Onderzoeken op Wijzigingen van de hippocampus Circuit Functie Na mild traumatisch hersenletsel
Summary
Een veelzijdige benadering van het onderzoek naar functionele veranderingen in de hippocampus circuits wordt uitgelegd. Elektrofysiologische technieken worden beschreven, samen met de schade-protocol, gedrags-testen en regionale dissectie methode. De combinatie van deze technieken kunnen worden toegepast op soortgelijke wijze andere hersengebieden en wetenschappelijke vragen.
Abstract
Traumatisch hersenletsel (TBI) treft meer dan 1,7 miljoen mensen in de Verenigde Staten elk jaar en zelfs licht traumatisch hersenletsel kan leiden tot blijvende neurologische stoornissen 1. Twee indringende en invaliderende symptomen ervaren door TBI overlevenden, geheugen tekorten en een vermindering van de convulsiedrempel, worden verondersteld te worden gemedieerd door TBI-geïnduceerde hippocampus disfunctie 2,3. Om aan te tonen hoe veranderde de hippocampus circuit functie negatief gedrag beïnvloedt na TBI bij muizen, maken we gebruik laterale vloeistof percussie letsel, een veel gebruikte diermodel van TBI die veel kenmerken van de menselijke TBI waaronder neuronale cel verlies, gliose, en ionische verstoring 4 herschept – 6.
Hier laten we zien een combinatoriële werkwijze voor het onderzoeken TBI-geïnduceerde disfunctie hippocampus. Onze aanpak bevat meerdere ex vivo fysiologische technieken met diergedrag en biochemische analyse, om te analyserenna TBI veranderingen in de hippocampus. We beginnen met de experimentele letsel paradigma samen met gedragsanalyse om cognitieve handicap te beoordelen volgens TBI. Vervolgens hebben we voorzien van drie verschillende ex vivo opnametechnieken: extracellulaire gebied potentiële opname, gevisualiseerd whole-cell patch-klemmen, en de spanning gevoelige kleurstof opname. Tot slot tonen we een methode voor regionaal ontleden subregio's van de hippocampus die nuttig kunnen zijn voor een gedetailleerde analyse van de neurochemische en metabole veranderingen na traumatisch hersenletsel.
Deze methoden zijn gebruikt om de veranderingen in hippocampale circuits onderzocht na TBI en de tegengestelde veranderingen in netwerk circuit functie die optreden in de dentate gyrus en CA1 subgebieden van de hippocampus (zie figuur 1) probe. Het vermogen om de post-TBI veranderingen in elk deelgebied analyseren is essentieel voor het begrijpen van de onderliggende mechanismen die bijdragen aan TBI geïnduceerde gedrags-en cognitieve deficits.
De veelzijdige systeem hier beschreven kunnen onderzoekers het verleden karakterisering van de fenomenologie veroorzaakt door een ziekte (in dit geval TBI) te duwen en de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de waargenomen pathologie geassocieerd met TBI te bepalen.
Protocol
Discussion
Elke techniek hierboven geschetste draagt bij aan het beter begrip van de onderliggende mechanisme waardoor de geobserveerde gedrag tekort. Door de unieke informatie uit elke methode kunnen we de biologische mechanismen nauwkeuriger te onderzoeken.
Meten fEPSPs is nuttig voor het kwantificeren van de netto synaptische werkzaamheid van grote ruimtelijk gedefinieerde gebieden van neuronen. Het kan ook informatie over de mogelijkheden van een groep cellen aan synaptische plasticiteit onde…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs danken Bourgeois voor zijn technische bijstand Elliot. Dit werk werd gefinancierd door de National Institutes of Health subsidies R01HD059288 en 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 |
Referências
- 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. Neurociência. 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. Neurociência. 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).
