Summary

דופמין Dynamics Presynaptic בתוך פרוסות המוח striatal עם Voltammetry סריקה מהירה מחזורי

Published: January 12, 2012
doi:

Summary

שימוש מהיר סריקה מחזורית voltammetry למדוד עורר חשמלית הדינמיקה דופמין presynaptic ב striatal פרוסות המוח.

Abstract

מחקר מקיף התמקדה הנוירוטרנסמיטר דופמין בגלל חשיבותו מנגנון הפעולה של תרופות של התעללות (קוקאין למשל אמפטמין ו), תפקיד אותו ממלא מחלות פסיכיאטריות (לדוגמא סכיזופרניה הפרעת קשב והיפראקטיביות), ואת מעורבותה ניוונית מחלות כמו פרקינסון מחלת הנטינגטון. בתנאים פיסיולוגיים נורמליים, דופמין ידוע להסדיר פעילות הקוגניציה של תנועה, למידה, להשפיע רגשית, הפרשת הורמון נוירואנדוקריניים. אחד צפיפות הגדולה של נוירונים דופאמין בתוך בסטריאטום, אשר ניתן לחלק לשני אזורים נפרדים neuroanatomical המכונה גרעין האקומבנס ו-caudate putamen. המטרה היא להדגים פרוטוקול כללי voltammetry מהיר סריקה מחזורית פרוסה (FSCV) בתוך בסטריאטום העכבר. FSCV היא טכניקה מוגדרת היטב אלקטרוכימיים מתן הזדמנות למדוד שחרור דופאמין ספיגת בזמן אמת דiscrete אזורים במוח. סיבי פחמן microelectrodes (בקוטר של כ 7 מיקרומטר) משמשים FSCV לזהות חמצון דופאמין. היתרון של שימוש FSCV אנליטיים לזהות דופמין הוא ברזולוציה הטמפורלית משופרת של 100 אלפיות ו ברזולוציה מרחבית של פחות מעשרה מיקרונים, מתן מידע משלים ב microdialysis vivo.

Protocol

1. ניסויית יסודות אלקטרודה ייצור ישנם מספר רב של סיבי פחמן microelectrodes שיטות ייצור שכן רוב נעשות בתוך הבית. בדרך כלל מה מכתיב את הפרטים ייצור אלקטרודה היא טכניקה אלקטרו המוחלת ע?…

Discussion

הפרוטוקול המובא כאן מדגים כיצד להכין ולהשתמש העטרה עכבר פרוסות המוח לניסויים FSCV. אמנם שיטה זו היא ספציפית קבלת ומדידת הדינמיקה דופמין, נוירוטרנסמיטרים אחרים כמו אדנוזין, מי חמצן, נוראדרנלין, וסרוטונין להיות במעקב in vivo או במבחנה עם 3 FSCV, 8 – 11. FSCV ניתן להש…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

במימון המכון הלאומי על אלכוהול התעללות ועל אלכוהוליזם (NIAAA; AA-016967 ו AA016967-01S1: TAM), וויין סטייט להתחיל כספים, ויין סטייט תוכנית המחקר גרנט. התוכן הוא באחריות הבלעדית של המחברים ואינו מייצג את הדעות הרשמיות של NIAAA או מכוני הבריאות הלאומיים.

Materials

Name Company CAS number

Reagent

   

Potassium Chloride

Fisher

7447407

Sodium chloride

EMD Chemicals

7647145

Magnesium chloride

Fisher

7791186

Calcium chloride

Fisher

10035048

Sodium bicarbonate

EMD Chemicals

144558

Sodium phosphate,Dibasic

EMD Chemicals

7558794

D-glucose

Fisher

50997

Ascorbic acid

Fisher

50817

Sucrose

Fisher

57501

 

 

 

Materials

Vendor

Catalogue number

Carbon fiber

Goodfellow Oakdale, PA  

Glass capillary

A-M Systems Carlsborg  WA. 602000

Silver wire

A-M Systems Carlsborg  WA. 787000

Tungsten stimulating electrode

Plastics One, Roanoke, VA  

Platinum wire

   

Lead wire

Squires Electronics, Cornelius, OR  

Loctite 404 instant adhesive

Hankal Corp. Rocky Hill
CT.
 

Razor blade

World precision Instruments Inc. FL.  

BD Spinal needle

BD Medical systems,
Franlin  Lake, NJ
REF 405234

Surgical Blade

Feather  Safety razor Co. LTD. Japan  

 

   

Software

Vendor

Catalogue number

TH software

ESA Inc.,Chelmsford, MA  

Instrument

Vendor

Catalogue number

Submersion recording chamber

Custom Scientific, Denver, CO  

Neorolog stimulus isolator

Digitmeter, Hertfordshire, England  

Automatic  temperature controller

Warner Instrument Corporation  

Microscope (SZX7)

Olympus  

Microscope

Fisher  

Vibratome 3000 sectioning  system

St. Louis , MO.  

Perfusion pump

Watson Marlow Limited, Falmouth Cornwall – England H110708

Micropipette puller

Narishige, Tokyo, Japan  

ChemClamp potentiostat

Dagan Corporations,
Minneapolis, MN.
 

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).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video