Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Eşzamanlı Elektroensefalografi, Kemirgen Serebral Korteks Laktat Konsantrasyonu ve Nöronal Faaliyet Optogenetic Manipülasyon Gerçek zamanlı ölçüm

Published: December 19, 2012 doi: 10.3791/4328

Summary

Bir prosedür elektroansefalogram, elektromiyogram ve serebral laktat konsantrasyon takip edilir iken optogenetically kortikal piramidal nöronların etkinlik işlenmesi için tarif edilmektedir. Onlar kendiliğinden uyku / uyanıklık döngüsü geçmesi ise Deneysel kayıtları kablo-tethered fareler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Optogenetic cihaz laboratuar monte edilmiştir; kayıt ekipman ticari olarak temin edilebilmektedir.

Abstract

Beyin kütle ile vücut az% 5 temsil etse de, geri kalan kısmı 1 de vücut tarafından kullanılabilir glikoz yaklaşık dörtte biri kullanır. Olmayan hızlı göz hareketleri uyku (NREMS), zaman uyku büyük kısmının, işlevi belirsizdir. Bununla birlikte, NREMS bir önemli özelliği, uyanıklığı 2-4 nispi serebral glukoz kullanımının oranında önemli bir azalmadır. Bu ve diğer bulgular uyku beyin metabolizması ile ilgili bir işlev hizmet veren yaygın olan bir inancın açmıştır. Ancak, NREMS sırasında serebral glukoz metabolizmasında azalma altında yatan mekanizmaların araştırılmasına ihtiyaç vardır.

Serebral metabolik hızı etkileyebilir NREMS ile ilişkili bir fenomen elektroensefalogramda 5,6 içinde, yavaş dalgalar, 4 Hz az frekanslarda osilasyonları oluşumunu olduğunu. Kafatası ya da kortikal yüzey seviyesinde tespit Bunlar, yavaş dalga yansıtmakBir depolarize / yukarı devlet ve hyperpolarized / aşağı devlet 7 arasındaki temel nöronların salınımlar. Aşağı hal süresince, hücrelerin birkaç yüz milisaniye kadar aralıklarla aksiyon potansiyelleri uğramadı. Aksiyon potansiyelleri sonraki iyonik konsantrasyon gradyanı Restorasyonu hücre 8 üzerinde önemli bir metabolik yük temsil eder; NREMS ile ilişkili aşağı durumlarında aksiyon potansiyellerinin yokluğunda uyanmak için göreceli azalmış metabolizma katkıda bulunabilir.

İki teknik zorluklar test edilecek bu varsayımsal bir ilişki için sırayla ele alınması gerekiyordu. Birincisi, serebral EEG dinamiklerini yansıtan bir zamansal çözünürlüğe sahip serebral glikolitik metabolizması ölçmek için gerekli olduğunu (O dakikalar değil saniyeler içinde, is). Bunu yapmak için, laktat konsantrasyonu, aerobik glikolizi ürün ve bu nedenle farelerin beyinlerinde glikoz metabolizmasının bir okuma hızı ölçüldü. Laktat oldufrontal korteks gömülü laktat oksidaz tabanlı gerçek zamanlı sensör kullanılarak ölçülür. Algılama mekanizma laktat oksidaz molekülü ihtiva eden bir tabaka ile çevrelenmiş, bir iridyum, platin elektrot içerir. Laktat oksidaz tarafından laktat metabolizması platin-iridyum elektrot bir akım üretir hidrojen peroksit üretir. Bu nedenle beyin glikoliz Ramping sonra bir algılayıcı elektrod bir artış akım yansıtılır laktat oksidaz için substrat konsantrasyonunda bir artış sağlar. Bu NREMS diğer yönleriyle bu değişken izole etmek için, serebral korteks uyarılabilirlik işlenirken bu değişkenleri ölçmek için ayrıca gerekli oldu.

Biz pyra arasında optogenetic aktivasyonu ile serebral kortikal nöronal aktivitenin elecetroencephalogram, bir laktat biyosensör ile glikolitik akı ölçüm ve manipülasyon yoluyla nöronal aktivitenin eş zamanlı ölçümü için deneysel bir sistem geliştirdimidal nöronlar. Biz uyku ile ilişkili EEG dalga formları ve serebral korteks laktat konsantrasyonunun an-to-an dinamikleri arasındaki ilişkiyi belgelemek için bu sistemi kullanmış olurlar. Protokolü serbestçe kemirgenler davranıyor yılında, okuyan ilgilenen herhangi bir birey için yararlı olabilir, beyin içinde elektroensefalografik seviyesi ve hücresel enerjetikleri ölçülen nöronal aktivite arasındaki ilişki.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Hayvan Cerrahi Hazırlık

1. Deneysel Konular

Serebral kortikal nöronlarda mavi ışığa duyarlı katyon kanalı, Channelrhodopsin-2, ifade JAX gerginlik # 7612) veya diğer farelerin; B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgenik hat 9 fareler kullanın. B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgenik hat serebral kortekse mavi ışık Uygulama potansiyelleri 9,10 depolarize ve eylem geçmesi Channelrhodopsin-2 eksprese piramidal nöronları neden olur. Piramidal hücre aktivasyonunun bir sonucu olarak, lokal internöron aktive edilir, ve potansiyel değişim uyarım 10 dışında yer nöron yayılır. ; Sıcak boncuk tüm ısıya dayanıklı implante metal cihazlar (kanüller, vida ve teller) sterilize otoklav cerrahi aletler ve softpacks (cerrahi alanında, gazlı bez): geçerli düzenleyici kurallarına bağlılık içinde steril koşullarda cerrahi gerçekleştirin30 sn için; etanol içinde 10 sn daldırma ile ısı-hoşgörüsüz implante edilebilir cihazlar (fiber optik kablo, plastik konektör) Dezenfekte; konserve hava uygulaması ile darbe etanol daldırma ürün kuru.

2. Anestezi, Stereotaksik Yerleştirme ve Kafatası Gümrükleme

Fare uyutmak için IMPAC 6 Entegre Multi Hasta (Vet Equip Inc) sistemini kullanın. % 5 indüksiyonu için Isoflurane/95% Oksijen ve ameliyat sırasında bakım için% 3 Isoflurane/97% oksijen kullanın. Bu örtü bu sıcaklıkta tutulması durumunda vücut sıcaklığı izlemek için gerekli değildir, 37 C'ye ayarlanmış bir dolaşımdaki su battaniyesi üzerine hayvan yerleştirin.

3. İmplantasyon için Skull hazırlanması

Kafatasının üst tüm kürk tıraş tarafından kesi yeri hazırlayın. Traş alanı kulak gözlerden kafatasının arka sonuna kulak ve anterior-posterior lateral uzanmalıdır. Üç consecutiv ile maruz deriyi dezenfektebetadin e çubuklar etanol izledi. Gözler arasındaki gelen kafatasının arkasına, kafatasının üstünde bir medial kesi olun. Hidrojen peroksit ve steril salin (% 0.9 NaCI) ile kafatası temizleyin. Bir cauterizing aracı ile kanama kontrol altına alın. Stereotaksik koordinatlarının belirlenmesi için bregma ve lambda bulun ve işaretleyin. Biz kullandık ki elektrot / optogenetic uyaran konfigürasyonları için Stereotaksik koordinatları Tablo 1'de sunulan ve Şekil 1A şematik olarak gösterilmiştir.

4. Kafatası üzerinde İmplantasyon Siteleri hazırlanması

Kafatasının her implantasyon sitesi kurmak için bir 0.5mm topu çapak bit ile yüksek hızda diş matkap kullanın. Vida kolaylaştırmak için 0,7 mm bilya çapak biraz kullanarak her bir deliğin dış marjı zımparalayın.

5. Ekleme ve kanüller Tesbiti, EMG ve EEG İlanlar İlanlar

EEG vidaları (uzunluğu 0.8mm, kaplanmamış 3 2 cm yerleştirin0 gauge kalaylı bakır bus deliklere) baş vida ve yivli eli ile onları götürmek ön lehimli tel istenilen derinlikte elde etmek için yaklaşık 4-5 devrimler tornavida. Sonra bir stereotaksik kanül tutucu ve yapıştırmayın onlara akrilik çimento ile kafatası ve ankrajlara ile yerde kılavuz kanül tutun. Her kılavuz kanül açıklığını korumak için deneme süresi (10-14 gün), ameliyat sırasında bir kukla kanül / stile (Plastik biri, part # C312 DC \ 1) içermelidir.

6. Cerrahi Sitesi Kapanış

Bir kez EEG ve kılavuz kanül tahvil diş akrilik çimento (- Ortho-Jet çimento Lang Diş) ile birlikte, kafatası onları konumlandırılmış. Çimento setleri sonra, kurutulmuş çimento höyüğün üzeri plastik konektörü (Pinnacle Technology parçası # 8402) konumlandırmak. Lehim EEG elektrodu plastik konektör üzerindeki kişileri çıkan kabloların uçlarındaki. Tel çimento açar kaplayın. Ardından ense kas yoluyla EMG teller çekmeks 21ga iğne varil içine kaydırarak kas yoluyla deldi. Onlar kas çıkmak nereye hemen distalinde bu tellerin etrafında 5-0 naylon sütür çift bir cerrahın düğüm bağla. P-3 iğne ve 5-0 naylon sütür kesim ters kullanarak tekrar bir araya gelerek tek bir kesintiye cerrah knot ile kas dokusu erişmek için geri alındı ​​cilt dikin.

7. Post-operatif analjezi ve Kurtarma

Ameliyattan hemen sonra, bir anti-enflamatuar olarak (0.1 mg / kg deri altı), analjezik ve fluniksin meglumin (0.1 mg / kg deri altı) olarak buprenorfin yönetme ve günlük 1-2 gün sonrası cerrahi. Hayvanların deney önce en az yedi gün boyunca standart koloni barınma koşullarında kurtarmak için izin ver. Standart koloni konut ötesinde hiçbir ilave bakım ile, kanüller yerde sabitlenmiş kalıcı stilelerin ile en az iki hafta süreyle patent kalması beklenebilir. EEG ve EMG sensörleri de korumak bekleniyor olabilirBu süre için işlevsellik.

2. Zamanlamalı Işık Bakliyat Üretimi

1. MC Stimulus Birimi Programlama

Bir masaüstü bilgisayar için bir USB bağlantısı üzerinden MC-Stimulus ünitesi (Multi-Channel Systems) bağlayın. Kullanın tablo gibi MC Stimulus birimi programlamak için MC-uyarıcı kullanıcı arayüzü. Ilgili dönem için istenen TTL (transistör-transistör mantığı) gerilimini girin, dönemler ve kapalı uyaranın süreler, istenen saniyedeki devir ve tüm uyarıcı oturum için tekrarlayan döngüleri toplam adedi. Daha fazla detay için MC-Stimulus teknik el kitabına bakın:

3. Fiber Optik Pr Imalat / MontajSerebral Korteks Işık Teslimat için obez

  1. Gerekli malzeme ve ekipman bulunurlar: http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf
  2. Kesme ve fiber optik kabloların parlatma. http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf

4. Kemirgen Optogenetic Uyarım Sistemi Montajı

1. MC-Stimulus Ünitesi ve Lazer Arabirim

MC-Stimulus ünitesi programlanmış sonra, sinyali ON / OFF 5 Volt ikili bir stand-alone sinyal jeneratörü olarak çalıştırın. BNC konnektörleri ile lazer TTL özellikli güç ünitesine MC-Stimulus birimi bağlayın.

2. Fiber Optik Kablo ile Lazer Çıkış Üreten

Kılavuzuna lazer güç ünitesinin dijital gösterge ve değişken güç çıkışı kadranı kullanınly lazer güç çıkışını ayarlayın. Bir şerit kablo aracılığıyla lazer lazer güç ünitesi bağlayın. Kadın YP (yüksük konnektör) fiber optik patch kablo (200 mikron çaplı cam tel elyaf akrilat polimer kaplama yansıyan ışık kaplı, 3 m uzunluğunda,) üzerindeki erkek FC konektörüne lazer fiber adaptörü bağlayın.

3. Döner Komütatör: Animal Lazer Taşıma

İki Yön Verici lens (Dor lensler) encasing optik döner eklem uçları muhalif menşeli fiber optik kablo (3 m uzunluğunda) ve teslimat fiber optik kablo (uzunluk 45 cm) bağlayın. Fiber optik döner eklem bir komütatör olarak hizmet vermektedir: hayvan kafesi hakkında hareket ederken, döner eklem fiber optik kabloların kırılmasını önlemek için döner. Bir metal yapıştırmayın komütatör için plastik kablo bağları kullanın hayvan housed in silindirik kafes üzerine yerleştirilir durmak.

4. Teslimat Fiber Optik takılmasıKafa Kablo

Bir götürdü palmiye altında fare pin tek elinizle fare dizginlemek. Deneycinin orta ve işaret parmağı arasında Orient kafa. Fiber optik kanül yerleştirilmiş kılavuz kanül gelen kukla kanül çıkarın. Steril bir 25ga iğne kullanılarak enkaz kılavuz kanül temizleyin. Elle fiber optik kablo takın ve bir kukla kanül kurtarılan bir yivli vidalı kapaklı fiber optik kılavuz kanül ile sabitleyin. Düz yarılan ucundan sabit bir mesafe fiber optik kabloya bağlı bir dikiş ilmek beyinde fiber optik kablo ekleme derinliği kontrol edin. Tüm deney tüpüne Şekil 1B 'de gösterilmiştir.

5. Optogenetic Uyarım sırasında EEG tanımlanmış Uyku ve Laktat Konsantrasyon Ölçümü

1. Laktat Sensör Precalibration

Laktat algılayıcı ön-ayarlama in vitro olarak bir ile gerçekleştirilirkiti (Pinnacle Technology parçası # 7000-K1-T). Algılayıcı fosfat içinde dengelenmiş olan imalatçı protokolü başına aşamalı olarak L-laktatı üç konsantrasyonlarına maruz, daha sonra (pH 7.4) tamponlu salin.

2. Laktat Sensör ve EEG Kablo Ekleme

Fiber optik kablo ekleme işlemi (Bölüm 4.4) için özdeş bir şekilde monte edilmiş kafatası laktat kılavuz kanül içine önceden kalibre edilmiş algılayıcı yerleştirin. Bipolar fiş konnektörlü Pinnacle 8.400 biyosensör preamplifikatör için laktat sensörü bağlayın. Cerrahi olarak yerleştirilmiş headmount üzerinde 8-pin konnektör için bu preamplifikatör takın.

3. Optogenetic Stimulus Şiddeti Kurulması

Veri toplama önce optogenetic uyaran yoğunluğunu ayarlamak için lazer yoğunluğu kontrol düğmesini kullanın. EEG yanıtın amplitüdü, sistematik olarak çalışılmamıştır değil faktörler nedeniyle, hayvanlar arasında değişecektir d stimülasyon başlangıcında görsel muayene ile kontrol edilmelidir. Uygulamada, 80-120 μWatts bir yoğunluk tipik olarak uyarım frekansta yaklaşık olarak en az% 50 arasında EEG genlik bir artışa sebep olur. Post-hoc hızlı Fourier dönüşümü analizi (bkz. Bölüm 5.5) yanıt mutlak büyüklüğü ölçmek için gereklidir.

4. Veri Toplama

: Pinnacle 8400 sistemini kullanarak veri toplayın http://pinnaclet.com/pal-8400.html .

5. Neuroscore ile Veri İşleme

: Neuroscore arabirimi (DataSciences, International ile EEG ve EMG verileri görsel muayene ile uyku durumlarını sınıflandırır http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp veya Sirenia arabirimi (Pinnacle Technology):f = "http://www.pinnaclet.com/sirenia.html" target = "_blank"> http://www.pinnaclet.com/sirenia.html). Wake, non-hızlı göz hareketleri uyku veya EEG ve EMG dayalı hızlı göz hareketleri uyku gibi on saniyelik çağlarda İşlem verileri. Ek analiz ve istatistik testleri için Microsoft Excel tabloları gibi verileri kaydedin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Olarak, Şekil 2'de gösterildiği gibi EEG, EMG ve serebral laktat konsantrasyonu sürekli olarak izlenmekte iken optogenetic stimülasyon ve EEG / laktat / EMG veri toplama için tam donanımlı bir fare spontan uyku / uyanıklık durumu geçişler yapıldı. Laktat sensör Anda EEG düşük genlikli dönemlerinde artan ve EEG yüksek genlikli dönemlerde azaldı. Şekil 3'te gösterildiği gibi, her ikisi de kanal EEG frontal kortekse verilen optogenetic uyaranları vardır.

Şekil 1
Şekil 1. Cerrahi olarak yerleştirilmiş EEG elektrotları, laktat sensörü ve optogenetic uyarılması için kanül A) şematik gösterimi. Tüm deney sisteminin B) şematik gösterimi. 1, EEG kurşun 1. 2, EEG kurşun 2. Toprak, EEG toprak vidası. Ref, EEG referans vida.tp :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/4328/4328fig1large.jpg "target =" _blank "> büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın.

Şekil 2,
Şekil 2. Örnek veri toplama kayıtları için enstrümante Şekil 1A görülen optogenetic / biyosensör uyaran yapılandırma kullanırken hayvan içine ve dışına uyku geçişi göstermektedir. Optogenetic stimülasyon Burada gösterilen aralığı boyunca uygulanmamıştır. Wake (W) ve uyku, hızlı göz hareketleri uyku (R) ve non-hızlı göz hareketleri uyku iki alt tipi (N) elektroensefalografi (EEG) ve elektromiyogram (EMG) temel tanımlanır. Yüksek genlik EMG sonrasında tanımlar EEG düşük genlikli eşliğinde. Düşük genlik EMG hızlı göz hareketleri uyku tanımlar EEG düşük genlikli eşliğinde. Düşük genlik EMG EEG non-hızlı göz hareketleri uyku tanımlar yüksek genlikli eşliğinde. Laktatbiyosensör akımı (yani., uyanıklık ve hızlı göz hareketleri uyku sırasında her ikisi) EEG düşük genlikli bir fonksiyonu olarak yükselir ve EEG yüksek genlikli (yani., non-hızlı göz hareketleri uyku sırasında) bir fonksiyonu olarak düşer.

Şekil 3
Şekil 3,. Şekil 1A görülen optogenetic / biyosensör uyarıcı yapılandırma kullanılarak 1 Hz (A) ya da 10 Hz (B) 'de optogenetic uyarımına tabi Örnek hayvanlardan elde edilen veriler. İzler 60 sn kayıtları temsil eder. Stimülasyon 30 sn aralığının zamanlaması her panelin üstünde gösterilir. büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .

Bregma Frontal Stimülasyon-Bağıl (mm)
Ant / Post Lat D / V
EEG1 +2.2 +1.6 -
EEG2 +2.2 -1.6 -
Referans -3.5 -1.5 -
Zemin -3.5 1.5 -
Laktat Kanül +1.0 +1.6 -0.5
Optogenetic Kanül +1.0 -1.6 -0.5

Tablo 1. Stereotaksik cerrahi implant cihazları koordine eder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Yöntemlerden birini daha önce mümkün olmayan bir zaman ölçeği üzerinde glikolitik ara laktat beyin konsantrasyonu uyku ve değişimler arasındaki ilişkiyi ölçmek için izin burada sundu. Hayvanlar ardından, NREMS ve REMS arasında spontan geçişler uğrarlar. Hayvanlar bu geçişler tabi iken Ayrıca, biz optogenetic uyaranlara uygulamak edebiliyoruz. Veriler laktat oksidaz tabanlı biyosensör okuması o kendiliğinden ve isteyerek hem dalgaların etkisini göstermesi bugüne kadar toplanan.

Bir diğer kaynaklardan teçhizat ve yazılım burada açıklanan bir benzer deneysel sistemler inşa edecek. Kemirgenlerde için uygun polisomnografik sistemleri, alternatif kaynaklar Data Sciences Uluslararası 11, ve Embla 12 içerir. Uyku durumuna sınıflandırma için Yazılım Somnologica 12 edinilebilir, 13 giriş ve Icelus 14 uyuyun. Laktat ölçümü için amperometrik biyosensörlerQuanteon 15 mevcuttur. Bildiğimiz kadarıyla, Pinnacle Technology EEG ve EMG biyosensörler, bir yazılım arayüzü ile eş zamanlı olarak ölçülür edilebileceği tek sistem sunuyor.

Biz laktat konsantrasyonu ve optogenetic stimülasyon sitesine EEG distal hem de değişiklikler ölçüldü. Böyle distal sitelerde optogenetic uyarının etkisi optogenetically indüklenen potansiyel değişiklikleri stimülasyon sitesi ötesine yayılır onaylar. Bir ışığa maruz korteks alanı içinde doğrudan bu parametreleri ölçmek, ama başka bir yerde bunları ölçmek tepkiler olarak ışık maruziyetini (16 belgelenen) için biyosensör bir artefakt tepki aksine dalga yayılımı nedeniyle olduğunu garanti verebilir. Optogenetically indüklenen 1-Hz dalgalar subkortikal çıkıntı nöronlar tarafından senkronize edilmektedir ki, uyku yavaş dalga farklıdır. Bu nedenle, onlar diğer uyku-ilişkili olan kalıplaşmış zamansal ilişki meydana gelmezBöyle iğ ve K-kompleksler 17 fenomenler. Optogenetic stimülasyon doğal yavaş dalgalar (örneğin sinaptik gücü 18 veya EEG yavaş dalga aktivitesi 11 homoeostatic değişiklikler gibi) diğer etkilerini taklit olsun belirsizdir. Burada anlatılan yöntemler gelecekteki çalışmalarda bu soruya cevap için kullanılabilir.

Hayvanlar hayvan bilgisayar ve serebral korteksin içine mavi ışık ileten fiber optik kablo biyopotansiyeller taşıma teller hem tethered edilir. Hem kablosuz bioanalyte / EEG kayıt sistemleri (http://pinnaclet.com/biosensor-recording-sys/fixed-frequency.html) ve kablosuz optogenetic stimülasyon aygıtları 19 rapor edilmiştir. Ancak, iki bilgimize tek bir çalışma sistemine entegre edilmemiştir. Bir kablo bağlama ile ilişkili kısıtlama rağmen, sık sık kafese hayvanlar etrafında hareket görülebilir ve uykuda harcanan süreyi s çalışılan fareler tipik olanimilar deneysel durumlar. Bu sistem ile uyumlu sensörler glikoz ve glutamat gibi diğer bioanalytes, ölçümü için kullanılabilir. Bu sayede sistem, EEG ve bioanalyte konsantrasyonları incelendiğinde hangi davranışı diğer deneysel durumlarda yararlı olması muhtemeldir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Savunma Bakanlığı (Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı, Genç Fakültesi Ödülü, Hibe Numarası N66001-09-1-2117) ve NINDS (R15NS070734) tarafından finanse edilen araştırma.

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).
Eşzamanlı Elektroensefalografi, Kemirgen Serebral Korteks Laktat Konsantrasyonu ve Nöronal Faaliyet Optogenetic Manipülasyon Gerçek zamanlı ölçüm
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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