Summary

Hippocampale Insulin Mikroinjektion og<em> In vivo</em> Mikrodialyse Under Spatial Memory Test

Published: January 11, 2013
doi:

Summary

Modulation af hippocampally-afhængig rumlig arbejdshukommelse ved direkte intrahippocampal mikroinjektion, ledsaget og efterfulgt af<em> In vivo</em> Mikrodialyse for metabolitter i bevidste, opfører dyr.

Abstract

Glucosemetabolisme er en nyttig markør for lokal neural aktivitet, danner grundlag for metoder såsom 2-deoxyglucose og funktionel magnetisk resonans billeddannelse. Dog er brug af sådanne metoder i dyremodeller kræver anæstesi og dermed begge ændrer hjernen tilstand og forhindrer adfærdsmæssige foranstaltninger. En alternativ fremgangsmåde er anvendelsen af in vivo mikrodialyse at tage kontinuerlig måling af hjernen ekstracellulære væske koncentrationer af glucose, lactat og beslægtede metabolitter i vågen, uhæmmede dyr. Denne teknik er især nyttig, når den kombineres med opgaver, der skal basere sig på specifikke hjerneregioner og / eller akut farmakologisk manipulation, for eksempel, viser hippocampale målinger under en rumlig arbejdshukommelse opgave (spontan vekslen) et fald i ekstracellulær glucose og stigning i lactat, der er tyder på øget glykolyse 1,2, og intrahippocampal insulin administration både forbedrer hukommelsen og øger hippocampus glycolradiokemiske analyser 3. Stoffer såsom insulin kan leveres til hippocampus via samme mikrodialysesonde anvendes til at måle metabolitter. Brugen af spontan vekslen som et mål for hippocampus funktion er designet til at undgå enhver forvirre fra stressende motivatorer (f.eks fodchok), tilbageholdenhed, eller belønninger (fx fødevarer), som alle kan ændre både opgaveløsning og stofskifte, denne opgave giver også en måling af motorisk aktivitet, der tillader kontrol for ikke-specifikke virkninger af behandlingen. Kombineret, disse metoder tillader direkte måling af de neurokemiske og metaboliske variabler regulerer adfærd.

Protocol

1. Kirurgi Forberedelse Håndtering. Dyr (mest almindeligt, rotter eller mus, selv om metoden for mikrodialyse og kombination med adfærdsmæssige test er i vid udstrækning tale om en generel enhver krævede artsspecifikke behov tilpasninger, fx til anæstesi) håndteres i mindst 10 min / dag i mindst to dage før kirurgi. Omfattende behandling har vist sig at efterlade dyr i en ubelastet tilstand på tidspunktet for afprøvning og undgå eventuel forvirre 2,4,5. Vi vil bruge rotter i hel…

Representative Results

Rotter skal komme sig hurtigt efter operationen og være på vagt, motile og aktiv inden for 30 min efter ophør af anæstesi. Virkningen af ​​kanylen hætten bør være minimal, hvis indgrebet udføres rent og minimal dentalcement anvendes. Hvis nogen tegn på infektion er bemærket under den postoperative overvågning eller rotten er på nogen måde viser tegn på angst eller ubehag, skal du straks afslutte eksperimentet, der skal være yderst sjældent. Under håndtering før prøvning, bør dyrene være opmærks…

Discussion

Alle opløsninger anvendt i mikrodialyse skal filtreres umiddelbart før brug under anvendelse af et 0,2 um filter. Efter indføring af sonden ind i føringen kanyle, observere at bekræfte, at strømningen er uhindret og prøveudtagning finder sted. Hvis flow stopper efter indsættelse, den mest sandsynlige årsag er skader på sonden membran forårsaget af utilstrækkelig pleje på indsættelse, og en frisk sonde skal erstattes.

Som bemærket ovenfor, en væsentlig fordel for disse fremgan…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af NIH / NIDDK (DK077106 til ECM).

Materials

The majority of reagents are standard laboratory grade and can be obtained from a supplier of choice. Similarly, equipment such as syringe pumps and tubing can be used from any of several manufacturers. Specific items used here for which details are important include:

CMA 12 microdialysis probes CMA/ Microdialysis CMA-12-XXX These are available in various membrane lengths and cutoffs, indicated by specific codes in the ‘XXX.’
Human insulin (Humulin) Eli Lilly N/a
Liquid swivel Instech 375/D/22QM This specific swivel has very low torque and internal volume, as well as a nonreactive quartz lining.

References

  1. McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (6), 2881 (2000).
  2. McNay, E. C., Gold, P. E. Age-related differences in hippocampal extracellular fluid glucose concentration during behavioral testing and following systemic glucose administration. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 56 (2), 66 (2001).
  3. McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiol. Learn. Mem. 75 (3), 325 (2001).
  4. McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
  5. McNay, E. C., Sherwin, R. S. Effect of recurrent hypoglycemia on spatial cognition and cognitive metabolism in normal and diabetic rats. Diabetes. 53 (2), 418 (2004).
  6. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
  7. McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiology of Learning & Memory. 75 (3), 325 (2001).
  8. McNay, E. C., Williamson, A., McCrimmon, R. J., Sherwin, R. S. Cognitive and neural hippocampal effects of long-term moderate recurrent hypoglycemia. Diabetes. 55 (4), 1088 (2006).
  9. McNay, E. C., Sherwin, R. S. From artificial cerebro-spinal fluid (aCSF) to artificial extracellular fluid (aECF): microdialysis perfusate composition effects on in vivo brain ECF glucose measurements. Journal of Neuroscience Methods. 132 (1), 35 (2004).
  10. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
  11. Benveniste, H., Drejer, J., Schousboe, A., Diemer, N. H. Regional cerebral glucose phosphorylation and blood flow after insertion of a microdialysis fiber through the dorsal hippocampus in the rat. Journal of Neurochemistry. 49 (3), 729 (1987).
  12. Benveniste, H., Diemer, N. H. Cellular reactions to implantation of a microdialysis tube in the rat hippocampus. Acta Neuropathologica. 74 (3), 234 (1987).
  13. McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (6), 2881 (2000).
  14. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiol. Learn Mem. 93 (4), 546 (2010).
  15. Lonnroth, P., Jansson, P. -. A., Smith, U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. American Journal of Physiology. 1987, E228 (1987).
  16. McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
  17. Lalonde, R. o. b. e. r. t. The neurobiological basis of spontaneous alternation. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 26 (1), 91 (2002).
  18. Richman, C., Dember, W., Kim, P. Spontaneous alternation behavior in animals: A review. Current Psychology. 5 (4), 358 (1986).
  19. McNay, E. C., Canal, C. E., Sherwin, R. S., Gold, P. E. Modulation of memory with septal injections of morphine and glucose: effects on extracellular glucose levels in the hippocampus. Physiol. Behav. 87 (2), 298 (2006).
  20. McNay, E. C., Gold, P. E. Memory modulation across neural systems: intra-amygdala glucose reverses deficits caused by intraseptal morphine on a spatial task but not on an aversive task. Journal of Neuroscience. 18 (10), 3853 (1998).
  21. Rex, A., Bert, B., Fink, H., Voigt, J. P. Stimulus-dependent changes of extracellular glucose in the rat hippocampus determined by in vivo microdialysis. Physiol. Behav. 98 (4), 467 (2009).

Play Video

Cite This Article
McNay, E. C., Sandusky, L. A., Pearson-Leary, J. Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing. J. Vis. Exp. (71), e4451, doi:10.3791/4451 (2013).

View Video