen</td><td>Warner instruments</td><td>GC150T-7.5</td><td>1.5 mm OD, 1.16 mm ID, 7.5 cm lengte</td></tr><tr><td>Data acquisitie software</td><td>Axograph</td><td></td><td>Gebruikt voor elektrofysiologie en analyse</td></tr><tr><td>Friedmen-Pearson Rongeurs</td><td>World precision instruments</td><td>14089</td><td>Gebruikt voor dissectie</td></tr><tr><td>Micropipet puller</td><td>Narishige</td><td>PP-830</td><td>Gebruikt voor micropipet</td></tr><tr><td>Multiclamp versterker</td><td>Axon instruments</td><td>700B</td><td>Gebruikt voor elektrofysiologie</td></tr><tr><td>pH meter</td><td>Sper scientific</td><td>860033</td><td>Gebruikt voor interne oplossing</td></tr><tr><td>Standaard patroon schaar</td><td>FST</td><td>14028-10</td><td>Gebruikt voor dissectie</td></tr><tr><td>Sutter micromanipulator</td><td>Sutter</td><td>MP-225/M</td><td>Gebruikt voor elektrofysiologie</td></tr><tr><td>Staande microscoop</td><td>Olympus</td><td>BX51WI</td><td>Gebruikt voor elektrofysiologie</td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Leica</td><td>VT1200</td><td>Gebruikt voor het snijden van hersenweefsel</td></tr></tbody></table>

stochastic noise-toepassing voor de beoordeling van mediale vestibulaire nucleus neuron gevoeligheid in vitro

Stochastic Noise Application for the Assessment of Medial Vestibular Nucleus Neuron Sensitivity In Vitro

Er is aangetoond dat galvanische vestibulaire stimulatie (GVS) de balans maatregelen verbetert bij personen met een evenwichts-of vestibulaire handicap. Dit wordt voorgesteld te wijten zijn aan de stochastische resonantie (SR) fenomeen, die wordt gedefinieerd als de toepassing van een laag niveau/subdrempelwaarde stimulans om een niet-lineaire systeem te verhogen detectie van zwakkere signalen. Echter, het is nog onbekend hoe SR vertoont zijn positieve effecten op menselijke evenwicht. Dit is een van de eerste demonstraties van de effecten van sinusoïdale en stochastische ruis op individuele neuronen. Met behulp van de hele cel patch klem elektrofysiologie, sinusoïdale en stochastische ruis kan direct worden toegepast op individuele neuronen in de mediale vestibulaire Nucleus (MVN) van C57BL/6 muizen. Hier laten we zien hoe de drempel van MVN neuronen te bepalen om ervoor te zorgen de sinusoïdale en stochastische stimuli zijn subthreshold en vanaf deze, bepalen van de effecten die elk type van lawaai heeft op MVN neuronale winst. We tonen aan dat subdrempelige sinusoïdale en stochastische ruis de gevoeligheid van individuele neuronen in de MVN kan moduleren zonder de basale afvuren te beïnvloeden.

Initiële opnames kunnen informatie verschaffen over de effecten die sinusoïdale en stochastische ruis hebben op basale afvuren snelheden van individuele MVN-neuronen en hoe de stimuli de versterking van neuronen effect hebben. Figuur 2 toont aan dat noch sinusoïdale noch stochastische ruis basale afvuren snelheden van MVN neuronen veranderen in vergelijking met controle (geen ruis) opnames. Deze informatie is cruciaal voor het bepalen van de drempelwaarde van de afzonderl...

Galvanische vestibulaire stimulatie bij mensen vertoont verbeteringen in vestibulaire functie. Echter, het is onbekend hoe deze effecten optreden. Hier beschrijven we hoe sinusoïdale en stochastische elektrische ruis toe te passen en de juiste stimulus amplituden te evalueren in individuele mediale vestibulaire Nucleus neuronen in de C57BL/6-muis.

Stochastic Noise-toepassing voor de beoordeling van mediale vestibulaire Nucleus neuron gevoeligheid in vitro

Galvanic vestibular stimulation (GVS) has been shown to improve balance measures in individuals with balance or vestibular impairments. This is proposed ...

Dit protocol is een van de eerste demonstraties van de directe toepassing van elektrische ruis op individuele neuronen in weefselsegmenten. Om neuronale reacties op elektrische stimuli te observeren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is, dat we in staat zijn om een specifieke set van stimulus parameters op individuele neuronen te beoordelen.Deze techniek maakt het mogelijk voor de optimalisatie van stimulus parameters om bepaalde, functionele neuronale types richten. Dit heeft implicaties voor de ontwikkeling van betere therapieën voor evenwicht disfunction. Voor het begin van de hersenstam extractie, Equilibry s-ACSF met CARPOGEN en koel de oplossing bij min 80 graden Celsius gedurende 25 minuten totdat een ijsdrijfmest is gevormd.Nadat de oplossing is gekoeld, gebruik maken van een nummer 22 afgerond scheermesje om een sagittale huid incisie te maken in de schedel van een drie tot vijf weken oude C-57 zwarte zes muis en gebruik het puntige uiteinde van een paar standaard patroon schaar om een kleine incisie te maken, te beginnen bij de lambda, langs de sagitttal suture. Met behulp van een paar ondiepe bocht Pierson von Jours, zorgvuldig reflecteren weg de gerepareerde pariëtale en exoccipital botten, en baden de hersenen in ijskoude s-ACSF. Dan, isoleren van de hersenen stam uit de voorhersenen en de boney omhulleren met behulp van een nummer 11 rechte scheermesje te kappen van de pariëtale exoccipiële sulcus en op de caudal negula.Monteer de geïsoleerde hersenstam ventrale en neer op perviously gesneden trapeziumvormige polystyreen blok, en gebruik een stuk tissue papier om overtollige vloeistof te verwijderen uit rond het ontleed weefsel. Gebruik cyanoacrylaatlijm om het polystyreenblok vast te stellen aan het snijstadium met de bijgevoegde hersenstam rostral en naar beneden. Gebruik een geavanceerde snelheid van 0,16 millimeter per seconde en een trillingsamplitude van drie millimeter om 200 micrometer dwarse plakjes van de MVN te verkrijgen.Gebruik vervolgens een plastic bijgesneden pipet om de weefselschijfjes gedurende ten minste 30 minuten op een filterpapierschijf met 25 graden Celsius over te brengen. Voor hele-cel patch klem elektrofysiologie, eerst trek micro pipetten met een definitieve weerstand die zal variëren van drie tot vijf mega Oms wanneer gevuld met een kalium-gebaseerde interne oplossing en geplaatst in het bad. Om hele-cel patch klem opnames van individuele neuronen in de MVN te verkrijgen, breng een enkel weefsel slice van de incubatiekamer naar de opnamekamer van een standaard elektrofysiologische set-up, en gebruik een nylon draad op een U-vormig gewicht om het segment veilig te stellen.Doorsfuus de opnamekamer continu met koolzuurhoudende ACSF bij 25 graden Celsius bij een stroomsnelheid van drie milliliter per minuut en vul een micropipet met interne oplossing. Breng een kleine hoeveelheid positieve druk aan met behulp van een pipet om vuil weg te duwen van de pipetpunt. Met behulp van een lagere vermogensdoelstelling, zoek de MVN voordat u overschakelt naar een hoog vermogen om individuele neuronen binnen de MVN te lokaliseren.Voordat u het weefsel met de pipet doorbreekt, breng een kleine hoeveelheid positieve druk aan om vuil weg te duwen van de pipetpunt en gebruik de micromanipulator om de pipet naar het geselecteerde neuron te verplaatsen. Een klein kuiltje moet zich vormen op het neuronale membraan. Laat de positieve druk los en breng een kleine hoeveelheid negatieve druk aan.Zodra een één giga Om-afdichting is bereikt, breng je zachte korte en scherpe negatieve druk op de pipethouder door de zuigpoort om het membraan te scheuren en om een hele celconfiguratie te creëren. Verkrijg vervolgens hele celstroomklemmenopnamen volgens standaardprotocollen. Om stochastische en sinusoïdale ruis toe te passen op individuele mediale vestibulaire kernneuronen, stel het bereik van amplitudes van drie tot 24 pico ampère om de neuronale drempel en vuursnelheid te bepalen en groep de hogere en lagere stimulus intensiteiten om de sensorische drempel te bepalen.Bereken vervolgens de gemiddelde vuursnelheid over de periode van 10 seconden, waarin de depolariserende huidige stap wordt geïnjecteerd voor elk individueel huidig huidig niveau. Gebruik de gemiddelde vuursnelheidwaarden om een vuursnelheid te genereren ten opzichte van het huidige plot. Voer vervolgens een lineaire regressieanalyse uit om het verloop van de lijn van de beste pasvorm te bepalen om de neuronale winst te bepalen.Noch sinusoïdale noch stochastische ruis verandert basil vuren tarieven van MVN neuronen in vergelijking met geen ruisopnames controle. In dit experiment is het geselecteerde geluidsniveau van 6 picoversterkers subdrempel, omdat kan worden opgemerkt dat de gemiddelde vuursnelheid begint te stijgen ten opzichte van de experimentele drempel van 12 pico-ampère. Deze drempel werd objectief bepaald door de stimuleringsniveaus boven en onder de experimentele drempel te groeperen.De neuronale winst werd geëvalueerd door het onderwerpen van de neuronen aan een suite van depolariseren huidige stappen van nul tot 50 pico ampère in 10 pico amp stappen met en zonder ruis. Inderdaad, sinusoïdale en stochastische ruis toegepast op subdrempel amplitudes van zes pico ampère kan de winst van MVN neuronen veranderen. De vastgestelde stimulus parameters kunnen worden toegepast op de zenuw innoveren van de individuele neuronen om een meer naturalistische stimuli.

stochastic-noise-application-for-assessment-medial-vestibular-nucleus

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Een methode wordt beschreven om driedimensionale vestibulo oculaire reflex (3D VOR) bij mensen met het zes graden van vrijheid (6DF) motion simulator te meten. De versterking en uitlijning van de 3D hoekige VOR een directe maat voor de kwaliteit van vestibulaire functie. Representatieve gegevens over gezonde proefpersonen worden...

Drie dimensionaal Vestibulaire oculaire reflex testen met behulp van een Six Degrees of Freedom Motion Platform

This video showcases a method for isolating vestibular neurons from a mouse pup's inner ear. It meticulously outlines the steps involved in dissecting the inner ear, harvesting the vestibular ganglion, and subsequently dissociating the ganglion into single cells. These cells are then cultured on glass-bottom dishes to establish a vestibular neuron culture.

Isolating Vestibular Ganglion Neurons From a Mouse Inner Ear

This video demonstrates a protocol involving the application of subthreshold noise currents to medial vestibular nucleus neurons using the whole-cell patch-clamp technique to study the impact of the noise currents on neuronal sensitivity to electrical stimuli.

Applying Noise Currents to Medial Vestibular Nucleus Neurons Using Whole-Cell Patch-Clamp Technique

Analyse van vestibulaire haar celfunctie wordt bemoeilijkt door hun locatie diep in het moeilijkste deel van de schedel, de petrous temporale bot. Meest functionele haarcellen studies hebben acuut gebruikt geïsoleerde haarcellen. Hier beschrijven we een semi-intacte bereiding van muis vestibulaire epitheel voor elektrofysiologische en twee-foton microscopie studies.

Een GeÃ ¯ soleerde semi-intacte Voorbereiding van de muis Vestibulaire Sensory epitheel voor elektrofysiologie en hoge-resolutie twee-foton microscopie

Motorische controle en balans prestaties is bekend dat ze verslechteren met de leeftijd. Dit document presenteert een aantal standaard-invasieve gedragstesten met de toevoeging van een eenvoudige roterende stimulans voor het evenwichtsorgaan maken en veranderingen in balans prestaties uitdagen in een muismodel van de vergrijzing.

Behavioral Assessment van de Aging Mouse evenwichtsorgaan

Dit protocol beschrijft de chirurgische labyrinthectomy van een rat, die een handige methode is voor het bestuderen van het vestibulair systeem.

Chirurgische Labyrinthectomy van de Rat te bestuderen van het vestibulair systeem

Protocollen worden gepresenteerd om de autonome en gedragseffecten van passieve beweging bij knaagdieren te beoordelen met behulp van lift verticale beweging en reuzenrad rotatie.

Beoordeling van de autonome en gedragseffecten van passieve beweging bij ratten met behulp van Elevator Vertical Motion en Ferris-Wheel Rotation

In dit artikel beschrijven we de methoden, procedures en technologieën die nodig zijn om vestibulaire perceptuele drempels te schatten met behulp van een bewegingsplatform met zes vrijheidsgraden.

Vestibulaire perceptuele drempels schatten schatten met behulp van een bewegingsplatform met zes vrijheidsgraden

In dit artikel beschrijven we de experimentele opstelling, het materiaal en de procedures om reflexieve oogbewegingen, zelfbewegingsperceptie en cognitieve taken onder magnetische vestibulaire stimulatie te beoordelen, evenals de anatomische oriëntatie van de vestibulaire organen, in een 7 Tesla magnetische resonantietomografie (7T-MRT) scanner.

Het meten van de invloed van magnetische vestibulaire stimulatie op nystagmus, zelfbewegingsperceptie en cognitieve prestaties in een 7T MRT

Hier worden methoden gepresenteerd die gedetailleerde instructies geven voor het ontleden, dissociëren, kweken en patch-clamp-opname van vestibulaire ganglion- en spiraalvormige ganglionneuronen van het binnenoor.

Isoleren en kweken van vestibulaire en spiraalvormige ganglion somata van neonatale knaagdieren voor patch-clamp opnames

Leer hoe stochastische ruis wordt toegepast op mediale vestibulaire kernneuronen in C57BL/6 muizen om neurale gevoeligheid te beoordelen. Deze methode optimaliseert stimulusparameters voor onderzoek naar evenwichtsfunctie.

Stochastic Noise-toepassing voor de beoordeling van mediale vestibulaire Nucleus neuron gevoeligheid in vitro

Meer video's verkennen