في وقت واحد تسجيل الكهربية والصغرى، والحقن وكلاء المثبطة في الدماغ القوارض
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
نحن هنا تصف طريقة لبناء واحدة في استخدام "injectrode" باستخدام الأجزاء التي يمكن الوصول تجاريا وبأسعار معقولة. وتم تطوير نظام التحقيق الذي يسمح لحقن المخدرات في حين تم تسجيل الإشارات الكهربية من السكان الخلايا العصبية المتضررة. وهذه الطريقة توفر بديلا بسيط واقتصادي للحلول التجارية. تم تعديل ماصة الزجاج عن طريق الجمع بين ذلك مع إبرة تحت الجلد وخيوط الفضة. يتم إرفاق injectrode إلى مضخة محقنة مكروية تجارية لتسليم المخدرات. هذه النتائج في الاسلوب الذي يوفر في الوقت الحقيقي الدوائية ردود الفعل من خلال وحدة متعددة إشارات الخلية التي تنشأ من موقع تسليم المخدرات. كدليل على المفهوم، سجلنا نشاط الخلايا العصبية من أكيمة متفوقة التي تسببها ومضات من الضوء في الفئران، بالتزامن مع تسليم المخدرات من خلال injectrode. وتسمح القدرة على تسجيل injectrode توصيف وظيفي للينجموقع ection صالح مراقبة دقيقة على توطين إيصال الدواء. تطبيق هذه الطريقة يتجاوز كثيرا ما يتجلى هنا، حيث أن اختيار مادة كيميائية تحميلها في injectrode واسعة، بما في ذلك تتبع علامات للتجارب التشريحية.
Introduction
وتثبيط المناطق القشرية ونوى شبه القشرية مهم في دراسة العلاقات الوظيفية بين الهياكل الدماغ المختلفة 2-4. وقد استخدمت الأدبيات الحديثة الخسارة من وظيفة كيميائية أو تقنيات المبردة لدراسة دور هياكل الدماغ 2،5. فيما يتعلق إبر دقيقة جدا الدوائية، يمكن أن تدار كميات صغيرة من المخدرات إلى منطقة الدماغ بمعدل تسيطر عليها مع التقليل من الأضرار الجانبية إلى 6،7 الأنسجة المحيطة بها. هذه التقنية يمكن استخدامها لتقديم منبهات محددة، منبهات عكسية أو الخصوم لدراسة تأثير أهداف الدوائية المختلفة على نشاط الخلايا العصبية. ويمكن أيضا أن هذه الآثار دراستها عن طريق قياس التغيرات في الاستجابات العصبية من أماكن بعيدة، مما يسمح للباحثين لدراسة العلاقات بين مختلف الهياكل القشرية وتحت القشرية.
هنا، علينا أن نظهر تجميع جهاز، وinjectrode، قادرة على بوعشر تسجيل الإشارات الكهربية وتقديم كميات صغيرة من المخدرات في الموقع المستهدف. علينا أن نظهر قدرات هذا النظام عن طريق حقن GABA، مثبط مشترك من نشاط الخلايا العصبية في الفئران أكيمة متفوقة. هذه المنطقة حساسة للالتحفيز البصري، مما أتاح لنا استخدام أثار بصريا النشاط المتعددة الوحدات لتأكيد injectrode الترجمة. وجرى تقييم حالة العكس من التعطيل من خلال استرداد نشاط الخلايا العصبية العادية بعد انتهاء الحقن GABA.
القدرة على مراقبة نشاط وحدة متعددة من موقع الحقن يسمح لضبط معدلات الحقن والكميات اللازمة لتحقيق الاستجابة الدوائية المرجوة. ومن هنا، فإن الاستفادة من هذه التقنية هو إمكانية الحد من تلف الأنسجة التي تسببها تروية دقيقة، حيث يتم حقن كميات أصغر فعالة. وينص البروتوكول المقترح وسيلة فعالة من حيث التكلفة لتوليد لزم الامر الأجهزة المتاحY لإجراء التجارب حيث هو المطلوب تسليم المخدرات وتسجيل نشاط الخلايا العصبية المحلي.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تم تصميم البروتوكول المقترح لمواجهة التحديات الناجمة عن أساليب التعطيل عكسها الحالية. على وجه التحديد، يهدف هذا المشروع إلى تحسين الطرق المستخدمة للإبر دقيقة جدا الكيميائية للمواد تحوير النشاط العصبي، وخاصة في هياكل الدماغ العميقة. وثمة تحد تقني الناشئة من هذا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Supported by grants from CIHR (MOP231122) and NSERC (RGPIN-2014-06503). We would like to thank Geneviève Cyr for her help preparing experiments and supervising laboratory work. MAL received a scholarship from The Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC).
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” |
References
- Martin, J. H., Ghez, C. Pharmacological inactivation in the analysis of the central control of movement. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 145-159 (1999).
- Ponce, C. R., Hunter, J. N., Pack, C. C., Lomber, S. G., Born, R. T. Contributions of indirect pathways to visual response properties in macaque middle temporal area MT. The Journal Of Neuroscience The Official Journal Of The Society For Neuroscience. 31 (10), 3894-3903 (2011).
- Lomber, S. The advantages and limitations of permanent or reversible deactivation techniques in the assessment of neural function. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 109-117 (1999).
- Malpeli, J., Schiller, P. A method of reversible inactivation of small regions of brain tissue. Journal Of Neuroscience Methods. 1 (2), 143-151 (1979).
- Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. The cryoloop: an adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 179-194 (1999).
- Gonzalez-Perez, O., Guerrero-Cazares, H., Quiñones-Hinojosa, A. Targeting of deep brain structures with microinjections for delivery of drugs, viral vectors, or cell transplants. Journal Of Visualized Experiments. (46), (2010).
- Hupé, J., Chouvet, G., Bullier, J. Spatial and temporal parameters of cortical inactivation by GABA. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 129-143 (1999).
- Casanova, C., McKinley, P., Molotchnikofff, S. Responsiveness of Reorganized Primary Somatosensory (SI) Cortex after Local Inactivation of Normal SI Cortex in Chronic Spinal Cats. Somatosensory & Motor Research. 8 (1), 65-76 (1991).
- Malpeli, J. Reversible inactivation of subcortical sites by drug injection. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 119-128 (1999).
- Minville, K., Casanova, C. Spatial frequency processing in posteromedial lateral suprasylvian cortex does not depend on the projections from the striate-recipient zone of the cat’s lateral posterior-pulvinar complex. 신경과학. 84 (3), 699-711 (1998).
- Diao, Y., Wang, Y., Xiao, Y. Representation of the binocular visual field in the superior colliculus of the albino rat. Experimental Brain Research. 52 (1), 67-72 (1983).
