Name: Ocena zmian plastyczności synaptycznej przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-20T12:55:00.000+00:00
Duration: 9 min 49 s
Description: Poznaj metodę oceny plastyczności synaptycznej w hipokampie przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania. Technika umożliwia badanie zmian w transmisji synaptycznej po powtarzających się urazach.

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

Dziękujemy wszystkim członkom Laboratorium Christie na Uniwersytecie Wiktorii, byłym i obecnym, za ich wkład w rozwój tego protokołu. Projekt ten został wsparty funduszami z Canadian Institutes for Health Research (CIHR: FRN 175042) oraz NSERC (RGPIN-06104-2019). Grafika czaszki Figure 1 została stworzona za pomocą BioRender.

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

W większości badań przedklinicznych wykorzystywano modele mTBI, które nie oddają sił biomechanicznych obserwowanych w populacji klinicznej. Tutaj pokazano, w jaki sposób model ACHI może być wykorzystany do indukcji r-mTBI u młodych szczurów. Ten zamknięty model r-mTBI ma znaczące zalety w porównaniu z bardziej inwazyjnymi procedurami. Po pierwsze, ACHI zwykle nie powoduje złamań czaszki, krwawień do mózgu ani zgonów, z których wszystkie byłyby przeciwwskazaniami do "łagodnego" TBI w populacjach klinicznych<sup class="xre...

Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest poważnym problemem zdrowotnym, z ~2 milionami przypadków w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych każdego roku1,2. TBI dotyka wszystkich grup wiekowych i płci, a częstość występowania jest większa niż jakakolwiek inna choroba, w szczególności rak piersi, AIDS, choroba Parkinsona i stwardnienie rozsiane3. Pomimo rozpowszechnienia TBI, jego patofizjologia pozostaje słabo poznana, a możliwości leczenia są ograniczone. Częściowo wynika to z faktu, że 85% wszystkich TBI jest klasyfikowanych jako łagodne (mTBI), a wcześniej uważano, że mTBI powoduje tylko ograniczone i przejściowe zmiany w zachowaniu bez długoterminowych konsekwencji neuropsychiatrycznych4,5. Obecnie wiadomo, że powrót do zdrowia po mTBI może trwać od tygodni do lat5,6, powodować poważniejsze stany neurologiczne4, i że nawet powtarzające się "wstrząsy podwstrząsowe" wpływają na mózg7. Jest to niepokojące, ponieważ sportowcy uprawiający sporty takie jak hokej/piłka nożna mają >10 wstrząsów mózgu na mecz/sesję treningową7,8,9,10.
Młodzież ma najwyższą częstość występowania mTBI, a w Kanadzie mniej więcej jeden na 10 nastolatków będzie szukał pomocy medycznej z powodu wstrząsu mózgu związanego ze sportem rocznie11,12. W rzeczywistości każde uderzenie głową lub mTBI może spowodować rozproszone uszkodzenie mózgu, a to może również stworzyć bardziej podatny stan na późniejsze urazy i/lub poważniejsze schorzenia neurologiczne13,14,15,16,17. W Kanadzie prawnie uznaje się za pomocą prawa Rowana, że wcześniejszy uraz może zwiększyć podatność mózgu na dalsze urazy18, ale mechanistyczne zrozumienie r-mTBI pozostaje żałośnie niewystarczające. Oczywiste jest jednak, że pojedyncze i r-mTBI mogą wpływać na zdolność uczenia się w latach szkolnych19,20, mieć wyniki specyficzne dla płci21,22,23,24, i upośledzać zdolności poznawcze w późniejszym życiu16,25,26. Rzeczywiście, analizy kohortowe silnie wiążą r-mTBI we wczesnym okresie życia z późniejszą demencją27,28. r-mTBI jest również potencjalnie związany z przewlekłą encefalopatią pourazową (CTE), która charakteryzuje się akumulacją hiperfosforylowanego białka tau i postępującym zanikiem kory mózgowej oraz jest wywoływana przez znaczny stan zapalny<klasa sup="xref">27,29,30,31. Chociaż powiązania między r-mTBI i CTE są obecnie kontrowersyjne32, ten model pozwoli na ich bardziej szczegółowe zbadanie w warunkach przedklinicznych.
mTBI jest często opisywany jako "niewidoczny uraz", ponieważ występuje w zamkniętej czaszce i jest trudny do wykrycia nawet przy użyciu nowoczesnych technik obrazowania33,34. Dokładny eksperymentalny model mTBI powinien być zgodny z dwoma założeniami. Po pierwsze, powinien podsumować siły biomechaniczne normalnie obserwowane w populacji klinicznej35. Po drugie, model powinien wywoływać heterogeniczne wyniki behawioralne, co jest również bardzo powszechne w populacjach klinicznych36,37,38. Obecnie większość modeli przedklinicznych ma tendencję do poważniejszych objawów, obejmujących kraniotomię, stereotaktyczne zagłówek, znieczulenie i kontrolowane uderzenia korowe (CCI), które powodują znaczne uszkodzenia strukturalne i bardziej rozległe deficyty behawioralne niż zwykle obserwowane klinicznie33. Innym problemem związanym z wieloma przedklinicznymi modelami wstrząsu mózgu, które obejmują kraniotomię, jest to, że ta procedura sama w sobie powoduje stan zapalny w mózgu, a to może zaostrzyć objawy mTBI i neuropatologię z powodu każdego kolejnego urazu39,40. Znieczulenie wprowadza również kilka złożonych zakłóceń, w tym zmniejszenie stanu zapalnego41,42,43, modulowanie funkcji mikrogleju44, uwalnianie glutaminianu45, Ca2+ przenikanie przez receptory NMDA46, ciśnienie śródczaszkowe i metabolizm mózgowy47. Znieczulenie dodatkowo wprowadza zakłócenia poprzez zwiększenie przepuszczalności bariery krew-mózg (BBB), hiperfosforylacji tau i poziomu kortykosteroidów, przy jednoczesnym zmniejszeniu funkcji poznawczych48,49,50,51. Dodatkowo, rozlane urazy zamkniętej głowy stanowią zdecydowaną większość klinicznych mTBIs52. Pozwalają również lepiej badać mnogość czynników, które mogą wpływać na wyniki behawioralne, w tym sex21, age53, interwał-między urazami15, sup54 oraz liczba urazów23.
Kierunek sił przyspieszających/zwalniających (pionowy lub poziomy) jest również ważnym czynnikiem wpływającym na wyniki behawioralne i molekularne. W badaniach przeprowadzonych przez Mychasiuka i współpracowników porównano dwa modele rozproszonego mTBI o zamkniętej głowie: spadek ciężaru (siły pionowe) i uderzenie boczne (siły poziome)55. Zarówno analiza behawioralna, jak i molekularna ujawniła niejednorodne wyniki zależne od modelu i płci po mTBI. Tak więc modele zwierzęce, które pomagają uniknąć zabiegów chirurgicznych, a jednocześnie uwzględniają siły liniowe i obrotowe, są bardziej reprezentatywne dla warunków fizjologicznych, w których te urazy zwykle występują33,56. Model ACHI został stworzony w odpowiedzi na tę potrzebę, pozwalając na szybką i powtarzalną indukcję mTBI u szczurów przy jednoczesnym unikaniu procedur (tj. znieczulenia), o których wiadomo, że wpływają na różnice płciowe57.

<table><tbody><tr><td>Druk 3D&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Zaprojektowany i skonstruowany przez laboratorium Christie (patrz specyfikacje w Christie et al. (2019), Current Protocols in Neuroscience)&nbsp;</td></tr><tr><td>Agaroza&nbsp;</td><td>Fisher Scientific (BioReagents)</td><td>BP160500</td><td></td></tr><tr><td>Komora anestezjologiczna</td><td>Domowa</td><td>N/A</td><td>Pojemnik z pleksi</td></tr><tr><td>Automatyczny kontroler grzałki</td><td>Warner Electric</td><td>TC-324B</td><td></td></tr><tr><td>Axon Digidata</td><td>Molecular Devices</td><td>1440A</td><td>System akwizycji danych o niskim poziomie szumów</td></tr><tr><td>Belka równoważąca&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Można go zbudować lub kupić (100 cm długości x 2 cm szerokości x 0,75 cm grubości)</td></tr><tr><td>Calcium Chloride</td><td>Bio Basic Canada Inc.&nbsp;</td><td>CD0050</td><td>Do kamery CSF</td></tr><tr><td></td><td>Dage MTI</td><td>NC-70</td><td></td></tr><tr><td>Zbiornik karbogeniczny</td><td>Praxair</td><td>MM OXCD5C-K</td><td>Dwutlenek węgla 5%, tlen 95%</td></tr> <tr><td>Clampex</td><td>Oprogramowanie Urządzenia molekularne</td><td>Wersja Clampex 10.5 Kompresja</td><td></td></tr><tr><td>Wibracyjny mikrotom</td><td>Precyzyjna</td><td>elektroda bipolarna VF 310-0Z</td><td></td></tr><tr><td></td><td>FHC Inc.</td><td></td><td></td>CBAPC75</tr><tr><td>Dekstroza (D-glukoza)</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>D16-3</td><td>aCSF</td></tr><tr><td>Cyfrowy wzmacniacz izolacji bodźców&nbsp; &nbsp;</td><td>Getting Instruments, Inc.&nbsp;</td><td>Model 4D</td><td></td></tr><tr><td>Fosforan disodowy</td><td>Fisher Scientific (chemiczny)</td> <td>S373-500</td><td>PBS</td></tr><tr>Narzędzia <td></td><td></td><td></td><td>do preparowania</td></tr><tr><td>Pióro Dwustronne ostrze</td><td>Mikroskopia elektronowa Sciences</td><td>72002-10</td><td></td></tr><tr><td>Bibuła filtracyjna</td><td>Whatman 1</td><td>1001-055</td><td></td></tr><tr><td>Płonący / brązowy ściągacz do mikropipet</td><td>Sutter Instrument</td><td>P-1000</td><td></td></tr><tr>Spinka <td></td><td></td> do <td>pazurów do włosów</td><td>Można uzyskać w dowolnym domu towarowym</td></tr><tr><td>Klatki</td><td></td><td></td> domowe i regeneracyjne <td>Normalne klatki dla szczurów z jednostki opieki nad zwierzętami.</td></tr><tr><td>Hum Bug Noise Eliminator</td><td>Quest Naukowy&nbsp;</td><td>726300</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane USP</td><td>Fresenius Kabi</td><td>CP0406V2</td><td></td></tr><tr><td>Isotemp 215 Cyfrowa kąpiel wodna</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>15-462-15</td><td></td></tr><tr><td>Jednostka CCI Leica Impact One</td> Końcówka <td>Leica Biosystems</td><td></td><td>została zmodyfikowana tak, aby pomieścić gumową końcówkę udarową 7 mm</td></tr><tr><td>Szczury Long-Evans, samce</td><td>Charles River Laboratories (St. Constant, PQ)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Podkładka</td><td></td><td></td> z pianki o niskiej gęstości <td>3-calowy arkusz pianki poliuretanowej&nbsp;</td></tr><tr><td>Chlorek magnezu</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>M33-500</td><td>aCSF</td></tr><tr><td>Samiec Long Evans Rats</td><td>Charles River Laboratories</td><td></td><td>Zwierzęta zamówione w Charles River Laboratories lub szczenięta wyhodowane na Uniwersytecie Wiktorii</td></tr><tr><td>MultiClamp 700B</td><td>Wzmacniacz Urządzenia molekularne</td><td>Model 700B</td><td></td></tr><tr><td>Paski testowe pH</td><td>VWR Chemicals BDH</td><td>BDH83931.601</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek potasu</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>P217-500</td><td>aCSF, PBS</td></tr><tr><td>Fosforan potasu</td><td>Sigma</td><td>P9791-500G</td><td>PBS</td></tr><tr><td>Sterownik przyciskowy</td><td>Siskiyou Corporation&nbsp;</td><td>MC1000e</td><td>Czteroosiowy kontroler z zamkniętą pętlą Przyciskowe</td></tr><tr><td>dyski z próbkami</td><td>ELITechGroup</td><td>SS-033</td><td>Do użytku z osmometrem ciśnienia pary</td></tr><tr><td>Mały ręcznik</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wodorowęglan sodu</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>S233-500</td><td>aCSF</td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>S271-3</td><td>Dla aCSF, PBS</td></tr><tr><td>Sód Phosphate</td><td>Fisher Scientific (Chemical)</td><td>S369-500</td><td>aCSF</td></tr><tr><td>Miękkie plastikowe stożki przytrzymujące</td><td>Braintree Scientific</td><td>model DC-200</td><td></td></tr><tr><td>Stoper</td><td></td><td></td><td>Wielu członków laboratorium używa do tego iPhone'a</td></tr><tr><td>Stół lub duży wózek z podniesionymi krawędziami&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Do</td></tr><tr><td>cienkościennego szkła borokrzemianowego NAP i ACHI (z żarnikiem)</td><td>Sutter Instrument</td><td>BF150-110-10</td><td>Średnica zewnętrzna: 1,5 mm; Średnica wewnętrzna: 1,10 mm; Długość: 10 cm</td></tr><tr><td>Mikroskop pionowy</td><td>Olympus</td><td>Olympus BX5OWI</td><td>5x MPlan 0.10 NA Soczewka obiektywu</td></tr><tr><td>Osmometr ciśnienia pary</td><td>Vapro</td><td>Model 5600</td><td>aCSF powinien wynosić 300-310 mOSM</td></tr><tr><td>Klej tkankowy Vetbond</td><td>3M</td><td>1469SB</td><td></td></tr><tr><td>Stół do izolacji drgań wibratorów</td><td>Systemy kinetyczne</td><td>9101-01-45</td><td></td></tr></tbody></table>

ocena zmian plastyczności synaptycznej przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Łagodne urazowe uszkodzenia mózgu (mTBI) są powszechnym problemem zdrowotnym w Ameryce Północnej. Istnieje coraz większa presja na wykorzystanie ekologicznie uzasadnionych modeli mTBI z zamkniętą głową w warunkach przedklinicznych w celu zwiększenia możliwości translacji na populację kliniczną. Model urazu zamkniętej głowy (ACHI) wykorzystuje zmodyfikowany kontrolowany impaktor korowy do wywoływania urazu zamkniętej głowy, wywołując klinicznie istotne deficyty behawioralne bez konieczności kraniotomii lub stosowania znieczulenia.
Ta technika zwykle nie powoduje zgonów, złamań czaszki ani krwawień do mózgu, i jest bardziej zgodna z byciem łagodnym urazem. Rzeczywiście, łagodny charakter procedury ACHI sprawia, że jest ona idealna do badań nad powtarzającym się mTBI (r-mTBI). Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że r-mTBI może powodować skumulowany uraz, który wywołuje objawy behawioralne, zmiany neuropatologiczne i neurodegenerację. r-mTBI jest powszechne u młodzieży uprawiającej sport, a urazy te występują w okresie silnej reorganizacji synaps i mielinizacji, co sprawia, że młodsza populacja jest szczególnie podatna na długoterminowe wpływy r-mTBI.
Ponadto, r-mTBI występuje w przypadkach przemocy ze strony partnera, stanu, dla którego istnieje niewiele obiektywnych środków przesiewowych. W tych eksperymentach oceniano funkcję synaps w hipokampie u młodych szczurów, które doświadczyły r-mTBI przy użyciu modelu ACHI. Po urazach wykorzystano fragmentator tkanek do wykonania wycinków hipokampa w celu oceny dwukierunkowej plastyczności synaptycznej w hipokampie po 1 lub 7 dniach od r-mTBI. Ogólnie rzecz biorąc, model ACHI zapewnia naukowcom ekologicznie uzasadniony model do badania zmian plastyczności synaptycznej po mTBI i r-mTBI.

Model urazu zamkniętego czaszki u zwierząt w stanie czuwania jest skuteczną metodą indukowania r-mTBI u młodych szczurów. Szczury poddane r-mTBI w modelu ACHI nie wykazywały wyraźnych deficytów behawioralnych. Obiekty w tych eksperymentach nie wykazywały opóźnienia reakcji, utraty przytomności ani bezdechu w żadnym momencie procedury r-mTBI, co wskazuje, że był to rzeczywiście zabieg łagodnego TBI. Pojawiły się jednak subtelne różnice behawioralne w NAP; jak opisano powyżej, szczury były oceniane w czterech zadaniach sen...

Tutaj pokazano, jak model urazu głowy w stanie czuwania może być wykorzystany do zbadania wpływu powtarzających się łagodnych urazów mózgu (r-mTBI) na plastyczność synaptyczną w hipokampie. Model replikuje ważne cechy r-mTBI u pacjentów i jest stosowany w połączeniu z elektrofizjologią in vitro.

Ocena zmian plastyczności synaptycznej przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

Protokół ten zapewnia jednoznaczną metodę produkcji wysokiej jakości poprzecznych wycinków hipokampa od zwierząt podawanych przez r-mTBI z modelem ACHI. Model ACHI powoduje łagodne urazy. Nie wiąże się ze złamaniami lub krwawieniami czaszki, kraniotomią ani stosowaniem środków znieczulających.Dodatkowo pozwala na stabilne zapisy elektrofizjologiczne. Techniki te pozwalają na badanie zmian plastyczności synaptycznej po powtarzającym się MTBI, dla których etiologia jest w znacznym stopniu nieznana, z potencjałem informowania o ścieżkach terapeutycznych. Procedurę zademonstrują Allyson Gross, studentka studiów magisterskich w moim laboratorium, oraz dr Eric Eyolfson, doktor habilitowany.Zacznij od umieszczenia szczura w stożku krępującym, upewniając się, że pysk i nozdrza znajdują się blisko małego otworu stożków, aby umożliwić odpowiednią wentylację. Zapobiegaj ruchom szczura, przytrzymując stożek zamknięty na końcu ogonowym plastikową spinką do włosów. Ręcznie umieść kask nad linią środkową unieruchomionego szczura z dyskiem celowniczym nad lewym płatem ciemieniowym.Następnie umieść szczura na podkładce piankowej przed ręcznym ustawieniem impaktora w pozycji wyprostującej. Ręcznie opuść końcówkę udaru, aby zetknąć się z tarczą docelową na hełmie. Następnie ustaw impaktor w pozycji chowania, aby impaktor wycofał się 10 milimetrów nad kaskiem.Używając pokrętła na ramieniu stereotaktycznym, opuść końcówkę udarową o 10 milimetrów, aby ponownie dotknąć tarczy celowniczej na kasku. Następnie przestaw przełącznik udarowy tak, aby głowa zwierzęcia była gwałtownie przyspieszana z prędkością sześciu metrów na sekundę przez 10 milimetrów. Po aktywacji urządzenia należy natychmiast wyjąć zwierzę ze stożka przytrzymującego, aby przeprowadzić natychmiastowy protokół oceny neurologicznej lub NAP.Po eutanazji myszy przeprowadź sekcję mózgu i umieść go na zwilżonej bibule filtracyjnej na odwróconej szalce Petriego. Za pomocą ostrego skalpela usuń móżdżek i korę przedczołową, aby osuszyć mózg. Oddziel dwie półkule, przecinając linię środkową mózgu.Aby utworzyć poprzeczne plastry hipokampa, umieść jedną półkulę na powierzchni przyśrodkowej, przechyl skalpel pod kątem około 30 stopni do wewnątrz i usuń cienki plasterek z grzbietowej powierzchni mózgu, aby zapewnić płaską powierzchnię do zamontowania na tłoku. Odwróć mózg na powierzchnię grzbietową i delikatnie przetrzyj tkankę mózgową na suchej bibule filtracyjnej, aby usunąć nadmiar ACSF. Następnie przymocuj grzbietową powierzchnię mózgu do tłoka za pomocą kleju cyjanoakrylowego, pozostawiając powierzchnię brzuszną w pozycji pionowej.Rozciągnij zewnętrzną rurkę tłoka nad mózgiem i wlej płynną agarozę do rurki, aż mózg zostanie całkowicie pokryty. Szybko zestal agarozę, zaciskając blok chłodzący na rurze tłoka. Umieść tłok w komorze krajalnicy i zabezpiecz komorę śrubą.Po zabezpieczeniu ostrza dodaj lodowaty natleniony ACSF do komory krajalnicy. Na krajalnicy ustaw prędkość cięcia na cztery, oscylację na sześć i przełącz przełącznik ciągłego pojedynczego krojenia na ciągłe. Następnie naciśnij Start, aby rozpocząć cięcie mózgu na 400 mikrometrów.Gdy krajalnica tnie mózg, użyj pipety Pasteura o dużej średnicy, aby przenieść każdy plasterek do kąpieli regeneracyjnej natlenionego ACSF. Pozwól plasterkom zregenerować się w temperaturze 32 stopni Celsjusza przez 30 minut, a następnie pozostaw je do odzyskania na dodatkowe 30 minut w temperaturze pokojowej. Powtórz te kroki, aby utworzyć plasterki z drugiej półkuli.Za pomocą dostępnego w handlu ściągacza do mikropipet wyciągnij elektrody rejestrujące o średnicy od jednego do dwóch megaomów z 10-centymetrowych kapilar ze szkła borokrzemianowego o średnicy zewnętrznej 1,5 milimetra i średnicy wewnętrznej 1,1 milimetra. Za pomocą pipety Pasteura przenieś wycinek hipokampa z kąpieli regeneracyjnej do komory, w której jest perfuzjowany karbogenicznym ACSF i utrzymywany w temperaturze 30 stopni Celsjusza. Ustaw wycinek mózgu tak, aby zakręt zębaty i warstwa komórek ziarnistości były widoczne w polu widzenia.Użyj mikroskopu pionowego, aby uwidocznić zakręt zębaty z ukośną optyką. Umieść koncentryczną bipolarną elektrodę stymulującą, aby aktywować przyśrodkową ścieżkę perforacyjną lub włókna MPP w środkowej jednej trzeciej warstwy molekularnej. Następnie umieść szklaną mikropipetę wypełnioną ACSF w MPP.Zacznij od bardziej oddalonych od siebie elektrod, ponieważ dotknięcie tkanki spowoduje uszkodzenie włókien. Po ustawieniu elektrod stymulujących i rejestrujących wizualizuj wywołane reakcje pola za pomocą wzmacniacza, digitizera i oprogramowania do nagrywania. Znajdź odpowiedni potencjał postsynaptyczny pobudzający pole lub pole EPSP, stymulując tkankę impulsami prądu i zapewniając minimalną amplitudę 0,7 miliwolta z przezroczystym włóknem mniejszym niż pole EPSP.Zwiększ i ustaw intensywność symulacji, aż pole EPSP osiągnie 70% maksymalnej amplitudy. Następnie ustal stabilną linię bazową kondycjonowania wstępnego przez 20 minut z impulsami 0,12 milisekundy dostarczanymi z częstotliwością 0,067 Hz. Aby uzyskać stabilny przekrój, początkowe nachylenie fEPSP powinno być mniejsze niż 10% zmienności, a nachylenie linii najlepszego dopasowania przez nachylenia EPSP wykreślonego pola powinno być mniejsze niż 0,5.Określ zmiany w podstawowych właściwościach synaptycznych za pomocą sparowanych bodźców impulsowych i konstruuj krzywe bodźca/odpowiedzi wejścia/wyjścia. Do testu parowanych impulsów zastosuj serię sparowanych impulsów z interwałem międzyimpulsowym wynoszącym 50 milisekund przy 0,033 herca. Dla krzywych wejścia/wyjścia zastosuj serię rosnących intensywności bodźca od 0,0 do 0,24 milisekundy przy 0,033 Hz, aby wykreślić zmianę rozmiaru odpowiedzi pola EPSP.Aby zbadać długotrwałą depresję zależną głównie od aktywacji receptora CB1, należy zastosować 6 000 impulsów w częstotliwości 10 herców. W przypadku nagrań po kondycjonowaniu wznów na dodatkowe 60 minut, stosując stymulację pojedynczym impulsem trwającą 0,12 milisekundy z częstotliwością 0,067 Hz. Po nagraniu po kondycjonowaniu podawaj bodźce impulsowe ze sparowanymi impulsami, a następnie krzywą wejścia/wyjścia.Porównaj je z zapisami wyjściowymi z obserwowanymi zmianami we właściwościach uwalniania presynaptycznego i oceń stan wycinka dla zapisów długoterminowych. Podczas analizy należy przestrzegać kryteriów wykluczenia w celu określenia retencji danych z poszczególnych wycinków w zestawie danych plastyczności presynaptycznej. Wyklucz wycinki, w których występuje duże nachylenie w linii najlepszego dopasowania nachyleń EPSP pola podczas linii bazowej kondycjonowania wstępnego, niestabilność linii bazowej kondycjonowania wstępnego i niestabilność w okresie kondycjonowania wstępnego.Na początku badania protokół oceny neurologicznej lub wyniki NAP nie wykazały różnicy między szczurami z pozorowanym a powtarzanym mTBI. Po wszystkich sesjach urazów głowy w stanie czuwania, powtarzające się szczury mTBI wykazywały znaczne upośledzenie w zadaniach NAP w porównaniu z pozorami, co wskazuje, że wytworzyły się subtelne, ale znaczące deficyty behawioralne. Podano serię sparowanych impulsów i obliczono stosunek wielkości EPSP drugiego pola do EPSP pierwszego pola.Współczynniki sparowanych impulsów nie różniły się między szczurami pozorowanymi i powtarzającymi się mTBI, ujawniając, że powtarzające się szczury mTBI nie zmieniały podstawowej fizjologii synaptycznej w wejściu MPP do zakrętu zębatego. Kiedy zastosowano protokół 10 Hz w celu wywołania długotrwałej depresji, nastąpił tymczasowy, ale znaczący spadek zdolności wejścia MPP do zakrętu zębatego do utrzymania długotrwałej depresji w pierwszym dniu po urazie. Jednak w siódmym dniu po urazie plastry od pozorowanych i powtarzających się zwierząt z mTBI wykazywały równoważną długotrwałą depresję, chociaż istniały oznaki niewielkiej tendencji u zwierząt z powtarzającymi się mTBI, aby wykazywać wzrost długotrwałej depresji.Planowanie procesu preparacji i cięcia z wyprzedzeniem ma kluczowe znaczenie dla pomyślnego stworzenia żywotnych wycinków hipokampa i uzyskania stabilnych zapisów elektrofizjologicznych. Procedura ta tworzy stabilną platformę eksperymentalną, którą można wykorzystać do zbadania patofizjologii TBI i opracowania nowych ścieżek terapeutycznych. Ruch od usunięcia mózgu do ustawienia go w celu przecięcia w skompresowanej folii w przypadku poprzecznych wycinków hipokampa jest ważny, podobnie jak dokładne umieszczenie elektrod w zakręcie zębatym.

assessing-changes-synaptic-plasticity-using-an-awake-closed-head

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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

Źródło: Macheda, T., et. al. Elektromagnetycznie sterowany model zamkniętej głowy łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u myszy. J. Vis. Exp. (2022)Ten film demonstruje procedurę wywoływania urazu głowy w modelu myszy przy użyciu klatki stereotaktycznej. Kontrolowane uderzenie replikuje łagodne urazowe uszkodzenie mózgu, umożliwiając naukowcom badanie skutków neurologicznych i powrotu do zdrowia poprzez pomiar odruchów i zachowań po urazie.

Indukcja łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w modelu mysim

Sportowcy każdego roku doświadczają kilkuset łagodnych urazowych urazów mózgu (mTBI)/wstrząśnień mózgu; jednak ich konsekwencje dla mózgu są słabo poznane. W związku z tym zwierzęcy model pojedynczego i powtarzalnego mTBI, który konsekwentnie replikuje klinicznie istotne objawy, zapewnia środki do postępu w badaniach nad mTBI i wstrząsem mózgu.

Mysi model pojedynczego i powtarzalnego łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu

Zmiana neuroprzekaźnika to mechanizm dysfunkcji neuronalnej, który występuje po wstrząśnieniu mózgu i przyczynia się do czasami katastrofalnych długoterminowych konsekwencji. Ten model szczurzy łączy w sobie mikrodializę, umożliwiającą kwantyfikację neuroprzekaźników in vivo, z techniką spadku masy ciała, wywierającą gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia, co jest ważnym czynnikiem urazów czaszkowo-mózgowych u ludzi.

Nowatorski i translacyjny szczurzy model wstrząsu mózgu łączący siłę i rotację z mikrodializą mózgową in vivo

Ogólnym celem tej procedury jest uzyskanie ilościowych informacji mikrostrukturalnych o hipokampie u szczura z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu. Odbywa się to za pomocą zaawansowanego protokołu obrazowania rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją oraz analizy parametrycznych map dyfuzji opartej na obszarze zainteresowania.

Zaawansowane obrazowanie dyfuzyjne w hipokampie szczurów z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu

Prezentujemy tutaj protokół modelu fali uderzeniowej dla gryzoni w celu zbadania neurobiologicznych i patofizjologicznych skutków łagodnego do umiarkowanego urazowego uszkodzenia mózgu. Stworzyliśmy zasilany gazem, laboratoryjny zestaw wyposażony w czujniki ciśnienia, co pozwala na niezawodne i powtarzalne generowanie łagodnych lub umiarkowanych urazowych uszkodzeń mózgu wywołanych wybuchem.

Model fali uderzeniowej o niskiej intensywności do przedklinicznej oceny łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u gryzoni

Protokół opisuje łagodne urazowe uszkodzenie mózgu w modelu mysim. W szczególności w pełni wyjaśniony jest protokół krok po kroku mający na celu wywołanie łagodnego urazu głowy w linii środkowej oraz charakterystyka modelu zwierzęcego.

Elektromagnetycznie sterowany model zamkniętej głowy łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u myszy

Ten protokół przedstawia zmodyfikowany mysi model powtarzalnego łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu (rmTBI) wywołanego metodą zamkniętego urazu głowy (CHI). Podejście to obejmuje cieńsze okienko czaszki i płynną stymulację w celu zmniejszenia stanu zapalnego często spowodowanego ekspozycją opon mózgowych, a także lepszą odtwarzalność i dokładność w modelowaniu rmTBI u gryzoni.

Zmodyfikowany mysi model powtarzającego się łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu z przerzedzonym okienkiem czaszki i płynną stymulacją

W tym miejscu przedstawiamy protokół mający na celu ustanowienie modelu zwierzęcego z zamkniętym urazem głowy, replikującego wynik neuroobrazu niepowikłanego, łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu z zachowaną strukturą mózgu w ostrej fazie i długotrwałym zanikiem mózgu. Podłużne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego jest podstawową metodą stosowaną do celów dowodowych.

Opracowanie nieskomplikowanego modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu zmodyfikowanego metodą Weight-Drop i potwierdzonego rezonansem magnetycznym

Niniejszy artykuł opisuje standaryzowaną indukcję długoterminowej plastyczności kory podobnej do potencjacji z wykorzystaniem protokołów stymulacji powtarzalnej, po której następuje zastosowanie pojedynczej impulsowej stymulacji magnetycznej przeczaszkowej prowadzonej przez system neuronawigacyjny w celu oceny plastyczności synaptycznej.

Standaryzowana indukcja i ocena długoterminowej plastyczności kory podobnej do potencjacji z wykorzystaniem przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Poznaj metodę oceny plastyczności synaptycznej w hipokampie przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania. Technika umożliwia badanie zmian w transmisji synaptycznej po powtarzających się urazach.

Ocena zmian plastyczności synaptycznej przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania

Przeglądaj więcej filmów