Name: Badanie długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowym hipokampie CA1 za pomocą zapisu pola elektrofizjologicznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 27 s
Description: Poznaj metodę badania długoterminowej plastyczności synaptycznej wzdłużnej osi CA1 hipokampu myszy przy użyciu zapisu elektrofizjologicznego in vivo i in vitro. Technika ta umożliwia zrozumienie mechanizmów uczenia się i pamięci.

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

Ta praca była wspierana przez Incheon National University (International Cooperative) Research Grant. Chcielibyśmy podziękować Pani Gona Choi za pomoc w zbieraniu danych.

<ol><li>Levy, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequence+predicting+CA3+is+a+flexible+associator+that+learns+and+uses+context+to+solve+hippocampal-like+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">A sequence predicting CA3 is a flexible associator that learns and uses context to solve hippocampal-like tasks.</a> Hippocampus. 6 (6), 579-590 (1996).</li>
<li>Eldridge, L. L., Knowlton, B. J., Furmanski, C. S., Bookheimer, S. Y., Engel, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remembering+episodes%3A+A+selective+role+for+the+hippocampus+during+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Remembering episodes: A selective role for the hippocampus during retrieval.</a> Nature Neuroscience. 3 (11), 1149-1152 (2000).</li>
<li>Sullivan Giovanello, K., Schnyer, D. M., Verfaellie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+role+for+the+anterior+hippocampus+in+relational+memory%3A+evidence+from+an+fMRI+study+comparing+associative+and+item+recognition%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">A critical role for the anterior hippocampus in relational memory: evidence from an fMRI study comparing associative and item recognition.</a> Hippocampus. 14 (1), 5-8 (2004).</li>
<li>Andersen, P., Bland, B., Dudar, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+of+the+hippocampal+output%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Organization of the hippocampal output.</a> Experimental Brain Research. 17 (2), 152-168 (1973).</li>
<li>Andersen, P., Bliss, T. V. P., Skrede, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lamellar+organization+of+hippocampal+excitatory+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Lamellar organization of hippocampal excitatory pathways.</a> Experimental Brain Research. 13 (2), 222-238 (1971).</li>
<li>Sloviter, R., Lømo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Updating+the+Lamellar+Hypothesis+of+Hippocampal+Organization%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Updating the Lamellar Hypothesis of Hippocampal Organization.</a> Frontiers in Neural Circuits. 6 (102), (2012).</li>
<li>Ishizuka, N., Weber, J., Amaral, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+of+intrahippocampal+projections+originating+from+CA3+pyramidal+cells+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Organization of intrahippocampal projections originating from CA3 pyramidal cells in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 295 (4), 580-623 (1990).</li>
<li>Tamamaki, N., Nojyo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crossing+fiber+arrays+in+the+rat+hippocampus+as+demonstrated+by+three-dimensional+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Crossing fiber arrays in the rat hippocampus as demonstrated by three-dimensional reconstruction.</a> Journal of Comparative Neurology. 303 (3), 435-442 (1991).</li>
<li>Swanson, L., Wyss, J., Cowan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+autoradiographic+study+of+the+organization+of+intrahippocampal+association+pathways+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">An autoradiographic study of the organization of intrahippocampal association pathways in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 181 (4), 681-715 (1978).</li>
<li>Rebola, N., Carta, M., Mulle, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operation+and+plasticity+of+hippocampal+CA3+circuits%3A+implications+for+memory+encoding%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operation and plasticity of hippocampal CA3 circuits: implications for memory encoding.</a> Nature Reviews Neuroscience. 18 (4), 208(2017).</li>
<li>Papaleonidopoulos, V., Trompoukis, G., Koutsoumpa, A., Papatheodoropoulos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+gradient+of+frequency-dependent+synaptic+properties+along+the+longitudinal+hippocampal+axis%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A gradient of frequency-dependent synaptic properties along the longitudinal hippocampal axis.</a> BMC Neuroscience. 18 (1), 79(2017).</li>
<li>Hampson, R. E., Simeral, J. D., Deadwyler, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+of+spatial+and+nonspatial+information+in+dorsal+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Distribution of spatial and nonspatial information in dorsal hippocampus.</a> Nature. 402, 610(1999).</li>
<li>Umeoka, S. C., Lüders, H. O., Turnbull, J. P., Koubeissi, M. Z., Maciunas, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Requirement+of+longitudinal+synchrony+of+epileptiform+discharges+in+the+hippocampus+for+seizure+generation%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Requirement of longitudinal synchrony of epileptiform discharges in the hippocampus for seizure generation: a pilot study.</a> Journal of Neurosurgery. 116 (3), 513-524 (2012).</li>
<li>Fanselow, M. S., Dong, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+the+dorsal+and+ventral+hippocampus+functionally+distinct+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Are the dorsal and ventral hippocampus functionally distinct structures.</a> Neuron. 65, (2010).</li>
<li>Milior, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+properties+of+CA1+pyramidal+neurons+along+the+longitudinal+axis+of+the+mouse+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological properties of CA1 pyramidal neurons along the longitudinal axis of the mouse hippocampus.</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li>
<li>Yang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interlamellar+CA1+network+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Interlamellar CA1 network in the hippocampus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (35), 12919-12924 (2014).</li>
<li>Tsien, J. Z., Huerta, P. T., Tonegawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Essential+Role+of+Hippocampal+CA1+NMDA+Receptor%E2%80%93Dependent+Synaptic+Plasticity+in+Spatial+Memory%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">The Essential Role of Hippocampal CA1 NMDA Receptor–Dependent Synaptic Plasticity in Spatial Memory.</a> Cell. 87 (7), 1327-1338 (1996).</li>
<li>Bliss, T., Collingridge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+synaptic+model+of+memory%3A+long-term+potentiation+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus.</a> Nature. 361, 31-39 (1993).</li>
<li>Roman, F., Staubli, U., Lynch, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+synaptic+potentiation+in+a+cortical+network+during+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Evidence for synaptic potentiation in a cortical network during learning.</a> Brain Research. 418 (2), 221-226 (1987).</li>
<li>McNaughton, B., Barnes, C., Rao, G., Baldwin, J., Rasmussen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+enhancement+of+hippocampal+synaptic+transmission+and+the+acquisition+of+spatial+information%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Long-term enhancement of hippocampal synaptic transmission and the acquisition of spatial information.</a> Journal of Neuroscience. 6 (2), 563-571 (1986).</li>
<li>Sun, D. -g, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+term+potentiation%2C+but+not+depression%2C+in+interlamellar+hippocampus+CA1%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Long term potentiation, but not depression, in interlamellar hippocampus CA1.</a> Scientific Reports. 8 (1), 5187(2018).</li>
<li>Stepan, J., Dine, J., Eder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+optical+probing+of+the+hippocampal+trisynaptic+circuit+in+vitro%3A+network+dynamics%2C+filter+properties%2C+and+polysynaptic+induction+of+CA1+LTP%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional optical probing of the hippocampal trisynaptic circuit in vitro: network dynamics, filter properties, and polysynaptic induction of CA1 LTP.</a> Frontiers in Neuroscience. 9, 160(2015).</li>
<li>Milner, A. J., Cummings, D. M., Spencer, J. P., Murphy, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bi-directional+plasticity+and+age-dependent+long-term+depression+at+mouse+CA3-CA1+hippocampal+synapses%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Bi-directional plasticity and age-dependent long-term depression at mouse CA3-CA1 hippocampal synapses.</a> Neuroscience Letters. 367 (1), 1-5 (2004).</li>
<li>Bogerts, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+CA1+deformity+is+related+to+symptom+severity+and+antipsychotic+dosage+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Hippocampal CA1 deformity is related to symptom severity and antipsychotic dosage in schizophrenia.</a> Brain. 136 (3), 804-814 (2013).</li>
<li>Ho, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+Decline+in+Hippocampal+CA1+Volume+in+Individuals+at+Ultra-High-Risk+for+Psychosis+Who+Do+Not+Remit%3A+Findings+from+the+Longitudinal+Youth+at+Risk+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Progressive Decline in Hippocampal CA1 Volume in Individuals at Ultra-High-Risk for Psychosis Who Do Not Remit: Findings from the Longitudinal Youth at Risk Study.</a> Neuropsychopharmacology. 42, 1361(2017).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

W protokole przedstawiono metodę indukowania długoterminowej plastyczności synaptycznej in vivo, a także z wycinków mózgu w podłużnej osi CA1-CA1 hipokampa in vitro. Przedstawione kroki dostarczają wystarczająco dużo szczegółów, aby eksperymentator mógł zbadać LTP i LTD w podłużnym połączeniu CA1-CA1 w hipokampie. Praktyka jest potrzebna, aby doskonalić umiejętności wymagane do skutecznego rejestrowania potencjałów pobudzających w terenie.
Oprócz konieczności praktyki, istnieje kilka krytyczny...

Hipokamp jest szeroko stosowany w badaniach kognitywnych1,2,3. Sieć blaszkowata hipokampa w osi poprzecznej tworzy obwody trisynaptyczne, które składają się z zakrętu zębatego, regionów CA3 i CA1. Sieć lamelarna jest uważana za równoległą i niezależną jednostkę4,5. Ten blaszkowaty punkt widzenia wpłynął na zastosowanie orientacji poprzecznej i przekrojów poprzecznych zarówno w badaniach elektrofizjologicznych hipokampa in vivo, jak i in vitro. W świetle pojawiających się badań, hipoteza blaszkowata jest ponownie oceniana6 i zwraca się również uwagę na sieć międzypłytkową hipokampa. Jeśli chodzi o sieć międzypłytkową hipokampa, region CA3 jest badany od dawna7,8,9,10, jednak podłużnemu regionowi hipokampa CA1 do niedawna poświęcano stosunkowo mało uwagi. W odniesieniu do sieci międzyblaszkowej CA1 wykazano, że krótkoterminowe właściwości synaptyczne wzdłuż grzbietowo-brzusznej podłużnej osi hipokampa CA1 szczurów różnią się11. Stwierdzono również, że skupiska komórek hipokampa reagujących na fazę i miejsce są systematycznie ułożone wzdłuż osi podłużnej hipokampa u szczurów, poddawanych zadaniu pamięci krótkotrwałej12. Stwierdzono również, że napady padaczkowe są zsynchronizowane wzdłuż całego hipokampa wzdłuż osi podłużnej13.
Większość badań podłużnego regionu hipokampa CA1 wykorzystuje jednak dane wejściowe z regionu CA3 do regionów CA111,14,15. Korzystając z unikalnego protokołu do tworzenia podłużnych wycinków mózgu, nasza poprzednia praca wykazała łączność asocjacyjną neuronów piramidowych CA1 wzdłuż osi podłużnej i implikowała jego zdolność do skutecznego przetwarzania sygnalizacji neuronalnej16. Istnieje jednak potrzeba ustalenia, czy neurony piramidowe CA1 wzdłuż osi podłużnej bez poprzecznego wejścia mogą wspierać długoterminową plastyczność synaptyczną. To odkrycie może dodać kolejny punkt widzenia do badań nad problemami neurologicznymi dotyczącymi hipokampa.
Zdolność neuronów do adaptacji skuteczności przekazywania informacji znana jest jako plastyczność synaptyczna. Plastyczność synaptyczna jest implikowana jako mechanizm leżący u podstaw procesów poznawczych, takich jak uczenie się i pamięć17,18,19,20. Długoterminowa plastyczność synaptyczna jest wykazywana jako długoterminowe wzmocnienie (LTP), które reprezentuje wzmocnienie odpowiedzi neuronalnej, lub długotrwała depresja (LTD), która reprezentuje osłabienie odpowiedzi neuronalnej. Badano długoterminową plastyczność synaptyczną w osi poprzecznej hipokampa. Jest to jednak pierwsze badanie, które wykazało długoterminową plastyczność synaptyczną w osi podłużnej hipokampa neuronów piramidowych CA1.
Opierając się na protokole używanym przez Yang et al.16, zaprojektowaliśmy protokół, aby zademonstrować LTP i LTD w osi podłużnej hipokampa neuronów piramidowych CA1. Użyliśmy samców myszy C57BL6 w wieku od 5 do 9 tygodni do eksperymentów in vitro i 6-12 tygodni do eksperymentów in vivo. Ten szczegółowy artykuł pokazuje, w jaki sposób uzyskano podłużne wycinki mózgu hipokampa od myszy do zapisów in vitro i jak zapisy in vivo zarejestrowano na osi podłużnej. W przypadku zapisów in vitro zbadaliśmy kierunkową specyficzność podłużnej plastyczności synaptycznej CA1, celując w przegrodę i skroniowy koniec hipokampa. Zbadaliśmy również specyficzność warstwową podłużnej plastyczności synaptycznej CA1, rejestrując z warstwy oriens i warstwy promienistej hipokampa. W przypadku nagrań in vivo zbadaliśmy kąty, które najlepiej odpowiadają podłużnemu kierunkowi hipokampa.
Korzystając zarówno z nagrań pola zewnątrzkomórkowego in vivo, jak i in vitro, zaobserwowaliśmy, że podłużnie połączone neurony piramidalne CA1 prezentowały LTP, a nie LTD. Orientacja poprzeczna obejmująca zarówno neurony CA3, jak i CA1 obsługuje jednak zarówno LTP, jak i LTD. Rozróżnienie w zdolnościach synaptycznych między orientacją poprzeczną i podłużną hipokampa może spekulatywnie oznaczać różnice w ich funkcjonalnej łączności. Potrzebne są dalsze eksperymenty, aby rozszyfrować różnice w ich zdolnościach synaptycznych.

<table><tbody><tr><td>Siarczan atropiny jednowodny, &ge; 97% (TLC), krystaliczna</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>5908-99-6</td><td>Przechowywany w eksykatorze</td></tr><tr><td>Axon Digidata 1550B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chlorek wapnia</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10035-04-8</td><td></td></tr><tr><td>Clampex 10.7</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-Glukoza &ge; 99,5% (GC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>50-99-7</td><td></td></tr><tr><td>Żel do oczu</td><td>Dechra</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>RWD Life Sciences</td><td>R510-22</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek magnezu sześciowodny, BioXtra, &ge; 99,0%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7791-18-6</td><td></td></tr><tr><td>Elektrody matrycowe, wolfram</td><td>FHC</td><td>18305</td><td></td></tr><tr><td>Multiclamp 700B Wzmacniacz</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chlorek potasu, BioXtra, &ge; 99,0%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>Fosforan potasu jednozasadowy bezwodny &ge; 99%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>7778-77-0</td><td>Przechowywany w pompie eksykatora</td></tr><tr><td></td><td>Dłuższa pompa precyzyjna Co., Ltd</td><td>T-S113& JY10-14</td><td></td></tr><tr><td>Olej silikonowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>63148-62-9</td><td></td></tr><tr><td>Wodorowęglan sodu, BioXtra, 99,5-100,5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>144-55-8</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu, BioXtra, &ge; 99.5% (AT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-14-5</td><td></td></tr><tr><td>Fosforan sodu jednozasadowy, proszek</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7558-80-7</td><td></td></tr><tr><td>Sacharoza, &ge; 99.5% (GC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>57-50-1</td><td></td></tr><tr><td>Regulator temperatury</td><td>Warner Instruments</td><td>TC-324C</td><td></td></tr><tr><td>Mikroelektrody wolframowe</td><td>FHC</td><td>20843</td><td></td></tr><tr><td>Uretan, &ge; 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>51-79-6</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Leica</td><td>VT-1200S</td><td></td></tr><tr><td>Kąpiel wodna</td><td>Instrumenty grantowe</td><td>SAP12</td><td></td></tr></tbody></table>

badanie długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowym hipokampie ca1 za pomocą zapisu pola elektrofizjologicznego

Investigating Long-term Synaptic Plasticity in Interlamellar Hippocampus CA1 by Electrophysiological Field Recording

Badanie plastyczności synaptycznej w hipokampie skupiło się na wykorzystaniu sieci lamelarnej CA3-CA1. Mniej uwagi poświęcono podłużnej sieci międzypłytkowej CA1-CA1. Ostatnio jednak wykazano związek asocjacyjny między neuronami piramidowymi CA1-CA1. Dlatego istnieje potrzeba zbadania, czy podłużna sieć międzypłytkowa CA1-CA1 hipokampa wspiera plastyczność synaptyczną.
Zaprojektowaliśmy protokół do badania obecności lub braku długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowej sieci CA1 hipokampa, korzystając z zapisów pola elektrofizjologicznego zarówno in vivo, jak i in vitro. W przypadku nagrań pola zewnątrzkomórkowego in vivo, elektrody rejestrujące i stymulujące umieszczono w osi przegrodowo-skroniowej grzbietowego hipokampa pod kątem podłużnym, aby wywołać pobudzające potencjały postsynaptyczne pola. W przypadku nagrań pola zewnątrzkomórkowego in vitro podłużne warstwy hipokampa zostały przycięte równolegle do płaszczyzny przegrodowo-skroniowej. Elektrody rejestrujące i stymulujące umieszczono w warstwie oriens (S.O) i warstwie promienistej (S.R) hipokampa wzdłuż osi podłużnej. Umożliwiło nam to zbadanie specyficzności kierunkowej i warstwowej wywołanych pobudzających potencjałów postsynaptycznych. Już ustalone protokoły wykorzystano do wywołania długotrwałego wzmocnienia (LTP) i długotrwałej depresji (LTD) zarówno in vivo, jak i in vitro. Nasze wyniki wykazały, że podłużna międzypłytkowa sieć CA1 obsługuje zależne od receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDA) długoterminowe wzmocnienie (LTP) bez swoistości kierunkowej lub warstwowej. Sieć międzyblaszkowa, w przeciwieństwie do poprzecznej sieci blaszkowej, nie wykazywała jednak istotnego długotrwałego obniżenia (LTD).

Zbadaliśmy długotrwałą plastyczność synaptyczną podłużnych neuronów piramidowych obszaru CA1 hipokampa, wykorzystując zewnątrzkomórkowe rejestracje potencjałów polowych zarówno in vivo, jak i in vitro. LTP i LTD są przejawami długotrwałej plastyczności synaptycznej, które w osi poprzecznej hipokampa okazały się być jednokierunkowe.
Wykazaliśmy w niniejszej pracy, że w podłużnej osi obszaru CA1 hipokampa w podłużnych skrawkach mózgu występuje LTP. Przygotowaliśmy podłużne skrawki hipokampa wzdł...

Użyliśmy elektrod rejestrujących i stymulujących w podłużnych wycinkach mózgu hipokampa oraz podłużnie rozmieszczonych elektrod rejestrujących i stymulujących w grzbietowym hipokampie in vivo, aby wywołać zewnątrzkomórkowe potencjały postsynaptyczne i wykazać długoterminową plastyczność synaptyczną wzdłuż podłużnego międzypłytkowego CA1.

Badanie długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowym hipokampie CA1 za pomocą zapisu pola elektrofizjologicznego

The study of synaptic plasticity in the hippocampus has focused on the use of the CA3-CA1 lamellar network. Less attention has been given to the ...

Długoterminowa plastyczność synaptyczna, w szczególności długotrwałe wzmocnienie i długotrwała depresja były szeroko badane wzdłuż poprzecznej orientacji hipokampa. Przyjrzano się mu również wzdłuż orientacji podłużnej. Jednak jeśli chodzi o orientację podłużną, bardzo mało uwagi poświęcono podłużnej osi CA1 hipokampa w odniesieniu do plastyczności synaptycznej.Poprzednia publikacja z naszego laboratorium wykazała, że neurony piramidowe CA1 w hipokampie tworzą połączenia asocjacyjne, które mogą wspierać plastyczność synaptyczną. W celu lepszego zrozumienia tego protokołu zaleca się zapoznanie się z poprzednią publikacją z podanym poniżej odniesieniem. Wstrzyknij uretan, aby znieczulić mysz.Umieść w pełni znieczuloną mysz na poduszce grzewczej ustawionej na 37 stopni Celsjusza. Nałóż żel pod oczy, aby zwilżyć oczy. Mocno przymocuj czaszkę myszy za pomocą zacisku ocznego.Klamra oczna daje eksperymentatorowi swobodę ruchomości podczas zabiegów chirurgicznych. Może to być szczególnie przydatne w eksperymentach z udziałem kory słuchowej. Należy jednak dołożyć wszelkich starań, aby uzyskać dokładne współrzędne stereotaktyczne.Oddziel tkankę podskórną i mięśnie na końcu kości międzyciemieniowej i potylicznej myszy za pomocą skalpela. Osusz oponę twardą bawełnianym wacikiem. Następnie nakłuwa się cisterna magna, aby odprowadzić płyn mózgowo-rdzeniowy.Załóż bawełniany wacik, aby kontynuować odprowadzanie płynu mózgowo-rdzeniowego. Wytnij i usuń skórę na skórze głowy i utrzymuj odsłonięty obszar w suchości. Zaznacz punkty odpowiadające obszarowi hipokampa za pomocą suwmiarki do veniyar.Wykonaj nacięcie w czaszce powyżej grzbietowej części hipokampa wzdłuż zaznaczonych punktów za pomocą skalpela lub wiertła o dużej prędkości, obserwując pod mikroskopem. Utrzymuj odsłoniętą tkankę mózgową wilgotną, stosując sól fizjologiczną lub obojętny olej. Zamocuj i umieść elektrody stymulacyjne i rejestrujące mocno w uchwycie stereotaktycznym.Wyreguluj elektrody stymulacyjne i rejestrujące nad grzbietowym hipokampem CA1. Użyj mózgu myszy we współrzędnej stereotaktycznej jako przewodnika w zlokalizowaniu współrzędnej dla grzbietowego podłużnego regionu hipokampa CA1. W przypadku nagrań przy użyciu elektrod wielokanałowych najpierw zlokalizuj współrzędne stereotaktyczne dla regionu hipokampa CA1 za pomocą pierwszego kanału.Pozostałe elektrody ustawić tak, aby kąt elektrody stymulacji i elektrody rejestrującej mieściły się w zakresie od 30 stopni do 60 stopni w stosunku do linii środkowej od punktu bregma. Kąt ten odpowiada orientacji podłużnej obszaru hipokampa CA1. Włącz system nagrywania.Otwórz oprogramowanie neuronowe do nagrywania i pozyskiwania danych. Powoli obniżaj elektrody rejestrujące i stymulujące za pomocą mikromanipulatora, aż dotknie powierzchni mózgu. Obserwuj wzrost impedancji w momencie, gdy elektroda dotyka powierzchni mózgu.Można to zaobserwować w czerwonym kanale pokazanym na ekranie. Powoli opuść elektrody na przybliżoną głębokość odpowiadającą wybranym współrzędnym stereotaktycznym dla hipokampa CA1. Dawaj stymulację, dopóki nie zostanie zaobserwowany stabilny, wypełniony ewokacją, pobudzający potencjał postsynaptyczny.Wykonaj krzywą wejścia-wyjścia, aby wykryć maksymalną intensywność bodźca. Użyj krzywej wejścia-wyjścia, aby ustawić intensywność linii bazowej i ustawić intensywność bodźca w celu wywołania stymulacji o wysokiej częstotliwości lub stymulacji o niskiej częstotliwości. Rejestruj lokalny pełny potencjał przez godzinę po stymulacji wysokiej częstotliwości lub stymulacji o niskiej częstotliwości.Eksportuj dane i analizuj je za pomocą wybranego oprogramowania. Ubij 400 ml już przygotowanego roztworu do krojenia do osobnej kolby i natleniaj przez około 20 minut. Słabe 200 ml natlenionego roztworu do krojenia.Przykryj folią i przenieś do zamrażarki o temperaturze 80 stopni na około 20 minut, aby uzyskać błoto pośniegowe. Pozostałe 200 ml roztworu do krojenia w komorze na plasterki mózgu należy umieścić w wodzie o temperaturze 32 stopni Celsjusza z ciągłym bulgotaniem. Wydobyć schłodzony roztwór do krojenia i ubić około 50 ml do zlewki.Odetnij głowę znieczulonej myszy. Przetnij skórę pokrywającą czaszkę myszy i odetnij kawałek czaszki wzdłuż linii środkowej do kości potylicznej. Otwórz czaszkę kleszczami.Delikatnie wydłub mózg szpatułką i umieść w schłodzonym roztworze do krojenia w zlewce. Oddziel dwie półkule mózgu wzdłuż linii środkowej za pomocą ostrza skalpela. Odizoluj hipokamp, delikatnie odłączając go od kory za pomocą szpatułki.Wytnij przegrodowy i skroniowy koniec izolowanego hipokampa. Nałóż niewielką ilość kleju na płytkę do krojenia. W przypadku podłużnego wycinka hipokampa CA1 przymocuj obszar CA3 hipokampa do płytki do krojenia za pomocą kleju.W przypadku przekroju poprzecznego, który będzie służył jako kontrola, przymocuj brzuszny koniec hipokampa do płytki tnącej wibratomu. Umieść go w komorze krojenia. Ustaw parametry wibratomu.Pokrój przyczepiony hipokamp za pomocą wibratomu. Dobry podłużny wycinek mózgu hipokampa CA1 będzie miał jedną warstwę CA1 i dwie warstwy zakrętu zębatego. Obecna będzie również warstwa oriens i warstwa promieniowa regionu CA1.Alternatywnie, poprzeczny wycinek mózgu hipokampa będzie miał obszary zakrętu zębatego CA3 i CA1 w takcie. Przenieś wycinki mózgu do komory na wycinki mózgu w bocie wodnym. Inkubować przez 20 minut w temperaturze 32 stopni Celsjusza i doprowadzić do temperatury pokojowej w celu odzyskania.Ciągłe przelanie serfa ACS do komory zapisu z prędkością 2 ml na minutę. Przenieś wycinek mózgu do komory nagraniowej, wyreguluj pozycję wycinka mózgu kleszczami i przytrzymaj go na miejscu z trzaskiem. Włącz oprogramowanie do zbierania danych.Podłużny wycinek mózgu. W przypadku plastrów podłużnych należy umieścić elektrodę stymulacyjną i rejestrującą w warstwie oriens. Umieść elektrodę stymulacyjnej po przegrodzie lub skroniowej wycinka mózgu z zapisem z tej samej warstwy.Alternatywnie, umieść elektrodę stymulacyjną i rejestrującą w warstwie promieniowej, umieść elektrodę stymulacyjną w przegrodzie lub skroniowej stronie wycinka mózgu. W przypadku warstw poprzecznych jako kontroli, umieść elektrodę stymulacyjną w regionie szlaku pobocznego CA3 Schaffera, a elektrodę rejestrującą w regionie CA1. Włącz generator bodźców izolatora i podaj stymulację.Dostosuj głębokość elektrody rejestrującej, aż do momentu zaobserwowania stabilnego pobudzającego potencjału postsynaptycznego. Wykonaj krzywą wejścia-wyjścia, aby wykryć maksymalną intensywność bodźca. Użyj krzywej wejścia-wyjścia, aby ustawić intensywność bodźca dla zapisu linii bazowej wywołującego stymulację o wysokiej częstotliwości lub stymulację o niskiej częstotliwości.Zapoznaj się z załączonym plikiem PDF, aby zapoznać się z parametrami indukowania samotnego wzmocnienia lub długotrwałej depresji. Wywołany pobudzający potencjał postsynaptyczny zwiększył się w odpowiedzi na stymulację o wysokiej częstotliwości in vivo. To pokazuje, że podłużny hipokamp CA1 wspiera długotrwałe wzmocnienie.W przypadku podłużnych wycinków mózgu CA1 w hipokampie zaobserwowano wzrost odpowiedzi na stymulację o wysokiej częstotliwości zarówno po stronie przegrody, jak i skroniowej warstwy oriens i warstwy promieniowej. Pokazuje to, że plastyczność synaptyczna indukowana wzdłuż podłużnego regionu CA1 hipokampa nie jest liniowa ani specyficzna dla kierunku. Stosując już ustalone protokoły leczenia długotrwałej depresji, nie wywołano długotrwałej depresji zarówno in vivo, jak i in vitro.Podsumowując, pokazaliśmy, jak badać długoterminową plastyczność synaptyczną w podłużnym regionie CA1 hipokampa zarówno in vivo, jak i in vitro. Więcej szczegółów na temat protokołu można znaleźć w pliku PDF dołączonym do tego filmu, aby pomóc w badaniu długoterminowej plastyczności synaptycznej wzdłuż podłużnego regionu CA1 hipokampa we własnych laboratoriach.

investigating-long-term-synaptic-plasticity-interlamellar-hippocampus

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

W niniejszym artykule przedstawiono procedury przygotowywania skrawków hipokampa szczurów oraz myszy transgenicznych w celu badania zmian synaptycznych związanych ze starzeniem się mózgu i neurodegeneracyjnymi chorobami starczymi, takimi jak choroba Alzheimera.

Przygotowanie ostrych skrawków hipokampa szczurów i myszy transgenicznych do badania zmian synaptycznych podczas starzenia się i patologii amyloidowej

Omówiono wieloaspektowe podejście do badania zmian funkcjonalnych w obwodach hipokampa. Opisano techniki elektrofizjologiczne wraz z protokołem wywoływania urazu, testami behawioralnymi oraz metodą sekcji regionalnej. Kombinację tych technik można zastosować w podobny sposób w odniesieniu do innych obszarów mózgu i innych problemów naukowych.

Badania nad zmianami w funkcjonowaniu obwodów hipokampa po łagodnym urazowym uszkodzeniu mózgu

Opisano przygotowanie ostrych skrawków mózgu z izolowanych struktur hipokampa oraz jednoczesne rejestracje elektrofizjologiczne astrocytów i neuronów w stratum radiatum podczas stymulacji kolaterali Schaffera. Zaprezentowano farmakologiczną izolację prądów transporterów potasu i glutaminianu w astroglei.

Podwójne rejestracje elektrofizjologiczne odpowiedzi astroglialnych i neuronalnych wywołanych synaptycznie w ostrych skrawkach hipokampa

Film demonstruje procedurę rejestrowania potencjału pola lokalnego (LFP) w wycinkach kory hipokampowo-śródwęchowej myszy. Stymulacja elektryczna jest zapewniona w warstwie promieniowej CA3 hipokampa, co powoduje zmiany potencjału postsynaptycznego w warstwie piramidalnej CA1. Rejestrowana jest łączna zmiana potencjału błonowego neuronów CA1, zwana potencjałem pola lokalnego.

Rejestracja potencjału pola lokalnego w wycinkach kory hipokampowo-śródwęchowej myszy

Ten film demonstruje procedurę ustawiania wycinka mózgu w komorze zanurzeniowej w celu rejestrowania aktywności synaptycznej. Proces ten polega na zabezpieczeniu wycinka na papierze soczewki, utrzymaniu ciągłego przepływu sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF) w celu zapewnienia żywotności neuronów oraz dokładnym ustawieniu elektrod stymulacyjnych i rejestrujących względem określonego obszaru mózgu będącego przedmiotem zainteresowania. Taka konfiguracja pozwala na precyzyjne monitorowanie...

Rejestrowanie pobudzających potencjałów postsynaptycznych pola neuronalnego w ostrych wycinkach hipokampa

Ten film demonstruje metodę rejestrowania odpowiedzi synaptycznych CA3-CA1 w wycinku hipokampa szczura. Przedstawiono w nim kroki związane z umieszczeniem elektrod stymulujących i rejestrujących na wycinku hipokampa oraz pomiarem pobudzającego potencjału postsynaptycznego pola (fEPSP) w celu oceny siły odpowiedzi synaptycznej.

Rejestrowanie odpowiedzi synaptycznych CA3-CA1 w wycinku hipokampa szczura

Ten artykuł przedstawia kompletną metodologię przygotowania i konserwacji in vitro ostrych wycinków hipokampa od dorosłych myszy. Protokół ten pozwala na rejestrowanie bardzo stabilnego, długotrwałego wzmocnienia (LTP) przez ponad 8 godzin ze wskaźnikiem sukcesu 95%.

Ulepszone przygotowanie i konserwacja wycinków myszy z hipokampa w celu uzyskania bardzo stabilnego i powtarzalnego zapisu długotrwałego wzmocnienia

Udostępniamy szczegółowy protokół indukcji długotrwałego wzmocnienia w regionie CA1 hipokampa i późniejszej izolacji frakcji wzbogaconych jądrowo z obszaru tetanizowanego wycinka. Podejście to można wykorzystać do określenia zależnego od aktywności importu białek jądrowych w komórkowych modelach uczenia się i pamięci.

Izolacja frakcji wzbogaconych jądrami CA1 z wycinków hipokampa w celu zbadania zależnego od aktywności importu jądrowego synaptojądrowych białek przekaźnikowych

Ten artykuł wideo opisuje eksperymentalne procedury badania długoterminowej plastyczności i jej procesów asocjacyjnych, takich jak znakowanie synaptyczne, przechwytywanie i krzyżowanie w neuronach piramidowych CA1 przy użyciu ostrych wycinków hipokampa od gryzoni.

Badanie znakowania/przechwytywania synaptycznego i przechwytywania krzyżowego przy użyciu ostrych plastrów hipokampa od gryzoni

Tutaj prezentujemy protokół rejestrowania rytmicznych oscylacji sieci neuronalnej theta i gamma z izolowanego całego preparatu hipokampa. Opisujemy etapy eksperymentalne od ekstrakcji hipokampa do szczegółów nagrań klamry polowej, unitarnej i całokomórkowej, a także optogenetycznej stymulacji rytmu theta.

Dostrajanie w paśmie theta hipokampa in vitro: metodologie nagrywania z izolowanego obwodu septohipokampa gryzoni

Ten protokół opisuje stabilizację poziomu tlenu w małej objętości buforu z recyklingu oraz metodologiczne aspekty rejestrowania plastyczności synaptycznej zależnej od aktywności w zanurzonych ostrych wycinkach hipokampa.

Rejestrowanie plastyczności synaptycznej w ostrych wycinkach hipokampa utrzymywanych w systemie komór do recyklingu, perfuzji i zanurzenia o małej objętości

Poznaj metodę badania długoterminowej plastyczności synaptycznej wzdłużnej osi CA1 hipokampu myszy przy użyciu zapisu elektrofizjologicznego in vivo i in vitro. Technika ta umożliwia zrozumienie mechanizmów uczenia się i pamięci.

Badanie długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowym hipokampie CA1 za pomocą zapisu pola elektrofizjologicznego (Wideo) | JoVE Journal

Badanie długoterminowej plastyczności synaptycznej w międzypłytkowym hipokampie CA1 za pomocą zapisu pola elektrofizjologicznego

Przeglądaj więcej filmów