Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Generation af Lokale CA1 γ Svingninger ved tetanisk Stimulation

Published: August 14, 2015 doi: 10.3791/52877
Automatic Translation
1, 1, 1
1The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health, University of Melbourne

Summary

Svingninger er grundlæggende netværksegenskaber og moduleres af sygdom og narkotika. At studere hjerne-slice svingninger tillader karakterisering af isolerede net under kontrollerede forhold. Protokoller om tilberedning af akutte hjernen skiver for at fremkalde CA1 γ svingninger.

Abstract

Neuronale netværk svingninger er vigtige elementer i hjernens aktivitet i sundhed og sygdom, og kan moduleres af en række klinisk anvendte lægemidler. En protokol er tilvejebragt til at generere en model til undersøgelse af CA1 γ svingninger (20-80 Hz). Disse γ svingninger er stabile i mindst 30 minutter og afhænger excitatorisk og inhibitorisk synaptisk aktivitet udover aktivering af pacemaker strømme. Tetanically stimulerede svingninger har en række reproducerbare og let kvantificerbare karakteristika, herunder spike tæller, oscillation varighed, ventetid og frekvens, der rapporterer på netværket tilstand. Fordelene ved de elektrisk stimulerede svingninger omfatter stabilitet, reproducerbarhed og episodisk erhvervelse muliggør robust karakterisering af netværk funktion. Denne model af CA1 γ svingninger kan anvendes til at studere cellulære mekanismer og systematisk undersøge, hvordan neuronal netværksaktivitet er ændret i sygdom og af medikamenter.Sygdomstilstand farmakologi kan let inkorporeres ved anvendelse af hjerneskiver fra genetisk modificerede eller interventionelle dyremodeller for at muliggøre udvælgelse af lægemidler, som specifikt retter sygdomsmekanismer.

Introduction

Brain netværk svingninger forekomme inden distinkte frekvensbånd, der korrelerer til adfærdsmæssige tilstande. Hos gnavere hippocampus θ svingninger - er (5 10 Hz) observeret under sonderende adfærd 1,2, mens γ svingninger (20-80 Hz) associeret med forskellige kognitive processer, herunder perception og opmærksomhed 3,4. Synkrone γ netværksaktivitet er også impliceret i patologien af lidelser såsom epilepsi og skizofreni 5,6. For eksempel er γ svingninger menes at svare til områder af kortikale epileptiske foci 5,7,8 og kan anvendes som markører for pharmacosensitivity eller resistens, to vigtige områder af undersøgelsen i epilepsi forskning 9.

Den hippocampale hjerne skive er en model, der har været almindeligt anvendt til at undersøge netværksaktivitet 10-12. Forskellige protokoller er blevet udviklet til at generere γ svingninger i hjernen skiver, der typisk involve farmakologisk modulation såsom lav Mg2 +, 4-aminopyridin (4AP), bicucullin og kaininsyre 12-17. Mangler af farmakologisk udløste svingninger er, at de opstår tilfældigt efter narkotika ansøgning og er ikke pålideligt genereres eller stabile over tid. Elektrisk udløsning γ oscillationer overvinde mange af disse problemer og har også den fordel, at tidsmæssigt låst til stimulerende begivenhed giver mulighed for episodisk registrering og analyse. Her en protokol er beskrevet til frembringelse af CA1 γ svingninger ved at levere en tetanic stimulation til stratum Oriens i hippocampale udsnit.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøg på mus blev godkendt af Florey Institute dyreetik komité.

1. Opsætning til Skæring Brain Skiver

  1. Der fremstilles en skærende opløsning omfattende (mM) 125 Cholin-CI, 2,5 KCI, 0,4 CaCl2, 6 MgCl2, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO3, 20 D-glucose mættet med carbogen gas (95% O2 -5 % CO 2) og en kunstig cerebrospinalvæske (aCSF) optagelse opløsning bestående af (mM) 125 NaCl, 2,5 KCI, 2 CaCl2, 2 MgCl2, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO3, 10 D-glucose, mættet med carbogen. Sæt skære- løsning på is for at holde det koldt.
  2. Frys ca. 400 ml af den skærende opløsning og blandes sammen med 100 ml ufrosne skærende løsning til at skabe en is opslæmning. Boble med carbogen (95% O2 -5% CO2) med en strømningshastighed på ca. 0,5 L / min gennem små caliber slanger eller sintret glas til at producere en stabil, men svag strøm af bobler.
  3. Forbered et 250 ml bægerglas med en hævet nylon mesh insert, hvor hjernen skiver vil blive placeret. Fyld med aCSF at dække mesh med ca. 2 cm og boble med carbogen, der sikrer, at boblerne ikke direkte forstyrrer skive holder området. Det er også vigtigt, at der ikke er nogen luftbobler i nylonnet, så hvis der er nogen fjerne dem. Dette vil være holdekammeret og holdes ved stuetemperatur (20-25 ° C).
  4. Layout de dissektionsinstrumenter herunder en stor saks, en lille saks, små og store mikro spatler, og store og små par pincet og chill dem på is. Placer vibratome væv-skæring blok på is på en firkant af aluminiumsfolie. Opnåelse 2 stykker 6 cm filterpapir, et enkelt barberblad, og en 25 ml bægerglas fyldt med den skærende opløsning opslæmningen samt.
  5. Fyld en anden beholder med is, og lægge et stykke væv papis på isen og placere en 12 cm dyrkningsskål på toppen. Fyld dyrkningsskålen med at skære løsning is gylle og boble med carbogen. Dette er den beholder, hvori hjernen dissektion med BE udføres.
  6. Forbered vibratome. Fjern en frisk tveægget barberblad (bruge en frisk klinge hver gang) fra dens indpakning og spray med 80% ethanol og derefter deioniseret vand. Skær en 3 ml plast transfer pipette på det punkt, hvor det begynder at aftage. Den bruges til at overføre hjerneskiver. Bøj en 27 G nål i bunden med ca. 45 ° og tillægger en 1 ml sprøjte. Den bruges til at manipulere skiver under skæring.

2. Skæring Brain Skiver

  1. Bedøver en mus (P16 - P18) med 2% isofluran eller et lokalt godkendt metode. Efter induktion, halshugge dyret med en stor saks og slip hovedet ind i 12 cm dyrkningsskål der indeholder Bubbled skæring løsning gylle. Gyllen skal helt fordybe hovedet forhurtig afkøling.
  2. Hold forreste del af hovedet med den ene hånd skrælning hud og bindevæv frem mod næsen. Under anvendelse af de lille saks skåret bindevævet for at afsløre den underliggende kraniet. Fjern derefter musklerne overliggende dorsale aspekt af kraniet og hals.
  3. Fjern hjernen fra kraniet ved først at fastgøre den forreste del af kraniet med de store pincet og derefter foretage to laterale skærer gennem knoglen hver side af foramen magnum ved hjælp af en lille saks (Figur 1, cuts mærket A1 og A2).
    1. Foretag et andet snit mellem øjnene (lige anterior af bregma) (figur 1, klippe mærket B) derefter forsigtigt skåret langs den sagittale sutur fortil og afspejler de afskårne kraniet sektioner for at afsløre hjernen (figur 1, klippe mærket C).
    2. Brug den lille spatel til at øse ud i hjernen og sted på en kultur fad. Vær opmærksom på Cranial nerver på ringere aspekt af hjernen, som skal adskilles, kan dette gøres ved hjælp af mindre størrelse micro spatel. Ved hjælp af større spatel overfører hjernen til 25 ml bægerglas fyldt med den skærende opløsning opslæmning.
  4. Klargøring af hjernehalvdel til udskæring.
    1. Placere en brik i 6 cm filtrerpapir i bunden af ​​en frisk dyrkningsskål derefter udfylde med frisk skæring opløsning gylle og boble. Bruge større spatel til at placere hjernen, ventrale side nedad på filtrerpapiret. Tag en ny og rengøres enkelt kant barberblad og skære hjernen til at fjerne lillehjernen, derefter foretage et snit langs midten linje for at skille hjernen i to halvkugler.
  5. Forberedelse af vibratome væv blokken.
    1. Tag den afkølede vibratome vævsblok, tørre overfladen, og placere en dråbe cyanoacrylatlim i midten og fordeles jævnt til den omtrentlige størrelse af hjernen. Brug den lille spatel til at manipulere en af ​​dehjernehalvdel på den store mikro spatel, så den mediale side af hjernen er nede.
    2. Rører ved kanten af ​​den spatel ved grænsefladen af ​​hjernen på det andet stykke filterpapir for at fjerne så meget af opløsningen som muligt. Skub hjernen fra de større spatel hjælp af mindre spatel for at lede den på lim.
    3. Fastgør skæreblokken ind i vibratome kammer og fylde kammeret med skærende løsning gylle og boble, sikrer hjernen er helt nedsænket. Rotere skæreblokken således den ventrale side af hjernen vender bladet.
  6. Udskæring hjernen.
    Bemærk: Hver vibratome er unik så følg producentens anvisninger.
    1. Indstil snittykkelsen til 450 um, og sikre bladet vibrerende når den bevæger sig gennem hjernen ved en hastighed på ca. 0,3 mm / s. Skåret helt igennem hjernen fra den ventrale side til den kortikale overflade, vil dette producere hele hjernen sagittale udsnit, kan Be anvendes til elektrofysiologiske optagelser. Skiver vil blive produceret lateralt til medialt og typisk 3 - 4 skiver kan skæres fra hver hemisfære.
    2. Hvis bunden af ​​skive elevatorer bruge bøjet 27 G nål til blide tryk på skive ned igen. Da hver skive skæres, skal du bruge overførsel pipette til at flytte det på platformen i holdekammeret, hvor de er levedygtige i op til 8 timer.

3. Ekstracellulære Elektrofysiologiske Optagelser

  1. Montering af skive i optagelsen kammer.
    1. Hjælp overførselspipetten, placere en hjerne skive i en neddykket optagelse kammer perfunderet med aCSF flyder 1 - 2 ml / min og opvarmet til 32 ° C. Den aCSF anvendes til optagelser adskiller sig fra i holdekammeret som Mg2 + koncentrationen er steget fra 2 mM til 4 mM.
    2. Fastgør skive med en "harpe" (semi cirkulære rustfrit stål med nylon tråde strakt tværs 2 - 3 mm mellemrum). Stedharpen så strengene løber parallelt med CA1. Øge hastigheden på perfusionen til 8 - 10 ml / min ved 32 ° C.
  2. Under et dissektionsmikroskop sted en stimulerende elektrode og en optagelse elektrode (glaselektrode fyldt med aCSF optagelsesløsning) på overfladen af stratum radiatum af CA1 (figur 2A). Placer stimulerende elektrode først derefter placere optagelsen elektrode.
  3. Stimulere Schaffer soeskende med en 120-150 uA amplitude og 0,1 ms varighed test puls og observere det resulterende felt excitatoriske indlæg synaptiske potentiale (fEPSP) bølgeform at bestemme slice sundhed (figur 2B). Kan være nødvendigt at blive flyttet ind i skive ca. 50 de stimulerende og registrering elektroder - 100 um fra skive overflade for at få en fEPSP optagelse med en lille fiber volley og stor amplitude. Den Schaffer sikkerhedsstillelse fremkaldte fEPSPs er stereotype og giver en god indikator for skive sundhed. Healthy skiver viser typisk en fiber volley at fEPSP amplitude ratio på mindre end 0,3.
  4. Genplacering elektroderne.
    1. Under anvendelse af et dissektionsmikroskop, flytte den stimulerende elektrode til midten af stratum Oriens og flytte optagelsen elektroden til pyramideformede cellelag så tæt på elektrode som muligt, som vist i figur 3A. Kan være nødvendigt at blive skubbet ind i udsnittet ca. 50 stimuleringen og registreringselektroder - 100 um, således at fEPSP responsamplituden til 120 den - 150 uA test puls er ca. 1 mV.
  5. Generering γ svingninger.
    1. For at generere γ svingninger stimulerer vævet med et tog på 20 x 0,1 msek impulser leveret ved 200 Hz. Denne tetanic stimulus kan give reproducerbare responser, når den leveres hver 5 min.
  6. Brug følgende optagelse parametre.
    1. Skalere forstærkningen af ​​udgangssignalet, der svarer til input spændingsområde afanalog-til-digital konverter. Sørg for, at maksimale forventede signal udflugt bruger mindst 30% af input spændingsområde. Vær forsigtig, når du indstiller gevinster til høj som signaler kan klippe. Den typiske båndbredde er nødvendig for field recordings er 500 Hz med AC kobling ved 0,1 Hz for at fjerne baseline afdrift.
    2. Digitalisere mindst 4 - 5 gange hurtigere end hjørnet hyppigheden af ​​low pass filter for at undgå signal aliasing.
  7. Dataanalyse.
    1. Højpasfilter data ved 5 Hz for at fjerne eventuelle baseline skift. Identificer pigge bruger et derivat tærskel, med en begivenhed separation mindst 10 msek, en typisk begivenhed tid til at toppe og regression interval på 7 ms, en tærskel på ~ 100 mV / ms, og en adskillelse dal på 100%. Beregn latenstid som den tid det tager for det første identificeret spike at ske efter afslutningen af ​​stimulering artefakt. Denne analyse giver mulighed for karakterisering af antallet af pigge, latens, inter-event interval og varighed beregnet somfølger:
    2. Beregne antallet af pigge som det samlede antal pigge pr oscillation for hvert sweep bestemmes.
    3. Beregn svingningerne latenstid. For hver oscillation, trække tidspunktet for den første identificerede spike fra slutningen af ​​stimulation artefakt.
    4. Beregne den gennemsnitlige inter-event interval (ISI). Bestem tidsperioden mellem flere fundne pigge og gennemsnit.
    5. Beregn svingningerne varighed. Måle tiden mellem den første og sidste detekteret spike inden for hver svingning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tetanic stimulering af stratum Oriens genereret robuste og reproducerbare γ svingninger (35,4 ± 2,2 Hz), se figur 3B. For at demonstrere, at de svingninger blev genereret inden for den lokale CA1 netværk input fra CA3 blev afbrudt ved at skære skive i CA2 regionen ved hjælp af en bøjet 32 ​​G nål. Svingningerne egenskaber i de afskårne skiver adskilte sig ikke fra de uslebne skiver (p = 0,85; cut skiver 6.16 ± 1,1 spikes, n = 6; uslebne skiver 5,89 ± 0,8 spikes, n 6 =), hvilket indikerer, at svingningerne genereres lokalt.

En vigtig fordel ved denne fremgangsmåde er stabiliteten af ​​optagelser. Når stivkrampe blev leveret med 5 minutters intervaller oscillationerne var stabile i mindst 30 minutter for enhver given skive (p = 0,26 for antallet af pigge på 15 min vs 30 min). Der er variation mellem skiver i det samlede antal pigge inden en svingning og andre parametre. For dtæppe undersøgelser parrede eksperimenter kan gøres, så forskelle i baseline egenskaber er mindre faktorer. For intra-slice sammenligninger variabilitet kan være en bekymring, og kan overvindes ved tilstrækkelig kraftoverførsel sammenligninger.

Derefter blev ionkanaler og receptorer, der er nødvendige til generering af disse tetanically stimulerede CA1 γ svingninger undersøgt. Farmakologisk blokade af α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionsyre (AMPA) -receptorer med 20 pM 6-cyano-7-nitroquinoxalin-2,3-dion (CNQX) (figur 4A, B), GABA A-receptorer med 20 pM bicucullin (figur 4C), jeg h strøm med 20 uM 4- (N-ethyl-N-phenylamino) -1,2-dimethyl-6- (methylamino) pyrimidinium chlorid (ZD7288) (figur 4D), og T-typen Ca2 + kanaler med 100 uM Ni 2+ (Figur 4E) var hver uafhængigt stand til at reducere antallet af pigge genererede(P <0,05; CNQX n = 6; bicucullin n = 7; ZD7288 n = 6; Ni2 + n = 6). Anvendelse af (2R) amino-5-phosphonopentanoate (AP5, 20 uM) påvirkede ikke antallet af pigge (p = 0,22; n = 5; AP5, 5,9 ± 3,1 pigge, kontrol, 8,3 ± 2,2 pigge), hvilket antyder, at NMDA-receptorer er ikke involveret i γ svingning generation i dette præparat.

Dette præparat er ideel til fastlæggelse af niveauet virkning af narkotika netværk. Retigabin er en klinisk anvendte anti-epileptisk medicin, der åbner kaliumkanaler og reducerer membran ophidselse 18-20. Bad anvendelse af retigabin producerede en dosisafhængig reduktion i antallet af pigge i og varigheden af svingningerne (figur 5).

Figur 1
Figur 1. Skematisk af kraniet og overliggende hud viser placeringen af nedskæringer til re kalvekød hjernen. A1, A2, B og C markerer placeringen af nedskæringer, der skal gøres for at åbne kraniet til fjernelse af hjernen. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Placering af de stimulerende og registrering elektroder i CA1 Schaffer soeskende til test skive sundhed. (A) Viser placeringen af stimulerende elektrode (Stim), og optagelsen elektrode (Rec). (B) Et repræsentativt eksempel på en fEPSP fremkaldt af en 120 uA stimulation (fiber volley markeret med *). Klik her for at se et større version af denne figur.

jove_content "fo: keep-together.within-side =" altid "> Figur 3
Figur 3. Konfiguration af optagelse og stimulering elektroder bruges til at fremkalde svingning. (A) Placering af stimulerende elektrode (Stim) i stratum Oriens og optagelse elektrode (Rec) i stratum pyramidale af CA1. (B) Et repræsentativt eksempel på de γ svingninger induceret af tetanisk stimulation (artefakt markeret med "Stim"). Repræsentative spor viser kvantificerbare udgange. ISI inter-spike interval. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4. Farmakologisk karakterisering af tetanically geneated γ svingninger. (A) Repræsentativ spor viser effekten af CNQX. Grafer viser virkningen af (B) CNQX (20 uM; n = 6), (C) bicucullin (20 uM; n = 7), (D) ZD7288 (20 uM; n = 6) og (E) Ni2 + (100 uM; n = 6) af antallet af pigge. Data er præsenteret som parvise sammenligninger. * P <0,05, ** p <0,01, og *** p <0,001. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5. retigabin virkninger på nettet egenskaber. Repræsentative eksempler viser reducerede netværksaktivitet af inducerede svingninger (A) i kontrol betingelser og (B) og <strong> (C) med retigabin. Oversigt over virkningerne er vist i (D) spike Stillingen (E) svingning varighed, (F) latens til svingning debut, og (G) inter-spike interval (ISI). Data er præsenteret som parvise sammenligninger. * P <0,05. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En robust metode til at generere CA1 γ svingninger i akutte hjernen skiver er beskrevet. Svingninger genereret udspringer fra en lokal kreds muliggør en bedre mulighed for at styre og forstå neurofysiologiske grundlag af net svingninger 12. AMPA-receptorer, GABAA-receptorer, I h og T-typen Ca2 + kanaler er alle nødvendige for γ svingninger i denne model. Mens de lokale CA1 oscillationer beskrevet her kan robust genereret afhænger sikre, at hjernen skiver er sunde. Et afgørende skridt er hurtig fjernelse af hjernen fra kraniet, idet man ikke trænge ind i hjernen under fjernelse og derefter hurtig nedsænkning i iskold opløsning. Ideelt tiden mellem halshugning og fjernelse af hjernen fra kraniet bør ikke være mere end 30 til 60 sek for at bevare sundhed skive 21.

Ved at bruge tetanic stimulation lokale CA1 γ svingninger kan væregenereret i standard fysiologiske optagelsesløsninger uden afhængighed af farmakologiske midler. Dette er fordelagtigt til at karakterisere patologier i sygdomsmodeller hvor tilsætning af farmakologiske midler kan forvirre fortolkning. For eksempel blev ved hjælp af denne model lokale CA1 aktivitet og følsomhed over for antiepileptika forbedret i en musemodel af menneskets genetiske epilepsi 22. Anvendelsen af ​​denne model til at undersøge netværksaktivitet er ikke begrænset til epilepsi og kan let anvendes til andre sygdomme, såsom Alzheimers sygdom, autisme og skizofreni. Mens farmakologiske midler ikke er forpligtet til at generere de lokale CA1 oscillationer tilstrækkelig vævsoxygenering er, på grund af den metaboliske efterspørgsel af hjernen skive 23. Høje perfusion satser forbedrer ilt og pH balance i skive skabe et mere fysiologisk miljø for hjernen skiver 24,25.

En yderligere fordel ved at anvende tetanic stimulation til generate netværk svingninger er, at en episodisk eksperimentelt design kan bruges som muliggør mere klar kvantificering af parametre netværksaktivitet, såsom forsinkelse debut, varighed og spike numre, i en gentagelig måde. I modsætning hertil kemisk induceret netværksaktivitet er spontan 13,15,16,26-28 og sværere at kvantificere. Tetanic stimulation kan imidlertid forårsage ændringer i NMDA-receptor-afhængig synaptisk plasticitet, hvilket kan forårsage ændringer i netværksaktivitet over tid. For at kontrollere for dette, og gøre det muligt for en stabil svingning generation over flere tetaniske stimulationer plasticitet ændringer kan begrænses ved at hæve Mg 2+ niveauer. Selv om denne protokol forbedrer reproducerbarheden det er uigennemsigtigt for enhver påvirkning af NMDA-receptorfunktion.

Grænseflade optagelse kamre kan forbedre skive sundhed, udbytte bedre signal-støj-forhold og mere omdrejningspunkt lavere intensitet stimulation med den ekstra fordel af mindre stimulation artefakter. Perforeret Chamber optagelse metoder vil også forbedre skive sundhed for langsigtede eksperimenter. Ved hjælp af mikro elektrode array-optagelse kamre eller patch clamp optagelse muliggør bredt og enkelt neuron funktion, der skal måles under optagelser til bedre undersøge mekanismerne bag γ svingninger og deres indvirkning på bredere netværk funktion. Inkorporering af spænding og calcium-sensorer samt optogenetic metoder vil indføre yderligere eksperimentel fleksibilitet i både optagelse og stimulerende paradigmer. Lignende protokoller udviklet til andre hjerneregioner, der kan være mere relevant for sygdommen patologi, der undersøges. En endelig brug for protokollen beskriver her, kan være for at bygge og afprøve beregningsmetoder modeller af svingninger ved at kombinere field recordings med enkelte neuron patch clamp og billeddiagnostiske undersøgelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at afsløre.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288) Sigma-Aldrich Z3777
Biuculline Sigma-Aldrich 14340
6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX) Sigma-Aldrich C127
Nickel Sigma-Aldrich 266965
Carbamazepine Sigma-Aldrich C4024
(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV) Tocris Bioscience 0105
Retigabine ChemPacific 150812-12-7
Choline-Cl Sigma-Aldrich C1879-5KG
KCl Sigma-Aldrich P9333-500G
NaH2PO4 Sigma-Aldrich S9638-250G
NaHCO3 Sigma-Aldrich S6297-250G
NaCl Sigma-Aldrich S7653-5KG
Glucose Sigma-Aldrich G8270-1KG
CaCl2 • 2H2O Sigma-Aldrich 223506-500G
MgCl2 • 6H2O Sigma-Aldrich M2670-500G
Electrode glass Harvard Apparatus  GC150F-10
Concentric bipolar stimulating metal electrode  FHC CBBPF75
Digital Isolator Getting Instruments Model BJN8-9V1 
Model 1800 amplifier A-M systems Model 1800 amplifier
Digitizer National Intruments NI USB-6211
Vibrotome Leica VT1200s

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Buzsaki, G. Theta rhythm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory. Hippocampus. 15 (7), 827-840 (2005).
  2. Vanderwolf, C. H. Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 26 (4), 407-418 (1969).
  3. Bartos, M., Vida, I., Jonas, P. Synaptic mechanisms of synchronized gamma oscillations in inhibitory interneuron networks. Nat. Rev. Neurosci. 8 (1), 45-56 (2007).
  4. Buzsáki, G., Wang, X. -J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu. Rev. Neurosci. 35, 203-225 (2012).
  5. Kobayashi, K., et al. Cortical contribution to scalp EEG gamma rhythms associated with epileptic spasms. Brain Dev. 35 (8), 762-770 (2013).
  6. Andreou, C., et al. Increased Resting-State Gamma-Band Connectivity in First-Episode Schizophrenia. Schizophr Bull. , (2014).
  7. Alarcon, G., Binnie, C. D., Elwes, R. D., Polkey, C. E. Power spectrum and intracranial EEG patterns at seizure onset in partial epilepsy. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 94 (5), 326-337 (1995).
  8. Fisher, R. S., Webber, W. R., Lesser, R. P., Arroyo, S., Uematsu, S. High-frequency EEG activity at the start of seizures. J. Clin. Neurophysiol. 9 (3), 441-448 (1992).
  9. Kwan, P., Brodie, M. J. Early identification of refractory epilepsy. N. Engl. J. Med. 342 (5), 314-319 (2000).
  10. Traub, R. D., Kopell, N., Bibbig, A., Buhl, E. H., LeBeau, F. E., Whittington, M. A. Gap junctions between interneuron dendrites can enhance synchrony of gamma oscillations in distributed networks. J. Neurosci. 21 (23), 9478-9486 (2001).
  11. Traub, R. D., Whittington, M. A., Buhl, E. H., Jefferys, J. G., Faulkner, H. J. On the mechanism of the gamma --> beta frequency shift in neuronal oscillations induced in rat hippocampal slices by tetanic stimulation. J. Neurosci. 19 (3), 1088-1105 (1999).
  12. Whittington, M. A., Stanford, I. M., Colling, S. B., Jefferys, J. G., Traub, R. D. Spatiotemporal patterns of gamma frequency oscillations tetanically induced in the rat hippocampal slice. J. Physiol. 502 (3), 591-607 (1997).
  13. Avoli, M., Panuccio, G., Herrington, R., D’Antuono, M., de Guzman, P., Lévesque, M. Two different interictal spike patterns anticipate ictal activity in vitro. Neurobiol. Dis. 52, 168-176 (2013).
  14. Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions. Cereb Cortex. 24 (1), 162-173 (2014).
  15. Gloveli, T., Albrecht, D., Heinemann, U. Properties of low Mg2+ induced epileptiform activity in rat hippocampal and entorhinal cortex slices during adolescence. Brain Res. Dev. Brain Res. 87 (2), 145-152 (1995).
  16. McLeod, F., Ganley, R., Williams, L., Selfridge, J., Bird, A., Cobb, S. R. Reduced seizure threshold and altered network oscillatory properties in a mouse model of Rett syndrome. Neuroscience. 231, 195-205 (2013).
  17. Bracci, E., Vreugdenhil, M., Hack, S. P., Jefferys, J. G. On the synchronizing mechanisms of tetanically induced hippocampal oscillations. J. Neurosci. 19 (18), 8104-8113 (1999).
  18. Main, M. J., Cryan, J. E., Dupere, J. R., Cox, B., Clare, J. J., Burbidge, S. A. Modulation of KCNQ2/3 potassium channels by the novel anticonvulsant retigabine. Mol. Pharmacol. 58 (2), 253-262 (2000).
  19. Wickenden, A. D., Yu, W., Zou, A., Jegla, T., Wagoner, P. K. Retigabine, a novel anti-convulsant, enhances activation of KCNQ2/Q3 potassium channels. Mol. Pharmacol. 58 (3), 591-600 (2000).
  20. Otto, J. F., Kimball, M. M., Wilcox, K. S. Effects of the anticonvulsant retigabine on cultured cortical neurons: changes in electroresponsive properties and synaptic transmission. Mol. Pharmacol. 61 (4), 921-927 (2002).
  21. Pomper, J. K., Graulich, J., Kovacs, R., Hoffmann, U., Gabriel, S., Heinemann, U. High oxygen tension leads to acute cell death in organotypic hippocampal slice cultures. Brain Res. Dev. Brain Res. 126 (1), 109-116 (2001).
  22. Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. Enhanced in vitro CA1 network activity in a sodium channel β1(C121W) subunit model of genetic epilepsy. Epilepsia. 55 (4), 601-608 (2014).
  23. Lord, L. -D., Expert, P., Huckins, J. F., Turkheimer, F. E. Cerebral energy metabolism and the brain/'s functional network architecture: an integrative review. J. Cereb. Blood Flow Metab. 33 (9), 1347-1354 (2013).
  24. Hájos, N., et al. Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply. Eur. J. Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).
  25. Hájos, N., Mody, I. Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content. J. Neurosci. Methods. 183 (2), 107-113 (2009).
  26. Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions. Cereb Cortex. 24 (1), 163-173 (2012).
  27. Antuono, M., Köhling, R., Ricalzone, S., Gotman, J., Biagini, G., Avoli, M. Antiepileptic drugs abolish ictal but not interictal epileptiform discharges in vitro. Epilepsia. 51 (3), 423-431 (2010).
  28. Stenkamp, K., et al. Enhanced temporal stability of cholinergic hippocampal gamma oscillations following respiratory alkalosis in vitro. J. Neurophysiol. 85 (5), 2063-2069 (2001).

Tags

Neuroscience Gamma svingninger CA1 hippocampus netværksaktivitet antiepileptika
Generation af Lokale CA1 γ Svingninger ved tetanisk Stimulation
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou,… More

Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. Generation of Local CA1 γ Oscillations by Tetanic Stimulation. J. Vis. Exp. (102), e52877, doi:10.3791/52877 (2015).

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