Here, we craft a glass pipette with dual functions: inhibition of deep brain structures by microinjections of drugs and real-time monitoring of their effects through simultaneous electrophysiological recordings.
Här beskriver vi en metod för konstruktion av en engångsbruk "injectrode" med användning av kommersiellt tillgängliga och billiga delar. En sondering Systemet utvecklades som tillåter injektion av ett läkemedel under inspelning elektrofysiologiska signaler från den drabbade neuronala befolkningen. Denna metod ger ett enkelt och ekonomiskt alternativ till kommersiella lösningar. En glaspipett modifierades genom att kombinera den med en hypodermisk nål och en silverfilament. Den injectrode är kopplad till kommersiella mikropump för drug delivery. Detta resulterar i en teknik som tillhandahåller realtid farmakodynamik feedback genom flera enheter extracellulära signaler, som härrör från platsen för läkemedelstillförsel. Som ett proof of concept, spelade vi nervaktivitet från den överlägsna colliculi som framkallas av ljusblixtar i råttor, samtidigt med leverans av läkemedel genom injectrode. Den injectrode inspelningskapacitet tillåter den funktionella karakteriseringen av injektion webbplats gynnar exakt kontroll över lokalisering av läkemedelsavgivning. Tillämpning av denna metod sträcker sig även långt utöver vad som visats här, eftersom valet av kemiskt ämne laddas i injectrode är stora, inklusive spåra markörer för anatomiska experiment.
Den inaktivering av kortikala områden och subkortikala kärnor är viktigt i studien av funktionella relationer mellan olika hjärnstrukturer 2-4. Senaste litteraturen har sysselsatt förlust av funktions kemiska eller kryogena tekniker för att studera betydelsen av hjärnstrukturer 2,5. Med avseende på farmakologiska microinjections, kan små volymer av läkemedel administreras i en hjärnregion med en kontrollerad hastighet samtidigt minimera den indirekta skadan på omgivande vävnad 6,7. Denna teknik kan användas för att avge specifika agonister, omvända agonister eller antagonister för att studera effekten av olika farmakologiska mål för neuronal aktivitet. Sådana effekter kan också studeras genom att mäta förändringar i neuronala svar från avlägsna platser, där forskarna att studera sambanden mellan olika kortikala och subkortikala strukturer.
Här visar vi monteringen av en anordning, den injectrode, med förmåga att på both inspelning elektrofysiologiska signaler och leverera små mängder narkotika vid målplatsen. Vi visar funktionerna i systemet genom att injicera GABA, en gemensam hämmare av neuronal aktivitet i råtta överlägsna colliculi. Denna region är känslig för visuell stimulans, som tillät oss att använda visuellt framkallade storförpackning aktivitet för att bekräfta injectrode lokalisering. Den reversibilitet inaktive bedömdes genom återvinning av normala nervaktivitet efter utgången av GABA injektion.
Förmågan att övervaka flera enheter aktivitet från injektionsstället tillåter finjustering av injektionstakt och volymer som behövs för att uppnå den önskade farmakodynamiska svaret. Därför är en fördel med denna teknik potential begränsande av vävnadsskada orsakad av mikroperfusionskammaren, eftersom de minsta effektiva volymer injiceras. Den föreslagna protokollet ger en kostnadseffektiv metod för att generera engångs hårdvara Necessäry för ledande experiment där drug delivery och lokal nervaktivitet inspelning önskas.
Den föreslagna protokollet har utformats för att lösa de utmaningar som uppstår från den löpande reversibla inaktiveringsmetoder. Specifikt detta projekt som syftar till att förfina de metoder som används för kemiska microinjections av ämnen som modulerar neural aktivitet, särskilt i djupa hjärnstrukturer. En teknisk utmaning som kommer ut från den här typen av inställning är behovet av båda sonderna skall samlokaliserades i samma begränsade utrymmet in vivo för att få fram exakta inspelning…
The authors have nothing to disclose.
Supported by grants from CIHR (MOP231122) and NSERC (RGPIN-2014-06503). We would like to thank Geneviève Cyr for her help preparing experiments and supervising laboratory work. MAL received a scholarship from The Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC).
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Injection pump (UltraMicroPump III) | WPI | #UMP3 | |
Injection console (Micro4 Controller) | WPI | #SYS-MICRO4 | |
Hamilton syringe | Hamliton | (80301) 701LT 10 µL SYR | Syringes between 5 and 10 μL used |
Gel cyanoacrylate adhesive | Krazy Glue | KG86648R | The gel form is easier to apply on the shaft of the 30G hypodermic needle |
Glass pipettes | WPI | #TW100F-4 | Thin wall, 1mm OD, 0.75mm ID with filament pipettes used |
720 Needle Pipette Puller | Kopf | 720 | |
Silver wire | A-M Systems, Inc. | 782500 | Bare 0.010” |