Summary

가벼운 외상성 뇌 손상 후 Hippocampal 회로 기능의 수선에 관한 조사

Published: November 19, 2012
doi:

Summary

hippocampal 회로에 대한 기능 변경 사항을 조사에 대한 다원적 인 측면의 접근이 설명되어 있습니다. Electrophysiological 기술은 부상 프로토콜, 행동 테스트 및 지역 해부 방법과 함께 설명되어 있습니다. 이러한 기술의 결합은 다른 뇌 영역과 과학 질문에 대해서도 이와 유사한 방식으로 적용 할 수 있습니다.

Abstract

외상성 뇌 손상은 (외상성 뇌 손상) 매년 미국에서 이상 1백70만명을 괴롭히는, 심지어 가벼운 외상성 뇌 손상은 영구적 신경 장애 1 될 수 있습니다. 외상성 뇌 손상 생존자, 메모리 결손 및 발작 임계 값의 감소에 의해 경험 두 보급 및 비활성화 증상은 외상성 뇌 손상 유발 hippocampal 장애 2,3에 의해 중재 할 생각입니다. hippocampal 회로 기능이 나쁜 쥐 외상성 뇌 손상 후 행동에 미치는 영향에 대해 변경된 보여하기 위해, 우리는 측면 유체 타악 상해, neuronal 세포 손실, gliosis, 그리고 이온 섭동 4를 포함한 인간의 외상성 뇌 손상의 여러 기능을 재현 외상성 뇌 손상의 일반적으로 사용되는 동물 모델을 채용 – 6.

여기 외상성 뇌 손상 유발 hippocampal 장애를 조사하는 조합 방법을 보여줍니다. 우리 접근 방식은 분석하기 위해 동물의 행동과 생화학 분석과 함께 여러 예를 생체 생리 기술을 통합해마의 포스트 외상성 뇌 손상 변경됩니다. 우리는 외상성 뇌 손상 후인지 장애를 평가하기 위해 행동 분석과 함께 실험 부상 패러다임으로 시작합니다. 전체 세포 패치 – 클램핑을 시각화 세포 분야 잠재력 녹음 및 전압에 민감한 염료 기록 : 다음, 우리는 세 가지 예를 생체 녹음 기술을 제공합니다. 마지막으로, 우리는 지역 neurochemical과 신진 대사 변경 후 외상성 뇌 손상에 대한 자세한 분석을 위해 유용 할 수 있습니다 해마의 하위 지역을 해부하는 방법을 보여줍니다.

이러한 방법은 외상성 뇌 손상 다음과 hippocampal 회로의 변경을 검토하고 이가있는 이랑과 해마의 CA1 하위 지역 (그림 1 참조)에서 발생하는 네트워크 회로 함수에서 반대 변경 사항을 조사하는 데 사용되었습니다. 각 하위 지역의 포스트 외상성 뇌 손상 변경 사항을 분석 할 수있는 능력은 외상성 뇌 손상 유발 행동 및인지 D에 참여하고있는 기본 메커니즘을 이해하는 데에 매우 중요합니다eficits.

여기에 설명 된 다원적 인 측면의 시스템은 조사가 질병 상태 (외상성 뇌 손상이 경우)에 의해 유도 현상론의 과거 특성을 밀어과 외상성 뇌 손상과 관련된 관찰 된 병리에 대한 책임 메커니즘을 확인할 수 있습니다.

Protocol

1. 측면 유체 타악기 상해 케타민과 xylazine 주어진 intraperitoneally의 혼합물을 사용하여 마우스를 마취시키다. 그런 다음 요오드 스크럽을 사용하여 절개에 대한 마우스의 머리를 준비합니다. 3mm (직경 외) trephine을 사용하여 오른쪽 정수리 영역에 craniectomy을 수행합니다. cyanoarylate 및 치과 아크릴을 사용하여 craniectomy 통해 보안 Luer-LOC 바늘 허브 (직경 3mm 내부). 24 시간 …

Discussion

위에서 설명한 각 기술은 관찰 된 행동 적자의 원인이 기본 메커니즘의 더 큰 이해에 기여하고있다. 각 방법에서 얻은 고유 한 정보를 결합하여 우리가 더 정밀도와 생물학적 메커니즘을 검토 할 수 있습니다.

측정 fEPSPs는 뉴런의 대형 spatially 정의 영역의 순 신경 효능을 정량화하는 데 유용합니다. 또한 시냅스 소성를 받아야하는 세포의 그룹의 가능성에 대한 정보를 제공 ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 자신의 기술 지원을 부르주아 더러 감사드립니다. 이 작품은 건강 보조금 R01HD059288과 R01NS069629 국립 연구소에 의해 자금을 지원했다.

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

References

  1. 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).
  2. McAllister, T. W. Neuropsychiatric sequelae of head injuries. Psychiatr. Clin. North Am. 15, 395-413 (1992).
  3. 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).
  4. Dixon, C. E., et al. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. J. Neurosurg. 67, 110-119 (1987).
  5. McIntosh, T. K., et al. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neuroscience. 28, 233-244 (1989).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Witgen, B. M. Regional hippocampal alteration associated with cognitive deficit following experimental brain injury: A systems, network and cellular evaluation. Neuroscience. 133, 1-15 (2005).
  10. 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).
  11. Cole, J. T. Dietary branched chain amino acids ameliorate injury-induced cognitive impairment. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, 366-371 (2010).
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Cite This Article
Smith, C. J., Johnson, B. N., Elkind, J. A., See, J. M., Xiong, G., Cohen, A. S. Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (69), e4411, doi:10.3791/4411 (2012).

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