Registrazione simultanea elettrofisiologici e micro-iniezioni di agenti inibitori nel cervello del roditore
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
Qui si descrive un metodo per la costruzione di un mono-uso "injectrode" utilizzando parti commercialmente accessibili e convenienti. Un sistema di ispezione è stato sviluppato che consente l'iniezione di un farmaco durante la registrazione di segnali elettrofisiologici dalla popolazione neuronale colpita. Questo metodo fornisce una semplice ed economica alternativa alle soluzioni commerciali. Una pipetta di vetro è stato modificato combinandolo con un ago ipodermico e un filamento d'argento. Il injectrode è collegato a pompa Microsiringa commerciale per la somministrazione di farmaci. Ciò si traduce in una tecnica che fornisce feedback farmacodinamica tempo reale attraverso segnali extracellulari più unità provenienti dal sito di somministrazione di farmaci. Come un proof of concept, abbiamo registrato l'attività neuronale del collicolo superiore suscitata da lampi di luce nei ratti, in concomitanza con la consegna di farmaci attraverso il injectrode. La capacità di registrazione injectrode permette la caratterizzazione funzionale del injsito ezione favorendo un controllo preciso sulla localizzazione del drug delivery. L'applicazione di questo metodo si estende anche ben oltre ciò che è dimostrato qui, come la scelta di sostanza chimica caricato nel injectrode è vasta, tra cui tracciare i marcatori per esperimenti anatomici.
Introduction
L'inattivazione di aree corticali e nuclei sottocorticali è importante nello studio delle relazioni funzionali tra varie strutture cerebrali 2-4. La letteratura recente ha impiegato tecniche criogeniche chimica perdita-di-funzione o per studiare il ruolo delle strutture cerebrali 2,5. Per quanto riguarda microiniezioni farmacologiche, piccoli volumi di farmaci possono essere somministrati in una regione del cervello ad una velocità controllata, riducendo al minimo i danni collaterali al 6,7 tessuto circostante. Questa tecnica può essere usata per fornire agonisti specifici, agonisti inversi o antagonisti per studiare l'effetto di differenti bersagli farmacologici sulla attività neuronale. Tali effetti possono essere studiati da cambiamenti nelle risposte neuronali provenienti da località lontane misura, consentendo ai ricercatori di studiare i rapporti tra diverse strutture corticali e subcorticali.
Qui, dimostriamo l'assemblaggio di un dispositivo, il injectrode, capace di both registrazione di segnali elettrofisiologici e consegna di piccole quantità di droga nel luogo di destinazione. Dimostriamo le capacità di questo sistema iniettando GABA, un inibitore comune di attività neuronale, nel ratto collicolo superiore. Questa regione è sensibile alla stimolazione visiva, che ci ha permesso di utilizzare l'attività multiunit evocata visivamente per confermare la localizzazione injectrode. La reversibilità della inattivazione è stata valutata dalla ripresa della normale attività neuronale dopo la fine dell'iniezione GABA.
La possibilità di monitorare l'attività multi-unit dal sito di iniezione consente la messa a punto dei tassi di iniezione e volumi necessari per ottenere la risposta farmacodinamica desiderato. Pertanto, un vantaggio di questa tecnica è il potenziale limitazione di danni ai tessuti causati da microperfusione, poiché i volumi efficaci piccoli vengono iniettati. Il protocollo proposto fornisce un metodo efficiente di costo per la generazione del necessar hardware monousoy per esperimenti che conducono in cui si desidera la consegna della droga e la registrazione dell'attività neuronale locale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo proposto è stato progettato per risolvere le sfide poste dagli attuali metodi di inattivazione reversibile. In particolare, questo progetto mira a perfezionare i metodi utilizzati per microiniezioni chimiche delle sostanze che modulano l'attività neurale, in particolare nelle strutture cerebrali profonde. Una sfida tecnica emergente da questo tipo di configurazione è la necessità per entrambe le sonde da colocalized nello stesso spazio ristretto in vivo al fine di derivare registrazioni pr…
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
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