Morphologically- 및 Neurochemically 확인 된 해마의 interneurons에서 전체 세포 패치 클램프 녹음
Summary
대뇌 피질의 네트워크는 억제의 interneurons의 작지만 다양한 설정에 의해 제어된다. 의 interneurons의 기능 조사 그러므로 표적으로 기록하고 엄격한 확인이 필요합니다. 세포 내 라벨, 사후 형태 학적 및 면역 조직 화학적 분석 신경 세포의 단일 또는 시냅스 결합 쌍에서 전체 셀 녹음을 포함하는 통합 접근 방식은 여기에 설명한다.
Abstract
GABA 성 억제의 interneurons은 뇌의 신경 회로 내에서 중심 역할을한다. 의 interneurons는 신경 세포의 인구 (10 ~ 20 %)의 작은 부분 집합을 포함하지만, 자신의 다양한 기능을 반영, 생리 학적 및 신경 화학적 이질성의 높은 수준을 보여줍니다. 따라서,의 interneurons의 조사가 중요한 조직 원리에 대한 통찰력과 신경 회로의 기능을 제공합니다. 그러나, 이것은 개별 interneuron 종류의 선택 및 식별을위한 통합 및 해부학 적 생리 학적 접근을 요구한다. interneuron 특정 마커의 발기인에서 형광 단백질을 발현하는 형질 전환 동물의 급성 뇌 조각에서 기록 전체 세포 패치 클램프, 대상 및 electrophysiologically 특정 interneuron 유형의 고유 및 시냅스 속성을 특성화 할 수있는 효율적인 방법을 제공한다. 세포 내 색소 표지와 결합이 방법은 사후 MO로 확장 될 수있다rphological 및 면역 조직 화학적 분석, 기록 된 신경 세포의 체계적인 식별을 가능하게한다. 이러한 방법은 피질 뉴런의 다양한 유형의 기능성에 관한 과학적인 문제의 넓은 범위에 맞게 맞춤화 될 수있다.
Introduction
해마 신경 회로 긴 인해 인간 및 설치류 모두에서 학습 및 기억에 중요한 역할뿐만 아니라 공간적 내비게이션으로 해부학 및 생리학, 모두에 대하여, 강한 조사의 대상이되어왔다. 마찬가지로, 해마의 눈에 띄는하지만, 간단한 층류 조직이 지역 대뇌 피질 네트워크의 구조 및 기능적 특성을 다루는 연구가 선호 될 수 있습니다.
해마 회로는 흥분성 주요 세포 (> 80 %)와 작은 (10 ~ 20 %) 만 억제의 interneurons 1-3의 매우 다양한 집단으로 구성되어있다. 의 interneurons 빠른 이온 성 GABA 수용체에 역할을 자신의 축삭 터미널에서 γ-아미노 낙산 (GABA) (GABA 루피) 느린 대사 GABA의 B 수용체 (GABA B의 R을) 발표 4. 이러한 억제 자극 메커니즘을 상쇄하고 주체 세포의 흥분성을 조절하고, 따라서적외선 타이밍과 방전의 패턴입니다. 그러나,의 interneurons에서 방출 GABA는 주요 세포뿐만 아니라, 자신의 interneurons 5,6에뿐만 아니라 역할을합니다. 사전 및 시냅스 후 수용체는 interneuron의 여러 유형 중 피드백 규제와 억제 상호 작용을 중재. interneuron 네트워크에서 선택된 억제 메커니즘은 다른 주파수 7에 특히 진동의 발생 및 인구 활동 패턴의 형성에 중심이 될 것으로 믿어진다.
전체 세포 패치 – 클램프 녹음은 고유 특성과 신경 세포의 시냅스 상호 작용의 시험에 대한 잘 확립 된 방법이다. 그러나, interneuron 유형의 높은 다양성으로 인해, 억제의 interneurons의 조사가 기록 된 세포의 엄격한 확인이 필요합니다. 해마 interneuron 유형은 별개의 형태 학적 특징 및 신경 화학적 마커의 발현, 결합 해부학 적 및 면역 조직 화학적 전자에 의해 특징으로xamination 정확한 interneuron 6,8,9 아이덴티티를 결정하는 수단을 제공 할 수있다.
본 논문에서는 느린 GABA B의 특성을 허용 단일 신경 세포 나 시냅스 결합 쌍에서 전체 세포 패치 – 클램프 녹음이 사후 형태 학적 및 면역 조직 화학적 분석 한 후, 세포 내 라벨과 결합 된 실험적인 접근 방식을 설명 수용체가 확인의 interneurons의 억제 효과를 중재. 예로서, 우리는 시냅스 대상 소마 근위 수지상 innervates 및 "빠른 스파이크"(FS)에 의해 특징된다 interneuron의 하나의 주요 유형, 소위 "바구니 세포"(BC)의 서브 세트, 초점 칼슘 결합 단백질 parvalbumin (PV) 10, 11의 패턴 밀도가 세포체 층을 포함 축삭, 표현을 방전 시키십시오. 이들의 interneurons 큰 시냅스 억제 전류뿐만 아니라, 눈에 띄는 사전을 표시GABA B R 활성화 (12)에 응답하여 자신의 시냅스 출력의 시냅스 변조. 여기에 설명 된 기술들의 조합이 다른 식별 된 신경 세포 유형의 다양한 극한 또는 시냅스 메카니즘을 조사하기 위해 동일하게 잘 적용될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 기능적으로 시험 관내 및 morphologically- neurochemically 식별 된 신경 세포의 특성을 전기 생리 학적 및 해부학 적 기법을 결합하는 방법을 설명; 특히 대뇌 피질의 억제 기능의 다양한 종류. 절차의 주요 측면은 다음과 같습니다 잠재적 인 (1) 사전 선택; (2) 세포와 뉴런 기록 시각화; 그리고 마지막으로 (3) 기록 기능의 형태 학적 및 면역 조직 화학적 분석. 이러한 연구는 특히 PV 인을 해결 하였?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 그녀의 뛰어난 기술 지원을 인애 볼터을 감사드립니다. VGAT – 금성 형질 전환 쥐 박사에 의해 생성되었다. 박사 A. 미야 와키에서 제공 PCS2-비너스를 사용하여 Y. 야나가와, M. 히라 바 야시와 국립 생리 과학 연구소, 오카자키, 일본 Y. 가와구치.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Transgenic vGAT-venus rats | – | – | see Uematsu et al., 2008 |
| Venus (515 nm) goggles | BLS Ltd., Hungary | – | – |
| Dissection tools | i.e. FST | – | For brain removal |
| Vibratome | Leica | VT1200S | Or other high end vibratome with minimal vertical oscillation |
| Slice holding chambers | – | – | Custom-made in lab |
| Upright IR-DIC microscope | Olympus, Japan | BX50WI | With micromanipulator system; i.e. Luigs and Neumann, Kleindiek etc. |
| CCD camera | Till Photonics | VX55 | |
| 505 nm LED system | Cairn Research | OptiLED system | Or mercury lamp or other LED system i.e. CooLED. |
| Multiclamp 700B | Axon Instruments | Alternatively 2x Axopatch 200B amplifiers | |
| WinWCP acquisition software | John Dempster, Strathclyde University | – | Any quality acquisition software could be used, i.e. EPHUS, pClamp, Igor etc. |
| Electrode Puller | Sutter | P-97 | Used with box-filament |
| Borosilicate pipette glass | Hilgenberg, Germany | 1405020 | 2 mm outer, 1 mm inner diameter, no filament |
| Peristaltic pump | Gilson | Minipuls | Other pumps or gravity feed could be used instead |
| Digital Thermometer | – | – | Custom made |
| Digital Manometer | Supertech, Hungary | – | |
| Isolated constant voltage stimulator | Digitimer, Cambridge | DS-2A | – |
| Biocytin | Invitrogen | B1592 | Otherwise known as ε-Biotinoyl-L-Lysine |
| DL-AP5(V) disodium salt | Abcam Biochemicals | ab120271 | |
| DNQX disodium salt | Abcam Biochemicals | ab120169 | Alternatively NBQX or CNQX |
| Gabazine (SR95531) | Abcam Biochemicals | ab120042 | Alternatively bicuculline methiodide |
| R-Baclofen | Abcam Biochemicals | ab120325 | |
| CGP-55,845 hydrochloride | Tocris | 1248 | |
| Streptavidin 647 | Invitrogen | S32357 | |
| anti-PV mouse monoclonal antibody | Swant, Switzerland | 235 | Working concentration 1:5000-1:10,000 |
| anti-mouse secondary antibody | Invitrogen | A11030 | If using Venus or GFP rodent using a red-channel (i.e. 546 nm) is advisable. |
| Normal Goat Serum | Vector Labs | S-1000 | |
| Microscopy slides | – | – | Any high quality brand |
| Glass coverslips | – | – | Usually 22 x 22 mm |
| Agar spacers | – | – | Agar block, cut on vibratome to 300 μm |
| Laser scanning confocal microscope | Olympus, Japan | Fluoview FV1000 | Or other comparable system |
| Fiji (Fiji is just ImageJ) | http://fiji.sc/Fiji | – | See Schindelin et al., 2012 |
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