Tutaj opisujemy protokół indukowania długoterminowej plastyczności wewnętrznej pobudliwości neuronów w neuronach przekaźnikowych z grzbietowego bocznego jądra kolankowatego utrzymywanego w wycinkach mózgu ex vivo.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy protokół indukowania długoterminowej plastyczności wewnętrznej pobudliwości neuronów w neuronach przekaźnikowych z grzbietowego bocznego jądra kolankowatego utrzymywanego w wycinkach mózgu ex vivo.
Grzbietowe jądro kolankowate boczne (dLGN) od dawna uważane jest za podstawowy przekaźnik informacji wizualnej przemieszczającej się z siatkówki do obszarów korowych, ale ostatnie odkrycia sugerują w dużej mierze niedocenianą funkcjonalną plastyczność głównych komórek dLGN. Jednak mechanizmy komórkowe wspierające te zmiany nie zostały w pełni zbadane. W tym miejscu przedstawiamy protokół indukowania długotrwałego nasilenia wewnętrznej pobudliwości neuronalnej (LTP-IE) w grzbietowych komórkach przekaźnikowych dLGN z ostrych wycinków mózgu młodych szczurów. Plastyczność wewnętrzna jest na ogół indukowana równolegle z plastycznością synaptyczną. Jednak w neuronach dLGN LTP-IE jest niezawodnie indukowany przez aktywność impulsową z częstotliwością 40 Hz przez 10 minut. LTP-IE w neuronach przekaźnikowych dLGN jest długotrwały, ponieważ może być obserwowany do 40 minut po protokole indukcji. Podsumowując, wyniki tego badania dostarczają pierwszych dowodów na indukcję wewnętrznej plastyczności w komórkach przekaźnikowych dLGN, wskazując tym samym na rolę neuronów wzgórzowych w plastyczności wzrokowej zależnej od aktywności.
Ogólnym celem tego artykułu metodycznego jest dostarczenie prostego sposobu na wywołanie długotrwałej plastyczności pobudliwości neuronalnej w wzrokowych neuronach wzgórzowych szczura in vitro, przy użyciu standardowego trybu zacisku prądowego techniki zacisku krosowego1,2. Uzasadnieniem rozwoju tej techniki jest jej prostota i powtarzalność. Przewagą nad technikami alternatywnymi, takimi jak stymulacja wejść synaptycznych w połączeniu lub nie z postsynaptycznym potencjałem czynnościowym dostarczanym w danym czasie, jest jego niezawodność.
Tradycyjnie uważa się, że plastyczność układu wzrokowego wyraża się wyłącznie na poziomie korowym, podczas gdy jądro kolankowate grzbietowo-boczne (dLGN), podstawowa struktura odbiorcy danych siatkówkowych na poziomie wzgórza, jest tradycyjnie uważane za przekaźnik informacji wizualnej3. Jednak ten początkowy wniosek został zakwestionowany przez ostatnie prace wskazujące, że ten uproszczony pogląd nie jest już aktualny4,5,6. Na przykład funkcjonalne deficyty w odpowiedzi wzrokowej są już obserwowane u pacjentów z niedowidzeniem na etapie LGN7. Ponadto duża część neuronów przekaźnikowych dLGN na danym terytorium monokularowym otrzymuje dane wejściowe z każdego oka, co wskazuje na potencjalną obuoczność dla dużej części neuronów dLGN8,9,10. Co więcej, deprywacja jednooczna powoduje znaczącą zmianę dominacji oka w neuronach dLGN5,11,12.
Wśród mechanizmów funkcjonalnej plastyczności, które mogą wystąpić w przypadku zmiany dominacji oka, potencjalnym kandydatem jest plastyczność wewnętrznej pobudliwości neuronalnej. Rzeczywiście, wiele obszarów mózgu, w tym obszary wzrokowe, wyraża wewnętrzną plastyczność po wykonaniu różnych zadań behawioralnych13,14. Długoterminowa wewnętrzna plastyczność została zgłoszona w neuronach ośrodkowych po stymulacji doprowadzającego glutaminianu Inputs15,16,17,18, aktywność skokowa19,20, stymulacja sensoryczna21 lub następujące działanie lub deprywacja sensoryczna20,22,23. W tym miejscu opisujemy protokół pozwalający na indukcję długotrwałego wzmocnienia wewnętrznej pobudliwości (LTP-IE) w neuronach przekaźnikowych dLGN po aktywności impulsowej z częstotliwością 40 Hz. Częstotliwość wyzwalania 40 Hz odpowiada częstotliwości obserwowanej w większości neuronów dLGN in vivo po stymulacji wzrokowej24,25.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi europejskimi i instytucjonalnymi (Dyrektywa Rady 86/609/EWG i Francuska Krajowa Rada ds. Badań Naukowych oraz zatwierdzone przez lokalny organ ds. zdrowia (Służby Weterynaryjne, Préfecture des Bouches-du-Rhône, Marsylia)).
1. Zwierzęta
2. Ostre kawałki szczura dLGN
3. Elektrofizjologia z klamrą krosową całej komórki
UWAGA: Do nagrań z całych komórek z neuronów przekaźnikowych dLGN, użyj specjalnego wzmacniacza patch-clamp.
4. Akwizycja danych
5. Indukcja LTP-IE
6. Analiza danych
UWAGA: Procedura analizy jest taka sama przed (warunki kontrolne) i po indukcji LTP-IE.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Neurony dLGN rejestrowano w konfiguracji whole-cell, a LTP-IE indukowano poprzez wywoływanie potencjałów czynnościowych z częstotliwością 40 Hz przez 10 min w obecności antagonistów jonotropowych receptorów glutaminianu i GABA (Ryc. 3A). Trzykrotny wzrost liczby potencjałów czynnościowych zaobserwowano 20-30 min po indukcji (Ryc. 3B) bez żadnych zmian w oporności wejściowej, Rin (Ryc. 3C). Protokół ten niezawodnie indukow...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Informujemy tutaj o indukcji LTP-IE w neuronach dLGN utrzymywanych przy życiu w ostrych wycinkach mózgu poprzez stymulację zarejestrowanego neuronu do wywołania potencjałów czynnościowych z częstotliwością 40 Hz przez 10 minut. Protokół ten jest prosty do wdrożenia w każdym laboratorium neurofizjologicznym, ponieważ wymaga minimalnej liczby sprzętu (slicer, mikroskop, 1 wzmacniacz, 1 płytka akwizycyjna i komputer). Jednak w celu zebrania cennych danych należy przestrzegać kilku krytycznych kroków. Pierwszym krytycznym kr...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Wspierane przez INSERM, CNRS (do DD), AMU (do MR), FRM (DVS20131228768 do DD i DEQ20180839583 do DD), NeuroSchool (program "Francja 2030" za pośrednictwem A*Midex (Initiative d'Excellence d'Aix-Marseille Université, AMX-19-IET-004) i finansowanie ANR (ANR-17-EURE-0029 do AW) oraz ANR (LoGiK, ANR-17-CE16-0022 do DD, Plastinex, ANR-21-CE16-013 do DD). Dziękujemy firmie A Venture & K Milton za doskonałą opiekę nad zwierzętami.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zautomatyzowany mikrotom z ostrzem wibracyjnym | Leica | VT-1200S | wibratom/krajalnica |
| Rurka ze szkła borokrzemianowego | Phymep | B-15086-10 | |
| Kontroler Typ V | Luigs& | Regulator temperatury | Typ V |
| Oprogramowanie Igor | oprogramowanie do analizy | falometrii | |
| Wideomikroskopia na podczerwień | Olympus | XM-10 Kamera | |
| Kynurenate | Merk/Sigma | K3375 | Bloker receptorów AMPA/NMDA |
| System akwizycji danych o niskim poziomie szumów | Axon - Urządzenia molekularne | Digidata 1440A | interfejs analogowo-cyfrowy |
| Mikromanipulatory | Luigs& Neumann | LN Mini25 | |
| Multiclamp 200B | Axon - Urządzenia molekularne | N/A | Wzmacniacz patch-clamp |
| Multiclamp 700B | Axon - Urządzenia molekularne | N/A | Wzmacniacz patch-clamp |
| Ściągacz PC-100 Ściągacz | mikropipet | Narishige | PC-100 |
| PClamp10 | Axon - Urządzenia molekularne | Oprogramowanie | do nagrywania lamlerów krosowych |
| Pikrotoksyna | AbCam | ab120315 | Bloker receptorów GABAA |
| Slice mini komora | Luigs& Neumann | LN Chambre Slice mini I-II | zanurzoną komorą |
| Olympus | BX51 WI |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.