Samtidig elektrofysiologiska inspelning och Micro-injektioner av hämmande medel i Gnagare Brain

Summary

Here, we craft a glass pipette with dual functions: inhibition of deep brain structures by microinjections of drugs and real-time monitoring of their effects through simultaneous electrophysiological recordings.

Abstract

Här beskriver vi en metod för konstruktion av en engångsbruk "injectrode" med användning av kommersiellt tillgängliga och billiga delar. En sondering Systemet utvecklades som tillåter injektion av ett läkemedel under inspelning elektrofysiologiska signaler från den drabbade neuronala befolkningen. Denna metod ger ett enkelt och ekonomiskt alternativ till kommersiella lösningar. En glaspipett modifierades genom att kombinera den med en hypodermisk nål och en silverfilament. Den injectrode är kopplad till kommersiella mikropump för drug delivery. Detta resulterar i en teknik som tillhandahåller realtid farmakodynamik feedback genom flera enheter extracellulära signaler, som härrör från platsen för läkemedelstillförsel. Som ett proof of concept, spelade vi nervaktivitet från den överlägsna colliculi som framkallas av ljusblixtar i råttor, samtidigt med leverans av läkemedel genom injectrode. Den injectrode inspelningskapacitet tillåter den funktionella karakteriseringen av injektion webbplats gynnar exakt kontroll över lokalisering av läkemedelsavgivning. Tillämpning av denna metod sträcker sig även långt utöver vad som visats här, eftersom valet av kemiskt ämne laddas i injectrode är stora, inklusive spåra markörer för anatomiska experiment.

Introduction

Den inaktivering av kortikala områden och subkortikala kärnor är viktigt i studien av funktionella relationer mellan olika hjärnstrukturer ^2-4. Senaste litteraturen har sysselsatt förlust av funktions kemiska eller kryogena tekniker för att studera betydelsen av hjärnstrukturer ^2,5. Med avseende på farmakologiska microinjections, kan små volymer av läkemedel administreras i en hjärnregion med en kontrollerad hastighet samtidigt minimera den indirekta skadan på omgivande vävnad ^6,7. Denna teknik kan användas för att avge specifika agonister, omvända agonister eller antagonister för att studera effekten av olika farmakologiska mål för neuronal aktivitet. Sådana effekter kan också studeras genom att mäta förändringar i neuronala svar från avlägsna platser, där forskarna att studera sambanden mellan olika kortikala och subkortikala strukturer.

Här visar vi monteringen av en anordning, den injectrode, med förmåga att på both inspelning elektrofysiologiska signaler och leverera små mängder narkotika vid målplatsen. Vi visar funktionerna i systemet genom att injicera GABA, en gemensam hämmare av neuronal aktivitet i råtta överlägsna colliculi. Denna region är känslig för visuell stimulans, som tillät oss att använda visuellt framkallade storförpackning aktivitet för att bekräfta injectrode lokalisering. Den reversibilitet inaktive bedömdes genom återvinning av normala nervaktivitet efter utgången av GABA injektion.

Förmågan att övervaka flera enheter aktivitet från injektionsstället tillåter finjustering av injektionstakt och volymer som behövs för att uppnå den önskade farmakodynamiska svaret. Därför är en fördel med denna teknik potential begränsande av vävnadsskada orsakad av mikroperfusionskammaren, eftersom de minsta effektiva volymer injiceras. Den föreslagna protokollet ger en kostnadseffektiv metod för att generera engångs hårdvara Necessäry för ledande experiment där drug delivery och lokal nervaktivitet inspelning önskas.

Protocol

OBS: Alla förfaranden genomfördes i enlighet med direktiven i den kanadensiska rådet för skydd av djur och etikprövningsnämnden i Université de Montréal. 1. Montering av Recording-injektionspipetten Dra en ca 7 cm lång glaskapillär (1 mm ytterdiameter) under användning av en pipett avdragare. Bryt spetsen på kapillären och kontrollera öppningen under ett ljusmikroskop. Kontrollera att innerdiametern är mellan 30 | j, m till 40 | im. Sätt i ett 7…

Representative Results

Konstruktionen av injectrode illustreras i Figur 1. En silvertråd (C) matas in i en glaspipett (D) med en del av tråden böjs och skjuter ut från öppningen. En 30 G-nål (B) är fäst och tätad mot öppning av glaspipett med lim. Efter det att pipetten har fyllts med injektionssubstansen, är en glasmikrospruta (A) som är fäst vid nålen. Det är viktigt att det finns en bra tätning där mikrospruta ansluter med nålen (E) och där silvertråden sticker ut från glaspipett (F). Fig 2</st…

Discussion

Den föreslagna protokollet har utformats för att lösa de utmaningar som uppstår från den löpande reversibla inaktiveringsmetoder. Specifikt detta projekt som syftar till att förfina de metoder som används för kemiska microinjections av ämnen som modulerar neural aktivitet, särskilt i djupa hjärnstrukturer. En teknisk utmaning som kommer ut från den här typen av inställning är behovet av båda sonderna skall samlokaliserades i samma begränsade utrymmet in vivo för att få fram exakta inspelning…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Injection pump (UltraMicroPump III)	WPI	#UMP3
Injection console (Micro4 Controller)	WPI	#SYS-MICRO4
Hamilton syringe	Hamliton	(80301) 701LT 10 µL SYR	Syringes between 5 and 10 μL used
Gel cyanoacrylate adhesive	Krazy Glue	KG86648R	The gel form is easier to apply on the shaft of the 30G hypodermic needle
Glass pipettes	WPI	#TW100F-4	Thin wall, 1mm OD, 0.75mm ID with filament pipettes used
720 Needle Pipette Puller	Kopf	720
Silver wire	A-M Systems, Inc.	782500	Bare 0.010”