Nós descrevemos o uso de optogenetics e eletrofisiológicas gravações para manipulações seletivas das oscilações de theta hippocampal (5-10 Hz) no comportamento de ratos. A eficácia do arrastamento ritmo é monitorada utilizando o potencial do campo local. Uma combinação de opto - e inibição farmacogenética aborda a leitura eferente de sincronização hippocampal.
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Artigo de método
Optogenetic de arrastamento de Theta Hippocampal oscilações em comportar-se ratos
Neste artigo
Resumo
Resumo
Dados abrangentes sobre relacionamentos de oscilações de rede neural para comportamento e organização de descarga neuronal em todas as regiões do cérebro chamam para novas ferramentas para manipular seletivamente ritmos cerebrais. Aqui nós descrevemos uma abordagem combina optogenetics de projeção específico com eletrofisiologia extracelular para controle de alta-fidelidade de oscilações de theta hippocampal (5-10 Hz) no comportamento de ratos. A especificidade do arrastamento a optogenetic é conseguida pela segmentação channelrhodopsin-2 (ChR2) à população gabaérgica das células do septo medial, crucialmente envolvidas na geração das oscilações de theta hippocampal, e um local sincronizado ativação de um subconjunto de afferents septal inibitório no hipocampo. A eficácia do controle do ritmo de optogenetic é verificada por um monitoramento simultâneo do campo local potencial (LFP) entre lâmina da área CA1 e/ou de descarga neuronal. Usando esta preparação facilmente implementável mostramos a eficácia de diferentes protocolos de estimulação optogenetic para indução de oscilações de theta e para a manipulação de sua frequência e regularidade. Finalmente, uma combinação do ritmo theta controle com inibição de projeção específico aborda a leitura de aspectos particulares da sincronização hippocampal por regiões eferentes.
Introdução
Atividade neuronal em mamíferos é coordenada por oscilações de rede, que ajudam a transferência de informações dentro e entre regiões cerebrais1,2,3,de4. Ritmos do cérebro incluem oscilações variando de muito lento (< 0,8 Hz) até ultra rápidas frequências (> 200 Hz). Um corpo grande da evidência suporta envolvimento das oscilações de rede em funções cerebrais diversas, incluindo cognição5,6,7,8,
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Protocolo
PV-Cre bater-nos ratos masculinos59, 10-25 semanas de idade, foram utilizados. Os ratos foram alojados em condições padrão na instalação de animais e mantidos em um ciclo claro/escuro de 12 h. Todos os procedimentos foram realizados em conformidade com as diretrizes nacionais e internacionais e foram aprovados pelas autoridades sanitárias locais (turismo für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Nordrhein-Westfalen).
1. viral injeção
- Durante todo o processo, siga as orientações de segurança biológica60. Vestir um jaleco, máscara cirúrgica, uma touca e dois pares de luvas.
- Co....
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Resultados
Direcionamento de ChR2 para células gabaérgica no MS conforme descrito na seção 1 é ilustrado na Figura 2A. Optogenetic estimulação de axônios das células de MS gabaérgica no hipocampo dorsal através de uma fibra óptica que é implantado acima da área CA1 entrains oscilações theta na frequência do estímulo em ipsilateral (Figura 2B) bem como contralateral Hemisfério (Figura 2). Oscilações de Theta pod.......
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Discussão
Aqui apresentamos uma metodologia amplamente acessível para arrastar e provocar oscilações theta hippocampal no comportamento animal. Essa abordagem pode ser útil para estudos de funções do ritmo theta no processamento de informações e comportamento. Aspectos críticos deste método incluem: (1) a escolha do opsin e direcionamento de ChR2 de axônios de MS em células do hipocampo, (2) robustas características ópticas e elétricas dos assemblies de matriz fios fibra óptica implantados para garantir estimulação contínua e LFP .......
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer a Maria Gorbati para ajuda especializada com análise de dados e Jennifer Kupferman para comentários sobre o manuscrito. Este trabalho foi apoiado pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; NeuroCure exc 257, TK e AP; Programa prioritário 1665, 1799/1-1(2), programa de Heisenberg, 1799/2-1, AP), a Fundação alemã-israelense de pesquisa científica e desenvolvimento (GIF; Eu-1326-421.13/2015, TK) e o programa de ciência de fronteira humana (HFSP; RGY0076/2012, TK).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Camundongos PV-Cre | O Laboratório Jackson | B6; 129P2-Pvalbtm1(cre)Arbr/J | |
| Nome | Empresa | Número de Catálogo | Comentários |
| Surgery | |||
| Stereotaxis | David Kopf Instruments, Tujunga, CA, EUA | Modelo 963 | Instrumento Estereotáxico Ultra Preciso para Pequenos Animais |
| Brocas, 0,8 mm | Bijoutil, Allschwil, Suíça | 49080HM | |
| Seringa de 0,01-1 ml | Braun, Melsungen, Alemanha | 9161406V | |
| Cânulas de esterilização | Braun | 26 G, 0,45x25 mm BL/LB | |
| Tesouras finas e afiadas | Fine Science Tools Inc., Vancouver, Canadá | 14060-09 | |
| Fórceps | Fine Science Tools Inc. | 11210-10 | Dumont AA - Pinça revestida com epóxi |
| Tesoura de aço inoxidável sem corte | Fine Science Tools Inc. | 14018-14 | |
| Estação de solda | Weller Tools GmbH, Besigheim, Alemanha | WSD 81 | |
| Eritromicina | Rotexmedica GmbH, Trittau, Alemanha | PZN: 10823932 | 1g Pó para solução para infusão |
| Nome | Empresa< | strong>Número de catálogo | Comentários |
| Optogenetics | |||
| Hamilton pump | PHD Ultra, Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | modelo 703008 | PHD Ultra Syringe Pump com mecanismo push/pull |
| Hamilton 5 µ L Seringa, 26 gauge | PHD Ultra, Modelo de Aparelho Harvard | 75 RN SYR | |
| Hamilton 5 µ L Êmbolo | PHD Ultra, Aparelho Harvard | Modelo 75 RN SYR | |
| Tubulação | Fisher Scientific, Pittsburgh, EUA | PE 20 | Diâmetro interno 0,38 mm (0,015"), Diâmetro externo 1,09 mm (0,043") |
| Cânulas de esterilização | Braun, Melsungen, Alemanha | 27 G, 25x0,40 mm, rombo | |
| Furadeira/esmerilhadeira de precisão | Proxxon, Wecker, Luxemburgo | fbs 240/e | |
| Corte discos | Proxxon | NO 28812 | |
| Cre dependente channelrhodopsin | Penn Vector Core, Filadélfia, PA, EUA | AV-1-18917P | Nome da construção: AAV2/1.CAGGS.flex.ChR2.tdTomato, título: 1.42x1013 vg/ml |
| Cam quinase dependente de halorodopsina | Penn Vector Core | AV-1-26971P | Nome da construção: eNpHR3.0, AAV2/1.CamKIIa.eNpHR3.0-EYFP.WPRE.hGH, título: 2.08_1012 vg/ml |
| Fibra óptica multimodo | ThorLabs, Dachau, Alemanha | FG105LCA | 0,22 NA, Low-OH, Ø 105 µ Núcleo de m, 400 - 2400 nm |
| Virola de vara de | Produtos de fibra de precisão, Milpitas, CA, EUA | CFLC126 | Virola de cerâmica LC MM, papel de polimento de ID 126um |
| Thorlabs | LF3D | 6 "x 6" Diamond Lapping (polimento) | |
| Medidor de potência Medidor de energia | compacto Thorlabs | PM100D | Compact Power and Energy Meter, Digital 4 " |
| LCD Multimodo acoplador de fibra óptica | Thorlabs | FCMM50-50A-FC | 1x2 MM Acoplador, Relação de Divisão 50:50, 50 µ m GI Fibers, |
| cabo de remendo de fibra óptica | Thorlabs | FG105LCA CUSTOM-MUC | feito sob medida, 3 m de comprimento, com tubulação de proteção, Tubulação: FT030, Conector 1: FC/PC, Conector 2: 1,25 mm (LC) Luva de virola de cerâmica |
| de fibra de precisão, Milpitas, CA, EUA | ADAL1 | Luva de acoplamento de cerâmica dividida para Ø Virolas de 1,25 mm (LC/PC) Laser | |
| DPSS de 473 nm | Laserglow Technologies, Toronto, ON, Canadá | R471005FX | Série LRS-0473 Laser |
| DPSS de 593 nm | Laserglow Technologies | R591005FX | LRS-0594 Series |
| MC_Stimulus II | Multichannel Systems, Reutlingen, Alemanha | STG 4004 | |
| Módulo de condicionamento de impedância | Neural microTargeting em todo o mundo, Bowdoin, EUA | ICM | |
| Nome | Company | Número de Catálogo | Comentários< |
| u>Electrophysiology | |||
| Fios de tungstênio | California Fine Wire Company, Grover Beach, CA, EUA | CFW0010954 | 40 µ m, 99.95% |
| Tubulação capilar | Optronics | 1068150020 | ID: 100.4 µ m |
| Omnetics nanoconnector | Omnetics Connector Corporation, Minneapolis, EUA | A79038-001 | |
| Parafusos | Bilaney, Dü sseldorf, Alemanha | 00-96x1/16 | |
| sonda de silicone | NeuroNexus Technologies, Ann Arbor, MI, EUA | B32 | |
| Headstage | Neuralynx, Bozeman, Montana EUA | HS-8 | miniatura headstage unidade pré-amplificadores de ganho |
| Pintura condutora de prata | Conrad electronics, Alemanha | 530042 | |
| Fluxo líquido | Felder GMBH Lö ttechnik, Oberhausen, Alemanha | Lö tö l ST | DIN EN 29454.1, 3.2.2.A (F-SW 11) |
| LED | Neuralynx | HS-LED-Red-omni-10V | |
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
| Software | |||
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, USA | ||
| MC_Stimulus software | Multichannel, Systems | ||
| Neurophysiological Data Manager | NDManager, http://neurosuite.sourceforge.net | ||
| Klusters | http://neurosuite.sourceforge.net, Hazan et al., 2006 | ||
| Software do sistema de gravação | Neuralynx | Cheetah | https://neuralynx.com/software/cheetah |
| Software de análise de dados multicanal | Cambridge Electronic Design Limited, Cambridge, GB | Spike2 |
Referências
- Salinas, E., Sejnowski, T. J. Correlated neuronal activity and the flow of neural information. Nat Rev Neurosci. 2 (8), 539-550 (2001).
- Buzsaki, G., Wang, X. J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).
- Cannon, J., et al.
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Reimpressões e permissões
