Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Generasjon Lokale CA1 γ Svingninger av tetanic Stimulering

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 grunnleggende nettverksegenskaper og er modulert av sykdom og medikamenter. Studerer hjerne-slice svingninger tillater karakterisering av isolerte nettverk under kontrollerte forhold. Protokoller for utarbeidelse av akutte hjerneskiver for fremkaller CA1 γ svingninger.

Abstract

Nevrale nettverk svingninger er viktige funksjoner i hjernens aktivitet i helse og sykdom, og kan moduleres av en rekke klinisk brukt narkotika. En protokoll er anordnet for å generere en modell for å studere CA1 γ oscillasjoner (20 - 80 Hz). Disse γ svingninger er stabile i minst 30 minutter og avhenger av stimulerende og hemmende synaptisk aktivitet i tillegg til aktivering av pacemaker strømninger. Tetanically stimulert oscillasjoner har en rekke av reproduserbar og lett målbare karakteristikker inkludert pigg teller, oscillation varighet, ventetid og frekvens som rapporterer på nettverkstilstand. Fordelene med de elektrisk stimulerte svingninger inkluderer stabilitet, reproduserbarhet og episodisk oppkjøpet gjør det mulig robust karakterisering av nettverksfunksjonen. Denne modellen av CA1 γ svingninger kan brukes til å studere cellulære mekanismer og systematisk undersøke hvordan nettverks neuronal aktivitet er endret på sykdom og av medikamenter.Sykdomstilstand farmakologi lett kan innlemmes ved bruk av hjerneskiver fra genmodifiserte eller intervensjonsdyremodeller for å aktivere en rekke medikamenter som spesifikt retter sykdomsmekanismer.

Introduction

Brain nettverks svingninger forekommer innenfor forskjellige frekvensbånd som korrelerer til atferdstilstander. I gnagere, hippocampus θ svingninger - er (5 10 Hz) observert under utforskende atferd 1,2, mens γ svingninger (20 - 80 Hz) forbinder med ulike kognitive prosesser, herunder persepsjon og oppmerksomhet 3,4. Synkron γ nettverks aktivitet er også implisert i patologien av forstyrrelser slik som epilepsi og schizofreni 5,6. For eksempel er γ svingninger antas å tilsvare områder av kortikale epileptiske foci 5,7,8 og kan brukes som markører for pharmacosensitivity eller motstand, to viktige områder for undersøkelse i epilepsi forskning 9.

Hippocampus hjernen skive er en modell som har vært mye brukt til å undersøke nettverksaktivitet 10-12. Ulike protokoller har blitt utviklet for å generere γ svingninger i hjerneskiver som vanligvis jegNvolve farmakologisk modulering slik som lav Mg2 +, 4-aminopyridin (4AP) bicuculline, og kainsyre 12-17. Mangler av farmakologisk utløste svingninger er at de opptrer tilfeldig etter medikament påføring og er ikke pålitelig genereres eller stabil over tid. Elektrisk utløst γ svingninger overkomme mange av disse problemer og har også fordelen av å være tidsmessig låst til den stimulerende arrangementet slik at for episodisk registrering og analyse. Her en protokoll er beskrevet for å generere CA1 γ svingninger ved å levere en tetanic stimulering til stratum Oriens i hippocampus skive.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøk på mus ble godkjent av Florey Institute dyreetisk komité.

1. Oppsett for Cutting Brain Slices

  1. Tilbered en skjære oppløsning bestående av (mM) 125 kolin-Cl, 2,5 KCl, 0,4 CaCl2, 6 MgCl2, 1,25 NaH 2PO 4, 26 NaHCO3, 20 D-glukose mettet med gass karbogen (95% O 2 -5 % CO 2) og en kunstig cerebrospinalvæske (aCSF) opptak oppløsning bestående av (mM) NaCl 125, KCl 2,5, 2 CaCl2, 2 MgCl2, 1,25 NaH 2PO 4, 26 NaHCO3, 10 D-glukose, mettet med carbogen. Plasser skjære løsning på isen for å holde den kald.
  2. Fryse ca 400 ml av skjære løsning og blande sammen med 100 ml av ikke-frosset skjære løsning for å skape en is slurry. Boble med karbogen (95% O 2 -5% CO2) ved en strømningshastighet på omtrent 0,5 l / min gjennom små caliber slange eller sintret glass for å frembringe en jevn, men svak strøm av bobler.
  3. Forbered et 250 ml begerglass med en hevet nylon vribart hvorpå hjerneskiver skal plasseres. Fyll med aCSF å dekke mesh med ca 2 cm og boble med carbogen, slik at boblene ikke direkte forstyrre skive holde området. Det er også viktig at det ikke er noen luftbobler i nylonduk, slik at hvis noen er til stede fjerne dem. Dette vil være den holdekammeret og holdes ved romtemperatur (20 - 25 ° C).
  4. Layout dissekere instrumenter inkludert en stor saks, en liten saks, små og store mikro spatler, og store og små par av tang og chill dem på is. Plasser vibratome vev-kutte blokk på isen på et torg i aluminiumsfolie. Skaff to stykker av 6 cm filterpapir, en enkelt kant barberblad, og et 25 ml begerglass fylt med skjære oppløsningen oppslemmingen også.
  5. Fyll en annen beholder med is, og lå et stykke vev paper på isen og plassere en 12 cm kultur tallerken på toppen. Fyll dyrkningsskålen med baneløsning is slurry og boble med carbogen. Dette er den beholder som hjernen med disseksjon utføres.
  6. Klargjør vibratome. Fjern en frisk dobbel edged barberblad (bruk et nytt blad hver gang) fra innpakningen og spray med 80% etanol og deretter avsaltet vann. Skjær en 3 ml plast overføringspipetten på det punktet hvor det begynner å avta. Dette vil bli brukt til å overføre hjerneskiver. Bend en 27 G nål i bunnen med ca 45 ° og legge til en 1 ml sprøyte. Dette vil bli brukt til å manipulere stykker under skjæring.

2. Cutting Brain Slices

  1. Anesthetize en mus (P16 - P18) med 2% isofluran eller et lokalt godkjent metode. Etter induksjon, halshogge dyret med en stor saks og slippe hodet ned i 12 cm kultur rett som inneholder boblet cutting løsning slurry. Slurryen må helt fordype hodet forhurtig avkjøling.
  2. Hold fronten av hodet med en hånd peeling hud og bindevev forover mot nesen. Ved hjelp av de små saks kuttet bindevevet for å avdekke den underliggende skallen. Deretter fjerner musklene liggende rygg aspekt av skallen og nakken.
  3. Fjern hjernen fra skallen ved først å feste foran på skallen med de store pinsett og deretter foreta to tverrgående snitt gjennom benet på hver side av foramen magnum ved hjelp av en liten saks (figur 1, kutt merket A1 og A2).
    1. Lag en annen kutt mellom øynene (bare anterior av bregma) (figur 1, kutt merket B) så må du kutte langs sagittal sutur anteriorly og reflektere kutt skallen seksjoner for å avsløre hjernen (figur 1, kutt merket C).
    2. Bruk den lille slikkepott til å øse ut hjernen og sted på en kultur tallerken. Vær oppmerksom på Cranial nervene på den nedre del av hjernen som må bli kuttet, kan dette gjøres ved hjelp av mindre størrelse mikro spatel. Bruk av større spatel overføre hjernen til 25 ml begerglass fylt med skjære løsning oppslemmingen.
  4. Forbereder hjernen halvkule for kutting.
    1. Plasser en del av 6 cm filterpapir i bunnen av en frisk kulturskål og deretter fylles på ny skjære løsning slurry og boble. Bruk større spatel for å plassere hjernen, ventrale side ned, på filterpapiret. Ta en ny og rengjøres enkelt kant barberblad og kuttet hjernen for å fjerne lillehjernen, og deretter gjøre et kutt langs midtlinjen for å skille hjernen i to halvkuler.
  5. Klar vibratome vevsblokk.
    1. Ta kjølt vibratome vevsblokk, tørker overflaten, og plasser en dråpe cyanoakrylatlim i midten og spredt jevnt til den omtrentlige størrelsen på hjernen. Bruk liten spatel for å manipulere en avhjernehalvdelene på den store mikro slikkepott slik den mediale side av hjernen er nede.
    2. Trykk på kanten av stekespade i grenselandet mellom hjernen på den andre stykke filter papir for å fjerne så mye av løsningen som mulig. Skyv hjernen av de større spatel bruker mindre slikkepott til å lede det på limet.
    3. Sikre klippeblokk inn i vibratome kammer og fylle kammeret med baneløsning slurry og boble, slik hjernen er helt oppslukt. Rotere skjære blokken så ventral side av hjernen står overfor bladet.
  6. Slicing hjernen.
    Merk: Hver vibratome er unik så følg produsentens anvisninger.
    1. Sett skivetykkelse på 450 um, og at bladet er vibrerer når den beveger seg gjennom hjernen med en hastighet på ca. 0,3 mm / s. Skjær helt gjennom hjernen fra ventral side til kortikale overflaten, vil dette gi hele hjernen sagittal skiver som kan be brukt for elektrofysiologiske opptak. Skiver vil bli produsert lateralt til medialt og vanligvis 3-4 skiver kan bli kuttet fra hver halvkule.
    2. Hvis bunnen av skive heiser bruke bøyd 27 G nål til milde trykk stykket ned igjen. Som hver skive er kuttet, bruker overføringspipetten å flytte den på plattformen i holdingkammeret hvor de er levedyktige i opptil 8 timer.

3. Ekstracellulære elektro Recordings

  1. Montering av skive i innspillingen kammeret.
    1. Ved hjelp av overførings pipetten, plassere en hjerne skive i en neddykket registreringskammer perfusert med aCSF strømmer med 1 - 2 ml / min og oppvarmet til 32 ° C. Den aCSF brukes for opptak skiller seg fra den i holdekammeret som Mg2 + konsentrasjonen økes fra 2 mm til 4 mm.
    2. Sikre skive med en "harpe" (semi sirkulære rustfritt stål med nylon strenger strukket over på 2 - 3 mm avstand). Stedharpe, slik at trådene kjøres parallelt med CA1. Øke hastigheten på perfusjonen til 8 - 10 ml / min ved 32 ° C.
  2. Under et disseksjonsmikroskop sted en stimulerende elektrode, og en innspilling elektrode (glasselektrode fylt med aCSF opptaksløsning) på overflaten av stratum radiatum av CA1 (figur 2A). Plasser den stimulerende elektrode først deretter plassere innspillingen elektroden.
  3. Stimulere Schaffer collaterals med en 120-150 fiA amplitude og 0,1 ms varighet test puls og observere resulterende felteksitatorisk post synaptic potensial (fEPSP) bølgeform for å avgjøre skive helse (figur 2B). Den stimulerende og opptak elektroder kan trenge å bli flyttet til stykket ca 50-100 mikrometer fra stykket overflaten for å få en fEPSP opptak med en liten fiber volley og stor amplitude. Den Schaffer sivile fremkalt fEPSPs er stereotype og gir en god indikator på skive helse. Healthy skiver typisk viser en fiber volley til fEPSP amplitude-forhold på mindre enn 0,3.
  4. Reposisjonere elektrodene.
    1. Ved hjelp av et disseksjonsmikroskop, beveger stimulerende elektrode til midten av stratum Oriens og bevege opptaket elektroden til pyramidal cellelaget så nær opptaks elektroden som mulig som vist i figur 3A. Den stimulerende og opptakselektroder kan trenge å bli skjøvet inn i stykket omtrent 50 til 100 mikrometer, slik at fEPSP responsen amplitude på 120 til 150 uA testpuls er ca 1 mV.
  5. Generere γ svingninger.
    1. For å generere γ oscillasjoner stimulere vev med et tog av 20 x 0,1 msek pulser som leveres ved 200 Hz. Dette tetanic stimulus kan gi reproduserbare svar når den leveres hver 5 min.
  6. Bruk følgende opptaksparametere.
    1. Skalere gevinst på utgangssignalet for å matche inngangsspenningsområde avanalog-til-digital omformer. Sørg for at maksimal forventet signal utflukt bruker minimum 30% av inngangsspenningsområde. Vær forsiktig når du setter gevinster til høy som signaler kan klippe. Den typiske båndbredden som trengs for feltopptak er 500 Hz med AC kopling på 0,1 Hz for å fjerne baseline drift.
    2. Digital minst 4-5 ganger raskere enn den hjørnefrekvensen til lavpassfilteret for å unngå aliasing signal.
  7. Dataanalyse.
    1. Høypassfilter data ved 5 Hz for å fjerne eventuelle baseline skift. Identifisere toppene ved hjelp av et derivat terskel, med et minimum arrangement separasjon av 10 millisekunder, en typisk arrangement tid til maksimal og regresjon intervall på 7 ms, en terskel på -100 mV / msek, og en dal som skiller på 100%. Beregn ventetid som den tiden det tar for den første identifiserte pigg til å oppstå etter slutten av stimulerings gjenstanden. Denne analysen tillater karakterisering av antall pigger, ventetid, inter event intervall, og varighet beregnetfølger:
    2. Beregne antall pigger som det totale antall pigger pr oscillasjon for hvert sveip blir bestemt.
    3. Beregn oscillasjonen latency. For hver svingning, trekke fra tidspunktet for den første identifiserte pigg fra enden av stimulerings gjenstanden.
    4. Beregne gjennomsnittlig inter-event intervall (ISI). Bestem tidsperioden mellom flere oppdagede pigger og gjennomsnitt.
    5. Beregn oscillasjonen varighet. Måle tiden mellom den første og sist detekterte pigg i hver svingning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tetanic stimulering av stratum Oriens generert robuste og reproduserbare γ svingninger (35,4 ± 2,2 Hz), se figur 3B. For å demonstrere at oscillasjonene ble samlet inn i det lokale nettverket CA1 inngangene fra CA3 ble kuttet ved å skjære stykket i CA2 region ved hjelp av en bøyd 32 G nål. Oscillasjonen eiendommer i de skjære skiver seg ikke fra de uslipte skiver (p = 0,85; skjære skiver 6,16 ± 1,1 pigger, n = 6; uncut skiver 5,89 ± 0,8 pigger, n = 6), noe som indikerer at svingninger genereres lokalt.

En viktig fordel med denne metoden er stabiliteten av opptak. Når tetanus ble levert ved 5-minutters intervaller oscillasjonene var stabile i minst 30 min for en gitt skive (p = 0,26 for antall pigger på 15 minutter sammenlignet med 30 min). Det er variabilitet mellom skivene i det totale antall spisser i en svingning og andre parametere. For drug studier sammenkoblede eksperimenter kan gjøres slik at forskjeller i baseline egenskaper er mindre faktorer. For intra-slice sammenligninger variasjon kan være en bekymring, og kan overvinnes ved tilstrekkelig drive sammenligninger.

Deretter ble ionekanaler og reseptorer som er nødvendige for generering av disse tetanically stimulerte CA1 γ oscillasjoner undersøkt. Farmakologisk blokade av α-amino-3-hydroksy-5-metyl-4-isoksazolpropionsyre (AMPA-reseptorer) med 20 mM 6-cyano-7-nitrokinoksalin-2,3-dion (CNQX) (figur 4A, B), GABA A-reseptorer med 20 pM bicuculline (figur 4C), I h strøm med 20 uM 4- (N-etyl-N-fenylamino) -1,2-dimetyl-6- (metylamino) pyrimidinium-klorid (ZD7288) (figur 4D), og T-type Ca2 + kanaler med 100 pM Ni 2+ (figur 4E) ble hver uavhengig er i stand til å redusere antall pigger som genereres(P <0,05; CNQX n = 6; bicuculline n = 7; ZD7288 n = 6; Ni2 + n = 6). Anvendelse av (2R) -amino-5-phosphonopentanoate (AP5, 20 pM) påvirket ikke antall pigger (p = 0,22, n = 5, AP5, 5,9 ± 3,1 pigger, kontroll 8,3 ± 2,2 pigger), noe som tyder på at NMDA-reseptorer er ikke involvert i γ pendling generasjon i dette preparatet.

Dette preparatet er ideell for å bestemme nettverket skala handling av narkotika. Retigabine er en klinisk brukte anti-epileptiske medisiner som åpner kaliumkanaler og reduserer membran oppstemthet 18-20. Bath anvendelse av retigabine ga en doseavhengig reduksjon i antall pigger i og varigheten av svingningen (figur 5).

Figur 1
Figur 1. Skjematisk av skallen og overliggende huden som viser plasseringen av kutt for å re kalvekjøtt hjernen. A1, A2, B og C markere plasseringen av kutt som må gjøres for å åpne opp skallen for fjerning av hjernen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. Plassering av stimulerende og opptaks elektroder i CA1 Schaffer collaterals til test skive helse. (A) Viser plassering av stimulerende elektrode (Stim) og innspillingen elektrode (Rec). (B) Et representativt eksempel på en fEPSP fremkalt av en 120 uA stimulering (fiber volley merket med *). Klikk her for å se et større versjon av denne figuren.

jove_content "fo: keep-together.within-side =" always "> Figur 3
Figur 3. Konfigurasjon av opptaks- og stimuleringselektroder som brukes for å fremkalle svingning. (A) Plassering av stimulerende elektrode (Stim) i stratum Oriens og opptakselektrode (Rec) i stratum pyramidale av CA1. (B) Et representativt eksempel på de γ svingninger forårsaket av tetanic stimulering (artefakt merket med "Stim"). Representant spor som viser målbare utganger. ISI inter-spike intervall. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. Farmakologisk karakterisering av tetanically generrerte γ svingninger. (A) Representant spor demonstrere effekten av CNQX. Grafer som viser effekten av (B) CNQX (20 uM; n = 6), (C) bicuculline (20 uM; n = 7), (D) ZD7288 (20 uM; n = 6) og (E) Ni 2+ (100 pM; n = 6) på antall pigger. Data er presentert som parvise sammenligninger. * P <0.05, ** p <0,01 og *** p <0,001. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Retigabine effekter på nettverksegenskaper. Representative eksempler som viser redusert nettverksaktivitet av induserte svingninger (A) i kontrollforhold og (B) og <strong> (C) med retigabine. Oppsummering av effektene er vist i (D) spike count, (E) svingning varighet, (F) latenstid til svingning utbruddet, og (G) inter-spike intervall (ISI). Data er presentert som parvise sammenligninger. * P <0,05. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En robust metode for å generere CA1 γ svingninger i akutte hjerneskiver er beskrevet. Svingningene generert oppstå fra en lokal krets muliggjør en bedre mulighet for å kontrollere og forstå nevrofysiologiske grunnlaget for nettverks svingninger 12. AMPA-reseptorer, GABAA-reseptorer, I h og T-type Ca2 + kanaler er alt som kreves for γ svingninger i denne modellen. Mens de lokale CA1 svingninger beskrevet her kan bli robust generert dette er avhengig av at de hjerneskiver er sunt. Et kritisk punkt er rask fjerning av hjernen fra skallen, ta vare å ikke trenge inn i hjernen under fjerning og deretter hurtig nedsenking i iskald løsning. Ideelt tiden mellom halshugging, og fjerning av hjernen fra skallen bør ikke være mer enn 30 - 60 sekunder for å opprettholde helse skive 21.

Ved å bruke tetanic stimulering lokale CA1 γ svingninger kan væregenerert i standard fysiologiske innspillingen løsninger uten avhengighet av farmakologiske midler. Dette er fordelaktig for karakterisering av patologier i sykdomsmodeller, hvor tilsetningen av farmakologiske midler kan forvirre tolkning. For eksempel, var å bruke denne modellen lokale CA1 aktivitet og følsomhet for antiepileptika forbedret i en musemodell for menneskelig genetisk epilepsi 22. Bruken av denne modellen for å undersøke nettaktivitet er ikke begrenset til, epilepsi og kan lett anvendes på andre sykdommer som Alzheimers sykdom, schizofreni og autisme. Mens farmakologiske midler ikke er nødvendig for å generere de lokale svingninger CA1 tilstrekkelig vevsoksygenering er, på grunn av den metabolske krav av hjernen skive 23. Høye perfusjon priser forbedre oksygen og pH balanse i stykket skape en mer fysiologisk miljø for hjerneskiver 24,25.

En ytterligere fordel med å bruke tetanic stimulering til vanligvis genererere nettverks svingninger er at en episodisk eksperimentell design kan brukes som muliggjør mer klar kvantifisering av nettverksaktivitet parametre, som for eksempel forsinkelse til utbruddet, varighet og pigg tall, i en repeterbar måte. I kontrast, er kjemisk indusert nettverksaktivitet spontan 13,15,16,26-28 og mer vanskelig å kvantifisere. Tetanic stimulering, men kan føre til endringer i NMDA-reseptor-avhengig synaptisk plastisitet, noe som kan føre til endringer i nettaktivitet over tid. For å kontrollere dette, og at stabil oscillasjon generasjonen over flere tetanic stimulations plastisitet endringer kan begrenses ved å heve Mg 2 + nivåer. Selv om denne protokollen forbedrer reproduserbarhet det er opakt overfor innflytelse av NMDA-reseptor-funksjon.

Interface opptaks kamre kan forbedre skive helse, gi bedre signal til støyforhold og mer fokus lavere intensitet stimulering med den ekstra fordelen av mindre stimulering gjenstander. Perforert chamber innspillingsmetoder vil også forbedre skive helse for langsiktig eksperimenter. Ved hjelp av mikroelektrodesystem opptaks kamre eller patch clamp opptak muliggjør bredt felt og enkelt nervecelle funksjon som skal måles under opptakene til bedre undersøke mekanismene bak γ svingninger og deres innvirkning på bredere nettverk funksjon. Inkorporering av spenning og kalsium sensorer samt optogenetic metoder ville innføre ekstra eksperimentelle fleksibilitet i både opptak og stimulerende paradigmer. Lignende protokoller utviklet for andre områder av hjernen som kan være mer relevant for sykdommen patologi under studien. En endelig bruk for protokollen beskriver her kan være for å bygge og teste beregnings modeller av svingninger ved å kombinere feltopptak med enkelt nevron patch clamp og bildediagnostikk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

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

Nevrovitenskap Gamma svingninger CA1 hippocampus nettverksaktivitet antiepileptika
Generasjon Lokale CA1 γ Svingninger av tetanic Stimulering
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