Summary

高速スキャンサイクリックボルタンメトリーによる線条体の脳スライスにおけるシナプス前ドーパミンのダイナミクス

Published: January 12, 2012
doi:

Summary

線条体の脳切片に電気的に誘発シナプス前ドーパミンのダイナミクスを測定するための高速スキャンサイクリックボルタンメトリーを使用する。

Abstract

大規模な調査が原因乱用薬物(例えば、コカインとアンフェタミン)、精神疾患で、それが果たす役割(例えば、統合失調症や注意欠陥多動性障害)、及び変性への関与の作用機序でその重要性神経伝達物質のドーパミンに焦点を当てているパーキンソン病やハンチントン病などの疾患。正常な生理的条件下では、ドーパミンは、運動活性、認知、学習、感情的な影響、および神経内分泌ホルモンの分泌を調節することが知られている。ドーパミンニューロンの最大密度の一つは、側坐核と尾状核 – 被殻と呼ばれる2つの別個の神経解剖学の領域に分けることができる線条体、中にです。目的は、マウスの線条体の中でスライス高速スキャンサイクリックボルタンメトリー(FSCV)の一般的なプロトコルを説明することです。 FSCVはdでリアルタイムにドーパミンの放出と取り込みを測定する機会を提供し、明確に定義された電気化学的手法です。iscreteの脳領域。炭素繊維の微小電極(〜7μmの径)ドーパミン酸化を検出するためにFSCVで使用されています。ドーパミンを検出するためにFSCVを使用しての分析の利点 、in vivoマイクロダイアリシスために補完的な情報を提供し、100ミリ秒未満の10ミクロンの空間分解能のその拡張された時間分解能である。

Protocol

1。実験的な必需品電極の作製ほとんどが社内で行われるので、多数のカーボンファイバー微小電極の製造方法があります。一般的にどのような電極の製造の詳細を規定する電極(例えばアンペロメトリー対FSCV)に適用される電気化学的手法です。 FSCVの場合は、微小電極は、次の3段階の手順を使用して社内で行うことができます。炭素繊維電極の製造の…

Discussion

ここで紹介するプロトコルはFSCV実験用マウスの冠状脳スライスを準備し、使用する方法を示します。 11 –このメソッドはドーパミンダイナミクスを取得し、測定に固有のものですが、次のような他の神経伝達物質はアデノシン、過酸化水素、ノルエピネフリン、セロトニンはFSCV 3,8in vivoまたは in vitro モニターされている。 FSCVは、作用電極3,11に適用…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

(; AA – 016967とAA016967 – 01S1、NIAAA TAM)アルコール乱用やアルコール依存症の国立研究所から提供された資金は、ウェイン州立大学は、資金を起動し、ウェイン州立大学研究助成プログラム。内容はもっぱら著者の責任であるとNIAAAや国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。

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).

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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).

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