Получение Косой спинного мозга Ломтики для вентральных корешков стимуляции
Summary
Мы покажем, как подготовить косые срезы спинного мозга у молодых мышей. Этот препарат позволяет для стимуляции брюшных корней.
Abstract
Электрофизиологические записи из спинного мозга срезов оказались ценным техникой, чтобы исследовать широкий круг вопросов, от сотовой сети к свойствам. Мы покажем, как подготовить жизнеспособные косые срезы спинного мозга молодых мышей (P2 – P11). В этом препарате, мотонейронов сохраняют свои аксоны выходят из вентральных корешков спинного мозга. Стимуляция этих аксонов вызывает обратно распространяющихся потенциалов действия агрессора мотонейроного Somas и захватывающие мотонейроного коллатерали в спинном мозге. Возможность записи Антидромные потенциалов действия является непосредственным, окончательным и элегантный способ охарактеризовать личность мотонейроном, которая превосходит другие методы идентификации. Кроме того, стимулируя мотонейроного коллатерали является простым и надежным способом для возбуждения залога целей мотонейронов в спинном мозге, такие как другие мотонейронов или Renshaw клетки. В этом протоколе, мы представляем антидромным записи с мотонейроного СОСМ, а также клеточного возбуждения Реншоу, в результате чего из вентральных корешков стимуляции.
Introduction
Исторически сложилось так , мотонейронов записи с помощью острых электрода сравнения были проведены в естественных условиях на крупных животных , таких как кошки или крысы 1 или на изолированном всего спинного мозга у мышей 2. Появление метода записи патч-зажим в течение 1980-х годов, называемый прямой доступ к мотонейроном СОСМ в качестве герметизирующего необходимо достичь под визуальным руководством. Таким образом, спинной мозг препарат срез был легко достигнут с начала 1990 – х годов 3. Тем не менее, в начале подготовки срез часто не позволяли для стимуляции брюшных корней. Насколько нам известно, только два исследования сообщили об успешном стимуляцию брюшных корней в поперечных срезах, и никто не был получен от мышей 4,5.
В этой статье мы представляем технику для достижения жизнеспособных спинного мозга ломтиков неонатального мышей (P2 – P11), в котором мотонейрон бассейн сохраняет свои вентральных корешков отходя аксонов. вентиляционныйКорневой стимуляция RAL вызывает Антидромные потенциал действия обратно в РРОС из мотонейроного бассейна, выходящего из того же корня вентральной. Он также возбуждает цели залога мотонейроном, другие мотонейронов 6-10 и клетки Реншоу 11-13. Так как только мотонейроны послать свои аксоны вниз вентральной корни, мы используем запись Антидромные потенциалов действия в качестве простого и окончательного способа physiologicaly идентифицировать мотонейроны 10.
В дополнение к использованию потенциально не включено или вводящие в заблуждение электрофизиологические и морфологические критерии для подтверждения личности мотонейроном, недавние исследования по мотонейронов спинного мозга также опирался на утомительно и отнимает много времени постфактум 16 окрашивания. Такая идентификация обычно выполняется только на образце записанных клеток. Другие стратегии идентификации полагаются на линии мышей, в которых мотонейроны выражающих эндогенной флуоресценции <sup> 17-19. Тем не менее, с помощью генетически кодируемых маркеров может быть затруднено в молодом возрасте, когда выражение маркера еще переменная или если исследование уже требует использования трансгенной линии мыши. В качестве альтернативы, Антидромная потенциала действия записи может быть выполнена обычно на всех мышей от начала записи клеток. Экспериментаторы , работающие на интактных препаратах спинного мозга у кошки, крысы и мыши, которые надежно используются такие методы идентификации с 1950 – х 1,2,20,21. В оптимальных условиях, мы смогли выявить Антидромные потенциалы действия практически из всех записанных мотонейронов.
Кроме того, вентральной корень стимуляция может быть использована для надежного возбуждения других мотонейронов 22,23 или их цели. клетки Реншоу 10,24,25. Мы представляем здесь приложения вентральной корня стимуляции в виде Антидромная потенциала действия записей из мотонейроного РРОС, а также возбуждение клеток Реншоу.
Protocol
Representative Results
Discussion
Косая нарезка спинного мозга имеет важное значение, поскольку она позволяет односторонней стимуляции мотонейронов бассейнов и клеток Реншоу в одном позвоночном сегменте в надежной, всеобъемлющей и определенным образом. Кроме того, она позволяет быстро, элегантной и не двусмысленной …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарят Marin Мануэля и Оливия Гольдмана-Szwajkajzer за помощь в принятии фотографии. Авторы также благодарят Arjun Masukar и Tobias Бок за вычитку рукописи. Финансовые опоры были предоставлены Agence Nationale Recherche пур ля (Гипер-БДН, ANR-2010-Blan-1429-01), НИЗ-NINDS (R01NS077863), то Тьерри Latran Foundation (OHEX проекта), французская ассоциация миопатия ( грант номер 16026) и Target ALS Бидани. Феликс Лерой был получателем "Contrat докторских" из Ecole Normale Supérieure, Качан.
Materials
| Na-kynurenate | ABCAM | ab120256 | dissolves better then other brands |
| KCl | Sigma | P3911 | |
| NaH2PO4 | Sigma | P5655 | |
| sucrose | Sigma | S9378 | |
| NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
| CaCl2 | G Biosciences | R040 | |
| MgCl2 | Quality Biological | 351-033-721 | |
| glucose | Sigma | G5767 | |
| ascorbic acid | Sigma | A5960 | |
| Na-pyruvate | Sigma | P2250 | |
| K-gluconate | Sigma | P1847 | |
| EGTA | Sigma | E3889 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | |
| NaCl | Sigma | S9888 | |
| Agar | Sigma | A9799 | |
| QX-314 | Alomone | Q150 | |
| Mg-ATP | Sigma | A9187 | |
| CsOH | Sigma | 232041 | |
| Na-GTP | Sigma | 51120 | |
| gluconic acid | Sigma | G1951 | |
| Cesium hydroxide solution | Sigma | 232041 | |
| KOH | Sigma | P5958 | |
| Vannas Spring Scissors – 2.5mm | FST | 15000-08 | only use for cutting the dura, might get damaged if cutting bones |
| Stimulator | A-M Systems | Isolated Pulse Stimulator Model 2100 | |
| Vibratome | Campden | Vibrating Microtome 7000 – Model 7000smz-2 | |
Referenzen
- Brooks, C. M., Downman, C. B., Eccles, J. C. After-potentials and excitability of spinal motoneurones following antidromic activation. J Neurophysiol. 13 (1), 9-38 (1950).
- Bories, C., Amendola, J., Lamotte d’Incamps, B., Durand, J. Early electrophysiological abnormalities in lumbar motoneurons in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Eur J Neurosci. 25 (2), 451-459 (2007).
- Takahashi, T. Membrane currents in visually identified motoneurones of neonatal rat spinal cord. J Physiol. 423, 27-46 (1990).
- Hori, N., Tan, Y., Strominger, N. L., Carpenter, D. O. Intracellular activity of rat spinal cord motoneurons in slices. J Neurosci Methods. 112 (2), 185-191 (2001).
- Arai, Y., Mentis, G. Z., Wu, J. Y., O’Donovan, M. J. Ventrolateral origin of each cycle of rhythmic activity generated by the spinal cord of the chick embryo. PLoS One. 2 (5), e417 (2007).
- Cullheim, S., Lipsenthal, L., Burke, R. E. Direct monosynaptic contacts between type-identified alpha-motoneurons in the cat. Brain Res. 308 (1), 196-199 (1984).
- Cullheim, S., Kellerth, J. O., Conradi, S. Evidence for direct synaptic interconnections between cat spinal alpha-motoneurons via the recurrent axon collaterals: a morphological study using intracellular injection of horseradish peroxidase. Brain Res. 132 (1), 1-10 (1977).
- Gogan, P., Gueritaud, J. P., Horcholle-Bossavit, G., Tyc-Dumont, S. Direct excitatory interactions between spinal motoneurones of the cat. J Physiol. 272 (3), 755-767 (1977).
- Ichinose, T., Miyata, Y. Recurrent excitation of motoneurons in the isolated spinal cord of newborn rats detected by whole-cell recording. Neurosci Res. 31 (3), 179-187 (1998).
- Lamotte d’Incamps, B., Ascher, P. Four excitatory postsynaptic ionotropic receptors coactivated at the motoneuron-Renshaw cell synapse. J Neurosci. 28 (52), 14121-14131 (2008).
- Renshaw, B. Central effects of centripetal impulses in axons of spinal ventral roots. J Neurophysiol. 9, 191-204 (1946).
- Renshaw, B. Interaction of nerve impulses in the gray matter as a mechanism in central inhibition. Fed Proc. 5 (1 Pt 2), 86 (1946).
- Renshaw, B. Observations on interaction of nerve impulses in the gray matter and on the nature of central inhibition). Am J Physiol. 146, 443-448 (1946).
- Pambo-Pambo, A., Durand, J., Gueritaud, J. P. Early excitability changes in lumbar motoneurons of transgenic SOD1G85R and SOD1G(93A-Low) mice. J Neurophysiol. 102 (6), 3627-3642 (2009).
- Quinlan, K. A., Schuster, J. E., Fu, R., Siddique, T., Heckman, C. J. Altered postnatal maturation of electrical properties in spinal motoneurons in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. J Physiol. 589 (Pt 9), 2245-2260 (2011).
- Martin, E., Cazenave, W., Cattaert, D., Branchereau, P. Embryonic alteration of motoneuronal morphology induces hyperexcitability in the mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurobiol Dis. 54, 116-126 (2013).
- Hadzipasic, M., et al. Selective degeneration of a physiological subtype of spinal motor neuron in mice with SOD1-linked ALS. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (47), 16883-16888 (2014).
- Wichterle, H., Lieberam, I., Porter, J. A., Jessell, T. M. Directed differentiation of embryonic stem cells into motor neurons. Cell. 110 (3), 385-397 (2002).
- Tallini, Y. N., et al. BAC transgenic mice express enhanced green fluorescent protein in central and peripheral cholinergic neurons. Physiol Genomics. 27 (3), 391-397 (2006).
- Manuel, M., et al. Fast kinetics, high-frequency oscillations, and subprimary firing range in adult mouse spinal motoneurons. J Neurosci. 29 (36), 11246-11256 (2009).
- Obeidat, A. Z., Nardelli, P., Powers, R. K., Cope, T. C. Modulation of motoneuron firing by recurrent inhibition in the adult rat in vivo. J Neurophysiol. 112 (9), 2302-2315 (2014).
- Leroy, F., Lamotte d’Incamps, B., Imhoff-Manuel, R. D., Zytnicki, D. Early intrinsic hyperexcitability does not contribute to motoneuron degeneration in amyotrophic lateral sclerosis. Elife. 3, (2014).
- Leroy, F., Lamotte d’Incamps, B., Zytnicki, D. Potassium currents dynamically set the recruitment and firing properties of F-type motoneurons in neonatal mice. J Neurophysiol. 114 (3), 1963-1973 (2015).
- Lamotte d’Incamps, B., Ascher, P. Subunit composition and kinetics of the Renshaw cell heteromeric nicotinic receptors. Biochem Pharmacol. 86 (8), 1114-1121 (2013).
- Lamotte d’Incamps, B., Krejci, E., Ascher, P. Mechanisms shaping the slow nicotinic synaptic current at the motoneuron-renshaw cell synapse. J Neurosci. 32 (24), 8413-8423 (2012).
- Dugue, G. P., Dumoulin, A., Triller, A., Dieudonne, S. Target-dependent use of co-released inhibitory transmitters at central synapses. J Neurosci. 25 (28), 6490-6498 (2005).
- Mentis, G. Z., Siembab, V. C., Zerda, R., O’Donovan, M. J., Alvarez, F. J. Primary afferent synapses on developing and adult Renshaw cells. J Neurosci. 26 (51), 13297-13310 (2006).
- Perry, S., et al. Firing properties of Renshaw cells defined by Chrna2 are modulated by hyperpolarizing and small conductance ion currents Ih and ISK. Eur J Neurosci. 41 (7), 889-900 (2015).
- Thurbon, D., Luscher, H. R., Hofstetter, T., Redman, S. J. Passive electrical properties of ventral horn neurons in rat spinal cord slices. J Neurophysiol. 79 (5), 2485-2502 (1998).
- Zengel, J. E., Reid, S. A., Sypert, G. W., Munson, J. B. Membrane electrical properties and prediction of motor-unit type of medial gastrocnemius motoneurons in the cat. J Neurophysiol. 53 (5), 1323-1344 (1985).
- Cooper, S., Sherington, C. S. Gower’s tract and spinal border cells. Brain. 63, 123-124 (1940).
- Morin, F., Schwartz, H. G., O’Leary, J. L. Experimental study of the spinothalamic and related tracts. Acta Psychiatr Neurol Scand. 26 (3-4), 371-396 (1951).
- Sengul, G., Fu, Y., Yu, Y., Paxinos, G. Spinal cord projections to the cerebellum in the mouse. Brain Struct Funct. 220 (5), 2997-3009 (2015).
- Russier, M., Carlier, E., Ankri, N., Fronzaroli, L., Debanne, D. A-, T-, and H-type currents shape intrinsic firing of developing rat abducens motoneurons. J Physiol. 549 (Pt 1), 21-36 (2003).
- Dourado, M., Sargent, P. B. Properties of nicotinic receptors underlying Renshaw cell excitation by alpha-motor neurons in neonatal rat spinal cord). J Neurophysiol. 87 (6), 3117-3125 (2002).
- Mitra, P., Brownstone, R. M. An in vitro spinal cord slice preparation for recording from lumbar motoneurons of the adult mouse. J Neurophysiol. 107 (2), 728-741 (2012).
- Rothman, S. M. The neurotoxicity of excitatory amino acids is produced by passive chloride influx. J Neurosci. 5 (6), 1483-1489 (1985).
- Olney, J. W., Price, M. T., Samson, L., Labruyere, J. The role of specific ions in glutamate neurotoxicity. Neurosci Lett. 65 (1), 65-71 (1986).
