Beredning av parasagittal segment för undersökning av dorsal-ventral organisation gnagare Medial entorhinal Cortex
Summary
Vi beskriver förfaranden för framställning och elektrofysiologisk registrering från hjärnsnitt som upprätthåller dorsal-ventral axel av den mediala entorhinal cortex (MEC). På grund neural kodning av plats följer en dorsal-ventral organisation inom MEC, dessa förfaranden underlätta utredningen av cellulära mekanismer som är viktiga för navigering och minne.
Abstract
Beräkning i hjärnan bygger på neuroner reagera på lämpligt sätt till sina synaptiska ingångar. Neuroner skiljer sig komplement och distribution av membranjonkanaler som bestämmer hur de svarar på synaptiska ingångar. Dock förhållandet mellan dessa cellulära egenskaper och neuronal funktion i bete djur som inte förstått. Ett sätt att lösa detta problem är att undersöka topografiskt organiserade neurala kretsar i vilka ställning enskilda nervceller kartor på information som de koda eller beräkningar de utför 1. Experiment som använder denna metod tyder principer för avstämning av synaptiska svar underliggande information kodning i sensoriska och kognitiva kretsar 2,3.
Den topografiska organisation rumsliga representationer längs dorsal-ventral axel mediala entorhinal cortex (MEC) ger en möjlighet att etablera relationer mellan cellulära mekanismer och beräkningar iiktigt för rumslig kognition. Neuroner i lagret II av gnagare MEC koda plats med grid-liknande bränning fälten 4-6. För nervceller finns på rygg positioner i MEC avståndet mellan de enskilda bränning fält som bildar ett rutnät är i storleksordningen 30 cm, medan neuroner i allt mer ventrala positioner avståndet ökar till mer än 1 meter. Flera studier har avslöjat cellulära egenskaper neuroner i skikt II av MEC som, liksom avståndet mellan gallerpunkterna bränning fält, skiljer sig också beroende på deras dorsal-ventral positionen, vilket antyder att dessa cellulära egenskaper som är viktiga för fysisk beräkning 2,7-10.
Här beskriver vi rutiner för förberedelse och elektrofysiologiska inspelning från hjärnan skivor som upprätthåller dorsal-ventral omfattning MEC möjliggör undersökning av den topografiska organisation biofysiska och anatomiska egenskaper hos MEC nervceller. Den dorsal-ventral position identifierade neurons förhållande till anatomiska landmärken är svårt att fastställa exakt med protokoll som använder horisontella skivor MEC 7,8,11,12, eftersom det är svårt att fastställa referenspunkter för exakt dorsal-ventral placering skiva. De förfaranden som vi beskriver att korrekt och konsekvent mätning av läge inspelade celler längs dorsal-ventral axel MEC, liksom visualisering av molekylära gradienter 2,10. Förfarandena har utvecklats för användning med vuxna möss (> 28 dagar) och har framgångsrikt använts med möss upp till 1,5 år. Med justeringar som de kan användas med yngre möss eller andra arter av gnagare. Ett standardiserat system för beredning och mätning kommer att underlätta systematisk undersökning av de cellulära och mikrokrets egenskaper detta område.
Protocol
Discussion
För att underlätta undersökning av MEC krets egenskaper som följer en dorsal-ventral organisation vi har beskrivit här i detalj ett förfarande för att producera en parasagittal bit preparat som bevarar ryggens-ventrala omfattning MEC.
Kritiska steg
Ta bort hjärnan från djuret. Var särskilt noga med att undvika att utöva påtryckningar på hjärnan. Detta är viktigare än snabbt avlägsnande av hjärnan.
<stro…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi är tack för deras stöd: Commonwealth stipendiet Kommissionens Storbritannien finansiering (HP), EPSRC (HP), BBSRC (MGN) och Europeiska unionens Marie Curie-åtgärder (MGN).
Materials
| Cutting ACSF(mM) | Standard ACSF(mM) | Internal solution (mM) | CASNumber | Supplier Catalogue Number | |
| NaCl | 86 | 124 | 7647-14-5 | Sigma S9888 | |
| NaH2PO4 | 1.2 | 1.2 | 13472-35-0 | Sigma 71505 | |
| KCl | 2.5 | 2.5 | 10 | 7447-40-7 | Sigma P3911 |
| NaHCO3 | 25 | 25 | 144-55-8 | Fischer S/4240 | |
| Glucose | 25 | 20 | 50-99-7 | Sigma G5767 | |
| Sucrose | 75 | 57-50-1 | Sigma S5016 | ||
| CaCl2 | 0.5 | 2 | 10043-52-4 | VWR 190464K | |
| MgCl2 | 7 | 1 | 2 | 7786-30-3 | Sigma 63020 |
| K Gluconate | 130 | 299-27-4 | Sigma G4500 | ||
| HEPES | 10 | 7365-45-9 | Sigma H3375 | ||
| EGTA | 0.1 | 67-42-5 | Sigma E4378 | ||
| Na2ATP | 2 | 34369-07-8 | Sigma A7699 | ||
| Na2GTP | 0.3 | 36051-31-7 | Sigma G8877 | ||
| NaPhospho-Creatine | 10 | 19333-65-4 | Sigma P7936 | ||
| Biocytin (optional) | 2.7 | 576-19-2 | Sigma B4261 |
Table 1. Cutting ACSF, standard ACSF and K-Gluconate internal solution recipes.
Riferimenti
- O’Donnell, C., Nolan, M. F. Tuning of synaptic responses: an organizing principle for optimization of neural circuits. Trends Neurosci. 34, 51-60 (2011).
- Garden, D. L. F., Dodson, P. D., O’Donnell, C., White, M. D., Nolan, M. F. Tuning of synaptic integration in the medial entorhinal cortex to the organization of grid cell firing fields. Neuron. 60, 875-889 (2008).
- Kuba, H., Yamada, R., Fukui, I., Ohmori, H. Tonotopic specialization of auditory coincidence detection in nucleus laminaris of the chick. Journal of Neuroscience. 25, 1924-1934 (2005).
- Hafting, T., Fyhn, M., Molden, S., Moser, M. -. B., Moser, E. I. Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex. Nature. 436, 801-806 (2005).
- Sargolini, F. Conjunctive representation of position, direction, and velocity in entorhinal cortex. Science. 312, 758-762 (2006).
- Fyhn, M., Hafting, T., Witter, M. P., Moser, E. I., Moser, M. -. B. Grid cells in mice. Hippocampus. 18, 1230-1238 (2008).
- Giocomo, L. M., Zilli, E. A., Fransén, E., Hasselmo, M. E. Temporal frequency of subthreshold oscillations scales with entorhinal grid cell field spacing. Science. 315, 1719-1722 (2007).
- Giocomo, L. M., Hasselmo, M. E. Time constants of h current in layer II stellate cells differ along the dorsal to ventral axis of medial entorhinal cortex. Journal of Neuroscience. 28, 9414-9425 (2008).
- Burgalossi, A. Microcircuits of functionally identified neurons in the rat medial entorhinal cortex. Neuron. 70, 773-786 (2011).
- Dodson, P. D., Pastoll, H., Nolan, M. F. Dorsal-ventral organization of theta-like activity intrinsic to entorhinal stellate neurons is mediated by differences in stochastic current fluctuations. J. Physiol. (Lond). 589, 2993-3008 (2011).
- Nolan, M., Dudman, J., Dodson, P., Santoro, B. HCN1 channels control resting and active integrative properties of stellate cells from layer II of the entorhinal cortex. Journal of Neuroscience. 27, (2007).
- Boehlen, A., Heinemann, U., Erchova, I. The range of intrinsic frequencies represented by medial entorhinal cortex stellate cells extends with age. Journal of Neuroscience. 30, 4585-4589 (2010).
- Klink, R., Alonso, A. Morphological characteristics of layer II projection neurons in the rat medial entorhinal cortex. Hippocampus. 7, 571-583 (1997).
- van Groen, T. Entorhinal cortex of the mouse: cytoarchitectonical organization. Hippocampus. 11, 397-407 (2001).
- Dolorfo, C. L., Amaral, D. G. Entorhinal cortex of the rat: organization of intrinsic connections. The Journal of Comparative Neurology. 398, 49-82 (1998).
