Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Presynaptiske Dopamin Dynamics i striatale banene Brain Slices med Fast-scan Syklisk Voltammetry

Published: January 12, 2012 doi: 10.3791/3464
* These authors contributed equally

Summary

Ved hjelp av rask-scan syklisk voltammetry å måle elektrisk fremkalt presynaptiske dopamin dynamikk i striatale banene hjernen skiver.

Abstract

Omfattende forskning har fokusert på signalstoffet dopamin grunn av dens betydning i virkningsmekanismen til narkotika av misbruk (f.eks kokain og amfetamin), hvilken rolle den spiller i psykiatriske sykdommer (for eksempel schizofreni og Attention Deficit Hyperactivity Disorder), og sitt engasjement i degenerative lidelser som Parkinsons og Huntingtons sykdom. Under normale fysiologiske forhold, er dopamin kjent for å regulere locomotor aktivitet, kognisjon, læring, følelsesmessig påvirke, og nevroendokrin hormon. En av de største tetthetene av dopamin nevroner er innenfor striatum, som kan deles i to atskilte nevroanatomi områder kalt nucleus accumbens og caudatus-putamen. Målet er å illustrere en generell protokoll for skive hurtig-scan syklisk voltammetry (FSCV) innenfor musen striatum. FSCV er en veldefinert elektrokjemiske teknikken gir mulighet til å måle dopamin frigjøring og opptak i sanntid i discrete hjernen regioner. Carbon fiber microelectrodes (diameter på ~ 7 mikrometer) brukes i FSCV å oppdage dopamin oksidasjon. Den analytiske Fordelen med å bruke FSCV å oppdage dopamin er dens forbedret temporal oppløsning på 100 millisekunder og romlig oppløsning på mindre enn ti mikrometer, gir komplementær informasjon til in vivo microdialysis.

Protocol

1. Eksperimentell Essentials

Elektrode Fabrication

  • Det er mange karbonfiber microelectrodes fabrikasjon metoder siden de fleste er laget på huset. Vanligvis hva dikterer elektroden fabrikasjon detaljer er elektrokjemiske teknikken som er brukt til elektroden (f.eks amperometry vs FSCV). For FSCV kan microelectrodes gjøres i huset ved hjelp av følgende tre-trinns prosedyre. For en mer fullstendig beskrivelse av karbon fiber elektrode fabrikasjon, ser at det nylig Jove artikkel 1. Vær imidlertid oppmerksom på at elektrodene er beskrevet nedenfor er sylindriske karbon fiber microelectrodes, som krever færre trinn å dikte versus amperometric karbon fiber microelectrodes fra ovennevnte protokollen. Denne forenklede protokollen krever ikke koking av karbonfiber i aceton, brann-polering av glass kapillærer, eller bruke epoxy til å forsegle glass-fiber krysset.
  • Ved hjelp av vakuum sug aspirspiste en carbon fiber (diameter 7 mikrometer, Goodfellow Oakdale, PA) i et borsilikatglass kapillær med microfilament (lengde 10 cm, 1,2 od mm, 0,68 id mm, AM systemer, Carlsborg, WA).
  • Plasser gjengede kapillære inn elektroden avtrekker (Narishige, Tokyo, Japan) der kapillær er trukket i to. Utgang innstillinger for elektroden avtrekker gjøre variere fra lab til lab. For referanse, vår produksjon innstillingene for avtrekker er 90,7 viktigste magnet, 23,2 sub-magnet, og 53,4 for varmeapparatet. Utgangen innstillingene skal være empirisk raffinert for å generere et glass taper som er omtrent 4,4 mm i lengde, med en tett forsegling rundt karbon fiber.
  • Under et mikroskop (Olympus, Tokyo, Japan), trim karbon fiber (ved hjelp av en skalpell blad) som strekker seg fra glasset spissen gir ca 50-200 mikrometer av karbonfiber for å stikke fra tett tillukket grensesnitt.

Løsning Forberedelse

Tre typer kunstige Cerebrospinal væske (aCSF) løsninger må være forberedt på forhånd, alle i ultrarene (18 MΩ cm) vann.

  • Sukrose-aCSF kan være forberedt på minst en dag før slicing. Den sukrose-aCSF buffer består av (i mm): 180 sukrose, 30 NaCl, 4,5 KCl, 1.0 2. MgCl, 26 3 NaHCO, 1,2 NaH 2 PO 4, og 10 D-glukose (pH 7,4) og skal være oksygenrikt bruke 95 % O 2 / 5% CO 2 i 15 minutter to. Hvis forberedt på forhånd, kan løsningen holdes nedkjølt ved 4 ° C i opptil 1 uke.
  • ACSF løsning for voltammetriske opptak bør være forberedt den dagen av eksperimentet. Den aCSF Løsningen består av (i mm): 126 NaCl, 2,5 KCl, 2.4 2 CaCl, 1.2 2 MgCl, 25 NaHCO 3, 1,2 NaH 2 4 PO, 11 D-glukose, 0,4 askorbinsyre (pH 7,4). I løpet av eksperimentet, oxygenate av boblende med 95% O2 / 5% CO 2 ved romtemperatur.
  • Med modifisertaCSF løsning for elektrode kalibreringer inneholder (i mm): 2,5 KCl, 126 NaCl, 1,2 NaH 2 4 PO, 2,4 to CaCl, 1,2 MgCl 2, og 25 NaHCO 3 (pH 7,4) og kan oppbevares i opptil en uke, uten nedkjøling eller oksygenering.

Elektrode Kalibrering

  • Elektrode levedyktighet og sensitivitet bestemmes av pre-og post-kalibrering, henholdsvis ved hjelp av en flow "t-celle" inneholder 3 porter med forseglet referanse elektrode (Ag / AgCl). Den fabrikkerte microelectrode er senket inn i flyten "t-celle". Innløpet porten er koblet til en sprøyte pumpe, noe som åpner for en kontinuerlig flyt av modifisert aCSF ved en vannmengde på 2 ml / min. Den tredje porten på "t-celle" er koblet til en sprøyte fylt med 3 mM dopamin, laget i modifisert-aCSF.
  • Til pre-kalibrere, tillate endret aCSF løsning å flyte i ca 3-7 sekunder, og deretter manuelt injisere 1-2 ml av de 3 mM dopamin standard. For hver elektrodeå være pre-kalibrert, gjenta kalibreringen minst 3 ganger og gjennomsnittlig maksimal strøm innhentet fra hver.
  • Umiddelbart etter slice voltammetry eksperimentet (se punkt 3), er elektroden post-kalibrert på samme måte som beskrevet ovenfor.
  • Kalibreringsfaktoren (senere brukt under dataanalyse) bestemmes ved å dividere gjennomsnittlig dopamin oksidasjon strøm (NA) av konsentrasjonen av dopamin standard. For eksempel er den nåværende responsen delt på 3 ved bruk av en 3 mM dopamin standard.

2. Slice forberedelse

  1. Hell 10 mL av sukrose aCSF inn i et lite begerglass og plasser i en isbøtte. I tillegg plasserer instant lim (Loctite 404) i is bøtte, innen rekkevidde.
  2. Forbered et barberblad og de nødvendige verktøyene som kreves for disseksjon, som tang, spatel, og saks, ved å tørke dem rene med en alkohol pad.
  3. Offer musen ved CO 2 kvelning i en liten gass-chamber, etterfulgt av umiddelbar halshogging med skarp saks. Raskt fjerne hele hjernen. Sett hjernen i beger av iskald sukrose aCSF i ca 10 minutter.
  4. I mellomtiden forbereder Vibratome for kutting. Først plasserer litt knust is i prøven badekaret. Plasser prøven kammer og stram å holde det på plass. Legg til mer is rundt prøven kammeret å fylle ut hullene, slik at ingen is kommer inn i kammeret. Plasser den rensede barberblad i bladet holderen på Vibratome og fyll prøven kammeret med iskald sukrose aCSF.
  5. Slik setter du opp en fungerende overflate for å forberede hjernen, hell litt kaldt sukrose aCSF på et stykke papir håndkle som har vært plassert på en hvelvet petriskål. Bruk pinsett overføre hjernen på det klargjorte petriskål. For koronale skiver, kutte lillehjernen langs medial-lateral aksen med et barberblad og kast. Dette skaper en flat base som kan festet til Vibratome scenen.
  6. Plasseren dråpe Loctite lim (plassert i isen bøtte i trinn 1) på prøven scenen. Straks påføre flate enden av den tilberedte hjernen på scenen, holde den så oppreist som mulig. Plasser scenen i prøven kammer og stramme skruen, slik at hjernen er helt nedsenket i sucrose aCSF i kammeret.
  7. Bruke kontrollene på forsiden av Vibratome justere scenen slik at barberbladet på linje med toppen av hjernen. Optimal parametre for Vibratome oppnås ved å sette frekvens og hastighet til lav. Lavere hastigheter er foretrukket å minimere kraft bladet fra squashing hjernen, som er observert ved høyere hastigheter. Slice tykkelse er satt til 400 mikrometer.
  8. De første par skiver vil ikke inneholde striatum. Gjenta slicing inntil skivene inneholder striatum er innhentet. Når striatale banene regionen er nådd (bekreftet av anatomiske landemerker), bruk en pensel til å løfte stykket og plasser i et begerglass medoxygenated, romtemperert aCSF. Vanligvis kan man få 3-4 skiver inneholder striatale banene komplekse slik at caudatus-putamen og nucleus accumbens er inkludert.
  9. La skivene til å akklimatisere seg i oxygenated aCSF ved romtemperatur i minst 1 time før du bruker for eksperimenter.

3. Voltammetriske opptak fra skiver

Mens skiver er incubating kan slice opptak kammeret være forberedt.

  1. Ta slange koblet til nedsenkning innspilling kammeret (Custom Scientific, Denver, CO) og plasser i oxygenating, romtemperatur aCSF. Sett perfusjon pumpe (Watson Marlow Limited, Falmouth, England) til en strømningshastighet på 1 ml / min. Still temperaturen controller til 32 ° C. Etter aCSF fyller spesialbygde slice holderen (modifisert mesh plate scenen), forberede den på skive ved å fjerne eventuelle luftbobler med en nål sprøyte (BD spinal p).
  2. Prime stykket badekaret ved å tegne et vakuum påutstrømningen tubing (som fører til glass flytende avfall flaske) ved hjelp av en sprøyte for å starte flyt. Plasser en kimwipe å fungere som en veke på kanten av stykket innehaveren å kontrollere buffer overflow.
  3. Etter 1 times inkubasjon, overføre skivene til stykket innehaveren i innspillingen kammer, som er kontinuerlig perfused med 95% O 2 / 5% CO 2 romtemperatur aCSF.
  4. Senk Ag / AgCl referanse elektrode i stykket holderen (tapet til lokket av skive kammer) og koble elektroden ved hjelp av en alligator klipp til hodet scenen.
    • Den Ag / AgCl referanse elektrode kan gjøres i huset med anodisering (+1 V) en 250 mikrometer sølv wire (AM Systems, Carlsborg, WA) i 1 M HCl i 5 minutter å sette inn et tynt lag av AgCl på overflaten av sølv wire.
  5. Senk wolfram stimulerende elektrode (Plast One, Roanoke, VA) til overflaten av striatale banene hjernen skive. Den stimulerende elektrode kommer i kontakt med slice som hviler på toppenav det, men bør ikke stikke hull på skive. I vårt eksperimentelle oppsett, er stimulering generert av en Neurolog stimulator.
  6. Den karbon fiber jobbe microelectrode er tilbake fylt med en 150 mM KCl løsning ved hjelp av en BD spinal nål. En ledning er da satt inn (Squires Electronics, Cornelius, OR), som er koblet til hodet stadium av lavt støynivå ChemClamp potentiostat (Dagan Foretak, Minneapolis, MN) ved hjelp av en alligator klipp. Arbeidsgruppen elektroden er plassert ca 100-200 mikrometer unna bipolar stimulerende elektroder, om lag 75 mikrometer dypt inn i skive.
  7. Elektrisk stimulering, enten ved hjelp av single (monophasic, 350 μA, 60 Hz, og 4 ms pulsbredde) eller flere (f.eks 5 pulser, 350 μA, 20 Hz, og 4 ms bred) pulser, blir levert av stimulerende elektrode å fremkalle signalstoffet utgivelse 3.
  8. For å måle elektrisk fremkalt dopamin bruker FSCV, er en trekant bølgeform brukt til elektroden. Typiske parametre for DOPamin deteksjon: potensialet i karbon fiber microelectrode holdes på -0,4 V versus en Ag / AgCl referanse elektrode, trappet til en positiv grense på 1,2 V, og deretter brakt tilbake ned til -0,4 V ved en skanning hastighet på 400 V / s .
  9. Stykket er elektrisk stimulert hvert 5. minutt og voltammetriske målinger av den resulterende dopamin effluks er laget i 15 sekunder.
  10. Etter minst tre stabile elektrisk stimulert frisetting av dopamin opptak (forskjell mellom topp høyde er <10%), er aCSF inneholder farmakologiske agent av interesse perfused ved en strømningshastighet på 1 ml / min over skive i 30 minutter for å oppnå maksimal effekt. Elektrisk stimulert dopamin er innspilt hvert 5. minutt i løpet av de farmakologiske perfusjon.

Fire. Dataanalyse

Resulterende nåværende versus tid spor innhentet fra stykket kan passe med ikke-lineær regresjon til et sett av Michaelis-Menten baserte likninger, som beskrevet av Wightmanog kolleger i programvare skrevet i LabVIEW (National Instruments, Austin, TX) 4-6. I denne programvaren, kan nåværende versus tid spor monteres av varierende to parametre, V max (nM / s, som tilsvarer frekvensen av opptaket av dopamin transportør som demonstrert av synkende fasen av spor) og dopamin konsentrasjon per puls (nM , tilsvarende topphøyde maksimum). K m verdi, reflekterende av affinitet for dopamin for dopamin transporter, er satt til 160 nM og ikke endret. Elektroden er post-kalibrering faktor som er bestemt etter at forsøket er nødvendig før montering. LabVIEW software inneholder determinantkoeffisient (R 2) parameter for å bestemme godhet passer (R 2 verdier> 0,8 er brukt).

5. Representant Resultater

FSCV ble brukt til å undersøke single-puls, elektrisk stimulert dopamin frigjøring og opptak i caudatus-sattamen (CPU), nucleus accumbens (NAC) kjerne, og NAC shell i mus. Representant resultatene vist i Figur 1A viser gjeldende (eller konsentrasjon) versus tid plott. Den røde pilen indikerer når elektrisk stimulering påføres slice etterfulgt av en tilsvarende økning i mengden av strøm som skyldes endringer i dopamin konsentrasjon i karbon fiber microelectrode. Den dominerende prosessen under elektrisk stimulering er dopamin utgivelsen, men andre prosesser som opptak og diffusjon bidrar til den generelle observerte topphøyde også. Den synkende fasen av toppen er i hovedsak tilskrives reopptak av signalstoffet ved transportør sin siden neuronal stimulering har blitt stoppet 7. Imidlertid er peak forfall ikke begrenset til reuptake, som diffusjon og metabolisme bidrar også til nedgangen i strømmen. Det har vært postulert at siden den tid omfanget av elektrokjemiske målinger er et spørsmål om sekunder, er FSCV for fort til å måle contributions fra stoffskiftet 7. I disse nåværende versus tid spor, er y-aksen konvertert til konsentrasjon (mM) med post-eksperiment kalibreringsfaktoren. Det innfelte for figur 1A er de respektive bakgrunnen trekkes syklisk voltammograms for gjeldende versus tid spor. Plotting den målte strømmen (y-aksen) mot den anvendte potensialet til elektroden (x-akse), er dopamin kjemisk identifisert med en observert oksidasjon topp på 0,6 V og en tilsvarende reduksjon peak av dopamin-orto-quinone er observert ved - 0,2 V versus en Ag / AgCl referanse elektrode. Den tredje representasjon av dataene bruker en tre-dimensjonal pseudo-farger plottet (Figur 1B) kombinere informasjon fra både nåværende versus tid spor og sykliske voltammogram å danne en enkelt tomt. I det representative pseudo-farger tomten, er tid plottet i sekunder langs x-aksen, er spenningen til karbon fiber jobber microelectrode grafisk langs y-aksen, og strømmen er representert som falSE farge langs z-aksen. På grunn av den lille størrelsen av karbon fiber microelectrodes (~ 7 mikrometer i diameter), kan elektrisk stimulert dopamin dynamikk bli oppdaget i diskrete anatomiske regioner i striatum (CPU kontra NAC kjerne versus NAC skall, figur 2).

En fordel med å bruke striatale banene koronale skiver er at det eliminerer bidrag fra dopamin celle organer, og åpner for en undersøkelse av presynaptiske dopamin dynamikk. Presynaptisk kontroll av dopamin utslipp og opptak er ikke strengt begrenset til dopamin autoreceptor eller transportør funksjoner som andre har vist 16, 17. Heteroreceptors andre nervesystemer også modulere dopamin 18 dynamikk, 19. Representant nåværende versus tid spor vist i Figur 3A viser at når skivene er behandlet med 1 mM quinpirole (D2/D3 reseptor agonist) i 30 minutter, en reduksjon i elektrisk fremkalt dopamin utgivelsen er observert. På den annen side, når et substratfor dopamin transporter, som for eksempel metamfetamin er perfused over skive i 30 minutter, er det ingen forskjell i dopamin utgivelsen observert (Figur 3B). Toppen forfall er forskjøvet til høyre, som vanligvis er assosiert med forandringer i dopamin transporter kinetikk (K m) 3. Endelig er Figur 3C en representant spor av den nåværende versus tid spore når stykket har vært badet i en 100 ng / mL hjerne-avledet neurotrophic factor (BDNF) løsning, som har vært hypotese å påvirke dopamin frigjøre 20 dynamikk, 21. Fra denne representative spor, kan det sees at BDNF har evnen til å forbedre elektrisk utløste frisetting av dopamin. Samlet utgjør disse farmakologisk behandling understreke nytten av FSCV å sondere dopamin dynamikken i striatum.

Den primære begrensning av å bruke hjernen skiver å undersøke presynaptiske dopamin dynamikken ved FSCV er at neurocircuitry fra et intakt hjerne er tapt.Med slice FSCV er det umulig å studere effekter av nevrotransmittere fra andre områder av hjernen, noe som gjør det vanskelig å forstå bidrag av disse systemene på funksjonaliteten i regionen som undersøkes (f.eks striatum), eller å vurdere ikke-stimulerte dopamin nivåer. Imidlertid har siste tekniske fremskritt i FSCV tillatt for dopamin forbigående målinger (med og uten elektrisk stimulering) i fritt bevegelige rotter i respons til en farmakologisk manipulasjon, self-administrasjonen, eller nyhet 22-24. Samlet gir slice FSCV verdifull informasjon om presynaptiske dopamin dynamikk, og kopling slice FSCV resultater til komplementære nevrokjemiske teknikker som microdialysis, elektrofysiologi, og / eller fritt bevegelige FSCV tilbyr et mer helhetlig syn på nevrotransmitter funksjon i hjernen.

Figur 1
Figur 1. Elektrisk evoked dopamine utslipp målt ved hjelp FSCV følgende single-puls stimulering i dorsal CPU skiver fra C57Bl/6J mus. (A) Konsentrasjonen versus tid spore hvor dopamin utgivelsen ble fremkalt av en enkelt puls (rød pil). Singelen Stjernen representerer faktorer som bidrar til økningen i konsentrasjonen, som hovedsakelig er dopamin utgivelsen, men opptak og spredning også bidra. Den doble Stjernen representerer peak signal tilbake til baseline, hovedsakelig på grunn av opptak, men også diffusjon bidrar. Innfelt viser tilsvarende sykliske voltammograms. (B) Representant farge plott fra den dorsale CPU visningstiden (x-aksen), anvendt potensial til karbon fiber microelectrode versus Ag / AgCl referanse elektrode (y-akse), og strøm i pseudo-farger.

Figur 2
Figur 2. Dopamin utgivelsen fremkalt av en enkelt elektrisk stimulering puls (angitt med rød pil) i NAC kjernenog skall fra C57Bl/6J mus. (A og C) Konsentrasjonen versus tid spor og tilhørende syklisk voltammograms (innfelt) fra NAC kjerne og skall. (B og D) Som tidligere beskrevet, representant farge plott fra NAC kjerne og skall.

Figur 3
Figur 3 Representant spor etter stykket ble behandlet med en farmakologisk agent for 30 minutter;. I alle tilfeller, var en enkelt puls brukes til å fremkalle frisetting av dopamin i CPU. (A) Bruk av dopamin D2-reseptoragonist, quinpirole (red trace) sammenliknet med før-behandling (svart spor). (B) Metamfetamin perfusjon (lilla spore) sammenliknet med før-behandling (svart spor). (C) Muligheten av hjerne-avledet neurotrophic faktor å påvirke dopamin dynamikk (blå spore) sammenliknet med før-behandling (svart spor).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollen som presenteres her demonstrerer hvordan å forberede og bruke musen koronale hjernen skiver for FSCV eksperimenter. Selv om denne metoden er spesifikk for innhenting og måling dopamin dynamikk, andre nevrotransmittere som adenosin, har hydrogen peroxide, noradrenalin og serotonin vært overvåket in vivo eller in vitro med 3 FSCV, 8-11. FSCV kan brukes til å overvåke noen av disse andre nevrokjemiske med enkle modifikasjoner av bølgeform brukes til å arbeide elektrode 3, 11. Siden mange av disse nevrokjemiske artene har lignende oksidasjon potensialer, sykliske voltammograms generert gir en unik kjemisk fingeravtrykk for hver oxidizable arter, som tillater kjemisk identifikasjon. Videre har FSCV blitt brukt i ulike arter, fra frukt fluer til ikke-menneskelige primater, for å få en bedre forståelse av nevrotransmisjon i disse modellorganismer 12-15. En av de viktigste grunnene til at FSCV har been brukes på en slik rekke arter er på grunn av liten diameter av karbon fiber microelectrodes, vanligvis mindre enn 7 mikrometer i diameter. Som et resultat av disse microelectrodes gjør det mulig å prøve vev fra svært små miljøer, som i tilfellet med bananflue hjernen (NL), eller å diskriminere fra diskrete sub-anatomiske regioner som NAC kjernen versus skallet i større arter 12 -14.

I konklusjonen, presenterte resultatene her viser at slice voltammetry er et uvurderlig elektrokjemisk verktøy for å sondere presynaptiske dopamin dynamikk i musen striatum. Den representative data fokuserer på perfusing farmakologiske agenter over en hjerne skive fra en "normal eller sunn kontroll og evne til å karakterisere parametre av dopamin utslipp og opptak. Videre kan FSCV brukes til å vurdere forskjeller i elektrisk stimulert frigjøring og opptak parametre i genmodifiserte eller behandlet dyr på egen hånd eller etter Pharmacological behandling 15-16. Slice FSCV gir en unik mulighet til å undersøke dopamin nevrotransmisjon dynamikken innen diskret anatomiske regioner som forekommer på en tidsskala av millisekunder. Samlet gir elektrokjemiske teknikken FSCV både forbedret romlig og tidsmessig oppløsning sammenlignet med andre nevrokjemiske teknikker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklært.

Acknowledgments

Finansiering levert av National Institute on Alcohol Abuse og alkoholisme (Niaa; AA-016967 og AA016967-01S1, TAM), Wayne State University starte opp midler, og Wayne State University Research Grant Program. Innholdet er utelukkende ansvaret til forfattere og representerer ikke offisielle utsikt over Niaa eller National Institutes of Health.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potassium Chloride Fisher Scientific 7447407
Sodium chloride EMD Millipore 7647145
Magnesium chloride Fisher Scientific 7791186
Calcium chloride Fisher Scientific 10035048
Sodium bicarbonate EMD Millipore 144558
Sodium phosphate,Dibasic EMD Millipore 7558794
D-glucose Fisher Scientific 50997
Ascorbic acid Fisher Scientific 50817
Sucrose Fisher Scientific 57501
Carbon fiber Goodfellow
Glass capillary A-M Systems 602000
Silver wire A-M Systems 787000
Tungsten stimulating electrode Plastics One
Platinum wire
Lead wire Squires Electronics, Cornelius, OR
Loctite 404 instant adhesive Hankal Corp.
Razor blade World Precision Instruments, Inc.
BD Spinal needle BD Biosciences REF 405234
Surgical Blade Feather Safety Razor Co, Ltd.
TH software ESA Inc.,Chelmsford, MA
Submersion recording chamber Custom Scientific
Neorolog stimulus isolator Digitimer Ltd. NL800A
Automatic temperature controller Warner Instruments
Microscope (SZX7) Olympus Corporation
Microscope Fisher Scientific
Vibratome 3000 sectioning system St. Louis , MO.
Perfusion pump Watson-Marlow Pumps Group H110708
Micropipette puller Narishige International
ChemClamp potentiostat Dagan Corporations

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pike, C. M., Grabner, C. P., Harkins, A. B. Fabrication of Amperometric Electrodes. J. Vis. Exp. (27), e1040-e1040 (2009).
  2. Lack, A. K., Diaz, M. R., Chappell, A., DuBois, D. W., McCool, B. A. Chronic ethanol and withdrawal differentially modulate pre- and postsynaptic function at glutamatergic synapses in rat basolateral amygdala. J. Neuropyhysiol. 98, 3185-3196 (2007).
  3. John, C. E., Jones, S. R. Voltammetric characterization of the effect of monoamine uptake inhibitors and release on dopamine and serotonin uptake in mouse caudate-putamen and substantia nigra slices. Neuropharmacology. 52, 1596-1605 (2007).
  4. Wightman, R. M., Amatore, C., Engstrom, R. C., Hale, P. D., Kistensen, E. W., Kuhr, W. G., May, L. J. Real-time characterization of dopamine overflow and uptake in the rat striatum. Neuroscience. 25, 513-523 (1988).
  5. Wightman, R. M., Zimmerman, J. B. Control of dopamine extracellular concentration in rat striatum by impulse flow and uptake. Brain. Res. Brain. Res. Rev. 15, 135-144 (1990).
  6. Jones, S. R., Garris, P. A., Kilts, C. D., Wightman, R. M. Comparison of dopamine uptake in the basolateral amygdaloid nucleus, caudate-putamen, and nucleus accumbens of the rat. J. Neurochem. 64, 2581-2589 (1995).
  7. Michael, D. J., Wightman, R. M. Electrochemical monitoring of biogenic amine neurotransmission in real time. J. Pharm. Biomed. Anal. 19, 33-46 (1999).
  8. Pajski, M. L., Venton, B. J. Adenosine release evoked by short electrical stimulations in striatal brain slices is primarily activity dependent. A.C.S. Chem. Neurosci. 1, 775-787 (2010).
  9. Sanford, A. L., Morton, S. W., Whitehouse, K. L., Oara, H. M., Lugo-Morales, L. Z., Roberts, J. G., Sombers, L. A. Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes. Anal. Chem. 82, 5205-5210 (2010).
  10. Park, J., Kile, B. M., Wightman, R. M. In vivo voltammetric monitoring of norepinephrine release in the rat ventral bed nucleus of the stria terminalis and anteroventral thalamic nucleus. Eur. J. Neurosci. 30, 2121-2133 (2009).
  11. Hashemi, P., Dankoski, E. C., Petrovic, J., Keithley, R. B., Wightman, R. M. Voltammetric detection of 5-hydroxytryptamine release in the rat brain. Anal. Chem. 81, 9462-9471 (2009).
  12. Borue, X., Cooper, S., Hirsh, J., Condron, B., Venton, B. J. Quantitative evaluation of serotonin release and clearnece in drosophila. J. Neuroscience. Methods. 179, 300-308 (2009).
  13. Vickrey, T. L., Condron, B., Venton, B. J. Detection of endogenous dopamine changes in drosophila melanogaster using fast-scan cyclic voltammetry. Anal. Chem. 81, 9306-9313 (2009).
  14. Makos, M. A., Han, K. A., Heien, M. L., Ewing, A. G. Using in vivo electrochemistry to study the physiological effects of cocaine and other stimulants on the drosophila melanogaster dopamine transporter. A.C.S. Chem Neurosci. 1, 74-83 (2009).
  15. Budygin, E. A., John, C. E., Mateo, Y., Daunais, J. B., Friedman, D. P., Grant, K. A., Jones, S. R. Chronic ethanol exposure alters presynaptic dopamine function in striatum of monkeys: a preliminary study. Synapse. 50, 266-268 (2003).
  16. Jones, S. R., Gainetdinov, R. R., Jaber, M., Giros, B., Wightman, R. M., Caron, M. G. Profound neuronal plasticity in response to inactivation of the dopamine transporter. PNAS. 95, 4029-4034 (1998).
  17. Kennedy, R. T., Jones, S. R., Wightman, R. M. Dynamic observation of dopamine autoreceptor effects in rat striatal slices. J. Neurochem. 59, 449-445 (1992).
  18. Rice, M. E., Cragg, S. J. Nicotine amplifies reward-related dopamine signals in striatum. Nat. Neurosci. 7, 583-584 (2004).
  19. Zhang, L., Doyon, W. M., Clark, J. J., Phillips, P. E., Dani, J. A. Controls of tonic and phasic dopamine transmission in the dorsal and ventral. 76, 396-404 (2009).
  20. Paredes, D., Grnaholm, A. C., Bickford, P. C. Effects of NGF and BDNF on baseline glutamate and dopamine release in the hippocampal formation of the adult rat. Brain. Res. 11141, 56-64 (2007).
  21. Goggi, J., Puller, I. A., Carney, S. L., Bradford, H. F. Signalling pathways involved in the short-term potentiation of dopamine release by BDNF. Brain. Res. 968, 156-161 (2003).
  22. Cheer, J. F., Wassum, K. M., Heien, M. L., Phillips, P. E., Wightman, R. M. Cannabinoids enhance subsecond doapmine relese in the nucleus accumbens of awake rats. J. Neurosci. 24, 4393-4400 (2004).
  23. Phillips, P. E., Stuber, G. D., Heien, M. L., Wightman, R. M., Carelli, R. M. Subsecond dopamine release promotes cocaine seeking. Nature. 422, 614-618 (2003).
  24. Robinson, D. L., Heien, M. L., Wightman, R. M. Frequency of dopamine concentration transients increases in dorsal and ventral striatum of male rats duing introduction of conspecifics. J. Neurosci. 22, 10477-10486 (2002).

Tags

Nevrovitenskap caudatus-putamen nucleus accumbens microelectrodes dopamin transporter dopamin utgivelsen
Presynaptiske Dopamin Dynamics i striatale banene Brain Slices med Fast-scan Syklisk Voltammetry
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Maina, F. K., Khalid, M., Apawu, A.More

Maina, F. K., Khalid, M., Apawu, A. K., Mathews, T. A. Presynaptic Dopamine Dynamics in Striatal Brain Slices with Fast-scan Cyclic Voltammetry. J. Vis. Exp. (59), e3464, doi:10.3791/3464 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter