Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Samtidig Elektroencefalografi, realtidsmätning av laktat koncentration och optogenetic Manipulering av neuronal aktivitet hos gnagare Cerebral Cortex

Published: December 19, 2012 doi: 10.3791/4328

Summary

Ett förfarande beskrivs för att manipulera aktiviteten hos cerebrala kortikala pyramidala nervceller optogenetically medan elektroencefalogram, elektromyogram, och cerebral laktatkoncentrationen övervakas. Experimentella inspelningar utförs på kabel-bundna möss medan de genomgår spontana Sleep / Wake-cykler. Optogenetic utrustning monteras i vårt laboratorium, färdskrivare är kommersiellt tillgänglig.

Abstract

Även hjärnan utgör mindre än 5% av kroppens vikt, utnyttjar det ungefär en fjärdedel av den glukos som används av kroppen i vila 1. Funktionen av icke rapid eye movement sleep (NREMS), den största delen av sömn efter tid, är osäkert. Emellertid, är en framträdande egenskap hos NREMS en betydande minskning i hastigheten av cerebral glukosanvändning relativt vakenhet 2-4. Detta och andra fynd har lett till den vitt spridda uppfattningen att sömnen tjänar en funktion relaterad till cerebral metabolism. Men de mekanismer som ligger bakom minskningen av cerebral glukosmetabolism under NREMS återstår att klarlägga.

Ett fenomen i samband med NREMS som kan påverka cerebral ämnesomsättning är förekomsten av långsamma vågor, svängningar vid frekvenser mindre än 4 Hz i elektroencefalogram 5,6. Dessa långsamma vågor detekteras i nivå med skallen eller cerebrala kortikala ytan återspeglarsvängningar underliggande neuroner mellan en depolariserad / upp tillstånd och en hyperpolariserad / ned-läge 7. Under ned-läge, inte genomgår celler inte aktionspotentialer för intervaller på upp till flera hundra millisekunder. Restaurering av joniska koncentrationsgradienter efter det att aktionspotentialer innebär en betydande metabolisk belastning på cellen 8, avsaknad av aktionspotentialer vid ned associerade med NREMS kan bidra till minskad ämnesomsättning i förhållande till vakna.

Två tekniska utmaningar måste lösas för att denna hypotetiska relation som ska testas. Först var det nödvändigt att mäta cerebral glykolytiska metabolismen med en tidsupplösning reflekterande av dynamiken i den cerebrala EEG (dvs över sekunder snarare än minuter). För att göra det, mätte vi koncentrationen av laktat, produkten av aerob glykolys, och därför en avläsning av graden av glukosmetabolismen i hjärnan hos möss. Laktat varmäts med en laktatoxidas baserad realtid sensor inbyggd i frontala cortex. Den avkännande mekanism består av en platina-iridium elektrod omgiven av ett skikt av laktatoxidas molekyler. Metabolism av laktat genom laktatoxidas producerar väteperoxid, som alstrar en ström i platina-iridium elektrod. Så en upprampning av cerebral glykolys ger en ökning i koncentrationen av substratet för laktatoxidas, som sedan återspeglas i ökad ström vid den avkännande elektroden. Det var dessutom nödvändigt att mäta dessa variabler samtidigt manipulera retbarhet av hjärnbarken, i syfte att isolera denna variabel från andra aspekter av NREMS.

Vi utarbetat ett experimentellt system för samtidig mätning av neuronal aktivitet via elecetroencephalogram, mätning av glykolytiska flödet via en laktat biosensor, och manipulation av cerebral kortikal neuronal aktivitet genom optogenetic aktivering av pyraMIDAL nervceller. Vi har använt detta system för att dokumentera sambandet mellan sömn-relaterade elektroencefalografiska vågformer och ögonblicket till ögonblick dynamik laktat koncentration i hjärnbarken. Protokollet kan vara användbar för varje enskild person intresserad av att studera i fritt beter gnagare, förhållandet mellan neuronal aktivitet mätt vid elektroencefalografiska nivå och cellulära energier i hjärnan.

Protocol

1. Kirurgisk Förberedelse av djuren

1. Försökspersoner

Använd möss av B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgen linje 9, JAX stam # 7612) eller andra möss som uttrycker den blå ljuskänsliga katjon kanal Channelrhodopsin-2, i cerebrala kortikala neuroner. Applicering av blått ljus till hjärnbarken av B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgena linje orsakar pyramidala nervceller som uttrycker Channelrhodopsin-2 att depolarisera och genomgå aktionspotentialer 9,10. Som en konsekvens av pyramidal cellaktivering, lokala interneuroner aktiveras, och förändringen i potential fortplantas till neuroner bortom platsen för stimuleringen 10. Operera under sterila förhållanden i anslutning till gällande regulatoriska riktlinjer: autoklav kirurgiska verktyg och softpacks (kirurgiska området, gasväv kuddar), varm pärla sterilisera alla värmetåliga implanterade metall enheter (kanyler, skruvar och ledningar)för 30-sek; Desinficera värme-intoleranta implantat (fiberoptisk kabel, plast-kontakt) med en 10-sek dopp i etanol, blåsa etanol-doppade objekt torra genom tillämpning av konserverad luft.

2. Anestesi, stereotaktisk placering och röjning av skallen

Använd IMPAC 6 Integrerad Multi Patient (Vet Equip Inc) för att söva musen. Använd 5% Isoflurane/95% syre för induktion och 3% Isoflurane/97% syre för underhåll under operation. Placera djuret på en cirkulerande vatten filt satt till 37 ° C. Det är inte nödvändigt att övervaka kroppstemperaturen om filten hålls vid denna temperatur.

3. Förbereda skallen för implantation

Förbered snittet webbplatsen genom att raka alla päls från toppen av skallen. Den rakade området bör sträcka sig i sidled från öra till öra och anterior-posterior från ögonen till den bakre änden av skallen. Desinficera exponerad hud med tre consecutive svabbar av Betadine följt av etanol. Gör en medial snitt på toppen av skallen, från mellan ögonen på baksidan av skallen. Rengör skallen med väteperoxid och steril saltlösning (0,9% NaCl). Styr blödning med cauterizing verktyg. Lokalisera och markera bregma och lambda för att bestämma stereotaktiska koordinater. Stereotaktiska koordinater för elektrod / optogenetic stimulans konfigurationer som vi har använt presenteras i tabell 1 och visas schematiskt i figur 1A.

4. Beredning av implantationsställen på skallen

Använd en hög hastighet dental borrmaskin med en 0,5 mm kula Burr bit att upprätta varje implanteringsstället i skallen. Fasa yttre marginal varje hål med en 0,7 mm kula Burr lite för att underlätta skruv insättning.

5. Insättning och Säkring av kanyler, leder EMG och EEG Leads

Sätt EEG skruvarna (0.8mm i längd, med 2 cm av obestruket 30-gauge förtennad-koppar buss tråd före lödda att skruva huvudet) i hålen och köra dem med en slitsad skruvmejsel ungefär 4-5 varv för att få önskat djup. Håll guide kanyler på plats med en stereotaxisk kanyl hållare och sedan fästa dem till skallen och ankare med akryl cement. Varje guide kanyl bör innehålla en dummy kanyl / nål (Plast One, del # C312 DC \ 1) från tidpunkten för operation för att tiden för experiment (10-14 dagar) för att upprätthålla öppenhet.

6. Utgående Kirurgisk Site

När EEGs och kanyler guide är placerade i skallen, dem band tillsammans med dental akryl cement (Lang Dental - Ortho-Jet cement). Efter cement-apparater, placera plasten kontakt (Pinnacle Technology del # 8402) över den torkade cement högen. Löd ändarna av trådarna som härrör från EEG leder till kontakterna på plasten kontakten. Inlägga tråden leder i cement. Sedan dra EMG ledningarna genom NACK muskelns genom att skjuta dem i pipan till ett 21ga nål genomborrade muskler. Knyt en dubbel kirurg knut 5-0 nylon sutur runt dessa trådar precis distalt där de kommer ut muskeln. Sutur ihop huden som var tillbakadragen för att komma åt muskelvävnaden med enkla avbrutna kirurg knop, med hjälp av en omvänd skärande P-3 nål och 5-0 nylon sutur.

7. Postoperativ analgesi och återställning

Administrera buprenorfin som analgetikum (0,1 mg / kg, subkutant) och flunixin meglumin (0,1 mg / kg, subkutant) som en anti-inflammatorisk omedelbart efter operationen, och dagligen på dagar 1-2 efter operationen. Tillåta att djur återhämta sig i standardförhållanden kolonin bostäder under minst sju dagar innan försöket. Utan extra omsorg utöver standard koloni bostäder kan kanyler förväntas förbli patent för minst två veckor med kvarliggande nålar fästa på plats. EEG och EMG-sensorer kan också förväntas bibehållafunktionalitet för denna varaktighet.

2. Generering av Tidsinställd ljuspulser

1. Programmering av MC Stimulus enhet

Anslut MC-Stimulus enhet (Multi-Channel System) via en USB-anslutning till en stationär dator. Använd kalkylbladsliknande MC-Stimulus användargränssnitt för att programmera MC Stimulus enheten. Ange önskad TTL (transistor-transistor-logik) spänning för den period de löptider stimulans på och av perioder, antalet cykler önskas per sekund, och det totala antalet upprepade cykler för hela stimulans sessionen. För ytterligare detaljer se MC-Stimulus Teknisk manual:

3. Tillverkning / montering av Fiber Optic PrObes för Light Leverans till hjärnbarken

  1. Förnödenheter och utrustning som behövs finns på: http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf
  2. Kapning och polering av fiberoptiska kablar. http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf

4. Montering av Gnagare optogenetic stimuleringssystem

1. Gränssnitt av MC-Stimulus Unit och Laser

När MC-Stimulus är programmerad, kör den som en fristående signalgenerator av en 5-volts binär ON / OFF-signal. Anslut MC-Stimulus enheten till TTL aktiverade kraftenhet av laser med BNC-kontakter.

2. Producera laserutskrifter via fiberoptisk kabel

Använd den digitala displayen och variabel uteffekt ratten av laser maskinen till manuellly justera uteffekten hos lasern. Anslut enheten lasereffekten till lasern via en bandkabel. Anslut den kvinnliga FC (hylsa kontakt) fibrer adapter lasern till den manliga FC kontakten på den fiberoptiska patch kabel (en 3 m lång, 200 nm diameter glas ledning fiber innesluten i ljusreflekterande akrylatpolymer mantel).

3. Förmedla Laser till djuret: Roterande Kommutator

Anslut den ursprungliga fiberoptisk kabel (3 m längd) och leverans fiberoptisk kabel (45 cm lång) till motsatta ändar av optiska roterande leden omsluter två koUimerande linser (Doric linser). Den fiberoptisk roterskarv tjänar som en kommutator: som djuret rör sig om dess bur, roterar den roterande leden för att förhindra brott på de fiberoptiska kablarna. Använd plast buntband för att fästa kommutatorn till en metall stå ovanför den cylindriska buren där djuret ligger.

4. Fästa Optik Leverans FiberKabel till Head

Hindra musen genom att använda en hand för att fästa musen under en kupad handflata. Rikta in huvudet mellan försöksledaren är mitt och pekfingret. Ta bort dummy kanylen från guiden kanylen placeras för den fiberoptiska kanylen. Rensa guiden kanyl av skräp med hjälp av en steril 25ga nål. Sätt den fiberoptiska kabeln för hand och fäst den på fiberoptikledaren kanyl med en gängad skruvlock bärgades från en dummy kanyl. Kontrollera djupet av insättningen av den fiberoptiska kabeln i hjärnan genom en sutur knut bundet på den fiberoptiska kabeln på ett fast avstånd från den fasta kluvna ände. Hela experimentella anordningen visas i figur 1B.

5. Mätning av EEG definierade Sömn och laktatkoncentrationen under optogenetic stimulering

1. Precalibration av laktat sensor

Pre-kalibrering av laktat sensorn utföres med en in vitro-sats (Pinnacle Technology del # 7000-K1-T). Sensorn jämviktas i fosfatbuffrad saltlösning (pH 7,4), exponerades sedan för tre koncentrationer av L-laktat stegvis enligt tillverkarens protokoll.

2. Införande av Laktat sensor och EEG-kabel

Sätt in i förväg kalibrerad givare i skallen monterade laktat guide kanyl på ett sätt som är identiskt med den fiberoptiska kabeln insättning förfarande (avsnitt 4,4). Anslut laktat sensorn till förförstärkaren för Pinnacle 8.400 biosensorn med bipolära stickkontakter. Fäst denna förförstärkare till 8-poliga kontakten på kirurgiskt implanterade headmount.

3. Etablera optogenetic stimulusintensitet

Innan insamling av data, använda lasern ratten intensitet för att justera intensitet optogenetic stimulans. Amplituden av EEG-reaktion kommer att variera mellan djur, på grund av faktorer som inte har studerats systematiskt, en d måste kontrolleras visuellt i början av stimulering. I praktiken kommer en intensitet av 80-120 μWatts producerar typiskt en ökning i EEG amplitud av ungefär 50% vid frekvensen av stimulering. Post-hoc snabb Fourier-transform-analys (se avsnitt 5,5) är nödvändigt för att kvantifiera den absoluta magnituden av responsen.

4. Datainsamling

Samla data med Pinnacle 8400-systemet: http://pinnaclet.com/pal-8400.html .

5. Databehandling med Neuroscore

Klassificera sömn stater genom visuell inspektion av EEG och EMG data med Neuroscore gränssnittet (DataSciences, International: http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp ) eller Sirenia gränssnittet (Pinnacle Teknik:f = "http://www.pinnaclet.com/sirenia.html" target = "_blank"> http://www.pinnaclet.com/sirenia.html). Processdata i tio-sekunders epoker som vakna, icke-snabba ögonrörelser sömn, eller REM sömn baserad på EEG och EMG. Spara data som Microsoft Excel för ytterligare analys och statistisk testning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Såsom visas i figur 2, en mus utrustad för optogenetic stimulering och laktat / EEG / EMG datainsamling genomgick spontana sömn / vakna tillståndsövergångar medan EEG, EMG och cerebral laktat koncentration övervakades kontinuerligt. Ström vid laktat sensorn ökas under perioder med låg amplitud EEG och minskade under perioder med hög amplitud EEG. Såsom visas i figur 3, båda kanalerna hos EEG reagerar på optogenetic stimuli levereras i frontala cortex.

Figur 1
Figur 1. A) Schematisk återgivning av de kirurgiskt implanterade elektroder EEG, laktat sensor och kanyl för optogenetic stimulering. B) Schematisk återgivning av hela försöksperioden systemet. 1, EEG ledning 1. 2, EEG ledningen 2. Gnd, EEG jordskruv. Ref, EEG referens skruv.tp :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/4328/4328fig1large.jpg "target =" _blank "> Klicka här för att se större bild.

Figur 2
Figur 2. Exempel datainsamling visar att djuret övergått till och från sömn medan instrument för inspelning med biosensorn / optogenetic stimulans konfiguration visas i figur 1A. Optogenetic stimulering tillämpades inte under intervallet visas här. Wake (W) och de två subtyper av sömn, rapid eye movement sleep (R) och icke-rapid eye movement sleep (N) definieras utifrån elektroencefalogram (EEG) och elektromyogram (EMG). Hög amplitud EMG tillsammans med låg amplitud EEG definierar kölvatten. Låg amplitud EMG tillsammans med låg amplitud EEG definierar snabb sömn ögonrörelser. Låg amplitud EMG tillsammans med hög amplitud EEG definierar icke-snabba sömn ögonrörelser. Laktatbiosensor aktuella stiger som en funktion av låg amplitud EEG (dvs.. under både vakna och rapid eye movement sleep) och faller som en funktion av hög amplitud EEG (dvs.. under icke-snabb ögonrörelse sömn).

Figur 3
Figur 3. Representativa data från djur som utsatts för optogenetic stimulering vid 1 Hz (A) eller 10 Hz (B) med användning av biosensorn / optogenetic stimulans konfiguration ses i figur 1A. Spår representerar 60-sek-inspelningar. Tidpunkten för en 30-sek intervall av stimulering indikeras överst på varje panel. Klicka här för att se större bild .

Frontal stimulering-förhållande till bregma (mm)
Ant / Post Lat D / V
EEG1 2,2 1,6 -
EEG2 2,2 -1,6 -
Referens -3,5 -1,5 -
Mark -3,5 1,5 -
Laktat kanyl 1,0 1,6 -0,5
Optogenetic kanyl 1,0 -1,6 -0,5

Tabell 1. Stereotaxisk koordinaterna för kirurgiskt implanterade enheter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Metoderna som presenteras här tillåter en att mäta förhållandet mellan sömn och förändringar i hjärnan koncentrationen av glykolytiska mellanliggande laktat på en tidsskala inte varit möjligt. Djur genomgår spontana övergångar mellan vakna, NREMS och REMS. Dessutom kan vi använda optogenetic stimuli medan djur genomgår dessa övergångar. Data som samlats in hittills visar att både spontan och inducerad vågor påverkar avläsning av en laktatoxidas-baserad biosensor.

Man kan konstruera experimentella system liknande det som beskrivs här med utrustning och programvara från andra källor. Alternativa polysomnografiska som är lämpliga för gnagare inkluderar Data Sciences International 11, och Embla 12. Programvara för viloläge klassificering är tillgänglig från Somnologica 12, Sleep Sign 13 och Icelus 14. Amperometriska biosensorer för mätning av laktatfinns tillgängliga från Quanteon 15. Såvitt vi vet har Pinnacle Technology enda system där biosensorer, EEG och EMG kan mätas samtidigt med en programvara gränssnitt.

Vi har mätt förändringar i både laktat koncentration och EEG-distalt om platsen för optogenetic stimulering. Effekter av optogenetic stimulering vid sådana distala ställen bekräftar att optogenetically-inducerade potentiella förändringar fortplantas bortom stimulering. Man kan mäta dessa parametrar direkt inom området cortex utsätts för ljus, men att mäta dem någon annanstans säkerställer att svaren beror på vågutbredning, i motsats till en artefaktuella svar biosensorn för ljus exponering (som dokumenterats 16). Optogenetically-inducerade 1-Hz vågor skiljer sig från sömn långsamma vågor i att de inte är synkroniserade med subkortikala utskjutande nervceller. Som sådan, förekommer de inte i stereotypa timliga relationer med andra sömnrelateradefenomen, såsom spindlar och K-komplex 17. Huruvida optogenetic stimulering härmar andra effekter av naturliga långsamma vågor (såsom förändringar i synaptisk styrka 18 eller homoeostatic förändringar i EEG långsam våg aktivitet 11) är osäkert. De metoder som beskrivs här kan användas för att ta itu med denna fråga i framtida studier.

Djuren uppbundna av både trådarna transporterande biopotentialer från djur till datorn och den fiberoptiska kabeln som förmedlar blått ljus i hjärnbarken. Både trådlösa EEG / bioanalyte registreringssystem (http://pinnaclet.com/biosensor-recording-sys/fixed-frequency.html) och trådlösa optogenetic enheter stimulering 19 har rapporterats. Har dock två inte integrerats i ett enda fungerande system enligt vår kännedom. Trots den återhållsamhet i samband med en tjudra kabel djuren ofta ses flytta runt sina burar, och mängden tid sover är typiskt för möss som studerats i similar experimentella situationer. Sensorer är kompatibla med detta system är tillgängliga för mätning av andra bioanalytes, inklusive glukos och glutamat. Systemet är därför sannolikt att vara till nytta i andra experimentella situationer där beteendet är EEG och bioanalyte koncentrationer analyseras.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Inga intressekonflikter deklareras.

Acknowledgments

Forskning som finansieras av Department of Defense (Defense Advanced Research Projects Agency, ung fakulteten Award, licensnummer N66001-09-1-2117) och NINDS (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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Kennedy, C. Local cerebral glucose utilization in non-rapid eye movement sleep. Nature. 297 (5864), 325-327 (1982).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Mateo, C. In Vivo Optogenetic Stimulation of Neocortical Excitatory Neurons Drives Brain-State-Dependent. Curr. Biol. , (2011).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Tsunematsu, T., et al. Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice. J. Neurosci. 31 (29), 10529-10539 (2011).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. Cortically-induced coherence of a thalamic-generated oscillation. Neuroscience. 92 (2), 427-443 (1999).
  18. 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).
  19. 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).

Tags

Neurovetenskap fysiologi anatomi medicin farmakologi kirurgi sömn snabba ögonrörelser glukos glykolys pyramidala nervceller channelrhodopsin optogenetics optogenetic stimulering elektroencefalogram EEG EMG hjärna djurmodell
Samtidig Elektroencefalografi, realtidsmätning av laktat koncentration och optogenetic Manipulering av neuronal aktivitet hos gnagare Cerebral Cortex
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Clegern, W. C., Moore, M. E.,More

Clegern, W. C., Moore, M. E., Schmidt, M. A., Wisor, J. Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex. J. Vis. Exp. (70), e4328, doi:10.3791/4328 (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