Summary

Generazione di locali oscillazioni CA1 γ di Tetanic Stimolazione

Published: August 14, 2015
doi:

Summary

Oscillazioni sono proprietà di rete fondamentali e sono modulati dalla malattia e la droga. Studiare le oscillazioni cerebrali slice permette la caratterizzazione di reti isolate in condizioni controllate. I protocolli sono forniti per la preparazione di fettine di cervello acuto per evocare CA1 oscillazioni γ.

Abstract

Oscillazioni di rete neuronali sono caratteristiche importanti di attività cerebrale in salute e malattia e può essere modulata da una serie di farmaci usati clinicamente. Un protocollo è prevista per generare un modello per studiare oscillazioni CA1 γ (20 – 80 Hz). Queste oscillazioni γ sono stabili per almeno 30 minuti e dipendono attività sinaptica eccitatoria e inibitoria oltre all'attivazione di correnti pacemaker. Oscillazioni Tetanically stimolati hanno una serie di caratteristiche riproducibili e facilmente quantificabili compresi conteggio picco, la durata di oscillazione, la latenza e la frequenza che riporta sullo stato della rete. I vantaggi delle oscillazioni stimolate elettricamente includono stabilità, riproducibilità e acquisizione episodica consentendo robusta caratterizzazione della funzione di rete. Questo modello di CA1 oscillazioni γ può essere usato per studiare i meccanismi cellulari e di indagare in modo sistematico come rete neuronale attività è alterata nella malattia e dalle droghe.Malattia stato farmacologia può essere facilmente integrato con l'uso di sezioni di cervello di modelli animali geneticamente modificati o interventistiche per consentire la selezione di farmaci che colpiscono specificamente meccanismi di malattia.

Introduction

Oscillazioni di rete del cervello si verificano all'interno di bande di frequenza distinte che sono correlate a stati comportamentali. Nei roditori, le oscillazioni θ dell'ippocampo (5-10 Hz) sono osservate durante comportamenti esplorativi 1,2, mentre le oscillazioni γ (20 – 80 Hz) associato con i vari processi cognitivi, tra cui la percezione e l'attenzione 3,4. Attività di rete γ sincrona è anche implicato nella patologia di disturbi come l'epilessia e la schizofrenia 5,6. Ad esempio, le oscillazioni γ si pensa che corrispondono alle aree di corticali focolai epilettici 5,7,8 e potrebbero essere utilizzati come marcatori di pharmacosensitivity o di resistenza, due importanti aree di indagine nel campo della ricerca epilessia 9.

La fetta cerebrale dell'ippocampo è un modello che è stato ampiamente utilizzato per studiare l'attività di rete 10-12. Sono stati sviluppati vari protocolli di generare oscillazioni γ in fettine cerebrali che tipicamente involve modulazione farmacologica quali partire Mg 2+, 4 aminopiridina (4AP), bicucullina, e acido kainico 12-17. Carenze di oscillazioni farmacologicamente innescate sono che si verificano casualmente dopo l'applicazione della droga e non sono affidabile generati o stabile nel tempo. Elettricamente attivati ​​oscillazioni γ superare molti di questi problemi e hanno anche il vantaggio di essere temporalmente bloccato all'evento stimolante che consenta la registrazione e l'analisi episodica. Qui un protocollo è descritto per la generazione di oscillazioni CA1 γ fornendo una stimolazione tetanica alle Oriens falda nella fetta dell'ippocampo.

Protocol

Tutti gli esperimenti sui topi sono stati approvati dal comitato etico animali Florey Institute. 1. Setup per il taglio Fette cervello Preparare una soluzione di taglio costituito da (mm) 125 colina-Cl, 2,5 KCl, CaCl 2 0.4, 6 MgCl 2, 1,25 NaH 2 PO 4, 26 NaHCO 3, 20 D-glucosio saturata con gas CarboGen (95% O 2 -5 % 2 CO) e un liquido cerebrospinale artificiale (soluzione aCSF) registrazione composto (mM) …

Representative Results

Stimolazione tetanica dei Oriens falda generato robusti e riproducibili oscillazioni γ (35.4 ± 2.2 Hz), si veda la Figura 3B. Per dimostrare che le oscillazioni sono stati generati all'interno della rete locale, CA1 fattori produttivi da CA3 furono recisi tagliando la fetta della regione CA2 con un'inclinazione 32 ago G. Le proprietà di oscillazione nelle fette del taglio non differivano dalle fette tagliati (p = 0,85; tagliate a fette 6,16 ± 1,1 picchi, n = 6; fette tagliati 5,89 ± 0,8 pic…

Discussion

Un metodo robusto per generare CA1 oscillazioni γ in fettine di cervello acuto è descritto. Le oscillazioni generate nascono da un circuito locale consente una migliore opportunità per il controllo e la comprensione della basi neurofisiologiche delle oscillazioni di rete 12. Recettori AMPA, recettori GABA A, I h e T-tipo Ca 2+ canali sono tutti necessari per oscillazioni γ in questo modello. Mentre le oscillazioni locali CA1 qui descritte possono essere generati robusto qu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Supported by APA to RJH, NHMRC program grant 400121 to SP, and NMHRC fellowship 1005050 to SP. CAR acknowledges the support of the ARC (FT0990628) and the DOWD fellowship scheme. The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health is supported by Victorian State Government infrastructure funds.

Materials

4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288) Sigma-Aldrich Z3777
Biuculline Sigma-Aldrich 14340
6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX) Sigma-Aldrich C127
Nickel Sigma-Aldrich 266965
Carbamazepine Sigma-Aldrich C4024
(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV) Tocris Bioscience 0105
Retigabine ChemPacific 150812-12-7
Choline-Cl Sigma Aldrich C1879-5KG
KCl Sigma Aldrich P9333-500G
NaH2PO4 Sigma Aldrich S9638-250G
NaHCO3 Sigma Aldrich S6297-250G
NaCl Sigma Aldrich S7653-5KG
Glucose Sigma Aldrich G8270-1KG
CaCl2.2H2O Sigma Aldrich 223506-500G
MgCl2.6H2O Sigma Aldrich M2670-500G
Electrode glass Harvard Apparatus  GC150F-10
Concentric bipolar stimulating metal electrode  FHC CBBPF75
Digital Isolator Getting Instruments Model BJN8-9V1 
Model 1800 amplifier A-M systems Model 1800 amplifier
Digitizer National Intruments NI USB-6211
Vibrotome Leica VT1200s

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Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. Generation of Local CA1 γ Oscillations by Tetanic Stimulation. J. Vis. Exp. (102), e52877, doi:10.3791/52877 (2015).

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