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Grundlagen der Neurowissenschaften

Diese Sammlung bietet eine Einführung in das Gebiet der Neurowissenschaften, Exploring fünf wichtigsten Zweige der Studie: Neurophysiologie; Neuroanatomie; Cell and Molecular Neuroscience; Behavioral Neuroscience; und Entwicklungs-Neurowissenschaften.

  • Neuroscience

    09:16
    Eine Einführung in die Neurophysiologie

    Neurophysiologie wird allgemein als die Erforschung der Funktion des Nervensystems definiert. In diesem Bereich erforschen Wissenschaftler das zentrale und periphere Nervensystem auf der Ebene der Organe, der zellulären Netzwerke, einzelner Zellen oder sogar auf subzellulären Kompartimenten. Ein verbindendes Merkmal dieser weitreichenden Fachrichtung ist ein Interesse an den Mechanismen, die zur Entstehung und Ausbreitung von elektrischenmpulsen innerhalb und zwischen den Nervenzellen führen. Dieses Fachgebiet ist nicht nur wichtig für das Verständnis dieser faszinierenden Prozesse, die das menschliche Denken lenken, sondern auch für unsere Fähigkeit zur Diagnose und Behandlung von Fehlsteuerungen des dysfunktionalem Nervensystems.Dieses Video bietet eine Einführung in das Gebiet der Neurophysiologie beginnend mit einer kurzen Geschichte der neurophysiologischen Forschung, das grundlegende Beobachtungen präsentiert, wie die Studie vom zuckenden Froschschenkel von Galvani und die Entdeckung der chemischen Synapse von Eccles. Anschließend werden zentrale Fragen vorgestellt, die von den Neurophysiologen gefragt werden, gefolgt von einem Überblick über einige herausragende experimentelle Geräte, die verwendet werden, um diese Fragen zu beantworten. Die vorgestellten Methoden reichen von Techniken, die verwendet werden, um einzelne Zellen zu untersuchen, wie das Patch-Clamp-Verfahren, bis zu diesen, die Aktivi

  • Neuroscience

    09:42
    Patch-Clamp-Elektrophysiologie

    Die Zellmembranen von Neuronen sind mit Ionenkanälen besiedelt, die die Bewegung der Ladungen in die Zelle und aus der Zelle steuern, wodurch die Neuronen reguliert werden. Eine äußerst nützliche Technik für die Untersuchung der biophysikalischen Eigenschaften dieser Kanäle wird als Patch-Clamp-Aufzeichnung bezeichnet. Bei diesem Verfahren bewegen Neurowissenschaftler eine polierte Glaspipette gegen eine Zelle und unter Ansaugen wird einehmige Abdichtung gebildet. Dieser Prozess trennt einen kleinen "Patch" der Membran, das einen oder mehrere Ionenkanäle enthält. Unter Verwendung einer Elektrode, die innerhalb der Mikropipette ist, können Forscher die elektrischen Eigenschaften der Membran "Klemmen" oder steuern, welches wichtig für die Analyse der Kanalaktivität ist. Die Elektrode erlaubt auch Änderungen in der Spannung der Membran oder der Fluss von Ionen durch die Membran aufzuzeichnen.Dieses Video beginnt mit den Grundlagen hinter der Patch-Clamp-Elektrophysiologie, eine Einführung in die notwendige Ausrüstung und Beschreibungen der verschiedenen Patch-Konfigurationen dazu gehören die Whole-Cell, die Cell-Attached, die Perforierte, die Inside-Out, und die Outside-Out Patch. Als nächstes werden die wesentlichen Schritte eines typischen Whole-Cell-Patch-Clamp-Experiments behandelt, wobei eine Strom-Spannungskurve (IV) erzeugt wird. Schließlich werden Anwendungen der Patch-Clamp-Aufzeichnung zur Verfügung geste

  • Neuroscience

    08:42
    Calcium Imaging in Neuronen

    Kalziumionen spielen eine wesentliche Rolle bei der Funktion von Neuronen: Sie fungieren als intrazelluläre Signale, die Reaktionen wie eine veränderte Genexpression und die Freisetzung von Neurotransmittern aus synaptischen Vesikeln hervorrufen können. Innerhalb der Zelle ist die Kalziumkonzentration hoch dynamisch aufgrund der Anwesenheit von Pumpen, die selektiv diese Ionen als Reaktion auf eine Vielzahl von Signale transportieren.lcium-Imaging nutzt die Vorteile des intrazellulären Kalziumflusses, um die Signaltransduktion von Kalzium in lebenden Nervenzellen direkt sichtbar zu machen.Dieses Video beginnt mit einer Übersicht der wichtigsten Reagenzien für diese Technik, die als Kalziumindikatorfarbstoffe bekannt sind. Der Überblick beinhaltet eine Einführung in den häufig verwendeten Farbstoff Fura-2 und einige Grundprinzipien wie die Beiden ratiometrischen und nicht-radiometrischen Kalziumindikatoren funktionieren. Als nächstes wird ein typisches Calcium-Imaging Experiment vorgestellt vom Vorbereiten der Zellen und des Farbstoffes bis zum Erfassen und Analysieren der Fluoreszenzbilder. Schließlich werden mehrere experimentelle Anwendungen des Calcium-Imaging bereitgestellt, wie die Untersuchung der neuronalen Netzwerkaktivität und die sensorische Verarbeitung.

  • Neuroscience

    10:15
    Eine Einführung in die Neuroanatomie

    Die Neuroanatomie ist das Studium der Strukturen des Nervensystems und wie sie zur Funktion beitragen. Ein Schwerpunkt der Neuroanatomen sind die makroskopischen Strukturen innerhalb des zentralen und peripheren Nervensystems, wie die kortikalen Falten auf der Oberfläche des Gehirns. Allerdings sind die Wissenschaftler in diesem Bereich auch an den mikroskopischen Beziehungen zwischen Neuronen und Gliazellen interessiert - die beidenwichtigsten Zelltypen des Nervensystems.Dieses Video gibt einen kurzen Überblick über die Geschichte der neuroanatomischen Forschung die bis zum 4. Jahrhundert vor Christus zurückreicht, als die Philosophen zunächst vorgeschlagen haben, dass sich die Seele im Gehirn befindet anstatt im Herzen. Die Schlüsselfragen, die von Neuroanatomen gefragt werden, werden ebenfalls überprüft, darunter Themen wie die Funktion der Zytoarchitektur oder die Anordnung der Neuronen und Gliazellen bei der Gehirnfunktion mitspielen; und das neuroanatomische Veränderungen eine Folge von Erfahrungen oder Krankheiten sind. Als nächstes werden einige der verfügbaren Verfahren beschrieben, um diese Fragen zu beantworten wie die Histologie und die Magnetresonanztomographie. Schließlich zeigt das Video mehrere Anwendungen der neuroanatomischen Forschung und zeigt wie der Bereich in den heutigen neurowissenschaftlichen Laboren weiterlebt.

  • Neuroscience

    08:27
    Die stereotaktische Operation bei Nagetieren

    Die Stereotaxie (oder die stereotaktische Operation) ist eine Methode, um das Gehirn von lebenden Tieren zu manipulieren. Diese Technik erlaubt Forschern tiefe Strukturen im Gehirn durch die Verwendung eines stereotaktischen Atlasses exakt zu erreichen der die 3D-Koordinaten von jedem Bereich in Bezug auf die anatomischen Orientierungspunkte am Schädel bereitstellt. Nachdem der Schädel freigelegt ist, werden die betäubten Tiere auf einezielles Instrument befestigt, bekannt als stereotaktischer Rahmen, das die präzise Platzierung von Versuchswerkzeugen an definierten Koordinaten ermöglicht. Die stereotaktische Operation ist eine vielseitige Methode, die verwendet werden kann, um Läsionen zu erzeugen, die Genexpression zu manipulieren oder experimentelle Wirkstoffe an das Gehirn zu liefern.Dieses Video enthält eine allgemeine Übersicht der Prinzipien hinter der stereotaktischen Operation einschließlich den Anweisungen für die Verwendung eines stereotaktischen Atlasses und des stereotaktischen Rahmens, des Weiteren eine Einführung in das Lesen des Verniers für die Messung der Sondenbewegungen. Die anschließende Besprechung beschreibt die erforderlichen Schritte, um den chirurgischen Eingriff durchzuführen. Schließlich wird eine breite Auswahl von technischen Anwendungen präsentiert, wie beispielsweise das Einsetzen von elektrischen Sonden, um die Gehirnaktivität zu messen und die genetische Manipulation des Gehi

  • Neuroscience

    08:55
    Die histologische Färbung von Nervengewebe

    Um die zelluläre, strukturelle und molekulare Anordnung der Gewebe und Organe zu untersuchen, verwenden Forscher ein Verfahren bekannt als die histologische Färbung. Bei dieser Technik wird ein Gewebe von Interesse mit einem chemischen Fixiermittel konserviert und aufgeteilt oder in sehr dünne Schnitte geschnitten. Danach wird eine Vielzahl von Färbetechniken angewendet, um einen Kontrast zu den optisch gleichmäßigen Schnitten zu erhalten. In udie der Neuroanatomie werden histologische Techniken häufig angewendet, um das Gewebe des Nervensystems zu visualisieren und zu studieren.Dieses Video konzentriert sich auf die histologischen Färbetechniken für das Nervengewebe. Eine Übersicht über die häufigen Färbungen des Gehirns wird bereitgestellt, einschließlich solcher, die speziell neuronale Zellkörper markieren, wie die Nissl-Färbung und solche, die selektiv myelinisierte Axone markieren, wie die Fast Blue Färbung. Immunhistologische Techniken, die den Vorteil der spezifischen Wechselwirkungen zwischen Antikörper und einzigartigen zellulären Proteine nutzen werden ebenfalls diskutiert. Als nächstes wird die Vorbereitung von Gehirnproben zum Färben beschrieben, einschließlich der Grundschritte für die Fixierung, der Einbettung, das Schneiden und die Rehydratisierung des Gewebes. Dieser Überblick bietet auch ein Schritt-für-Schritt-Verfahren für die immunhistologische Färbung, gefolgt von der Nissl-Färbung, zusätzlich we

  • Neuroscience

    08:45
    Eine Einführung in die Verhaltensneurowissenschaft

    Die Verhaltensneurowissenschaft ist die Studie darüber, wie das Nervensystem das Verhalten lenkt und wie verschiedene Funktionsbereiche und Netzwerke im Gehirn mit spezifischen Verhaltensweisen und Krankheitszuständen korrelieren. Die Forscher in diesem Bereich nutzen eine Vielzahl von experimentellen Methoden, die von komplexen Tiertrainingstechniken bis hin zu hoch entwickelnden Imaging-Experimenten an menschlichen Probandeneichen.Dieses Video bietet zunächst einen historischen Überblick über einige der wichtigsten Meilensteine, die zu unserem gegenwärtigen Verständnis der Gehirnkontrolle über dem Verhalten führt. Danach werden einige der grundlegenden Fragen, die von Verhaltensneurowissenschaftler gefragt werden vorgestellt, die alle die Untersuchung der neuronalen Korrelate oder bestimmten Gehirnregionen, deren Aktivierung für eine bestimmte Funktion zuständig ist, involvieren. Anschließend werden bedeutende Methoden, die verwendet werden, um diese Fragen zu beantworten für sowohl Menschen und als auch für Tiere besprochen, wie die operante Konditionierung und die funktionelle Bildgebung. Schließlich werden experimentelle Anwendungen dieser Techniken vorgestellt, darunter das Tiertraining mit einer Skinner-Box und die Verwendung der Elektroenzephalographie, um menschliche neurologische Erkrankung zu untersuchen.

  • Neuroscience

    07:42
    Das Morris-Wasserlabyrinth

    Das Morris-Wasserlabyrinth ist eines der am häufigsten verwendeten Verhaltenstests zur Untersuchung des räumlichen Lernens und des Gedächtnisses. In der Anfangsphase dieser Aufgabe müssen Nagetiere zu einer Plattform schwimmen, um ein Becken mit Wasser zu entkommen. Danach wird die Plattform unter der Wasseroberfläche verborgen, sodass es das Tier erfordert seine Lage zu erinnern, um zu entkommen. Dieses einfache, aber leistungsfähigeinth-Design kann verwendet werden, um die kognitive Funktion zu testen, Tiermodelle für neurodegenerative Erkrankung zu untersuchen und potenzielle medikamentöse Therapien zu testen.Dieses Video bietet eine Einführung in das Morris-Wasserlabyrinth und die Grundlagen, die seine Verwendung umgeben, einschließlich einer Diskussion über die verschiedenen Arten von Gedächtnistests im Labyrinth, wichtige Punkte bei der Gestaltung und Durchführung dieses Experiments, und die Verfahren für die Aufstellung und den Ablauf des Tests. Mehrere Anwendungen des Labyrinths werden untersucht, wie solche, das Strahlenbehandlung zu Gedächtnisstörungen führen kann. Schließlich werden andere Arten von Wasserlabyrinthe, wie das 8-Arm-Radial-Labyrinth, vorgeführt, um zu zeigen, wie dieses Musterbeispiel angepasst werden kann, um verschiedene Arten des Gedächtnisses zu beschäftigen.

  • Neuroscience

    09:15
    fMRT: Funktionelle Magnetresonanztomographie

    Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine nicht-invasive bildgebende Technik, die verwendet wird, um die menschliche Gehirnfunktion und die Kognition bei gesunden Individuen und Populationen mit abnormen Gehirnzuständen zu untersuchen. Die funktionelle MRT verwendet ein Magnetresonanzsignal um Veränderungen im Blutfluss zu detektieren, die mit der neuronalen Aktivität gekoppelt ist, wenn eine bestimmte Aufgabe ausgeführtd. Dies ist möglich, da Hämoglobin im Blut unterschiedliche magnetische Eigenschaften in Abhängigkeit davon hat ob es an Sauerstoff gebunden ist oder nicht. Wenn eine bestimmte Aufgabe ausgeführt wird, gibt es einen Zustrom von Sauerstoff angereichertem Blut in Gehirnregionen, die für diese Aufgabe verantwortlich sind und dieser Zustrom kann dann mit spezifischen MRT Parametern detektiert werden. Dieses Phänomen wird als Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) Effekt bezeichnet und kann verwendet werden, um Karten der Gehirnaktivität zu erstellen.Dieses Video beginnt mit einem kurzen Überblick darüber wie das MRT und fMRT-Signal erhalten wird. Danach werden grundlegende Versuch-Designs besprochen, die zuerst die Aufstellung einer Reizdarbietung beinhaltet, die speziell entwickelt wurde, um die Funktion, die zugeordnet werden soll, zu testen. Als Nächstes werden die wichtigsten Schritte, die bei der Durchführung des fMRT-Scans involviert sind, präsentiert, darunter die Probanden

  • Neuroscience

    11:24
    Eine Einführung in die Zelluläre und Molekulare Neurowissenschaft

    Die zelluläre und molekulare Neurowissenschaft ist eines der neuesten und am schnellsten wachsenden Unterkategorien in der Neurowissenschaft. Durch die Untersuchung der Einflüsse von Genen, Signalmolekülen und der Zellmorphologie entdecken Forscher in diesem Gebiet entscheidende Erkenntnisse in der normalen Gehirnentwicklung und -funktion sowie die Ursachen von vielen pathologischen Bedingungen.

    Diese Video-Einführung in diezinierende Welt der zellulären und molekularen Neurowissenschaft beginnt mit einer Zeitleiste der Meilensteinstudien von der Entdeckung der DNA in 1953 bis zu neueren Durchbrüchen wie das Klonen von Ionenkanälen. Als Nächstes werden Schlüsselfragen in diesem Bereich vorgestellt, wie zum Beispiel Gene, die die Neuronenaktivität beeinflussen und wie das Nervensystem durch Erfahrungen modifiziert wird. Danach folgt eine kurze Beschreibung einiger bedeutender Methoden, die verwendet werden, um genetisches Material in Neuronen zu analysieren, die Manipulation der Expression von Genen und das Visualisieren von Neuronen und ihren Bestandteilen. Schließlich werden verschiedene Anwendungen der molekularen und zellulären Neurowissenschaft präsentiert, um zu zeigen, wie zelluläre und molekulare Ansätze verwendet werden können, um Populationen von Neuronen zu profilieren und ihre Funktionen zu untersuchen.

  • Neuroscience

    08:43
    Primäre neuronale Kulturen

    Die Komplexität des Gehirns fordert häufig Neurowissenschaftlern, ein einfacheres System für experimentelle Manipulationen und Beobachtungen zu verwenden. Ein leistungsfähiger Ansatz ist die Entwicklung einer Primärkultur durch das Sezieren des Gewebes des Nervensystems, das Dissoziieren in einzelne Zellen und das Wachsen dieser Zellen in vitro. Primärkulturen machen Neuronen und Gliazellen leicht für die experimentellen Instrumentelich, die für Techniken wie die genetische Manipulation und Zeitraffer-Aufnahmen erforderlich sind. Außerdem stellen diese Kulturen eine gut steuerbare Umgebung dar, in der komplexe Phänomene wie Zell-Zell-Interaktionen untersucht werden können.Dieses Video gibt einen Überblick über die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von primären neuronalen Kulturen, die die Auswahl und die Zerlegung des Gewebes von Interesse, den mechanischen und chemischen Abbau des Gewebes, um eine Einzelzellsuspension herzustellen, das Ausplattieren der Zellen und die Erhaltung der Kulturen in dem entsprechenden Medium bereitstellt. Mehrere Beispiel Experimente werden vorgestellt, um zu zeigen, wie Zellkulturen verwendet werden können, um den Proteintransport, die morphologischen Veränderungen und die Elektrophysiologie in lebenden Nervenzellen zu untersuchen.

  • Neuroscience

    08:03
    Neuronale Transfektionsmethoden

    Transfektion - der Prozess der Übertragung von genetischem Material in Zellen - ist ein leistungsfähiges Instrument für die schnelle und effiziente Manipulation der Genexpression in Zellen. Da dieses Verfahren verwendet werden kann, um die Expression spezifischer Proteine zu verhindern oder die Expression von fremden oder modifizierten Proteinen anzutreiben, ist die Transfektion ein äußerst nützliches Instrument für die Untersuchung derären und molekularen Prozesse, die die Neuronenfunktion regeln. Allerdings haben reife Nervenzellen eine Reihe von Eigenschaften, die es schwer machen sie zu transfizieren, deswegen sind spezialisierte Techniken zur genetischen Manipulation dieses Zelltyps erforderlich. Dieses Video bespricht die Grundlagen und das Grundprinzip hinter der Transfektion von Neuronen. Drei allgemeine Strategien werden für die neuronale Transfektion diskutiert, darunter die Nukleofektion, die Genkanone und die virale Transduktion. Neben der Beschreibung, wie jedes dieser Verfahren die Probleme mit der Transfektion von Neuronen überwindet, umfasst die Präsentation eine Beschreibung, wie alle drei Verfahren durchgeführt werden. Schließlich werden mehrere Anwendungen der neuronalen Transfektion vorgestellt, wie die Expression der fluoreszierenden Tubulin Proteinen, um die Neuronenmorphologie zu visualisieren und selektives Gen-Silencing, um ein Zellkulturmodell der Parkinson-Krankheit zu erzeugen.

  • Neuroscience

    09:24
    Eine Einführung in die Entwicklungsneurobiologie

    Die Entwicklungsneurowissenschaft ist ein Bereich der untersucht wie das Nervensystem von frühen embryonalen Stadien bis zum Erwachsenenalter gebildet wird. Obwohl bekannt ist, dass neurale Vorläuferzellen vorhersagbare Phasen der Proliferation, Differenzierung, Migration und Maturation eingehen, sind die Mechanismen, die den Ablauf durch jede Phase kontrollieren nicht vollständig verstanden. Die Untersuchung der Entwicklung ist nicht nurchtig für das Verständnis wie komplexe Strukturen aufgebaut sind, sondern auch für die Charakterisierung und Behandlung von Entwicklungsstörungen. Da Reparaturprozesse von Verletzungen ähnlich zu denen sind, die in der Entwicklung auftreten, ist dieser Bereich auch eine vielversprechende Quelle für Einblicke wann und wie sich das Gewebe des Nervensystems regeneriert.Dieses Video gibt einen kurzen Überblick über den Bereich der Entwicklungsneurowissenschaft, darunter auch einige Schlüsselexperimente, die unser Verständnis der Mechanismen, die die Bildung von frühem Nervengewebe und die weitere Spezialisierung der Zellen in die einzelnen Untergruppen von Neuronen kontrollieren, erweitert haben. Die Diskussion konzentriert sich auf bedeutende Fragen, die Entwicklungsbiologen stellen und danach werden einige der Methoden, die sie verwenden um diese Fragen zu untersuchen, vorgeführt. Schließlich werden Anwendungen der Techniken vorgestellt um einen Einblick zu bekommen, was es bedeut

  • Neuroscience

    08:05
    Die Maus In Utero Elektroporation

    Die in utero Elektroporation ist eine wichtige Technik für die Untersuchung der molekularen Mechanismen, die die Proliferation, Differenzierung, Migration und die Maturation von Zellen während der Nervenentwicklung steuern. Die Elektroporation ermöglicht die rasche und zielgerichtete Abgabe des Materials in die Zellen durch die Verwendung von elektrischen Impulsen, die transiente Poren in den Zellmembranen erzeugen. Obwohl die Elektroporation ditionell in in vitro Studien verwendet wurde, haben die wissenschaftlichen Fortschritte ihre Verwendung in intakten Organen erweitert, wie diejenigen, die in entwickelnden Mausembryonen in utero gefunden werden.Dieses Video zeigt die wichtigsten Prinzipien hinter der in utero Elektroporation zusätzlich zu der Überprüfung der grundlegenden chirurgischen Techniken, die erforderlich sind, um entwickelnde Embryonen innerhalb eines schwangeren Nagetieres zugänglich zu machen. Die Einzelheiten der Injektion und die Schritte der Elektroporation werden zusammen mit wichtigen Überlegungen zur gerichteten Genübertragung zu spezifischen Gehirnregionen bereitgestellt. Schließlich werden neurobiologische Anwendungen der in utero Elektroporation vorgestellt, wie zum Beispiel die Untersuchung wie bestimmte Gene zur Nervenentwicklung beitragen und wie sich Verbindungen zwischen den entwickelnden Neuronen bilden.

  • Neuroscience

    07:45
    Die Explantationskultur von Nervengewebe

    Die komplizierte Struktur des Vertebraten-Nervensystems ergibt sich aus einer komplexen Reihe von Ereignissen, die Zelldifferenzierung, Zellmigration und Veränderungen der Zellmorphologie involvieren. Das Studium dieser Prozesse ist von wesentlicher Bedeutung für unser Verständnis der Funktion des Nervensystems sowie unsere Fähigkeit zur Diagnose und Behandlung von Erkrankungen, die sich aus einer Fehlentwicklung ergeben. Allerdings ist dasvengewebe für experimentelle Manipulationen relativ unzugänglich, vor allem in embryonalen Säugetieren. Als Ergebnis nutzen viele Wissenschaftler den Vorteil der Explantationskultur, um neurologische Entwicklungsprozesse in einer "organotypischen" Umgebung zu untersuchen, was bedeutet, dass das Gewebe aus dem Organismus entfernt wird, aber ihre komplexe zelluläre Architektur beibehalten wird. Im Allgemeinen werden Explantationskulturen durch sorgfältige Sektion des Nervengewebes erzeugt, die dann in ein genau abgestimmtes Wachstumsmedium eingetaucht werden und in vitro kultiviert werden.Dieses Video zeigt zunächst einen kurzen Überblick über die neuronale Explantationskultur einschließlich ihrer Vorteile gegenüber anderen in vitro-Verfahren und wichtigen Überlegungen für die Aufrechterhaltung des gesunden Gewebes. Als Nächstes wird ein allgemeines Protokoll für die Herstellung einer Explantationskultur aus embryonalem Mausgehirn bereitgestellt, das die Isolierung der Embryonen v

JoVE IN THE CLASSROOM

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