Striatal beyin dilimleri elektriksel olarak uyarılmış presinaptik dopamin dinamiklerini ölçmek için hızlı tarama döngüsel voltametri kullanma.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Striatal beyin dilimleri elektriksel olarak uyarılmış presinaptik dopamin dinamiklerini ölçmek için hızlı tarama döngüsel voltametri kullanma.
Kapsamlı araştırma kötüye ilaçlar (örneğin kokain ve amfetamin), oynadığı rol psikiyatrik hastalıklar (örneğin şizofreni ve Dikkat Eksikliği Hiperaktivite Bozukluğu) ve dejeneratif katılımının eylem mekanizması önemi nedeniyle nörotransmiter dopamin odaklandı Parkinson ve Huntington hastalığı gibi bozukluklar. Normal fizyolojik koşullar altında, dopamin lokomotor aktivite, biliş, öğrenme, duygusal etkiler, ve nöroendokrin hormonu salgılamasını düzenleyen bilinmektedir. Dopamin nöronları en büyük yoğunluklarının biri, striatum, nukleus accumbens ve kaudat-putamen olarak bilinen iki ayrı nöroanatomik bölgelerdeki ayrılabilir içinde. Amaç fare striatum içinde dilim hızlı tarama döngüsel voltametri (FSCV) için genel bir protokol göstermek için. FSCV d gerçek zamanlı olarak, dopamin salınımı ve alımı ölçmek için fırsat sağlayan iyi tanımlanmış bir elektrokimyasal tekniğiiscrete beyin bölgeleri. FSCV Karbon fiber Mikroelektronlar dopamin oksidasyon (~ 7 mm çapında) tespit etmek için kullanılır. Dopamin algılamak için FSCV kullanarak analitik avantajı in vivo mikrodiyaliz tamamlayıcı bilgiler sağlayarak, en az on mikron 100 milisaniye ve uzaysal çözünürlüğü, gelişmiş temporal çözünürlük .
1. Deneysel şartları
Elektrot Fabrikasyon
Solüsyon hazırlama
Üç tür yapay Cereninbrospinal sıvısı (aCSF) çözümleri tüm ultra saf su (18 M cm), önceden hazırlıklı olmak gerekir.
Elektrot Kalibrasyonu
2. Dilim hazırlık
3. Kesitlerden Voltametrik kayıtları
Dilimleri kuluçka edilirken, dilim kayıt odası hazırlanabilir.
4. Veri analizi
Dilim elde sonuçlanan akım zamana izleri Wightman tarafından açıklandığı gibi, Michaelis-Menten tabanlı denklemlerin bir dizi doğrusal olmayan regresyon tarafından uygun olabilirve meslektaşları LabVIEW (National Instruments, Austin, Teksas) 4-6 yazılmış yazılım. Ve puls başına dopamin konsantrasyonunu (nM, bu yazılım, şimdiki zamana izlerini değişen iki parametre, V max (iz inen faz gösterdiği gibi dopamin taşıyıcı alımı oranına karşılık gelen nM / s) takılabilir. tepe yüksekliği maksimum karşılık gelen). Dopamin taşıyıcı dopamin yakınlığı yansıtan K m değeri, 160 nM ve değişmez. Elektrot kalibrasyon faktörü deney sonucunda belirlenir uydurma önce gereklidir. LabView yazılım determinasyon katsayısı (R 2) (R 2 değerleri> 0.8) uyum iyiliği belirlemek için parametre içerir.
5. Temsilcisi Sonuçlar
FSCV tek nabız, kaudat-koymak elektrikle uyarılan dopamin salınımı ve alımı incelemek için kullanılanamin (CPU), nükleus akumbens (NAC) çekirdek, ve farelerde NAC kabuk. Şekil 1A gösterilen Temsilcisi sonuçları geçerli (veya konsantrasyon) zamana araziler göstermektedir. Kırmızı ok karbon fiber mikroelektrot dopamin konsantrasyonunda değişikliklere ait akım miktarı karşılık gelen bir artış izledi dilim elektriksel stimülasyon uygulandığı zaman gösterir. Elektriksel stimülasyon sırasında baskın bir süreç dopamin salınımını, ancak böyle alımı ve difüzyon gibi diğer işlemler ve genel olarak gözlenen pik yüksekliği katkıda bulunur. Tepe azalan faz özellikle nöronal stimülasyon 7 durdu beri onun taşıyıcı nörotransmitter geri alım atfedilir. Ancak, difüzyon ve metabolizma akım azalması da katkıda tepe çürüme, geri alım sınırlı değildir. Elektrokimyasal ölçümler zaman ölçeğinde birkaç saniye içinde olduğundan, FSCV contributio ölçmek için çok hızlı olduğunu öne olmuşturmetabolizma 7 ns. Bu akım zamana izleri, y-ekseni sonrası deneme kalibrasyon faktörü konsantrasyonu (mcM) dönüştürülür. Şekil 1A içerlek ilgili arka plan şimdiki zamana izlerini siklik voltamogramları çıkarılır. Uygulanan potansiyeline karşı elektrot (x-ekseni) (y-ekseni) ölçülen akım çizim, dopamin kimyasal gözlenen oksidasyon pik ve dopamin-orto-kinon karşılık gelen bir azalma zirvesinde görülmektedir 0,6 V ile tanımlanır Ag / AgCl referans elektrot karşı 0,2 V. Verilerin üçüncü temsilini tek bir komplo oluşturmak için zamana izleri ve döngüsel voltammogram bilgileri birleştirerek üç boyutlu bir pseudo-color arsa (Şekil 1B) kullanır. Temsilcisi pseudo-color arsa, zaman, x-ekseni boyunca saniyede çizilir, karbon fiber çalışma mikroelektrot uygulanan gerilim y ekseni boyunca görülebilir ve mevcut fal olarak temsilz-ekseni boyunca se renk. Karbon fiber Mikroelektronlar (~ 7 mm çapında), küçük boyutu sayesinde, elektriksel olarak uyarılmış dopamin dinamikleri striatum (Şekil 2 CPU karşı NAC çekirdekli karşı NAC kabuk) ayrı anatomik bölgelerde tespit edilebilir.
Striatal koronal dilimleri kullanarak bir avantajı dopamin hücre gövdeleri katkıları ortadan kaldırır ve presinaptik dopamin dinamiklerinin bir soruşturma sağlar. Diğerleri 16, 17 gösterildiği gibi presinaptik dopamin salınımı ve alımı kontrolü kesinlikle dopamin autoreceptor veya taşıyıcı fonksiyonları ile sınırlı değildir. Diğer nörotransmiter sistemlerinde Heteroreceptors da dopamin dinamikleri 18, 19 modüle. Şekil 3A gösterilen Temsilcisi akım zamana izleri dilimleri 30 dakika 1 mcM quinpirole (D2/D3 reseptör agonisti), elektrikle uyarılmış dopamin salınımını bir azalma ile tedavi edildiklerinde görülmektedir olduğunu göstermek. Diğer taraftan, ne zaman bir substratmetamfetamin olarak dopamin taşıyıcı, 30 dakika boyunca dilim üzerinde perfüze için, dopamin salınımını hiçbir fark görülmektedir (Şekil 3B). Pik çürüme, genellikle dopamin taşıyıcı kinetiği değişiklikler (K m) 3 ile ilişkili sağ, kaydırılır . Son olarak, dilim dopamin salınımını dinamikleri 20, 21 etkilemek için öne sürülmüştür 100 ng / mL beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) çözümü, yıkanmış edildikten sonra Şekil 3C akım zamana eser temsil eden bir eser. Bu temsili eser, BDNF, elektrikle uyarılmış dopamin salınımını arttırmak için yeteneğinde olduğu görülebilir. Birlikte ele alındığında, bu farmakolojik tedaviler striatum içinde dopamin dinamikleri prob FSCV yararını vurgulamak.
FSCV presinaptik dopamin dinamiğini incelemek için beyin dilimleri kullanarak birincil sınırlama sağlam bir beyin neurocircuitry kaybetmiş olmasıdır.Dilim FSCV ile zor katkıları bu sistemlerin araştırılmaktadır bölge işlevselliğini anlamak için (örneğin striatum) ya da olmayan uyarılan dopamin seviyelerini değerlendirmek için, diğer beyin bölgeleri nörotransmitterlerin etkilerini incelemek mümkün değildir. 24 - Bununla beraber, son teknik gelişmeler FSCV serbestçe farmakolojik manipülasyon, öz-yönetim, ya da yenilik 22 yanıt fareler hareketli dopamin geçici ölçümleri (ve elektriksel stimülasyon olmadan) için izin verdi . Genel olarak, dilim FSCV presinaptik dopamin dinamikleri hakkında değerli bilgiler sağlar ve mikrodiyaliz, elektrofizyoloji ve / veya serbestçe FSCV hareket gibi tamamlayıcı nörokimyasal teknikleri dilim FSCV sonuçları kaplin beyindeki nörotransmiter işleyişinin daha kapsamlı bir görünümünü sunmaktadır.

Şekil 1 dopamin elektrikle uyarılmışe sürüm C57Bl/6J fareler dorsal CPU dilim FSCV aşağıdaki tek-darbe stimülasyon kullanılarak ölçüldü. Dopamin salınımını tek bir darbe (kırmızı ok) tarafından uyarılmış olduğu (A) konsantrasyonu zamana iz. Tek yıldızla konsantrasyon, ağırlıklı olarak dopamin salınımını yükselişine katkıda bulunan faktörleri temsil eder, ama alımı ve difüzyon da katkıda bulunur. Nedeniyle alımı için değil, aynı zamanda difüzyon katkıda bulunur, başlangıca dönen çift yıldız tepe sinyal temsil eder. Ankastre ilgili döngüsel voltamogramları görüntüler. (B) dorsal CPU ekran zamanı (x-ekseni) Temsilcisi renkli çizimleri, sözde-renk karbon fiber mikroelektrot Ag / AgCl referans elektrot (y-ekseni) karşı potansiyel ve akım uygulanır.

Şekil 2 NAC çekirdekli tek bir elektriksel stimülasyon darbe (kırmızı ok ile gösterilen) tarafından uyarılmış. Dopamin serbestC57Bl/6J fareler ve kabuk. (A ve C) NAC çekirdek ve kabuğunda zaman izleri ve bunlara karşılık gelen döngüsel voltamogramları (inset) karşı konsantrasyon. (B ve D) Daha önce NAC çekirdek ve kabuğunda, temsili renk araziler tarif.

Şekil 3 dilim sonra Temsilcisi izleri, 30 dakika boyunca bir farmakolojik ajan ile tedavi edildi; her durumda, tek bir darbe CPU dopamin salınımını uyandırmak için kullanılır . (A) Uygulama, dopamin D2 reseptör agonisti quinpirole (kırmızı iz) tedavi öncesi (siyah iz) göre. (B) Metamfetamin perfüzyon (mor eser), tedavi öncesi (siyah iz). (C) beyin kaynaklı nörotrofik faktör yeteneği tedavi öncesi (siyah iz) göre (mavi iz) dopamin dinamiklerini etkilemek için.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada sunulan protokol FSCV deneyler fare koronal beyin dilimleri hazırlamak ve nasıl kullanılacağını gösteriyor. 11 - Bu yöntem dopamin dinamiklerini elde etmek ve ölçmek için özel olmasına rağmen, diğer nörotransmitterlerin gibi adenozin, hidrojen peroksit, noradrenalin ve serotonin FSCV 3, 8 ile in vivo ve in vitro olarak takip edilmiştir. FSCV bazı çalışma elektrot 3, 11 uygulanan dalga basit değişiklikler ile bu diğer nörokimyasalların izlemek için kullanılabilir....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Çıkar çatışması ilan etti.
Ulusal Alkol İstismarı ve Alkolizm Enstitüsü (AA-016.967 ve AA016967-01S1; NIAAA TAM) tarafından sağlanan finansman, Wayne State Üniversitesi fonları başlatmak ve Wayne State Üniversitesi Araştırma Hibe Programı. Içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve NIAAA veya Ulusal Sağlık Enstitüleri resmi görüşlerini temsil etmemektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Isim | Şirket | CAS numarası | |
Reaktif | |||
Potasyum klorid | Balıkçı | 7447407 | |
Sodyum klorür | Merck Kimyasallar | 7647145 | |
Magnezyum klorür | Balıkçı | 7791186 | |
Kalsiyum klorür | Balıkçı | 10035048 | |
Sodyum bikarbonat | Merck Kimyasallar | 144558 | |
Sodyum fosfat, Dibazik | Merck Kimyasals | 7558794 | |
D-glukoz | Balıkçı | 50997 | |
Askorbik asit | Balıkçı | 50817 | |
Sakaroz | Balıkçı | 57501 | |
|
| ||
Malzemeler | Satıcı | Katalog numarası | |
Karbon fiber | Goodfellow Oakdale, PA | ||
Cam kapiller | AM Sistemleri Carlsborg WA. | 602000 | |
Gümüş tel | A-M Sistemleri Carlsborg WA. | 787000 | |
Tungsten uyarıcı elektrot | Plastik biri, Roanoke, VA | ||
Platin tel | |||
Kurşun tel | Squires Elektronik, Cornelius, OR | ||
Loctite 404 anında yapıştırıcı | Hankal Corp Rocky Hill CT. | ||
Jilet | Dünya hassas Instruments Inc FL. | ||
BD Spinal iğne | BD Tıp sistemleri, Franlin Gölü, NJ | REF 405.234 | |
Cerrahi Bıçak | Tüy Güvenlik jilet LTD. Japonya | ||
Yazılım | Satıcı | Katalog numarası | |
TH yazılım | ESA A.Ş., Chelmsford, MA | ||
Enstrüman | Satıcı | Katalog numarası | |
Daldırma kayıt odası | Özel Scientific, Denver, CO | ||
Neorolog uyaran izolatör | Digitmeter, Hertfordshire, İngiltere | ||
Otomatik sıcaklık kontrolörü | Warner Instrument Corporation | ||
Mikroskobu (SZX7) | Olympus | ||
Mikroskop | Balıkçı | ||
Vibratome 3000 kesit sistemi | St. Lou, MO. | ||
Perfüzyon pompası | Watson Marlow Limited, Falmouth Cornwall - İngiltere | H110708 | |
Mikropipet çektirmesi | Narishige, Tokyo, Japonya | ||
ChemClamp potansiyostat | Dagan Şirketler, Minneapolis, MN. |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste