Echtzeit-Elektrophysiologie: Mit Closed-loop Protokolle Probe neuronaler Dynamik und darüber hinaus

Daniele Linaro; João Couto; Michele Giugliano

doi:10.3791/52320

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Methodenartikel

Echtzeit-Elektrophysiologie: Mit Closed-loop Protokolle Probe neuronaler Dynamik und darüber hinaus

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DOI:

10.3791/52320

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24. Juni 2015

Daniele Linaro¹ , João Couto¹ , Michele Giugliano¹

¹Department of Biomedical Sciences, University of Antwerp

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Closed-Loop-Protokolle werden in der modernen Elektrophysiologie immer weiter verbreitet. Wir stellen eine einfache, vielseitige und kostengünstige Möglichkeit vor, komplexe elektrophysiologische Protokolle in kortikalen Pyramidenneuronen in vitro mit einem Desktop-Computer und einer digitalen Erfassungsplatine durchzuführen.

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchung erlebt ein verstärktes Interesse an der Entwicklung und Anwendung von neuen und oftmals komplex, Closed-Loop-Protokolle, wobei der Reiz aufgebracht hängt in Echtzeit auf die Reaktion des Systems. Neueste Anwendungen reichen von der Umsetzung der Virtual-Reality-Systeme zur Untersuchung von motorischen Reaktionen sowohl in Mäusen ¹ und ² in Zebrafisch, zu kontrollieren, von Anfällen folgenden kortikalen Hub mit ³ Optogenetik. Ein wesentlicher Vorteil der Closed-Loop-Verfahren beruht auf der Fähigkeit der Sondierung höherdimensionalen Eigenschaften, die nicht direkt zugänglich sind oder die auf mehreren Variablen, wie zum Beispiel neuronale Erregbarkeit ⁴ und Zuverlässigkeit ab, während gleichzeitig die Maximierung des experimentellen Durchsatzes. In diesem Beitrag wird und im Kontext von zellularen Elektrophysiologie, wie man eine Vielzahl von geschlossenen Kreisprotokolle zum Studium der Antworteigenschaften pyramidalen Neurone, rec Anwendung beschreiben wirintrazellulär mit der Patch-Clamp-Technik in akuten Hirnschnitten aus dem somatosensorischen Kortex von jungen Ratten orded. Da kein im Handel erhältlich oder Open-Source-Software bietet alle Funktionen, die für die effiziente Durchführung der hier beschriebenen Experimente erforderlich, wurde eine neue Software-Toolbox namens LCG ⁵ entwickelt, dessen modularer Aufbau maximiert die Wiederverwendung von Computer-Code und erleichtert die Umsetzung der neuen experimentellen Paradigmen. Stimulationswellenformen werden mit einem kompakten Meta-Beschreibung angegeben und vollständige experimentelle Protokolle sind in textbasierten Konfigurationsdateien beschrieben. Zusätzlich hat LCG eine Befehlszeilenschnittstelle, die für die Wiederholung von Studien und Automatisierung der Versuchsprotokolle geeignet ist.

Einleitung

In den letzten Jahren wurde die Elektro zellulären vom traditionellen offenen Schleife Paradigma in Spannungs- und Stromklemme-Experimente zu modernen Closed-Loop-Protokolle verwendet entwickelt. Die bekannteste Technik mit geschlossener Schleife ist vielleicht das dynamische Klemm ^6,7, die die synthetische Injektion von künstlichen spannungsgesteuerten Ionenkanälen ermöglicht, die neuronalen Membran Spannung ⁸ zu bestimmen, die eingehende Untersuchung der Wirkungen von nicht-deter Flimmern auf Ionenkanäle auf neuronale Antwort Dynamik ⁹ sowie die Erholung in vitro realistischer in vivo- wie synaptische Hinterg....