Undersökningar om ändringar av hippocampus Kretsens funktion Efter Mild traumatisk hjärnskada
Summary
En mångsidig strategi för att undersöka funktionella förändringar hippocampus kretsar förklaras. Elektrofysiologiska tekniker beskrivs tillsammans med skadan protokollet beteendetestning och regional dissekeringsmetod. Kombinationen av dessa tekniker kan tillämpas på liknande sätt för andra hjärnregioner och vetenskapliga frågor.
Abstract
Traumatisk hjärnskada (TBI) drabbar mer än 1,7 miljoner människor i USA varje år och även lindrig TBI kan leda till ihållande neurologiska nedskrivningar 1. Två genomgripande och handikappande symtom som upplevs av TBI överlevande, underskott minne och en minskning av kramptröskeln, tros vara medierad av TBI-inducerad hippocampus dysfunktion 2,3. För att visa hur förändrad hippocampus krets fungerar negativt påverkar beteende efter TBI hos möss, använder vi i sidled skada vätska slagverk, en ofta använd djurmodell för TBI som återskapar många funktioner i människans TBI inklusive neuronal cell förlust, glios, och joniska störning 4 – 6.
Här visar vi ett kombinatoriskt sätt för att undersöka TBI-inducerad hippocampus dysfunktion. Vårt tillvägagångssätt innehåller flera ex vivo fysiologiska tekniker tillsammans med djurens beteende och biokemiska analyser, för att analyseraefter TBI förändringar i hippocampus. Vi börjar med den experimentella skador paradigm tillsammans med beteendeanalys för att bedöma kognitiva funktionshinder efter TBI. Därefter har vi tre olika ex tekniker vivo inspelning: extracellulär fältpotential inspelning, visualiseras helcells-patch-klämma och spänning känsligt färgämne inspelning. Slutligen visar vi en metod för regionalt dissekera subregioner av hippocampus som kan vara användbar för detaljerad analys av neurokemiska och metabola förändringar efter TBI.
Dessa metoder har använts för att undersöka förändringar i hippocampus kretsar efter TBI och att sondera de motstående förändringar i nätverk kretsfunktion som inträffar i gyrus dentatus och CA1 subregioner av hippocampus (se figur 1). Förmågan att analysera efter TBI förändringar i varje underområde är viktigt att förstå de bakomliggande mekanismerna som bidrar till TBI-inducerad beteende och kognitiv deficits.
Den mångfasetterade system som beskrivs här ger utredarna att driva förbi karakterisering av fenomenologi inducerad av ett sjukdomstillstånd (i detta fall TBI) och fastställa de mekanismer som är ansvariga för den observerade patologin associerad med TBI.
Protocol
Discussion
Varje teknik beskrivs ovan bidrar till större förståelse av den underliggande mekanismen som orsakar den observerade beteendemässiga underskottet. Genom att kombinera den unika information som erhålls från varje metod kan vi undersöka de biologiska mekanismer med mer precision.
Mätning fEPSPs är användbart för att kvantifiera netto synaptiska effekten av stora, geografiskt definierade områden av nervceller. Det kan också ge information om potentialen hos en grupp av celler att g…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tacka Elliot Bourgeois för hans tekniskt bistånd. Detta arbete har finansierats av National Institutes of Health bidrag R01HD059288 och R01NS069629.
Materials
| Name of the equipment | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Axopatch 200B amplifier | Molecular Devices | AXOPATCH 200B | Patch-clamp rig |
| Digidata 1322A digitizer | Molecular Devices | Patch-clamp rig | |
| MP-225 micromanipulator | Sutter | MP-225 | Patch-clamp rig |
| DMLFSA microscope | Leica | Patch-clamp rig | |
| Multiclamp 700B amplifier | Molecular Devices | MULTICLAMP 700B | Multipurpose (field) rig |
| Digidata 1440 digitizer | Molecular Devices | Multipurpos (field) rig | |
| MPC-200 micromanipulator | Sutter | MPC-200 | Multipurpose (field) rig |
| BX51WI microscope | Olympus | BX51WI | Multipurpose (field) rig |
| Axoclamp 900A amplifier | Molecular Devices | AXOCLAMP 900A | VSD rig |
| Digidata 1322 digitizer | Molecular Devices | VSD rig | |
| Redshirt CCD-SMQ camera | Redshirt | NCS01 | VSD rig |
| VT 1200S Vibratome | Leica | 14048142066 | |
| P-30 Electrode puller | Sutter | P-30/P | |
| cOmplete protease inhibitor | Roche | 11697498001 |
Riferimenti
- Faul, M., Xu, L., Wald, M. M., Coronado, V. G. Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits Hospitalizations and Deaths 2002-2006. Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Injury Prevention and Control. , (2010).
- McAllister, T. W. Neuropsychiatric sequelae of head injuries. Psychiatr. Clin. North Am. 15, 395-413 (1992).
- Pierce, J. E., Smith, D. H., Trojanowski, J. Q., McIntosh, T. K. Enduring cognitive, neurobehavioral and histopathological changes persist for up to one year following severe experimental brain injury in rats. NSC. 87, 359-369 (1998).
- Dixon, C. E., et al. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. J. Neurosurg. 67, 110-119 (1987).
- McIntosh, T. K., et al. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neuroscienze. 28, 233-244 (1989).
- Carbonell, W. S., Grady, M. S. Regional and temporal characterization of neuronal, glial, and axonal response after traumatic brain injury in the mouse. Acta Neuropathol. 98, 396-406 (1999).
- Toth, Z., Hollrigel, G. S., Gorcs, T., Soltesz, I. Instantaneous perturbation of dentate interneuronal networks by a pressure wave-transient delivered to the neocortex. J. Neurosci. 17, 8106-8117 (1997).
- D’Ambrosio, R., Maris, D. O., Grady, M. S., Winn, H. R., Janigro, D. Selective loss of hippocampal long-term potentiation, but not depression, following fluid percussion injury. Brain Res. 786, 64-79 (1998).
- Witgen, B. M. Regional hippocampal alteration associated with cognitive deficit following experimental brain injury: A systems, network and cellular evaluation. Neuroscienze. 133, 1-15 (2005).
- Schwarzbach, E., Bonislawski, D. P., Xiong, G., Cohen, A. S. Mechanisms underlying the inability to induce area CA1 LTP in the mouse after traumatic brain injury. Hippocampus. 16, 541-550 (2006).
- Cole, J. T. Dietary branched chain amino acids ameliorate injury-induced cognitive impairment. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, 366-371 (2010).
