Summary
ووصف الإجراء لمعالجة النشاط الدماغي من الخلايا العصبية الهرمية القشرية optogenetically بينما رصد الكهربائي، مخطط كهربية العضل، وتركيز اللاكتات الدماغي. يتم تنفيذ تسجيلات تجريبية على الفئران، في حين أنها المربوطة الكابل الخضوع عفوية النوم / اعقاب دورات. يتم تجميع معدات Optogenetic في مختبرنا، ومعدات التسجيل متاح تجاريا.
Abstract
على الرغم من أن الدماغ يمثل أقل من 5٪ من الجسم عن طريق الإعلام، فإنه يستخدم ما يقرب من ربع الجلوكوز التي يستخدمها الجسم أثناء الراحة 1. وظيفة العين السريعة من النوم غير حركة (NREMS)، الجزء الأكبر من النوم قبل الوقت، غير مؤكد. ومع ذلك، واحدة من أبرز سمات NREMS هو انخفاض كبير في معدل استخدام الجلوكوز الدماغي نسبة إلى اليقظة 2-4. وقد أدت هذه النتائج وغيرها إلى الاعتقاد السائد أن النوم يؤدي وظيفة ذات الصلة الأيض الدماغي. ومع ذلك، فإن آليات التي تقوم عليها تخفيض في ايض الجلوكوز الدماغي خلال NREMS لا يزال يتعين توضيح.
واحد الظاهرة المرتبطة NREMS التي قد تؤثر الدماغي معدل الأيض هو حدوث موجات بطيئة، التذبذبات على ترددات أقل من 4 هرتز، في الكهربائي 5،6. هذه الموجات البطيئة الكشف على مستوى الجمجمة أو القشرية الدماغية سطح تعكسالتذبذبات الكامنة بين الخلايا العصبية دولة استقطابها / يصل ودولة hyperpolarized / بنسبة 7. أثناء حالة أسفل، الخلايا لا تخضع إمكانات العمل لفترات تصل إلى عدة مئات من ميلي ثانية. استعادة التدرجات الأيونية بعد تركيز إمكانات العمل يمثل عبئا كبيرا على التمثيل الغذائي للخلية 8؛ غياب إمكانات العمل أثناء حالات أسفل المرتبطة NREMS يمكن أن تسهم في خفض التمثيل الغذائي النسبي لايقاظ.
كان اثنين من التحديات التقنية التي ينبغي معالجتها من أجل هذه العلاقة افتراضية لفحصها. أولا، كان من الضروري لقياس الأيض الدماغي حال السكر مع قرار الزمنية يعكس ديناميات EEG الدماغي (أي، أكثر من ثانية بدلا من دقيقة). للقيام بذلك، قمنا بقياس تركيز اللاكتات، نتاج تحلل الهوائية، وبالتالي قراءات من معدل ايض الجلوكوز في مخ الفئران. كان اللاكتاتتقاس باستخدام أوكسيديز القائمة على استشعار اللاكتات الوقت الحقيقي جزءا لا يتجزأ من القشرة الأمامية. آلية الاستشعار عن بعد يتكون من القطب البلاتين إيريديوم محاطة بطبقة من جزيئات أوكسيديز اللاكتات. استقلاب اللاكتات بواسطة أوكسيديز اللاكتات تنتج بيروكسيد الهيدروجين، التي تنتج تيارا في القطب البلاتين إيريديوم. لذلك تكثف من تحلل الدماغ يوفر زيادة في تركيز الركيزة لاكتات أوكسيديز، الذي ثم ينعكس في زيادة الحالية في القطب الاستشعار عن بعد. بالإضافة إلى ذلك كان من الضروري لقياس هذه المتغيرات في حين التلاعب في استثارة القشرة الدماغية، وذلك لعزل هذا المتغير من جوانب أخرى من NREMS.
ضعنا نظام تجريبي لقياس نشاط الخلايا العصبية في وقت واحد عن طريق elecetroencephalogram، وقياس تدفق حال السكر عن طريق المجس البيولوجي اللاكتات، والتلاعب في الخلايا العصبية الدماغية القشرية النشاط عن طريق تفعيل optogenetic من PYRAميدال الخلايا العصبية. وقد استخدمت هذا النظام ونحن لتوثيق العلاقة بين الطول الموجي الكهربي النوم ذات الصلة وديناميات لحظة إلى لحظة تركيز اللاكتات في القشرة الدماغية. البروتوكول قد تكون مفيدة للكل ذي مصلحة في دراسة والتصرف بحرية في القوارض، والعلاقة بين قياس نشاط الخلايا العصبية على مستوى تخطيط كهربية و طاقة الخلوية داخل الدماغ.
Protocol
1. إعداد الجراحية للحيوانات
1. الموضوعات التجريبية
استخدام الفئران لB6.Cg-TG (Thy1-COP4/eYFP) خط المعدلة وراثيا 18Gfng / J 9؛ JAX سلالة # 7612) أو الفئران الأخرى معربا عن الأزرق قناة الموجبة حساسة للضوء، Channelrhodopsin-2، في الخلايا العصبية الدماغية القشرية. تطبيق الضوء الأزرق إلى قشرة الدماغ من B6.Cg-TG (Thy1-COP4/eYFP) خط المعدلة وراثيا 18Gfng / J يتسبب في الخلايا العصبية الهرمية معربا عن Channelrhodopsin-2 ليزيل الاستقطاب والخضوع العمل إمكانات 9،10. ونتيجة لذلك من تنشيط الخلايا الهرمية، يتم تنشيط interneurons المحلية، ويتم نشر التغيير في القدرة على الخلايا العصبية خارج موقع من التحفيز 10. إجراء عمليات جراحية تحت ظروف معقمة في التقيد بالمبادئ التوجيهية التنظيمية المطبقة: الأدوات الجراحية الأوتوكلاف وsoftpacks (حقل الجراحة، ومنصات الشاش)؛ الساخنة حبة تعقيم جميع الأجهزة التي تتحمل الحرارة معدنية مزروع (القنيات، ومسامير وأسلاك)لثوانى-30؛ تطهير للحرارة التعصب الأجهزة القابلة للزرع (كابل الألياف البصرية، موصل البلاستيك) مع تراجع 10-ثوانى في الإيثانول؛ ضربة الايثانول انخفض البنود الجافة بتطبيق الهواء المعلب.
2. التخدير، والتنسيب التجسيمي وتصفية الجمجمة
استخدام ال 6 المتكاملة إيمباك موضوع المريض (VET تجهيز المؤتمر الوطني العراقي) لنظام تخدير الماوس. استخدام الأكسجين 5٪ Isoflurane/95٪ لتحريض و 3٪ أكسجين Isoflurane/97٪ للصيانة أثناء الجراحة. وضع الحيوان على بطانية المتداولة في المياه تعيين إلى 37 C. وليس من الضروري لمراقبة درجة حرارة الجسم إذا تم الإبقاء على بطانية في درجة الحرارة هذه.
3. إعداد الجمجمة لزراعة
إعداد الموقع من قبل شق حلق جميع الفراء من أعلى الجمجمة. وينبغي توسيع نطاق منطقة حلق أفقيا من الأذن إلى الأذن والأمامي الخلفي من العين إلى نهاية الخلفي من الجمجمة. تطهير الجلد المعرض مع consecutiv 3يتبع مسحات (ه) من betadine من الايثانول. إجراء شق وسطي على الجزء العلوي من الجمجمة، من بين العينين إلى الجزء الخلفي من الجمجمة. تنظيف الجمجمة مع بيروكسيد الهيدروجين وملحي معقم (0.9٪ كلوريد الصوديوم). السيطرة على النزيف مع أداة الكي. تحديد موقع ووضع علامة bregma وامدا لتحديد إحداثيات التجسيمي. يتم عرض إحداثيات التجسيمي للتكوينات التحفيز الكهربائي / optogenetic التي استخدمناها في الجدول (1) ويظهر الشكل 1A في تخطيطي.
4. إعداد مواقع على زراعة الجمجمة
استخدام الحفر بسرعة عالية الأسنان مع قليل 0.5mm لدغ الكرة لإقامة كل موقع زرع في الجمجمة. الشطب الهامش الخارجي للكل ثقب باستخدام 0.7 مم بت لدغ الكرة لتسهيل الإدراج المسمار.
5. الإدراج وتأمين قنية، EMG العروض والعروض EEG
إدراج مسامير EEG (0.8mm في الطول، مع 2 سم من 3 غير المصقول0-قياس المعلبة والنحاس حافلة سلك ملحوم قبل أن المسمار الرأس) في الثقوب وحملهم في فترة زمنية محددة مع يد مفك الثورات 4-5 تقريبا للحصول على العمق المطلوب. عقد القنيات دليل في مكان مع حامل قنية التجسيمي ثم يضعوا لهم الجمجمة والمراسي مع الاسمنت الاكريليك. يجب على كل قنية دليل تحتوي على قنية همية / مرود (بلاستيك واحد، الجزء # C312 DC \ 1) من وقت لعملية جراحية لوقت التجريب (10-14 يوما) للحفاظ على سالكية.
6. إغلاق الموقع الجراحية
مرة واحدة يتم وضع المخ والقنيات دليل في الجمجمة والسندات معا مع الاسمنت الاكريليك الأسنان (الأسنان لانغ - اورثو جيت الأسمنت). بعد مجموعات الأسمنت ووضع موصل البلاستيك (بيناكل الجزء تكنولوجيا # 8402) فوق التلة الاسمنت المجففة. جندى ينتهي من الأسلاك المنبثقة عن EEG يؤدي إلى جهات الاتصال على الموصل البلاستيك. غلف السلك يؤدي في الأسمنت. ثم رسم الأسلاك EMG من خلال العضلات القفويق عن طريق تحريك لهم في برميل إبرة مثقوبة من خلال 21ga العضلات. ربط عقدة مزدوجة جراح لخياطة النايلون 5-0 للتغلب على هذه الأسلاك البعيدة لمجرد الخروج من حيث العضلات. خياطة معا مرة أخرى في الجلد الذي تراجع للوصول إلى الأنسجة العضلية واحدة مع عقدة الجراح توقف، وذلك باستخدام قطع عكس P-3 إبرة خياطة و 5-0 النايلون.
7. تسكين بعد الجراحة والإنعاش
إدارة البوبرينورفين بمثابة مسكن (0.1 مجم / كجم، تحت الجلد) وفلونيكسين أنتيمونيات (0.1 مجم / كجم، تحت الجلد) ومضاد للالتهابات مباشرة بعد الجراحة، ويوميا على 1-2 ايام بعد الجراحة. السماح لاستعادة الحيوانات في مستوى ظروف السكن المستعمرة لسبعة أيام على الأقل قبل التجريب. مع عدم وجود الرعاية السكنية مستعمرة إضافية غير القياسية، يمكن توقع أن تبقى القنيات براءة اختراع لمدة أسبوعين على الأقل مع stylets الساكن تأمين في المكان. ويمكن أيضا أجهزة استشعار EEG EMG ويتوقع أن تحتفظوظائف لهذه المدة.
2. جيل من البقول الخفيفة موقوت
1. برمجة وحدة التحفيز MC
توصيل الوحدة MC-التحفيز (موضوع متعدد الأنظمة قناة) عبر اتصال USB إلى جهاز كمبيوتر سطح المكتب. استخدام جداول البيانات مثل واجهة المستخدم MC-التحفيز لبرنامج وحدة التحفيز MC. أدخل TTL المطلوب (الترانزستور الترانزستور المنطق) الجهد للفترة على وفترات من التحفيز داخل وخارج فترات، وعدد من الدورات في الثانية الواحدة المطلوب، والعدد الإجمالي للدورات متكررة للدورة التحفيز بأكمله. لمزيد من التفاصيل انظر MC-التحفيز التقنية دليل:
3. تصنيع / جمعية العلاقات العامة الألياف البصريةالإجسام سمنة لتسليم الخفيفة إلى قشرة الدماغ
- تم العثور على اللوازم والمعدات اللازمة في: http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf
- قطع وصقل كابلات الألياف البصرية. http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf
4. جمعية Optogenetic القوارض نظام تحفيز
1. واجهة من MC-التحفيز وحدة والليزر
مرة واحدة يتم برمجة وحدة MC-التحفيز، تشغيله كمولد إشارة مستقل من ثنائي فولت 5-ON / OFF إشارة. توصيل الوحدة MC-التحفيز للسلطة TTL وحدة تمكين من الليزر مع موصلات BNC.
2. إنتاج خرج الليزر عبر كابل الألياف البصرية
استخدام شاشة عرض رقمية والطلب المتغير انتاج الطاقة من الليزر وحدة الطاقة إلى دليللاي ضبط انتاج الطاقة من الليزر. توصيل الوحدة قوة الليزر ليزر عبر كبل الشريط. توصيل FC الإناث (الطويق موصل) محول الألياف من الليزر إلى الرابط FC ذكر على الكابل التصحيح الألياف البصرية (بطول م 3، 200 ميكرون قطر الألياف الزجاجية التوصيل المغطى في ضوء يعكس اكريليت البوليمر الكسوة).
3. نقل ليزر للحيوان: عاكس الروتاري
قم بتوصيل كابل الألياف البصرية الناشئة (3 م في الطول) وكابلات الألياف البصرية تسليم (45 سم في الطول) إلى معارضة نهايات مشتركة الروتاري التغليف العدسات البصرية الموازاة اثنين (العدسات دوريسي). الألياف البصرية مفصل دوار بمثابة العاكس: كما يتحرك الحيوان حول قفصه ومفصل دوار يدور لمنع الكسر من الكابلات والألياف البصرية. استخدام العلاقات كبل البلاستيك لتركيب العاكس لمعدن تقف وضعت فوق القفص أسطواني الذي يقع الحيوان.
4. ربط تسليم الألياف البصريةكابل تاريخية
كبح الماوس باستخدام يد واحدة لحفظ الماوس تحت النخيل المقعر. توجيه رئيس الأوسط بين المجرب والسبابة. إزالة دمية قنية من قنية دليل ضعت لقنية الألياف البصرية. مسح قنية دليل الحطام باستخدام إبرة معقمة 25ga. إدراج كابل الألياف البصرية من جهة، وربط لدليل قنية الألياف البصرية مع غطاء المسمار مترابطة إنقاذها من قنية همية. السيطرة على عمق إدخال كابل الألياف البصرية في الدماغ عن طريق ربط عقدة الخيط على الكابل والألياف البصرية على مسافة ثابتة من نهاية ذي المشقوق. يظهر جهاز كامل التجريبية في الشكل 1B.
5. قياس EEG محددة النوم والتركيز اللاكتات خلال تحفيز Optogenetic
1. Precalibration من أجهزة الاستشعار اللاكتات
يتم تنفيذ ما قبل معايرة أجهزة الاستشعار اللاكتات مع في المختبرمجموعة (بيناكل الجزء تكنولوجيا # 7000-K1-T). جهاز الاستشعار هو معايرتها في الفوسفات مخزنة المالحة (الرقم الهيدروجيني 7.4)، ثم تعرض لثلاث تركيزات اللاكتات-L بطريقة تدريجية في البروتوكولات المصنعة.
2. الإدراج من أجهزة الاستشعار واللاكتات كابل EEG
إدراج استشعار ما قبل معايرة في الجمجمة محمولة على قنية دليل اللاكتات بطريقة مطابقة للكابل الألياف البصرية إجراء الإدراج (القسم 4.4). توصيل استشعار اللاكتات إلى المضخم من biosensor 8400 بيناكل مع موصلات المكونات ثنائي القطب. هذا المضخم إرفاق موصل إلى 8-دبوس على headmount جراحيا مزروع.
3. إنشاء Optogenetic كثافة التحفيز
قبل جمع البيانات، استخدام عنصر التحكم شدة مقبض الليزر لضبط شدة التحفيز optogenetic. فإن مدى الاستجابة تختلف باختلاف EEG الحيوانات، وذلك بسبب العوامل التي لم تدرس دراسة منهجية، وهي يجب التحقق عن طريق التفتيش البصري د في بداية التحفيز. في الممارسة العملية، ومن شأن شدة 80-120 μWatts تنتج عادة زيادة في السعة EEG ما يقرب من 50٪ في وتيرة التحفيز. بعد تحليل سريع مخصص تحويل فورييه (انظر القسم 5.5) ضروري لتحديد حجم المطلقة للاستجابة.
4. جمع البيانات
جمع البيانات باستخدام نظام بيناكل 8400: http://pinnaclet.com/pal-8400.html .
5. معالجة البيانات مع Neuroscore
تصنيف الدول النوم عن طريق التفتيش البصري للبيانات EEG EMG ومع واجهة Neuroscore (DataSciences، الدولية: http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp ) أو واجهة Sirenia (بيناكل التكنولوجيا:F = "http://www.pinnaclet.com/sirenia.html" الهدف = "_blank"> http://www.pinnaclet.com/sirenia.html). معالجة البيانات في عشر الثانية والعهود و، غير أعقاب العين السريعة الحركة النوم، أو النوم حركة العين السريعة على أساس EEG EMG و. حفظ البيانات في جداول بيانات Microsoft Excel للتحليل إضافية واختبار الإحصائية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
كما هو مبين في الشكل 2، خضع ماوس مجهزة لتحفيز optogenetic واللاكتات / EEG / EMG جمع البيانات عفوية التحولات حالة سكون / في حين تم رصد أعقاب EEG، EMG وتركيز اللاكتات الدماغي بشكل مستمر. زيادة الحالية في الاستشعار اللاكتات أثناء فترات انخفاض السعة EEG وانخفضت خلال فترات السعة العالية EEG. كما هو موضح في الشكل 3، سواء من قنوات EEG تستجيب للمؤثرات optogenetic تسليمها في القشرة الأمامية.
الشكل 1. تمثيل) تخطيطي من الأقطاب الكهربائية EEG لزرع جراحيا، وأجهزة الاستشعار واللاكتات قنية لتحفيز optogenetic. B) تمثيل تخطيطي للنظام بأكمله التجريبية. 1، الرصاص EEG 1. 2، الرصاص EEG 2. GND، EEG المسمار الأرض. المرجع، EEG المسمار المرجعية.TP :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/4328/4328fig1large.jpg "الهدف =" _blank "> اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر الرقم.
الشكل 2. جمع البيانات مثال يدل على أن الحيوان انتقلت من والى النوم في حين المجهزة للتسجيلات باستخدام التكوين التحفيز المجس البيولوجي / optogenetic ينظر في الشكل 1A. لم يطبق Optogenetic التحفيز أثناء الفاصل الزمني هو موضح هنا. بعد (W) واثنين من الأنواع الفرعية من النوم، والنوم حركة العين السريعة (R) وغير النوم حركة العين السريعة (N) وتعرف على أساس الكهربائي (EEG) ومخطط كهربية العضل (EMG). عالية السعة السعة EMG يرافقه انخفاض EEG يحدد بعد. انخفاض السعة السعة EMG يرافقه انخفاض EEG يعرف النوم حركة العين السريعة. انخفاض السعة EMG يرافقه السعة العالية EEG يعرف غير النوم حركة العين السريعة. اللاكتاتارتفاع المجس البيولوجي الحالية بوصفها وظيفة من السعة منخفضة EEG (أي، على حد سواء خلال النوم السريع بعد وحركة العين) ويقع بوصفها وظيفة من السعة العالية EEG (أي، في غير النوم حركة العين السريعة).
الشكل 3. بيانات تمثيلية من الحيوانات تتعرض لتحفيز optogenetic في 1 هرتز (A) أو هرتز 10 (B) باستخدام التكوين التحفيز المجس البيولوجي / optogenetic ينظر في الشكل 1A. آثار تمثل 60-ثوانى التسجيلات. يشار توقيت فاصل زمني 30-ثوانى من التحفيز في الجزء العلوي من كل لوحة. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .
| الجبهي التحفيز النسبية لBregma (مم) | |||
| النمل / POST | اللات | D / V | |
| EEG1 | +2.2 | +1.6 | - |
| EEG2 | +2.2 | -1،6 | - |
| مرجع | -3،5 | -1،5 | - |
| أرض | -3،5 | 1.5 | - |
| اللاكتات قنية | +1.0 | +1.6 | -0،5 |
| Optogenetic قنية | +1.0 | -1،6 | -0،5 |
الجدول 1. التجسيمي إحداثيات الأجهزة مزروع جراحيا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
عرض طرق تسمح لأحد هنا لقياس العلاقة بين النوم والتغيرات في تركيز الدماغ من اللاكتات وسيطة حال السكر على نطاق والوقت ليس من الممكن في السابق. الحيوانات الخضوع التحولات التلقائية بين NREMS، وبعد REMS. وعلاوة على ذلك، نحن قادرون على تطبيق محفزات optogenetic بينما الحيوانات الخضوع هذه التحولات. جمع البيانات حتى الآن تثبت أن تأثير الموجات التي يسببها كل من العفوية وعلى قراءات من المجس البيولوجي أوكسيديز المستندة إلى اللاكتات.
يمكن للمرء أن بناء النظم التجريبية مماثلة لتلك الموصوفة هنا مع المعدات والبرمجيات من مصادر أخرى. مصادر بديلة للنظم مناسبة لpolysomnographic القوارض وتشمل البيانات العلوم الدولية 11، وEmbla 12. برنامج لتصنيف حالة سكون هو متاح من Somnologica 12، 13 و النوم تسجيل Icelus 14. Amperometric أجهزة الاستشعار لقياس اللاكتاتمتوفرة من Quanteon 15. على حد علمنا، بيناكل التكنولوجيا يوفر النظام الوحيد الذي يمكن أن تقاس أجهزة الاستشعار، وEEG EMG في وقت واحد مع واجهة برنامج واحد.
لقد قمنا بقياس التغيرات في كل من تركيز اللاكتات والبعيدة EEG إلى موقع التحفيز optogenetic. آثار التحفيز optogenetic في مواقع البعيدة مثل يؤكد أن يتم نشر optogenetically الناجم عن التغيرات المحتملة وراء موقع التحفيز. يمكن للمرء أن قياس هذه المعايير مباشرة داخل منطقة القشرة تعرضها للضوء، ولكن في مكان آخر قياس يؤكد أن الاستجابات ومن المقرر أن انتشار الموجات، بدلا من استجابة مصطنعة من biosensor التعرض للضوء ل(كما هو موثق 16). Optogenetically الناجم عن موجات هرتز 1-تختلف عن موجات النوم البطيئة في هذا غير متزامنة من قبل الخلايا العصبية تحت القشرية إسقاط. على هذا النحو، فإنها لا تحدث في العلاقات الزمانية النمطية مع غيرها من النوم ذات الصلةالظواهر، مثل مغزل والمجمعات K-17. سواء optogenetic التحفيز يحاكي آثار أخرى من موجات بطيئة الطبيعية (مثل التغيرات في قوة متشابك 18 أو تغييرات في homoeostatic EEG النشاط البطيء 11) غير مؤكد. ويمكن استخدام الأساليب المذكورة هنا لمعالجة هذه المسألة في الدراسات المستقبلية.
والمربوطة بأسلاك الحيوانات على حد سواء نقل biopotentials من الحيوان الى الكمبيوتر وكابلات الألياف البصرية التي تنقل الضوء الأزرق في قشرة الدماغ. تم الإبلاغ عن كل من الأنظمة اللاسلكية تسجيل EEG / bioanalyte (http://pinnaclet.com/biosensor-recording-sys/fixed-frequency.html) والأجهزة اللاسلكية التحفيز optogenetic 19. ومع ذلك، وهما لم تدمج في نظام واحد يعمل على حد علمنا. على الرغم من ضبط النفس المرتبطة كبل الربط، وغالبا ما ينظر الحيوانات يتحرك أقفاصها، ومقدار الوقت الذي يقضيه نائما هي الحال في الفئران درس في لياليحالات تجريبية imilar. أجهزة الاستشعار المتوافقة مع هذا النظام متاحة لقياس bioanalytes الأخرى، بما في ذلك السكر والغلوتامات. هذا النظام هو بالتالي من المحتمل أن تكون مفيدة في الحالات التجريبية الأخرى التي السلوك، ويتم تحليل تركيزات EEG وbioanalyte.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
الأبحاث الممولة من قبل وزارة الدفاع (الدفاع كالة مشاريع البحوث المتقدمة، جائزة الشباب كلية، منحة رقم N66001-09-1-2117) وNINDS (R15NS070734).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BASi Mouse Guide Cannula | Pinnacle Technology/BASi Inc | 7032 | |
| Lactate Biosensor | Pinnacle Technology | 7004 | |
| Head Mount | Pinnacle Technology | 8402 | |
| Sleep/Biosensor Recording system | Pinnacle Technology | 8400-K1-SL | 2 EEG channels, 1 EMG channel, & 1 biosensor |
| Tethered Mouse in-vitro Calibration kit | Pinnacle Technology | 7000-K1-T | |
| Fiber Optic Guide Cannula | Plastics One | C312G | 21 Gauge Guide Cannula |
| Dummy Cannula | Plastics One | C312DC | 21 Gauge Dummy |
| Diamond Fiber Scribe | Thorlabs | S90W | |
| Fiber Connector Crimp Tool | Thorlabs | CT042 | |
| Furcation Tubing | Thorlabs | FT030 | 03.0 mm |
| Thorlabs | T10S13 | Max Dia. 0.012 | |
| Furcation Tube Stripper | Thorlabs | FTS3 | |
| Bare Hard Cladding Multimode Fiber | Thorlabs | BFL37-200 | 200 μm Core, 0.37 NA |
| Wire Snips/Kevlar Shears | Thorlabs | T865 | |
| Fiber Optic Epoxy | Thorlabs | F112 | |
| Fiber Stripper Tool | Thorlabs | ||
| Glass Polishing Plate | Thorlabs | CTG913 | |
| Rubber Polishing Pad | Thorlabs | NRS913 | |
| Eye Loupe | Thorlabs | JEL10 | |
| Kim Wipes | Thorlabs | KW32 | |
| Compressed Air | Thorlabs | CA3 | |
| Polishing Puck | Thorlabs | D50-xx | |
| Fiber Inspection scope | Thorlabs | CL-200 | |
| Polishing Films | Thorlabs | LFG5P, LFG3P, LFG1P, LFG03P | |
| FC/PC connector end | Thorlabs | 30126G2-240 | 240 μm Bore, SS Ferrule |
| MC Stimulus Unit | Multi-Channel Systems | STG-4002 | |
| MC Stimulus Software | Multi-Channel Systems | MC-Stimulus V 2.1.5 | |
| Blue Laser | CrystaLaser | CL473-050-0 | |
| Laser Power supply | CrystaLaser | CL2005 | |
| Fiber Optic Rotary Joint | Doric Lenses | FRJ-v4 | |
| Table 2. Supplies and equipment. | |||
References
- Magistretti, P. Brain Energy Metabolism. Fundamental Neuroscience. Zigmond, M. J., Bloom, F. E., Landis, S. C., Roberts, J. L., Squire, L. R. , Academic Press. New York. 389-413 (1999).
- Maquet, P., et al. Cerebral glucose utilization during sleep-wake cycle in man determined by positron emission tomography and [18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose method. Brain Res. 513 (1), 136-143 (1990).
- Buchsbaum, M. S., et al. Regional cerebral glucose metabolic rate in human sleep assessed by positron emission tomography. Life Sci. 45 (15), 1349-1356 (1989).
- Kennedy, C. Local cerebral glucose utilization in non-rapid eye movement sleep. Nature. 297 (5864), 325-327 (1982).
- Pappenheimer, J. R., Koski, G., Fencl, V., Karnovsky, M. L., Krueger, J. Extraction of sleep-promoting factor S from cerebrospinal fluid and from brains of sleep-deprived animals. J. Neurophysiol. 38 (6), 1299-1311 (1975).
- Borbely, A. A., Achermann, P. Sleep homeostasis and models of sleep regulation. Principles and Practice of Sleep Medicine. Kryger, M. H., Roth, T., Dement, W. C. , 3rd, W.B. Saunders. Philadelphia. 377-390 (2004).
- Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. Spatiotemporal analysis of local field potentials and unit discharges in cat cerebral cortex during natural wake and sleep states. J. Neurosci. 19 (11), 4595-4608 (1999).
- Astrup, J., Sorensen, P. M., Sorensen, H. R. Oxygen and glucose consumption related to Na+-K+ transport in canine brain. Stroke. 12 (6), 726-730 (1981).
- Arenkiel, B. R., et al. In vivo light-induced activation of neural circuitry in transgenic mice expressing channelrhodopsin-2. Neuron. 54 (2), 205-218 (2007).
- Mateo, C. In Vivo Optogenetic Stimulation of Neocortical Excitatory Neurons Drives Brain-State-Dependent. Curr. Biol. , (2011).
- Wisor, J. P., Clegern, W. C. Quantification of short-term slow wave sleep homeostasis and its disruption by minocycline in the laboratory mouse. Neurosci. Lett. 490 (3), 165-169 (2011).
- El Yacoubi, M., et al. Behavioral, neurochemical, and electrophysiological characterization of a genetic mouse model of depression. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (10), 6227-6232 (2003).
- Tsunematsu, T., et al. Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice. J. Neurosci. 31 (29), 10529-10539 (2011).
- Le, S., Gruner, J. A., Mathiasen, J. R., Marino, M. J., Schaffhauser, H. Correlation between ex vivo receptor occupancy and wake-promoting activity of selective H3 receptor antagonists. J. Pharmacol. Exp. Ther. 325 (3), 902-909 (2008).
- Burmeister, J. J., Palmer, M., Gerhardt, G. A. L-lactate measures in brain tissue with ceramic-based multisite microelectrodes. Biosens. Bioelectron. 20 (9), 1772-1779 (2005).
- Cardin, J. A. Targeted optogenetic stimulation and recording of neurons in vivo using cell-type-specific expression of Channelrhodopsin-2. Nat. Protoc. 5 (2), 247-254 (2010).
- Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. Cortically-induced coherence of a thalamic-generated oscillation. Neuroscience. 92 (2), 427-443 (1999).
- Liu, Z. W., Faraguna, U., Cirelli, C., Tononi, G., Gao, X. B. Direct evidence for wake-related increases and sleep-related decreases in synaptic strength in rodent cortex. J. Neurosci. 30 (25), 8671-8675 (2010).
- Iwai, Y., Honda, S., Ozeki, H., Hashimoto, M., Hirase, H. A simple head-mountable LED device for chronic stimulation of optogenetic molecules in freely moving mice. Neurosci. Res. 70 (1), 124-127 (2011).
