Hippocampus Insulin Mikroinjektion und<em> In vivo</em> Microdialysis Während Spatial Memory Testing
Summary
Modulation der hippocampally-abhängige räumliche Arbeitsgedächtnis durch direkte intrahippocampal Mikroinjektion, begleitet und gefolgt von<em> In vivo</em> Mikrodialyse für Metaboliten in der bewussten, sich verhaltenden Tier.
Abstract
Glukosestoffwechsel ist ein nützlicher Marker für die lokale neuronale Aktivität, die die Grundlage von Methoden wie 2-Desoxyglucose und funktionelle Kernspintomographie. Allerdings solcher Methoden in Tiermodellen erfordert die Verwendung Anästhesie und damit sowohl verändert das Gehirn Zustand und verhindert Verhaltensmaßnahmen. Ein alternatives Verfahren ist die Verwendung von in vivo-Mikrodialyse zur kontinuierlichen Messung des Gehirns extrazellulären Flüssigkeit Konzentrationen von Glukose, Laktat, und verwandte Metaboliten an wachen, ungehemmte Tiere. Diese Technik ist besonders nützlich, wenn mit Aufgaben entworfen, um auf spezifische Hirnregionen und / oder akute pharmakologische Manipulation verlassen kombiniert, zum Beispiel, zeigen Hippocampus Messungen während einer räumlichen Arbeitsgedächtnis Aufgabe (spontane Wechsel) ein erfrischendes Bad im extrazellulären Glukose und Lactatanstiegs, die sind suggestive der verstärkten Glykolyse 1,2 und intrahippocampal Verabreichung von Insulin sowohl verbessert das Gedächtnis und erhöht Hippocampus Glykollyse 3. Substanzen wie Insulin kann der Hippocampus über den gleichen Mikrodialysesonde verwendet, um Metaboliten zu messen geliefert werden. Die Verwendung von spontanen Wechsels als Maß der Hippokampus-Funktion ausgelegt ist, jede von confound belastenden Motivatoren (zB Fußschock), Ruhigstellen oder Belohnungen (zB Nahrungsmittel), die alle beide Aufgabenleistung und Metabolismus verändern kann zu vermeiden; diese Aufgabe stellt auch eine Messung der motorischen Aktivität, die Steuerung ermöglicht für unspezifische Effekte der Behandlung. Zusammen ermöglichen diese Verfahren die direkte Messung der neurochemischen und metabolische Variablen Regelverhalten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Alle Lösungen in Mikrodialyse verwendet sollte sofort filtriert werden vor der Verwendung mit einem 0,2 um Filter. Nach dem Einführen der Sonde in die Führungskanüle, beobachten zu bestätigen, dass Strömung ungehindert und Probensammelvorrichtung auftritt. Wenn der Durchfluss stoppt nach dem Einsetzen ist die wahrscheinlichste Ursache Beschädigung der Sonde Membran durch unzureichende Pflege beim Einsetzen verursacht, und ein frischer Sonde muss ersetzt werden.
Wie oben erwähnt, ein …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch die NIH / NIDDK (DK077106 ECM) unterstützt.
Materials
The majority of reagents are standard laboratory grade and can be obtained from a supplier of choice. Similarly, equipment such as syringe pumps and tubing can be used from any of several manufacturers. Specific items used here for which details are important include: |
|||
| CMA 12 microdialysis probes | CMA/ Microdialysis | CMA-12-XXX | These are available in various membrane lengths and cutoffs, indicated by specific codes in the ‘XXX.’ |
| Human insulin (Humulin) | Eli Lilly | N/a | |
| Liquid swivel | Instech | 375/D/22QM | This specific swivel has very low torque and internal volume, as well as a nonreactive quartz lining. |
References
- McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (6), 2881 (2000).
- McNay, E. C., Gold, P. E. Age-related differences in hippocampal extracellular fluid glucose concentration during behavioral testing and following systemic glucose administration. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 56 (2), 66 (2001).
- McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiol. Learn. Mem. 75 (3), 325 (2001).
- McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
- McNay, E. C., Sherwin, R. S. Effect of recurrent hypoglycemia on spatial cognition and cognitive metabolism in normal and diabetic rats. Diabetes. 53 (2), 418 (2004).
- McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
- McNay, E. C., McCarty, R. C., Gold, P. E. Fluctuations in brain glucose concentration during behavioral testing: dissociations between brain areas and between brain and blood. Neurobiology of Learning & Memory. 75 (3), 325 (2001).
- McNay, E. C., Williamson, A., McCrimmon, R. J., Sherwin, R. S. Cognitive and neural hippocampal effects of long-term moderate recurrent hypoglycemia. Diabetes. 55 (4), 1088 (2006).
- McNay, E. C., Sherwin, R. S. From artificial cerebro-spinal fluid (aCSF) to artificial extracellular fluid (aECF): microdialysis perfusate composition effects on in vivo brain ECF glucose measurements. Journal of Neuroscience Methods. 132 (1), 35 (2004).
- McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiology of Learning and Memory. 93 (4), 546 (2010).
- Benveniste, H., Drejer, J., Schousboe, A., Diemer, N. H. Regional cerebral glucose phosphorylation and blood flow after insertion of a microdialysis fiber through the dorsal hippocampus in the rat. Journal of Neurochemistry. 49 (3), 729 (1987).
- Benveniste, H., Diemer, N. H. Cellular reactions to implantation of a microdialysis tube in the rat hippocampus. Acta Neuropathologica. 74 (3), 234 (1987).
- McNay, E. C., Fries, T. M., Gold, P. E. Decreases in rat extracellular hippocampal glucose concentration associated with cognitive demand during a spatial task. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (6), 2881 (2000).
- McNay, E. C., et al. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiol. Learn Mem. 93 (4), 546 (2010).
- Lonnroth, P., Jansson, P. -. A., Smith, U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. American Journal of Physiology. 1987, E228 (1987).
- McNay, E. C., Gold, P. E. Extracellular glucose concentrations in the rat hippocampus measured by zero-net-flux: effects of microdialysis flow rate. 72 (2), 785 (1999).
- Lalonde, R. o. b. e. r. t. The neurobiological basis of spontaneous alternation. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 26 (1), 91 (2002).
- Richman, C., Dember, W., Kim, P. Spontaneous alternation behavior in animals: A review. Current Psychology. 5 (4), 358 (1986).
- McNay, E. C., Canal, C. E., Sherwin, R. S., Gold, P. E. Modulation of memory with septal injections of morphine and glucose: effects on extracellular glucose levels in the hippocampus. Physiol. Behav. 87 (2), 298 (2006).
- McNay, E. C., Gold, P. E. Memory modulation across neural systems: intra-amygdala glucose reverses deficits caused by intraseptal morphine on a spatial task but not on an aversive task. Journal of Neuroscience. 18 (10), 3853 (1998).
- Rex, A., Bert, B., Fink, H., Voigt, J. P. Stimulus-dependent changes of extracellular glucose in the rat hippocampus determined by in vivo microdialysis. Physiol. Behav. 98 (4), 467 (2009).
