Używanie tytoniu prowadzi do licznych problemów zdrowotnych, w tym raka, chorób serca, rozedmy płuc i udaru. Uzależnienie od palenia papierosów jest powszechnym zaburzeniem neuropsychiatrycznym, które wynika z biofizycznego i komórkowego działania nikotyny na nikotynowe receptory acetylocholiny (nAChR) w całym ośrodkowym układzie nerwowym. Zrozumienie różnych podtypów nAChR, które występują w obszarach mózgu istotnych dla uzależnienia od nikotyny, jest głównym priorytetem.
Eksperymenty wykorzystujące techniki elektrofizjologiczne, takie jak zapisy z użyciem patch clamp dla całych komórek lub dwuelektrodowych zacisków napięciowych, są przydatne do farmakologicznej charakterystyki interesujących nas nAChR. Komórki wykazujące ekspresję nAChR, takie jak komórki hodowli tkankowej ssaków lub oocyty Xenopus laevis, są fizycznie izolowane i dlatego można je łatwo badać przy użyciu narzędzi nowoczesnej farmakologii. Dzięki tym technikom poczyniono znaczne postępy, zwłaszcza gdy receptor docelowy był już znany, a ekspresja ektopowa była łatwo osiągana. Często jednak konieczne jest badanie nAChR w ich naturalnym środowisku: w neuronach w wycinkach mózgu pobranych od myszy laboratoryjnych lub szczurów. Na przykład myszy z ekspresją "nadwrażliwych" podjednostek nAChR, takich jak myszy α4 L9′A 1 i myszy α6 L9′S 2, pozwalają na jednoznaczną identyfikację neuronów na podstawie ich funkcjonalnej ekspresji określonej podjednostki nAChR. Chociaż nagrania klamer całokomórkowy z neuronów w wycinkach mózgu są rutynowo wykonywane przez wykwalifikowanego elektrofizjologa, trudno jest miejscowo zastosować leki, takie jak acetylocholina lub nikotyna, do zarejestrowanej komórki w wycinku mózgu. Rozcieńczenie leków do superfusatu (aplikacja do kąpieli) nie jest szybko odwracalne, a systemy rurek w kształcie litery U nie są łatwo przystosowane do pracy z plastrami mózgu.
W tym artykule opisujemy metodę szybkiego stosowania leków aktywujących nAChR do neuronów zarejestrowanych w wycinkach mózgu dorosłej myszy. Standardowe zapisy całych komórek są wykonywane z neuronów w plasterkach, a druga mikropipeta wypełniona interesującym lekiem jest manewrowana w pobliżu zarejestrowanej komórki. Wstrzyknięcie sprężonego powietrza lub obojętnego azotu do pipety wypełnionej lekiem powoduje wyrzucenie niewielkiej ilości roztworu leku z pipety na zarejestrowaną komórkę. Dzięki tej metodzie prądy za pośrednictwem nAChR mogą być rozwiązywane z dokładnością do milisekund. Czas aplikacji leku można łatwo zmieniać, a pipetę wypełnioną lekiem można schować i zastąpić nową pipetą, co pozwala na utworzenie krzywych stężenie-odpowiedź dla pojedynczego neuronu. Chociaż technika ta została opisana w kontekście neurobiologii nAChR, powinna być przydatna do badania wielu typów kanałów jonowych lub receptorów bramkowanych ligandem w neuronach z wycinków mózgu.