Summary
De pedunculopontine nucleus (PPN) is gelegen in de hersenstam en de neuronen maximaal worden geactiveerd tijdens waken en snelle oogbeweging (REM) slaap hersentoestanden. Dit werk beschrijft de experimentele benadering op te nemen in vitro gamma band subthreshold membraan oscillatie in PPN neuronen.
Abstract
Synaptic afferenten van de PPN is bekend dat de neuronale activiteit van verscheidene intra-laminaire thalamische gebieden moduleren (bijvoorbeeld de centrolateral / parafascicular, Cl / Pf nucleus). De activering van zowel de PPN of Cl / Pf kernen in vivo is beschreven aan de opwinding van de dieren en een toename in gamma-band activiteit in de corticale elektro-encefalogram (EEG) induceren. De cellulaire mechanismen voor het genereren van gamma band oscillaties in reticulair activeren systeem (RAS) neuronen zijn dezelfde als die gevonden met gamma band oscillaties in andere hersenen kernen genereren. Tijdens de huidige-clamp opnames van PPN neuronen (van parasagittal slices 9-25 dagen oude ratten), het gebruik van depolariserende vierkante stappen snel geactiveerd spanningsafhankelijke kaliumkanalen dat PPN neuronen verhinderd gedepolariseerd dan -25 mV.
Het injecteren van 1-2 sec lange depolariserende huidige hellingen geleidelijk gedepolariseerd PPN membraanpotentiaal resTing waarden in de richting van 0 mV. Echter, injecteren depolariserende vierkante pulsen gamma-band oscillaties van membraanpotentiaal waaruit bleek kleinere amplitude ten opzichte van de trillingen die door hellingen zijn. Alle experimenten werden uitgevoerd in de aanwezigheid van spanningsafhankelijke natriumkanalen en snelle synaptische receptoren blokkers. Het is aangetoond dat de activering van hoge drempelspanning calciumkanalen grondslag gamma-band oscillerende activiteit PPN neuronen. Specifieke methodologische en farmacologische interventies worden hier beschreven, het verstrekken van de nodige instrumenten om te induceren en in stand PPN subthreshold gamma band trilling in vitro.
Introduction
PPN kern is anatomisch opgenomen in de staart mesencefale tegmentum. De PPN is een belangrijk onderdeel van RAS 1. De PPN deel aan de handhaving van gedrags- geactiveerde toestanden (bijv waken, REM slaap) 2. Elektrische stimulatie van de PPN in vivo geïnduceerde snelle oscillatie (20 - 40 Hz) in het corticale EEG 3, terwijl bilaterale PPN lesies bij ratten verminderd of geëlimineerd REM slaap 4. Terwijl een meerderheid van de PPN neuronen vuren actiepotentialen in bèta / gamma-band frequentie (20 - 80 Hz), een aantal neuronen gepresenteerd lage tarieven van spontane vuren (<10 Hz) 5. Voorts de PPN lijkt betrokken te zijn bij andere aspecten van gedrag, motivatie en aandacht 6. Directe hoge frequentie (40 - 60 Hz) 7 elektrische stimulatie van PPN nucleus in decerebrate dieren kunnen motoriek te promoten. De laatste jaren is diepe hersenstimulatie (DBS) van PPN gebruikt voor de behandeling van patiënten die lijden from aandoeningen waarbij gang gebreken zoals de ziekte (PD) 8 Parkinson.
Eerdere rapporten toonden aan dat bijna alle PPN neuronen kan actiepotentialen schieten op gamma band frequentie wanneer gedepolariseerd gebruik vierkante stroompulsen 9. Als gevolg van de drastische activering van voltage-gated kaliumkanalen tijdens vierkante pulsen depolarisaties tot of onder -25 mV. Dientengevolge werden geen robuuste gamma oscillaties waargenomen na blokkeren actiepotentialen genereren middels tetrodotoxin 10. In een poging om een dergelijk probleem te omzeilen, 1-2 sec lang depolariserende stroom hellingen gebruikt. Ramps geleidelijk gedepolariseerd de membraanpotentiaal van rust waarden tot 0 mV, terwijl de voltage-gated kaliumkanalen gedeeltelijk inactiveren. Clear gamma band membraan oscillaties waren duidelijk binnen de spanning afhankelijkheid raam van hoge drempel calciumkanalen (dat wil zeggen, tussen -25 mV en -0 mV) 10. Tot slot, gamma band activity werd waargenomen in PPN neuronen 9, en beide P / Q en N-type voltage-gated calcium kanalen moeten worden geactiveerd om gamma band oscillaties te genereren in de PPN 10.
Een aantal studies bepalen de locatie van hoge drempel calciumkanalen in PPN neuronen. Het injecteren van de combinatie van kleurstoffen, ratiometrische fluorescentie beeldvorming toonde calcium transiënten door middel van voltage-gated calcium kanalen die worden geactiveerd in verschillende dendrieten wanneer gedepolariseerd gebruik van de huidige ramps 11.
Intrinsieke eigenschappen van PPN neuronen voorgesteld om gelijktijdige activering van deze cellen mogelijk te maken tijdens waken en REM slaap, waardoor induceren hoogfrequente oscillerende neuronale activiteit tussen de RAS- en thalamocorticale loops. Dergelijke lange verstrekkende interactie wordt beschouwd als een brein staat in staat is op betrouwbare wijze de beoordeling van de wereld om ons heen op een continue basis 12 te ondersteunen. Hier beschrijven we het experimental voorwaarden die nodig zijn voor het genereren en onderhouden van gamma-band trilling in PPN cellen in vitro. Dit protocol is niet eerder beschreven, en zou een aantal groepen helpen intrinsieke membraaneigenschappen bemiddelen gamma-band activiteit bij andere hersengebieden te bestuderen. Bovendien kan de huidige stappen leiden tot de verkeerde conclusie dat gamma band activiteit niet kan worden gegenereerd in deze cellen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle experimentele protocollen werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite van de Universiteit van Arkansas voor Medische Wetenschappen (Protocol nummer # 3593) en waren in overeenstemming met de National Institutes of Health richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren.
1. Voorbereiding van de Standard-kunstmatige cerebrospinale vloeistof (aCSF)
- Bereiding van Stock Solution A
- Voeg 700 ml gedestilleerd water om een schone 1 L beker voor het toevoegen van chemicaliën.
- Terwijl continu een volume van 500 ml onder roeren, voeg 136,75 g NaCl, 6,99 g KCI, 2,89 g MgSO 4 en 2,83 g NaH 2 PO 4.
- Voeg meer gedestilleerd water tot een eindvolume van 1 L. bereiken Na verdunning, de uiteindelijke concentratie van elke verbinding 117 mM NaCl, 4,69 mM KCI, 1,2 mM MgSO4, en 1,18 mM NaH 2PO 4.
- Koel bewaren bij 4 ° C gedurende maximaal 2 weken.
- Bereiding van Stock Solution B
- Voeg 700 ml gedestilleerd water op een schoon bekerglas van 1 liter voor het toevoegen van chemicaliën.
- Terwijl continu een volume van 500 ml onder roeren, voeg 41,45 g D-glucose en 41,84 g NaHCO3.
- Voeg meer gedestilleerd water tot een eindvolume van 1 L. bereiken Na verdunning, de eindconcentratie van elke verbinding is 11,5 mM D-glucose en 24,9 mM NaHCO3.
- Koel bewaren bij 4 ° C gedurende maximaal 2 weken.
- Vóór elk experiment mix 50 ml van de A met 50 ml bouillon B en breng aan 1 L met gedestilleerd water tot de uiteindelijke concentratie aCSF oplossing te verkrijgen en laat bij kamertemperatuur onder voortdurend zuurstof met carbogen (95% O 2-5% CO 2 mix) gedurende tenminste 30 minuten. Bereid eindconcentratie aCSF alleen aan het begin van elk experiment en gooi aan het eind van de dag.
2. Voorbereiding van de sucrose-kunstmatige cerebrospinale vloeistof(Sucrose-aCSF)
- Bereiding van Stock Solution C
- Voeg 700 ml gedestilleerd water om een schone 1 L beker voor het toevoegen van chemicaliën.
- Al roerend 500 ml gedestilleerd water, voeg 240 g sucrose, 6,55 g NaHCO 3, 0,671 g KCI, 4,88 g MgCl 2, 0,22 g CaCl 2 en 0,21 g ascorbinezuur.
- Voeg meer gedestilleerd water tot een eindvolume van 1 L. bereiken Na verdunning, de eindconcentratie van elke verbinding is 701,1 mM sucrose, 78 mM NaHCO 3, 9 mM KCI, 24 mM MgCl2, 1,5 mM CaCl2 en 1,2 mM ascorbinezuur .
- Houd voorraad oplossing C bij 4 ° C gedurende maximaal een week.
- Vóór elk experiment mix 300 ml 50 ml stock C met 600 ml gedestilleerd water aan de sucrose-aCSF oplossing bij de uiteindelijke concentratie te verkrijgen en reactie bij kamertemperatuur onder voortdurend zuurstof met carbogeen (95% O 2-5% CO 2 mengsel) gedurende tenminste 30 minuten.
3. Slice Voorbereiding
- Plaats een schone beker met 100 ml sucrose-aCSF oplossing in het ijs, terwijl het zuurstof met carbogen en bevestig de pH op 7,4 met behulp van een pH-meter terwijl het toevoegen van enkele druppels van 0,1 M NaOH-oplossing (bij pH <7,4) of 0,1 M HCl-oplossing (wanneer pH> 7,4).
- Vul een snij kamer van een vibratome met sucrose-aCSF en zuurstof het. Zet de-glycerol gebaseerde koelsysteem gekoppeld aan de snijkamer en wacht 15 min te laat het afkoelen tot 0-4 ° C.
- Verdoven ratten met ketamine (9-12 van volwassen timed-zwangere Sprague-Dawley ratten jaar) (70 mg / kg, ip; met <50 ui eindvolume). Als pup is rustig, controleer dat de staart knijpen reflex afwezig is.
- Onthoofden pups.
- Snijd de hoofdhuid lengterichting van voor naar achter met een koolstofstaal scalpel, en trekt de huid naar de zijkanten behulp van een tang. Snijd het bot die de hersenen het verplaatsen van de scissors lateraal en volledig te verwijderen naar de hersenen bloot te leggen.
- Daarna snel de hersenen met behulp van een spatel (aanvankelijk onder de olfactorische gloeilamp geplaatst om duw uit de hersenen van de meest rostrale naar de meest caudale gebieden) te verwijderen. Duw de hersenen in het ijsgekoelde zuurstofrijk sucrose-kunstmatige cerebrospinale vloeistof (sucrose-aCSF).
- Wordt parasagittal snee in de rechter hersenhelft (verwijderen van ongeveer een derde van de halve bol) en plak de bijgesneden hersenhelft op een metalen schijf die magnetisch wordt bevestigd zijn om de snijkamer van een vibroslicer om sagittale 400 urn secties die de gesneden pedunculopontine nucleus (PPN). Houd PPN schijfjes bij kamertemperatuur gedurende 45 min voor whole-cell patch-clamp.
4. Recordings Gamma-band oscillaties in PPN Slices
- Bereiding van Kalium-gluconaat Intracellulaire Solution (High-K + Solution)
- Plaats inijs een schone beker met 10 ml gedestilleerd water. Onder voortdurend roeren toe te voegen: K + -gluconate, 90,68 mg phosphocreatine di Tris zout, 47,66 mg HEPES, 1,5 mg EGTA, 40,58 mg Mg 2+ -ATP, en 4 mg Na + 2 -GTP.
- Stel de pH tot 7,3 met KOH (100 mM in gedestilleerd water). Voeg gedestilleerd water tot een uiteindelijk volume van 20 ml te bereiken. Indien nodig, aan te passen osmolariteit met sucrose (100 mM in gedestilleerd water) tot 280 zijn - 290 mOsm. Na verdunning van de eindconcentratie van elke verbinding 124 mM K + -gluconate, 10 mM creatinefosfaat di Tris-zout, 10 mM HEPES, 0,2 mM EGTA, 4 mM Mg2 + -ATP en 0,3 mM Na + 2 -GTP.
- Aliquot intracellulaire oplossingen in 1 ml buizen en bevriezen bij -20 ° C. Gebruik één portie per dag en houden bij 4 ° C tijdens de experimenten.
- Whole-cell Patch Clamp Recordings
- Plaats plakjes in een onderdompeling kamer en perfuseren hen (1,5 ml / min) met geoxygeneerde(95% O 2-5% CO 2) aCSF met de volgende receptorantagonisten: selectieve NMDA receptorantagonist 2-amino-5-phosphonovaleric acid (APV, 40 uM), competitieve AMPA / kaïnaat glutamaat receptor antagonist 6-cyaan-7- nitrochinoxaline-2,3-dion (CNQX, 10 uM), glycine receptor antagonist strychnine (STR, 10 uM), de specifieke GABAA-receptorantagonist gabazine (GBZ, 10 uM), en natriumkanaal blokkers tetrodotoxine (TTX, 3 uM)
LET OP: In de resultaten en cijfers worden deze antagonisten gezamenlijk aangeduid als synaptische blokkers of SB. - Vul het opnemen patch pipetten (Resistance 2-7 MQ; gemaakt van reguliere, commercieel beschikbare dikwandige borosilicaatglas haarvaten van 1,0 mm buitendiameter en 0,6 mm inwendige diameter) met intracellulaire high-K + oplossing met behulp van commercieel beschikbare patch-pipet vulstoffen met een oplossing filter. Plaats de pipet in de houder van de versterker. Breng een kleine postieve druk onder toepassing van een 1 ml spuit verbonden met de pipet houder met een siliconenslang verbonden met een driewegklep. Sluit de achterkant van de pipet houder van een patch clamp versterker.
- Beweeg de opname pipet met behulp van een mechanische micromanipulator in de buurt van de PPN kern met behulp van een 4X doelstelling gecombineerd om nabij-infrarood differentieel interferentie contrast optiek.
OPMERKING: PPN kern kan worden waargenomen in schijven dorsale de superieure cerebellaire steel (SCP, waarneembaar als een dikke bundel axonen). Opname pipetten waren in het PPN pars compacta, dat zich onmiddellijk dorsaal met het achterste uiteinde van de steel. - Breng de opname pipet in contact met een PPN neuron tijdens gevisualiseerd met behulp van een 40X water immersie objectief en snel toepassen negatieve afzuigen een afdichting met de cel vormen.
- Gebruik voltage-clamp seal software om pipet weerstand tijdens negatieve zuigkracht te controleren met behulp van het protocol van de fabrikant.
- Wanneer negatieve suction wordt langzaam verhoogd en weerstandswaarden lezen bij de patch-clamp beeldscherm op de punt van de pipet bereiken 80-100 MOhm, de holding potentiaal te mV en -50 de onderdruk vrij snel veranderen. Start continu toepassen van negatieve zuiging tot het verbreken van het neuron membraan en elektrische toegang wordt verkregen in de whole-cell configuratie.
- Als de toegang weerstand waarden gemeten door de voltage-clamp seal software zijn 10 MOhm of hoger, dan blijven toepassen negatieve zuigkracht in kleinere hoeveelheden.
- Compensatie condensator (dwz langzame en snelle transiënten waargenomen na het scheuren van het membraan van de cel) en de serieweerstand in voltage-clamp modus. Schakel de opnamemodus om de huidige klem, en snel te compenseren brug waarden (bijvoorbeeld verplaatsen versterker knop of klik op de automatische compensatie menu met computer's muis).
- Continu te controleren rust membraanpotentiaal van PPN neuron wordt opgenomen uzingen protocol van de fabrikant. Als rustende membraanpotentiaal verschuiving naar depolariserende of hyperpolariserende waarden vervolgens kleine hoeveelheden gelijkstroom (tot 100 pA) aan de optimale -50 mV eindwaarde houden.
LET OP: Uitsluitend PPN neuronen met een stabiele rust membraanpotentiaal (RMP) van -48 mV of meer hypergepolariseerde (dat wil zeggen, RMP <-48 mV).
- Continu te controleren rust membraanpotentiaal van PPN neuron wordt opgenomen uzingen protocol van de fabrikant. Als rustende membraanpotentiaal verschuiving naar depolariserende of hyperpolariserende waarden vervolgens kleine hoeveelheden gelijkstroom (tot 100 pA) aan de optimale -50 mV eindwaarde houden.
- Plaats plakjes in een onderdompeling kamer en perfuseren hen (1,5 ml / min) met geoxygeneerde(95% O 2-5% CO 2) aCSF met de volgende receptorantagonisten: selectieve NMDA receptorantagonist 2-amino-5-phosphonovaleric acid (APV, 40 uM), competitieve AMPA / kaïnaat glutamaat receptor antagonist 6-cyaan-7- nitrochinoxaline-2,3-dion (CNQX, 10 uM), glycine receptor antagonist strychnine (STR, 10 uM), de specifieke GABAA-receptorantagonist gabazine (GBZ, 10 uM), en natriumkanaal blokkers tetrodotoxine (TTX, 3 uM)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Aanvankelijk werden gamma oscillaties opgewekt met behulp van vierkante stroompulsen. Stroomklem registratie van PPN neuronen in aanwezigheid van synaptische blokkers en TTX werd continu gecontroleerd om te verzekeren dat rustende membraanpotentiaal werd stabiel gehouden op ~ -50 mV (figuur 1A). Twee tweede lange vierkante huidige pulsen werden intracellulair geïnjecteerd door de patch clamp versterker door middel van de opname pipet, het verhogen van hun amplitude van 200 Pa tot 600 Pa (Figuur 1A). Membraanpotentiaal werd gedepolariseerd tot voltages dichter bij -20 mV bij 600 pA, wat resulteert in kleine amplitude gamma oscillaties. Bevoegdheden spectra van gamma oscillaties gepresenteerd zeer kleine amplitude-waarden (dwz <0,01; figuur 1B). Aan de andere kant werd twee tweede depolariserende huidige hellingbanen intracellulair geïnjecteerd door de patch clamp versterker door middel van de opname pipet, het genereren van robuuste gamma oscillaties(Figuur 2A) die veel hogere macht amplitudes weergegeven (figuur 2B).
Vorige werk 10 is gekoppeld verschillen tussen vierkant en oprit huidige protocollen om de string activering van voltage-gated kaliumkanalen bij plotseling depolarisatie van de eerste. Slow depolariserende hellingen kunnen in plaats daarvan worden inactiveren kalium kanalen.
Figuur 1. Membraan oscillaties in Whole-cell Recorded PPN neuronen met behulp van huidige Plein Impulsen van Toenemende Amplitude. (A) Representatieve membraanpotentiaal respons op depolariserende 2 sec lange vierkante stappen van toenemende amplitude intracellulair geïnjecteerd door de patch clamp versterker via de opname pipet, in aanwezigheid van synaptische blokkers en TTX. (B) Overlappendevermogensspectra amplitudes oscillaties verkregen door vierkante pulsen getoond in A. Vermogen spectra werden verkregen met een Hamming vensterfunctie na 20-60 Hz banddoorlaatfiltering trillingen opgewekt door de depolariserende stappen. PPN neuron werd opgenomen in de huidige-clamp configuratie in combinatie met hoge-K + intracellulaire oplossing en synaptische blockers + TTX beschreven in protocol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Gamma Band Membrane oscillaties in Whole-cell Recorded PPN neuronen met behulp van Current Ramps van het verhogen van Amplitude. (A) Vertegenwoordiger membraanpotentiaal reacties op depolariserende 2 sec lange hellingen geïnjecteerd door de patch clamp versterker intracellulair door de opname pipet, tonening. toenemende amplitude in aanwezigheid van synaptische blokkers en TTX (B) Overlappende vermogenspectra amplitudes oscillaties verkregen met hellingen getoond in A. Vermogen spectra werden verkregen met een Hamming vensterfunctie na 20-60 Hz banddoorlaatfiltering trillingen opgewekt door de depolarisatie hellingbaan . PPN neuron werd opgenomen in de huidige-clamp configuratie in combinatie met hoge-K + intracellulaire oplossing en synaptische blockers + TTX beschreven in protocol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
PPN neuronen intrinsieke eigenschappen die hen in staat stellen om actiepotentialen op bèta / gamma band frequenties brand tijdens de in vivo opnames van dieren die wakker of tijdens de REM-slaap, maar niet tijdens slow wave sleep 2,3,5,13-17 zijn. Andere auteurs hebben aangetoond dat hersenstam doorsnijdingen op meer anterieure niveaus dan PPN verminderd gamma frequenties tijdens de EEG-registraties. Wanneer echter hersenstam laesies posterior waar deze kern ligt, de directe stimulatie van PPN kon de manifestatie van corticale gamma-activiteit op het EEG 2,3,5,18-21. Gamma band neurale activiteit is waargenomen bij de muis PPN in vitro 22 in de rat REM slaap-inductie zone (waar de PPN uitsteekt 23), in de kat in vivo 3, in de PPN gebied primaten als locomoting 24 en in het gebied van de PPN bij mensen tijdens stappen 25. Dat wil zeggen, er is voldoende bewijs voor gamma-band activiteit in de PPN tussen soorten.
Deze experimentele protocol hier beschreven is toegestaan de beschrijving van gamma-oscillaties aanwezig op alle soorten rat PPN cel 10. In feite werden intrinsieke mechanismen van gamma-oscillaties beschreven aanwezig in elk PPN neuron (terwijl cellen rond de PPN niet dat eigendom te delen), om onafhankelijk van de vorige gebruikte classificaties of synaptische transmitter type: type I, II of III, of zender soort, cholinerge, glutamaat of GABAergic delen dezelfde gamma-band genereren eigendom 10. Het gebruik van de huidige hellingen heeft de beperking van die continue monitoring van de rust membraanpotentiaal, en permanente brug compensatie gedurende het experiment. In sommige gevallen werden ramps korter dan 1 seconde waargenomen niet volledig te activeren spanningsafhankelijke calciumkanalen, terwijl helling duur van 5 seconden of langer geleid membraanweerstand veranderingen die tijdens het experiment gecompenseerd zouden worden. In het geval no gamma oscillaties werden waargenomen, kleine aanpassingen in duur ramp kon gamma band oscillatie amplitudes verbeteren.
De combinatie van depolariserende stroom-ramps met specifieke toxines we hebben beschreven dat in een belangrijk deel van de PPN-cellen (~ 50%), het blokkeren van N-en P / Q-type (met behulp van zowel ω-CgTx en ω-Aga) kanalen calciumkanalen verminderd gamma oscillatie amplitude, die ons in staat om ze geclassificeerd als P / Q- en N-type cellen. In andere cellen (20%), werden gamma oscillaties alleen beïnvloed door ω-Aga, wat suggereert dat deze cellen tot expressie alleen P / Q-type kanalen. In de rest van de cellen (30%) in ω-CgTx geblokkeerd hen suggereert deze PPN neuronen slechts N-type kanalen. Deze resultaten bevestigden de aanwezigheid van cellen in de PPN dat gamma band oscillaties manifesteren door de expressie van verschillende spanningsafhankelijke calciumkanalen 26,27. Dit nieuwe protocol kan ook worden beschouwd als een belangrijk instrument dat de invoering van een nieuw PPN cel typ toegestaane indeling naar het veld. In feite is gesuggereerd dat alleen N-type PPN neuronen alleen vuren tijdens de REM-slaap ( "REM-on"), P / Q-type alleen tijdens het ontwaken ( "Wake-on"), of N-type + P / Q-type zowel tijdens waken en REM-slaap ( "Wake / REM-on") 26,27. Bovendien kan dit protocol worden gebruikt in de toekomst experimenten om oscillerende activiteit bij andere hersengebieden te beschrijven en de intrinsieke eigenschappen aan te tonen hen triggeren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S8501 | C12H22O11, molecular weight = 342.30 |
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | S6014 | NaHCO3, molecular weight = 84.01 |
| Potassium Chloride | Sigma-Aldrich | P3911 | KCl, molecular weight = 74.55 |
| Magnesium Chloride Hexahydrate | Sigma-Aldrich | M9272 | MgCl2 · 6H2O, molecular weight = 203.30 |
| Calcium Chloride Dihydrate | Sigma-Aldrich | C3881 | CaCl2 · 2H2O, molecular weight =147.02 |
| D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | C6H12O6, molecular weight = 180.16 |
| L-Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A5960 | C6H8O6, molecular weight =176.12 |
| Sodium Chloride | Acros Organics | 327300025 | NaCl, molecular weight = 58.44 |
| Potassium Gluconate | Sigma-Aldrich | G4500 | C6H11KO7, molecular weight = 234.25 |
| Phosphocreatine di(tris) salt | Sigma-Aldrich | P1937 | C4H10N3O5P · 2C4H11NO3, molecular weight = 453.38 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | C8H18N2O4S, molecular weight = 238.30 |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E0396 | [-CH2OCH2CH2N(CH2CO2H)2]2, molecular weight = 380.40 |
| Adenosine 5'-triphosphate magnesium salt | Sigma-Aldrich | A9187 | C10H16N5O13P3 · xMg2+, molecular weight = 507.18 |
| Guanosine 5'-triphosphate sodium salt hydrate | Sigma-Aldrich | G8877 | C10H16N5O14P3 · xNa+, molecular weight = 523.18 |
| Tetrodotoxin citrate | Alomone Labs | T-550 | C11H17N3O8, molecular weight = 319.27 |
| DL-2-Amino-5-Phosphonovaleric Acid | Sigma-Aldrich | A5282 | C5H12NO5P, molecular weight = 197.13 |
| CNQX disodium salt hydrate | Sigma-Aldrich | C239 | C9H2N4Na2O4 · xH2O, molecular weight = 276.12 |
| Strychnine | Sigma-Aldrich | S0532 | C21H22N2O2, molecular weight = 334.41 |
| Mecamylamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | M9020 | C11H21N · HCl, molecular weight = 203.75 |
| Gabazine (SR-95531) | Sigma-Aldrich | S106 | C15H18BrN3O3, molecular weight = 368.23 |
| Ketamine hydrochloride | Mylan | 67457-001-00 | |
| Microscope | Nikon | Eclipse E600FN | |
| Micromanipulator | Sutter Instruments | ROE-200 | |
| Micromanipulator | Sutter Instruments | MPC-200 | |
| Amplifier | Molecular Devices | Multiclamp 700B | |
| A/D converter | Molecular Devices | Digidata 1440A | |
| Heater | Warner Instruments | TC-324B | |
| Pump | Cole-Parmer | Masterflex L/S 7519-20 | |
| Pump cartridge | Cole-Parmer | Masterflex 7519-85 | |
| Pipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| Camera | Q-Imaging | RET-200R-F-M-12-C | |
| Vibratome | Leica Biosystems | Leica VT1200 S | |
| Refrigeration system | Vibratome Instruments | 900R | |
| Equipment | |||
| microscope | Nikon | Eclipse E600FN | |
| micromanipulator | Sutter Instruments | ROE-200 | |
| micromanipulator | Sutter Instruments | MPC-200 | |
| amplifier | Molecular Devices | Multiclamp 700B | |
| A/D converter | Molecular Devices | Digidata 1440A | |
| heater | Warner Instruments | TC-324B | |
| pump | Cole-Parmer | Masterflex L/S 7519-20 | |
| pump cartridge | Cole-Parmer | Masterflex 7519-85 | |
| pipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| camera | Q-Imaging | RET-200R-F-M-12-C |
References
- Profice, P., et al. Neurophysiological evaluation of the pedunculopontine nucleus in humans. J. Neural. Transm (Vienna). 118 (10), 1423-1429 (2011).
- Steriade, M., Datta, S., Pare, D., Oakson, G., Curro Dossi, R. C. Neuronal activities in brain-stem cholinergic nuclei related to tonic activation processes in thalamocortical systems. J. Neurosci. 10 (8), 2541-2559 (1990).
- Steriade, M., Dossi, R. C., Pare, D., Oakson, G. Fast oscillations (20-40 Hz) in thalamocortical systems and their potentiation by mesopontine cholinergic nuclei in the cat. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88 (10), 4396-4400 (1991).
- Deurveilher, S., Hennevin, E. Lesions of the pedunculopontine tegmental nucleus reduce paradoxical sleep (PS) propensity: evidence from a short-term PS deprivation study in rats. Eur. J. Neurosci. 13 (10), 1963-1976 (2001).
- Steriade, M., Pare, D., Datta, S., Oakson, G., Curro Dossi, R. Different cellular types in mesopontine cholinergic nuclei related to ponto-geniculo-occipital waves. J. Neurosci. 10 (8), 2560-2579 (1990).
- Steckler, T., Inglis, W., Winn, P., Sahgal, A. The pedunculopontine tegmental nucleus: a role in cognitive processes? Brain Res. Brain Res. Rev. 19 (3), 298-318 (1994).
- Garcia-Rill, E., Simon, C., Smith, K., Kezunovic, N., Hyde, J. The pedunculopontine tegmental nucleus: from basic neuroscience to neurosurgical applications: arousal from slices to humans: implications for DBS. J. Neural. Transm. 118 (10), 1397-1407 (2011).
- Mazzone, P., et al. Implantation of human pedunculopontine nucleus: a safe and clinically relevant target in Parkinson's disease. Neuroreport. 16 (17), 1877-1881 (2005).
- Simon, C., et al. Gamma band unit activity and population responses in the pedunculopontine nucleus. J. Neurophysiol. 104 (1), 463-474 (2010).
- Kezunovic, N., Urbano, F. J., Simon, C., Hyde, J., Smith, K., Garcia-Rill, E. Mechanism behind gamma band activity in pedunculopontine nucleus (PPN). Eur. J. Neurosci. 34 (3), 404-415 (2011).
- Hyde, J. R., Kezunovic, N., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. Spatiotemporal properties of high speed calcium oscillations in the pedunculopontine nucleus. J. Appl. Physiol (1985). 115 (9), 1402-1414 (2013).
- Llinas, R. R., Leznik, E., Urbano, F. J. Temporal binding via cortical coincidence detection of specific and nonspecific thalamocortical inputs: a voltage-dependent dye-imaging study in mouse brain slices. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (1), 449-454 (2002).
- Boucetta, S., Cisse, Y., Mainville, L., Morales, M., Jones, B. E. Discharge profiles across the sleep-waking cycle of identified cholinergic, gabaergic, and glutamatergic neurons in the pontomesencephalic tegmentum of the rat. J. Neurosci. 34 (13), 4708-4727 (2014).
- Datta, S., Siwek, D. F. Single cell activity patterns of pedunculopontine tegmentum neurons across the sleep-wake cycle in the freely moving rats. J. Neurosci. Res. 70 (4), 79-82 (2002).
- Datta, S., Siwek, D. F., Stack, E. C. Identification of cholinergic and non-cholinergic neurons in the pons expressing phosphorylated cyclic adenosine monophosphate response element-binding protein as a function of rapid eye movement sleep. Neuroscience. 163 (1), 397-414 (2009).
- Kayama, Y., Ohta, M., Jodo, E. Firing of 'possibly' cholinergic neurons in the rat laterodorsal tegmental nucleus during sleep and wakefulness. Brain Res. 569 (2), 210-220 (1992).
- Sakai, K., El Mansari, M., Jouvet, M. Inhibition by carbachol microinjections of presumptive cholinergic PGO-on neurons in freely moving cats. Brain Res. 527 (2), 213-223 (1990).
- Lindsley, D. B., Bowden, J. W., Magoun, H. W. Effect upon the EEG of acute injury to the brainstem activating system. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1 (4), 475-486 (1949).
- Moruzzi, G.
- Moruzzi, G., Magoun, H. W. Brain stem reticular formation and activation of the EEG. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1 (4), 455-473 (1949).
- Steriade, M., Constantinescu, E., Apostol, V. Correlations between alterations of the cortical transaminase activity and EEG patterns of sleep and wakefulness induced by brainstem transections. Brain Res. 13 (1), 177-180 (1969).
- Ishibashi, M., et al. Orexin receptor activation generates gamma band input to cholinergic and serotonergic arousal system neurons and drives an intrinsic Ca2+ -dependent resonance in LDT and PPT cholinergic neurons. Frontiers Neurol. 6, e120 (2015).
- Brown, R. E., Winston, S., Basheer, R., Thakkar, M. M., McCarley, R. W. Electrophysiological characterization of neurons in the dorsolateral pontine REM sleep induction zone of the rat: intrinsic membrane properties and responses to carbachol and orexins. Neuroscience. 143 (3), 739-755 (2006).
- Goetz, L., et al. On the role of the pedunculopontine nucleus and mesencephalic reticular formation in locomotion in non-human primates. J. Neurosci. 36 (18), 4917-4929 (2016).
- Fraix, V., et al. Pedunculopontine nucleus area oscillations during stance, stepping and freezing in Parkinson's disease. PLOS ONE. 8 (12), e83919 (2013).
- Luster, B., Hyde, J., D'Onofrio, S., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. Mechanisms behind gamma band activity in the pedunculopontine nucleus (PPN). Abstr Soc Neurosci. 38, 257.20 (2014).
- Luster, B., D'Onofrio, S., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. High-threshold Ca2+ channels behind gamma band activity in the pedunculopontine nucleus (PPN). Physiol. Rep. 3 (6), e12431 (2015).
