Summary

Hippocampus Insulin mikroinjeksjon og<em> In vivo</em> Mikrodialyse Under Spatial Memory Testing

Published: January 11, 2013
doi:

Summary

Modulering av hippocampally-avhengige romlig arbeidshukommelse ved direkte intrahippocampal mikroinjeksjon, ledsaget og fulgt av<em> In vivo</em> Mikrodialyse for metabolitter i bevisste, oppfører dyr.

Abstract

Glukose metabolisme er en nyttig markør for lokal nerveaktivitet, danner grunnlaget for metoder for eksempel 2-deoxyglucose og funksjonell magnetisk resonans imaging. Imidlertid kan bruk av slike metoder i dyremodeller krever anestesi og dermed begge endrer hjernen staten og forhindrer atferdstiltak. En alternativ metode er bruk av di vivo mikrodialyse å ta kontinuerlig måling av hjernen ekstracellulær væske konsentrasjoner av glukose, laktat, og relaterte metabolitter i våken, uhemmet dyr. Denne teknikken er spesielt nyttig når den kombineres med oppgaver for å stole på bestemte områder av hjernen og / eller akutt farmakologisk manipulasjon, for eksempel hippocampus målinger i løpet av en romlig hukommelsen oppgave (spontan veksling) viser en dukkert i ekstracellulær glukose og økning i laktat som er kan tyde på økt glykolyse 1,2, og intrahippocampal insulin administrasjon både forbedrer hukommelsen og øker hippocampus glykolYsis 3. Stoffer som insulin kan leveres til hippocampus via samme mikrodialyse sonden som brukes for å måle metabolitter. Bruken av spontan alternering som mål på hippocampus funksjon er utformet for å unngå forvirre fra stressende Motivatorer (f.eks footshock), beherskelse, eller belønninger (f.eks mat), som alle kan endre både utførelsen av oppgaver og metabolisme; denne oppgaven gir også en måle av motorisk aktivitet som tillater kontroll for uspesifikke effekter av behandlingen. Sammen gir disse metodene tillater direkte måling av nevrokjemiske og metabolske variabler som regulerer atferd.

Protocol

1. Kirurgi Forberedelse Håndtering. Dyr (som oftest rotter eller mus, selv om metoden for mikrodialyse og kombinasjon med atferdsmessige testing er i stor grad en generell ett med noen nødvendige artsspesifikke tilpasninger som trengs, for eksempel for anestesi) håndteres i minst 10 min / dag i minst to dager før operasjonen. Omfattende håndtering har vist seg å la dyrene i en trykklett tilstand på tidspunktet for testing, unngå mulig forvirre 2,4,5. Vi vil bruke rotter gjennom den…

Representative Results

Rotter bør komme seg raskt fra kirurgi og være på vakt, bevegelige og aktiv innen 30 min etter seponering av anestesi. Virkningen av kanylen hetten skal være minimal dersom operasjonen er utført rent og minimal tannsement brukes. Hvis noen tegn på infeksjon er lagt merke til i løpet av postoperativ overvåking, eller rotte er på noen måte viser tegn på stress eller ubehag, umiddelbart avslutte forsøket, og dette bør være svært sjeldne. Under håndtering før testing, bør dyrene være på vakt, fritt beveg…

Discussion

Alle løsninger som brukes i mikrodialyse bør filtreres umiddelbart før bruk ved hjelp av en 0,2 mikrometer filter. Etter innsetting av sonden inn i føringen kanylen, observere for å bekrefte at strømmen er uhindret og prøvetaking skjer. Dersom vannstrømmen stopper etter innsetting, er den mest sannsynlige årsaken til skade på sonden membranen forårsaket av utilstrekkelig omsorg på innsetting, og en fersk sonde må erstattes.

Som nevnt ovenfor, er en viktig fordel med disse metode…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av NIH / NIDDK (DK077106 til ECM).

Materials

The majority of reagents are standard laboratory grade and can be obtained from a supplier of choice. Similarly, equipment such as syringe pumps and tubing can be used from any of several manufacturers. Specific items used here for which details are important include:

CMA 12 microdialysis probes CMA/ Microdialysis CMA-12-XXX These are available in various membrane lengths and cutoffs, indicated by specific codes in the ‘XXX.’
Human insulin (Humulin) Eli Lilly N/a
Liquid swivel Instech 375/D/22QM This specific swivel has very low torque and internal volume, as well as a nonreactive quartz lining.

Riferimenti

  1. McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (6), 2881 (2000).
  2. McNay, E. C., Gold, P. E. Age-related differences in hippocampal extracellular fluid glucose concentration during behavioral testing and following systemic glucose administration. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 56 (2), 66 (2001).
  3. McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiol. Learn. Mem. 75 (3), 325 (2001).
  4. McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
  5. McNay, E. C., Sherwin, R. S. Effect of recurrent hypoglycemia on spatial cognition and cognitive metabolism in normal and diabetic rats. Diabetes. 53 (2), 418 (2004).
  6. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
  7. McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiology of Learning & Memory. 75 (3), 325 (2001).
  8. McNay, E. C., Williamson, A., McCrimmon, R. J., Sherwin, R. S. Cognitive and neural hippocampal effects of long-term moderate recurrent hypoglycemia. Diabetes. 55 (4), 1088 (2006).
  9. McNay, E. C., Sherwin, R. S. From artificial cerebro-spinal fluid (aCSF) to artificial extracellular fluid (aECF): microdialysis perfusate composition effects on in vivo brain ECF glucose measurements. Journal of Neuroscience Methods. 132 (1), 35 (2004).
  10. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
  11. Benveniste, H., Drejer, J., Schousboe, A., Diemer, N. H. Regional cerebral glucose phosphorylation and blood flow after insertion of a microdialysis fiber through the dorsal hippocampus in the rat. Journal of Neurochemistry. 49 (3), 729 (1987).
  12. Benveniste, H., Diemer, N. H. Cellular reactions to implantation of a microdialysis tube in the rat hippocampus. Acta Neuropathologica. 74 (3), 234 (1987).
  13. McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (6), 2881 (2000).
  14. McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiol. Learn Mem. 93 (4), 546 (2010).
  15. Lonnroth, P., Jansson, P. -. A., Smith, U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. American Journal of Physiology. 1987, E228 (1987).
  16. McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
  17. Lalonde, R. o. b. e. r. t. The neurobiological basis of spontaneous alternation. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 26 (1), 91 (2002).
  18. Richman, C., Dember, W., Kim, P. Spontaneous alternation behavior in animals: A review. Current Psychology. 5 (4), 358 (1986).
  19. McNay, E. C., Canal, C. E., Sherwin, R. S., Gold, P. E. Modulation of memory with septal injections of morphine and glucose: effects on extracellular glucose levels in the hippocampus. Physiol. Behav. 87 (2), 298 (2006).
  20. McNay, E. C., Gold, P. E. Memory modulation across neural systems: intra-amygdala glucose reverses deficits caused by intraseptal morphine on a spatial task but not on an aversive task. Journal of Neuroscience. 18 (10), 3853 (1998).
  21. Rex, A., Bert, B., Fink, H., Voigt, J. P. Stimulus-dependent changes of extracellular glucose in the rat hippocampus determined by in vivo microdialysis. Physiol. Behav. 98 (4), 467 (2009).
check_url/it/4451?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
McNay, E. C., Sandusky, L. A., Pearson-Leary, J. Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing. J. Vis. Exp. (71), e4451, doi:10.3791/4451 (2013).

View Video