Name: Badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii Fast Scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 44 s
Description: Poznaj szybką woltamperometrię cykliczną do pomiaru dynamiki dopaminy w odpowiedzi na doustne bodźce smakowe u przebudzonych szczurów. Ta metoda umożliwia badanie neurochemicznych podstaw nagrody.

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

Badania opisane w tej publikacji były wspierane przez NSF Graduate Research Fellowship (RJW) oraz przez National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health i FDA Center for Tobacco Products (CTP) pod numerem nagrody P50DA036151 (EJN i NAA). Wyłączną odpowiedzialność za treść ponoszą autorzy i niekoniecznie reprezentują one oficjalne stanowisko National Institutes of Health.

<ol><li>Roitman, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopamine+operates+as+a+subsecond+modulator+of+food+seeking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dopamine operates as a subsecond modulator of food seeking.</a> J Neurosci. 24 (6), 1265-1271 (2004).</li>
<li>Aragona, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+specificity+in+the+real-time+development+of+phasic+dopamine+transmission+patterns+during+acquisition+of+a+cue-cocaine+association+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Regional specificity in the real-time development of phasic dopamine transmission patterns during acquisition of a cue-cocaine association in rats.</a> European Journal of Neuroscience. 30 (10), 1889-1899 (2009).</li>
<li>Wheeler, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cocaine+cues+drive+opposing+context-dependent+shifts+in+reward+processing+and+emotional+state%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Cocaine cues drive opposing context-dependent shifts in reward processing and emotional state.</a> Biol Psychiatry. 69 (11), 1067-1074 (2011).</li>
<li>Wickham, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+studying+phasic+dopamine+signaling+in+brain+reward+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Biosci+%28Elite+Ed%29%22%5BJournal%5D)">Advances in studying phasic dopamine signaling in brain reward mechanisms.</a> Front Biosci (Elite Ed). 5, 982-999 (2013).</li>
<li>Roitman, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+chemical+responses+in+the+nucleus+accumbens+differentiate+rewarding+and+aversive+stimuli%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Real-time chemical responses in the nucleus accumbens differentiate rewarding and aversive stimuli).</a> Nature Neuroscience. 11 (12), 1376-1377 (2008).</li>
<li>Cheer, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phasic+dopamine+release+evoked+by+abused+substances+requires+cannabinoid+receptor+activation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Phasic dopamine release evoked by abused substances requires cannabinoid receptor activation.</a> J Neurosci. 27 (4), 791-795 (2007).</li>
<li>Owesson-White, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+encoding+of+cocaine-seeking+behavior+is+coincident+with+phasic+dopamine+release+in+the+accumbens+core+and+shell%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural encoding of cocaine-seeking behavior is coincident with phasic dopamine release in the accumbens core and shell.</a> Eur J Neurosci. 30 (6), 1117-1127 (2009).</li>
<li>Phillips, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subsecond+dopamine+release+promotes+cocaine+seeking%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Subsecond dopamine release promotes cocaine seeking.</a> Nature. 422 (6932), 614-618 (2003).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levels+of+mint+and+wintergreen+flavorants%3A+smokeless+tobacco+products+vs.+confectionery+products%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Levels of mint and wintergreen flavorants: smokeless tobacco products vs. confectionery products.</a> Food Chem Toxicol. 48 (2), 755-763 (2010).</li>
<li>Manning, K. C., Kelly, K. J., Comello, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flavoured+cigarettes%2C+sensation+seeking+and+adolescents%27+perceptions+of+cigarette+brands%5BTitle%5D)+AND+%22Tob+Control%22%5BJournal%5D)">Flavoured cigarettes, sensation seeking and adolescents' perceptions of cigarette brands.</a> Tob Control. 18 (6), 459-465 (2009).</li>
<li>Rainey, C. L., Conder, P. A., Goodpaster, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+characterization+of+dissolvable+tobacco+products+promoted+to+reduce+harm%5BTitle%5D)+AND+%22J+Agric+Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Chemical characterization of dissolvable tobacco products promoted to reduce harm.</a> J Agric Food Chem. 59 (6), 2745-2751 (2011).</li>
<li>Phillips, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+measurements+of+phasic+changes+in+extracellular+dopamine+concentration+in+freely+moving+rats+by+fast-scan+cyclic+voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Med%22%5BJournal%5D)">Real-time measurements of phasic changes in extracellular dopamine concentration in freely moving rats by fast-scan cyclic voltammetry.</a> Methods Mol Med. 79, 443-464 (2003).</li>
<li>Robinson, D. L., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRobinson%2C+DL+%22Rapid+Dopamine+Release+in+Freely+Moving+Rats.+Electrochemical+Methods+for+Neuroscience%22">Rapid Dopamine Release in Freely Moving Rats. Electrochemical Methods for Neuroscience</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).</li>
<li>Montague, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+gain+control+of+dopamine+delivery+in+freely+moving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dynamic gain control of dopamine delivery in freely moving animals.</a> J Neurosci. 24 (7), 1754-1759 (2004).</li>
<li>Heien, M. L., Johnson, M. A., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolving+neurotransmitters+detected+by+fast-scan+cyclic+voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Resolving neurotransmitters detected by fast-scan cyclic voltammetry.</a> Anal Chem. 76 (19), 5697-5704 (2004).</li>
<li>Keithley, R. B., Heien, M. L., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivariate+concentration+determination+using+principal+component+regression+with+residual+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Analyt+Chem%22%5BJournal%5D)">Multivariate concentration determination using principal component regression with residual analysis.</a> Trends Analyt Chem. 28 (9), 1127-1136 (2009).</li>
<li>Keithley, R. B., Carelli, R. M., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rank+estimation+and+the+multivariate+analysis+of+in+vivo+fast-scan+cyclic+voltammetric+data%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Rank estimation and the multivariate analysis of in vivo fast-scan cyclic voltammetric data.</a> Anal Chem. 82 (13), 5541-5551 (2010).</li>
<li>Rising, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Healthy+Young+Adults%3A+description+and+use+of+an+innovative+health+insurance+program%5BTitle%5D)+AND+%22J+Adolesc+Health%22%5BJournal%5D)">Healthy Young Adults: description and use of an innovative health insurance program.</a> J Adolesc Health. 41 (4), 350-356 (2007).</li>
<li>Day, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Associative+learning+mediates+dynamic+shifts+in+dopamine+signaling+in+the+nucleus+accumbens%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Associative learning mediates dynamic shifts in dopamine signaling in the nucleus accumbens.</a> Nature Neuroscience. 10 (8), 1020-1028 (2007).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catecholamines+in+the+bed+nucleus+of+the+stria+terminalis+reciprocally+respond+to+reward+and+aversion%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Catecholamines in the bed nucleus of the stria terminalis reciprocally respond to reward and aversion.</a> Biol Psychiatry. 71 (4), 327-334 (2012).</li>
<li>Wheeler, R. A., Carelli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neuroscience+of+pleasure.+Focus+on+%27Ventral+pallidum+firing+codes+hedonic+reward%3A+when+a+bad+taste+turns+good%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The neuroscience of pleasure. Focus on 'Ventral pallidum firing codes hedonic reward: when a bad taste turns good.</a> J Neurophysiol. 96 (5), 2175-2176 (2006).</li>
<li>Bunin, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Release+and+uptake+rates+of+5-hydroxytryptamine+in+the+dorsal+raphe+and+substantia+nigra+reticulata+of+the+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Release and uptake rates of 5-hydroxytryptamine in the dorsal raphe and substantia nigra reticulata of the rat brain.</a> J Neurochem. 70 (3), 1077-1087 (1998).</li>
<li>Zimmerman, J. B., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+electrochemical+measurements+of+oxygen+and+dopamine+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous electrochemical measurements of oxygen and dopamine in vivo.</a> Anal Chem. 63 (1), 24-28 (1991).</li>
<li>Levy, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+procedure+for+evaluating+the+reinforcing+properties+of+tastants+in+laboratory+rats%3A+operant+intraoral+self-administration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">A novel procedure for evaluating the reinforcing properties of tastants in laboratory rats: operant intraoral self-administration.</a> J Vis Exp. (84), e50956(2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wewnątrzustne podawanie degustacji w połączeniu z FSCV pozwala na analizę reakcji DA "w czasie rzeczywistym" na doustne środki aromatyzujące. W protokole znajdują się trzy krytyczne kroki, które są wymagane do pomyślnych pomiarów DA. Po pierwsze, prawidłowa implantacja cewnika doustnego ma kluczowe znaczenie dla dostarczania środków aromatycznych. Upewnienie się, że cewnik jest wprowadzony za pierwszym zębem trzonowym i zaklinowany na miejscu, zapobiega utracie drożności cewnika i zapobiega przypadkowemu usunięciu przez ...

Erratum: Examination of Rapid Dopamine Dynamics with Fast Scan Cyclic Voltammetry During Intra-oral Tastant Administration in Awake Rats

Fazowe uwalnianie DA odgrywa ważną rolę w pośredniczeniu w zachowaniu ukierunkowanym na nagrodę [1-3]. Jednak izolowanie i badanie, w jaki sposób nagroda pierwotna zmienia fazowe uwalnianie DA, jest często skomplikowane przez współwystępujące procesy behawioralne lub poznawcze, które są również zdolne do zmiany fazowego uwalniania DA - takie jak procesy podejmowania decyzji lub zachowania motoryczne ukierunkowane na nagrodę w celu uzyskania nagrody. W obecnej pracy izolujemy fazowe odpowiedzi DA na degustatory za pomocą szybkiej woltamperometrii cyklicznej in vivo (FSCV) w połączeniu z dawką degustacyjną przez kaniule wewnątrzustne. Ta technika omija wybór i działanie i pozwala nam zbadać zewnątrzkomórkowe uwalnianie DA podczas bezpośredniego naparu degustatora do podniebienia szczura.
FSCV to technika elektrochemiczna o wysokiej rozdzielczości czasowej i przestrzennej, pozwalająca na pomiary uwalniania DA w dyskretnym obszarze lokalnym (około 100 μm) w skali subsekundowej (rozdzielczość 10 Hz). Połączenie podawania wewnątrzustnego i FSCV ma tę zaletę, że pozwala na obserwowanie szybkich reakcji DA w czasie rzeczywistym na degustację, której nie można zbadać przy użyciu konwencjonalnych metod mikrodializy. Co więcej, fazowe uwalnianie DA w odpowiedzi na nagrody lub sygnały związane z nagrodą zachodzi w stężeniach między 20-100 nM, czyli powyżej progu wykrywania 10-20 nM dla FSCV [4]. Wysoka rozdzielczość przestrzenna FSCV pozwala również na zapis z podregionów małych obszarów mózgu, takich jak jądro półleżące jądro (NAc). Tak więc FSCV w połączeniu z wewnątrzustnymi wlewami degustantów jest idealnym modelem do badania, w jaki sposób degustatory lub inne bodźce zmieniają fazowe uwalnianie DA u obudzonych, zachowujących się zwierząt. Rzeczywiście, techniki te pozwoliły na eksperymenty badające, w jaki sposób nagradzające i awersyjne degustacje zmieniają zewnątrzkomórkowe uwalnianie DA [5]. 
W ciągu ostatniej dekady, analizy FSCV zostały z powodzeniem połączone z dożylnym podawaniem leków [6] i paradygmatami samodzielnego podawania u szczurów [7, 8] w celu zidentyfikowania roli fazowych mechanizmów DA w modelach uzależnienia od narkotyków. Ponadto, połączone dostarczanie wewnątrzustne z FSCV zostało wykorzystane do zbadania, w jaki sposób wskazówki degustacyjne w połączeniu z dostępnością kokainy modulują fazowe uwalnianie DA i reakcje behawioralne, które odzwierciedlają afekt emocjonalny [3]. Ta połączona metodologia wewnątrzustna i FSCV może być również z powodzeniem wykorzystana do badania fazowych odpowiedzi DA na substancje aromatyczne, takie jak mentol i doustne substancje słodzące, które są dodawane do papierosów i rozpuszczalnych wyrobów tytoniowych [9-11]. Chociaż wiele aromatów dodawanych do wyrobów tytoniowych ma charakter apetytywny [9-11], nie wiadomo, czy te aromaty zwiększają fazowe uwalnianie DA w sposób zgodny z nagradzającą wartościowością hedoniczną. Rzeczywiście, substancje aromatyczne dodawane do papierosów i rozpuszczalnych wyrobów tytoniowych mogą mieć bezpośredni wpływ na układ nagrody DA i mogą działać poprzez mechanizmy dopaminergiczne, wpływając na nagradzającą walencję papierosów i innych wyrobów tytoniowych. W związku z tym podawanie wewnątrzustne w połączeniu z FSCV może dostarczyć nowych informacji na temat tego, w jaki sposób aromaty modulują szybkie uwalnianie DA. Zastosowanie połączonej metodologii FSCV podawanej dodoustnie i in vivo oraz dane uzyskane z takich badań mogą również ułatwić przyszłe badania mające na celu określenie, w jaki sposób substancje aromatyczne i nikotyna oddziałują na siebie, zmieniając sygnalizację DA i potencjalnie modulując wzmocnienie nikotyny. Co więcej, dane uzyskane z takich badań mogą być wykorzystane do podejmowania decyzji regulacyjnych dotyczących środków aromatyzujących do wyrobów tytoniowych.

<table><tbody><tr><td>Elektroda stymulująca</td><td>PlasticsOne</td><td>MS303/2-A/SPC</td><td>podczas zamawiania należy poprosić o cięcie 22 mm poniżej postumentu</td></tr><tr><td>Kaniula do elektrody</td><td>BioAnalytical Systems</td><td>MD-2251</td><td></td></tr><tr><td>Kapilara szklana</td><td>Systemy A-M</td><td>624503</td><td></td></tr><tr><td>Włókno węglowe</td><td>Thornel</td><td>T650</td><td></td></tr><tr><td>Wytciągacz elektrod</td><td>Narishige International</td><td>PE-22</td><td></td></tr><tr><td>&lt;a href="http://digitimer.com/products/neurolog-system/" target="_blank"&gt;Izolator stymulatora Neurolog&lt;/a&gt;</td><td><a href="http://www.digitimer.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> &lt;a href="http://digitimer.com" target="_blank"&gt;Digitimer Ltd.&lt;/a&gt;</a></td><td>&lt;a href="http://digitimer.com/products/research/stimulators/ds4-bi-phasic-stimulus-isolator/" target="_blank"&gt;DS4&lt;/a&gt;</td><td></td></tr><tr><td>Kurczliwa rura termokurczliwa</td><td>3M</td><td>FP-301</td><td></td></tr><tr><td>Izolowane przewody do elektrod</td><td>Elektronika Squires</td><td>Niestandardowy</td><td>L 3.000 x 1.000s x 1.000s UL1423 30/1 BLU</td></tr><tr><td>Mikromanipulator</td><td>Uniwersytet w Chicago (Univ. of Illinois at Chicago), Warsztat Maszynowy Wydziału Inżynieryjnego</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Epoksyd</td><td>ITW Devcon</td><td>14250</td><td>„5-minutowa żywica epoksydowa”</td></tr><tr><td>Kopolimer kwasu perfluoro-3,6-diokso-4-metylo-7-okten-sulfonowego i tetrafluoroetylenu</td><td>Moc jonowa</td><td>LQ-1105</td><td>&lt;em&gt;tj.&lt;/em&gt; Nafion</td></tr><tr><td>Farba srebrowa</td><td>Elektronika GC</td><td>22-023</td><td></td></tr><tr><td>Zasilacz</td><td>BK Precision</td><td>9110</td><td></td></tr><tr><td>Przewody do cewników wewnątrzustnych</td><td>Intramedic</td><td>427426</td><td>PE 100, średnica wewnętrzna (I.D.) = 0,86 mm; średnica zewnętrzna (O.D.) = 1,52 mm</td></tr><tr><td>Przewody do infuzji wewnątrzjamowej</td><td>Fischer Scientific</td><td>02-587-1A</td><td>śr. wew. 1/32"; śr. zew. 3/32"</td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa do komory przepływowej</td><td>Pump Systems Inc.</td><td>NE 1000</td><td></td></tr><tr><td>Cement chirurgiczny</td><td>Dentsply Caulk</td><td>675571 oraz 675572</td><td></td></tr><tr><td>Siłownik pneumatyczny</td><td>VICI</td><td>A60</td><td>cyfrowy interfejs zaworowy 6-pozycyjny</td></tr><tr><td>Cyfrowy interfejs zaworu</td><td>VICI</td><td>DVI</td><td>230 V prądu przemiennego</td></tr><tr><td>Kwadrupleksowa głowica wzmacniająca</td><td>Univ. of N. Carolina, Electronics Facility</td><td></td><td></td></tr><tr><td>zasilacz UEI</td><td>Uniwersytet Karoliny Północnej, zaplecze elektroniczne</td><td></td><td></td></tr><tr><td>skrzynka rozdzielcza UEI</td><td>Univ. of N. Carolina, Electronics Facility</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zasilacz do pompy strzykawkowej Tastant</td><td>Med Associates</td><td>SG-504</td><td></td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa Tastant</td><td>Med Associates</td><td>PHM-107</td><td></td></tr><tr><td>Mikroelektroda wolframowa</td><td>Mikrosondy</td><td>WE30030.5A3</td><td></td></tr><tr><td>Elektroda odniesienia z drutu srebrnego z AgCl</td><td>InVivo Metric</td><td>E255A</td><td></td></tr><tr><td>Sacharoza</td><td>Sigma</td><td>80497</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek magnezu</td><td>Sigma</td><td>M8266</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>Sigma</td><td>S7653</td><td></td></tr><tr><td>Kwas nadchlorowy</td><td>Sigma</td><td>244252</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny (4 M)</td><td>Sigma</td><td>54435</td><td></td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu</td><td>Sigma</td><td>306576</td><td></td></tr><tr><td>Nadtlenek wodoru</td><td>Sigma</td><td>H1009</td><td></td></tr><tr><td>Wodorochlorek dopaminy</td><td>Sigma</td><td>H8502</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie TarHeel HDCV</td><td>University of North Carolina-Chapel Hill</td><td></td><td>&lt;a href="http://www.chem.unc.edu/facilities/index.html?display=electronics"&amp;amp;oprogramowanie&amp;amp;software_id=2" target="_blank"&gt;Wymagane zgłoszenie zapotrzebowania na oprogramowanie: kliknij tutaj, aby przejść do strony zgłoszeń oprogramowania&lt;/a&gt;</td></tr></tbody></table>

badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii fast scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów

Examination of Rapid Dopamine Dynamics with Fast Scan Cyclic Voltammetry During Intra-oral Tastant Administration in Awake Rats

Szybkie, fazowe uwalnianie dopaminy (DA) w mózgu ssaków odgrywa kluczową rolę w przetwarzaniu nagrody, uczeniu się przez wzmacnianie i kontroli motywacji. Woltamperometria cykliczna szybkiego skanowania (FSCV) to technika elektrochemiczna o wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej (subsekundowej), która została wykorzystana do zbadania fazowego uwalniania DA w kilku typach preparatów. Eksperymenty in vitro na pojedynczych komórkach i wycinkach mózgu oraz eksperymenty in vivo na znieczulonych gryzoniach wykorzystano do identyfikacji mechanizmów pośredniczących w uwalnianiu i wychwytywaniu dopaminy w normalnych warunkach i w modelach chorobowych. W ciągu ostatnich 20 lat eksperymenty in vivo FSCV na obudzonych, swobodnie poruszających się gryzoniach dostarczyły również informacji na temat mechanizmów dopaminergicznych w przetwarzaniu nagrody i uczeniu się nagrody. Jedną z głównych zalet przebudzonego, swobodnie poruszającego się preparatu jest możliwość zbadania gwałtownych fluktuacji DA, które są ograniczone czasowo do określonych zdarzeń behawioralnych lub prezentacji nagrody lub wskazówki. Jednak jednym z ograniczeń połączonych eksperymentów behawioralnych i woltamperometrycznych jest trudność w oddzieleniu efektów DA, które są specyficzne dla pierwotnych bodźców nagradzających lub awersyjnych, od współwystępujących fluktuacji DA, które pośredniczą w zachowaniu ukierunkowanym na nagrodę lub innych zachowaniach motorycznych. W tym miejscu opisujemy metodę łączoną wykorzystującą FSCV in vivo i infuzję dodoustną u przytomnego szczura w celu bezpośredniego zbadania odpowiedzi DA na degustacje doustne. W tych eksperymentach doustne degustatory są podawane bezpośrednio do podniebienia szczura – z pominięciem zachowań ukierunkowanych na nagrodę i dobrowolnych zachowań związanych z piciem – co pozwala na bezpośrednie badanie reakcji DA na bodźce degustacyjne.

Metoda FSCV połączona z implantacją cewnika w jamie ustnej została wykorzystana do zbadania, w jaki sposób sacharoza, będąca smakowym bodźcem apetycznym, moduluje fazowe uwalnianie DA w jądrze NAc. Przed infuzją substancji smakowej stymulacja elektryczna (150 µA, 60 Hz, 24 impulsy; zaznaczona czerwonym paskiem) obszaru VTA wywołuje silny wzrost fazowego uwalniania DA w NAc (Rysunek 1). Na Rysunku 1 przedstawiono wykres kolorystyczny, gdzie na osi y znajduje się potencjał, na osi x czas, ...

Gwałtowne wahania dopaminy zewnątrzkomórkowej (DA) pośredniczą zarówno w przetwarzaniu nagrody, jak i w motywowanym zachowaniu u ssaków. Manuskrypt ten opisuje połączone zastosowanie szybkiej woltamperometrii cyklicznej (FSCV) i doustnej dawki degustacyjnej w celu określenia, w jaki sposób degustatory zmieniają szybkie uwalnianie dopaminy u obudzonych, swobodnie poruszających się szczurów.

Badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii Fast Scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów

Rapid, phasic dopamine (DA) release in the mammalian brain plays a critical role in reward processing, reinforcement learning, and motivational control. ...

Ogólnym celem tej procedury jest pomiar podsekundowych odpowiedzi dopaminergicznych na gęste bodźce smakowe podawane doustnie. Osiąga się to najpierw poprzez wykonanie cewników doustnych, elektrod referencyjnych oraz elektrod z włókna węglowego, niezbędnych do zabiegów chirurgicznych i późniejszej rejestracji za pomocą szybkiej cyklicznej woltamperometrii skanującej (FSCV). Drugim krokiem jest chirurgiczna implantacja cewników doustnych, elektrody wewnątrzczaszkowej oraz kaniuli prowadzącej dla elektrody z włókna węglowego.Tydzień później mikroelektrodę z włókna węglowego można wprowadzić do jądra półleżącego, aby zarejestrować zmiany w pozakomórkowym uwalnianiu dopaminy w odpowiedzi na podanie smaków do jamy ustnej. Ostatnim krokiem po rejestracji jest kalibracja elektrody oraz zastosowanie analizy głównych składowych w celu wyodrębnienia danych zawierających informacje o dopaminie. Ostatecznie, połączone zastosowanie podawania smaków do jamy ustnej oraz telemetrii z szybkim skanowaniem cyklicznym służy do wykazania zmian w subsekundowych odpowiedziach dopaminergicznych na smak.Ta połączona technika wykazuje dwie główne zalety w stosunku do istniejących metod. Po pierwsze, szybka fotometria IC charakteryzuje się wysoką rozdzielczością czasową, a po drugie, podawanie tatin do jamy ustnej minimalizuje ruchy, które szczur musi wykonać, aby otrzymać tatin, co pozwala nam lepiej wyizolować odpowiedzi dopaminergiczne na tatin. Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą będą miały trudności z wykonaniem cewnika dojamyustnego.Niemniej jednak, wykonanie dopasowanego i szczelnego kaniulowania jamy ustnej zapewni ciaśniejsze przyleganie kaniuli pomiędzy policzkiem a górnymi trzonowcami, co zwiększy prawdopodobieństwo sukcesu eksperymentu. Aby przygotować elektrodę rejestrującą, najpierw wciągnij włókno węglowe T650 o średnicy siedmiu mikronów do kapilary z borokrzemianowego szkła o średnicy wewnętrznej 0,4 mm. Następnie umieść kapilarę w pionowym polaryzatorze elektrod i wykonaj pierwsze wyciąganie, ustawiając grzałkę na 55,0 przy wyłączonym magnesie, a następnie dostosuj parametry w razie potrzeby.Po wysunięciu pipety pod mikroskopem należy odciąć wystającą część włókna węglowego tak, aby wystawało ono od 75 do 100 mikronów poza szkło. Włókno w szkle musi być szczelnie zamknięte; w przeciwnym razie należy odrzucić preparat. Następnie należy zdjąć izolację z połowy trzycalowego drutu o rozmiarze 30 gauge i zastosować rurkę termokurczliwą, aby przymocować elektrodę do mikromanipulatora.Następnie, gdy farba jest jeszcze mokra, nanieś cienką warstwę srebrnej farby na drut. Wsuń drut w otwarty koniec elektrody i przymocuj go do znajdującego się tam włókna węglowego. Zweryfikuj to połączenie pod mikroskopem.Umieścić elektrodę w mikromanipulatorze i zabezpieczyć ją rurką termokurczliwą. Przygotowaną elektrodę z włókna węglowego umieścić w IPA na co najmniej 10 minut, aby oczyścić powierzchnię elektrody i zwiększyć jej późniejszą czułość na dopaminę. Po wyjęciu elektrody z IPA, przepłukać włókno węglowe wodą z kranu, aby usunąć IPA.Następnie przygotuj elektrodę odniesienia z 13 milimetrowego srebrnego drutu z sześciomilimetrową siatką ze srebra i chlorku srebra o średnicy 0,4 milimetra; odetnij część drutu bez siatki i przylutuj go do złotego pinu. Następnie nałóż żywicę epoksydową na miejsce lutowania. Po tym zanurz część z siatką pięć razy w kopolimerze kwasowym.Pozostawić do wyschnięcia na powietrzu przez 30 minut między poszczególnymi zanurzeniami oraz po ostatnim zanurzeniu. Pozostawić do wyschnięcia na powietrzu przez noc. Następnego dnia.Wypiecz siatkową część drutu w temperaturze 120°C przez jedną godzinę. Aby przygotować cewnik dopłynowy, najpierw potnij rurkę polietylenową o średnicy 100 µm na sześciocentymetrowe odcinki.Następnie należy utworzyć mały płaski dysk na jednym z segmentów rurki, topiąc jego koniec i dociskając go do płaskiej, chłodnej powierzchni w centrum dysku. Za pomocą igły o rozmiarze 18 G należy wykonać otwór. Drugi koniec segmentu rurki należy przymocować do tępego końca igły o rozmiarze 18 G.Następnie, używając dziurkacza, wycina się kilka kawałków politetrafluoroetylenu o średnicy 6 mm i grubości 3,18 mm. Następnie w środku tych dysków wykonuje się otwór, przekształcając je w podkładki. Podkładkę przycina się do kształtu trapezu, aby ułatwić ich stabilne osadzenie podczas implantacji zębów trzonowych.Aby ukończyć przygotowanie cewnika, należy przesunąć igłę przymocowaną do rurki PE całkowicie przez podkładkę, a następnie nasunąć podkładkę tak, aby przylegała do rurki. Wykonanie poniższego protokołu zajmuje około 75 minut. Należy rozpocząć od szczura przygotowanego do zabiegu i otworzyć mu pysk za pomocą patyczka bawełnianego.Następnie wprowadź igłę kaniuli do tkanki pomiędzy policzkiem a pierwszym górnym trzonowcem w taki sposób, aby igła wyszła tuż za małżowinami usznymi i przyśrodkowo od nich. Następnie przesuń kaniulę do góry i przymocuj podkładkę do trzonowców, aby ustabilizować cewnik na odsłoniętej igle. Nasuń podkładkę i dociśnij ją do nacięcia.Mocno zamocuj tę podkładkę w odpowiedniej pozycji. Przytnij cewkę tak, aby nad głową szczura pozostało od dwóch do czterech centymetrów odsłoniętego odcinka. Następnie, stosując tę samą technikę, wprowadź cewnik do drugiej strony pyska.Następnie umieść szczura w aparacie stereotaksycznym i wywierć trzy otwory na kaniule i elektrody, aby umożliwić rejestrację z obszaru jądra półleżącego (nucleus accumbens core). Kaniula prowadząca powinna znajdować się 1,2 milimetra przedniej i 1,4 milimetra bocznie od bregmy.Obniż aparat z kaniulą, aż plastikowa podstawa zrówna się z powierzchnią czaszki. Umieść elektrodę referencyjną w półkuli przeciwległej do kaniuli prowadzącej. Wprowadź elektrodę referencyjną około dwóch milimetrów poniżej twardówki.Następnie umieść elektrodę stymulującą 5,2 mm w kierunku tylnym i 1,0 mm bocznie od torema, aby skierować ją na pole brzuszne nakrywy. Obniż elektrodę stymulującą o 8,0 mm poniżej twardówki.Następnie należy przymocować komponenty za pomocą śrub oraz cementu i zapewnić opiekę pooperacyjną. Przed przeprowadzeniem eksperymentu zawsze należy sprawdzić drożność kaniuli doustnej, podając 200 µL wody i obserwując, czy szczur ją pije; należy oczyścić miejsce rejestracji, usuwając kaniulę atrapy, dodając do niej dwie krople 50% heparyny, a następnie delikatnie ją repozycjonując. Atrapa nie może znajdować się w odległości mniejszej niż 2 mm od miejsca rejestracji.Następnie przytwierdź i ustabilizuj głowicę do stymulatora wszczepionego w VTA, a następnie wprowadź elektrodę rejestrującą do jądra treściwego nucleus accumbens. Teraz, zgodnie z protokołem tekstowym, utwórz zestaw danych treningowych. Zawsze odczekaj co najmniej dwie minuty, ale nie więcej niż cztery do pięciu minut pomiędzy stymulacjami, aby umożliwić ponowne napełnienie pęcherzyków.Kluczowym etapem eksperymentu jest uzyskanie wysokiej jakości elektrody. Jeśli tło wykazuje charakterystyczny zaokrąglony kształt w fazie wzrostu, elektroda jest odpowiednia. Jeśli zaokrąglenie jest niewielkie lub zbyt ściśle odpowiada zastosowanemu przebiegowi fali, należy spróbować użyć innej elektrody.Jeśli tło jest przesunięte w prawo, zastosuj przesunięcie offsetu nałożonego przebiegu w kierunku dodatnim w przyrostach 0,1 V. Po wygenerowaniu zestawu treningowego w miejscu rejestracji, zbierz dane, podając bolusy taten o objętości 200 µL co jedną do trzech minut przez 25 infuzji. Następnie odczekaj co najmniej 30 minut i podaj kolejny smak w ten sam sposób.FSCV w połączeniu z implantacją cewnika wewnątrzustnego wykorzystano do zbadania, w jaki sposób sacharoza oraz AIT taten modulują fazowe uwalnianie dopaminy w jądrze półleżącym (nucleus accumbens core). Przed infuzją taten stymulacja elektryczna VTA, zaznaczona czerwonym paskiem, wywołała wyraźny wzrost fazowego uwalniania dopaminy w jądrze półleżącym. Po pozyskaniu zestawu treningowego, infuzje 200 µL sacharozy trwające 6,5 s, zaznaczone czerwonym paskiem, spowodowały wzrost natężenia prądu, wskazany białą strzałką. Zjawisko to wystąpiło przy potencjale utleniania dopaminy, zaznaczonym białą przerywaną linią, co pozwoliło na przekształcenie danych w wykres stężenia w funkcji czasu. Analiza PCA potwierdziła, że zwiększone natężenie prądu w odpowiedzi na smak jest wynikiem wzrostu stężenia dopaminy.Podczas rejestracji FSCV w jądrze półleżącym (nucleus accumbens core) podano kolejną dawkę mentolu; po infuzji mentolu zaobserwowano również wzrost stężenia dopaminy. Po opanowaniu metody łączna operacja wewnątrzustna i kaniulacja może zostać przeprowadzona w 75 minut. Technikę tę można połączyć z innymi formami badania zachowania, takimi jak konkurencyjne i awersyjne warunkowanie pawłowowskie oraz instrumentalne, w celu udzielenia odpowiedzi na pytania dotyczące subsekundowej sygnalizacji dopaminergicznej podczas tych procesów.

examination-rapid-dopamine-dynamics-with-fast-scan-cyclic-voltammetry

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Badanie dynamicznej zmiany poziomu dopaminy z wykorzystaniem szybkiego skanowania z cykliczną voltametrią podczas podawania substancji smakowych do jamy ustnej u czuwających szczurów

Wykorzystanie szybkoskanującej woltamperometrii cyklicznej do pomiaru elektrycznie wywołanej dynamiki dopaminy presynaptycznej w skrawkach mózgowych prążkowia.

Dynamika dopaminy presynaptycznej w przekrojach mózgu w obrębie prążka z wykorzystaniem szybkiej woltamperometrii cyklicznej

Ten film demonstruje wszczepienie elektrod i kaniul u znieczulonego szczura w celu pomiaru uwalniania dopaminy w jądrze półleżącym za pomocą potencjostatu oraz infuzji leków w celu modulacji aktywności dopaminergicznej w brzusznej części nakrywki.

Monitorowanie uwalniania dopaminy w modelu szczurzym za pomocą manipulacji receptorem neuronów dopaminergicznych VTA

Obecne badanie ocenia nowatorską procedurę oceny wzmacniających efektów smacznych roztworów u szczurów laboratoryjnych: samodzielne podawanie wewnątrzustne. W tym celu mierzono reakcję instrumentalną (tj. naciskanie dźwignią) na wewnątrzustne wlewy słodkich roztworów o różnych stężeniach na podstawie ciągłych i progresywnych harmonogramów współczynników wzmocnienia.

Nowatorska procedura oceny wzmacniających właściwości degustatorów u szczurów laboratoryjnych: instrumentalne samodzielne podawanie wewnątrzustne

Celem tego badania jest zidentyfikowanie rozproszonych sieci mózgowych związanych z nagrodą poprzez nakreślenie niezawodnej techniki immunohistologicznej wykorzystującej komórkową aktywację c-fos do pomiaru jednoczesnych zmian w szlakach dopaminy i miejscach końcowych po nowym spożyciu tłuszczu i cukru u szczurów.

Jednoczesne wykrywanie aktywacji c-FOS z mezolimbicznych i mezokortykalnych miejsc nagrody dopaminy po naiwnym spożyciu cukru i tłuszczu u szczurów

Szybko-skanująca cykliczna woltamperometria może monitorować in vivo neurotransmisję dopaminy w kontekście leków, chorób i innych eksperymentalnych manipulacji. W niniejszej pracy opisano implementację QNsim1.0, oprogramowania do modelowania elektrycznie stymulowanych odpowiedzi dopaminy zgodnie z ilościowym modelem neurobiologicznym w celu ilościowego oszacowania dynamiki uwalniania i wychwytu zwrotnego dopaminy.

Modelowanie danych szybkiego skanowania woltamperometrii cyklicznej na podstawie elektrycznie stymulowanych danych neurotransmisji dopaminy przy użyciu QNsim1.0

Wychwyt synaptosomalnej dopaminy i wysokosprawna chromatografia cieczowa stanowią eksperymentalne narzędzia do badania homeostazy dopaminy u myszy, oceniając odpowiednio funkcję transportera dopaminy i poziom dopaminy w tkance prążkowia. W tym miejscu przedstawiamy protokoły pomiaru zawartości dopaminy w tkance oraz oceny funkcjonalności transportera dopaminy.

Ocena homeostazy dopaminergicznej u myszy za pomocą analizy wysokosprawnej chromatografii cieczowej i wychwytu synaptosomalnego dopaminy

Ten artykuł szczegółowo opisuje wykorzystanie nagrań amperometrycznych o stałym potencjale przy użyciu elektrod z włókna węglowego i technologii biosensorów enzymatycznych do pomiaru uwalniania dopaminy i glutaminianu z wysoką rozdzielczością czasową podczas naturalnego zachowania nagradzającego u samicy chomika.

Pomiar in vivo zmian w neuroprzekaźnikach zewnątrzkomórkowych podczas naturalnie nagradzających zachowań u samic chomików syryjskich

Celem tego protokołu jest bezpośrednie manipulowanie receptorami brzusznego obszaru nakrywki w celu zbadania ich udziału w subsekundowym uwalnianiu dopaminy.

Skojarzona infuzja i stymulacja z woltamperometrią cykliczną Fast-Scan (CIS-FSCV) w celu oceny regulacji dopaminy fazowej przez receptory brzusznego obszaru nakrywki

Prezentujemy nowatorskie podejście do obrazowania PET do wychwytywania wahań dopaminy wywołanych paleniem papierosów.  Badani palą w skanerze PET. Dynamiczne obrazy PET są modelowane woksel po wokselu w czasie przez lp-ntPET, który zawiera zmienny w czasie termin dopaminy. Wyniki są "filmami" wahań dopaminy w prążkowiu podczas palenia.

Tworzenie dynamicznych obrazów krótkotrwałych wahań dopaminy za pomocą lp-ntPET: Dopaminowe filmy z palenia papierosów

Opisano projektowanie i montaż mikronapędów do elektrofizjologicznych zapisów in vivo sygnałów mózgowych od myszy. Dzięki przymocowaniu wiązek mikroelektrod do wytrzymałych nośników napędzanych, techniki te pozwalają na długotrwałe i stabilne zapisy neuronowe. Lekka konstrukcja pozwala na nieograniczoną wydajność behawioralną zwierzęcia po wszczepieniu napędu.

Budowa macierzy mikronapędów do przewlekłych nagrań neuronowych u myszy zachowujących się w stanie czuwania

Poznaj szybką woltamperometrię cykliczną do pomiaru dynamiki dopaminy w odpowiedzi na doustne bodźce smakowe u przebudzonych szczurów. Ta metoda umożliwia badanie neurochemicznych podstaw nagrody.

Badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii Fast Scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów (Wideo) | JoVE Journal

Badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii Fast Scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów

Przeglądaj więcej filmów