Simultanée électrophysiologique Enregistrement et micro-injections d'agents inhibiteurs dans le cerveau des rongeurs
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
Nous décrivons ici une méthode pour la construction d'un usage unique "injectrode" en utilisant des pièces commercialement accessibles et abordables. Un système de palpage est développé qui permet l'injection d'un médicament lors de l'enregistrement de signaux électrophysiologiques à partir de la population neuronale affectée. Cette méthode offre une alternative simple et économique à des solutions commerciales. Une pipette de verre a été modifié en le combinant avec une aiguille hypodermique et un filament d'argent. Le injectrode est attaché à la pompe de microseringue commerciale pour la livraison de la drogue. Cela se traduit par une technique qui fournit en temps réel par réaction de la pharmacodynamique à unités multiples signaux extracellulaires provenant du site d'administration de médicament. Comme une preuve de concept, nous avons enregistré l'activité neuronale du colliculus supérieur provoquée par des éclairs de lumière chez les rats, en concomitance avec la livraison de médicaments à travers la injectrode. La capacité d'enregistrement d'injectrode permet la caractérisation fonctionnelle de la injsite de réflexion favorisant un contrôle précis sur la localisation de l'administration de médicaments. L'application de cette méthode étend également bien au-delà ce qui est démontré ici, comme le choix de la substance chimique chargé dans le injectrode est vaste, y compris le tracé des marqueurs pour les expériences anatomiques.
Introduction
L'inactivation des aires corticales et les noyaux sous-corticales est important dans l'étude des relations fonctionnelles entre les différentes structures cérébrales 4.2. La littérature récente a employé des techniques cryogéniques chimique ou la perte de fonction d'étudier le rôle des structures cérébrales 2,5. En ce qui concerne les micro-injections pharmacologiques, de petites quantités de médicaments peuvent être administrés dans une région du cerveau à une vitesse contrôlée, tout en minimisant les dommages collatéraux au tissu environnant de 6,7. Cette technique peut être utilisée pour délivrer des agonistes spécifiques, agonistes inverses ou antagonistes pour étudier l'effet des différentes cibles pharmacologiques sur l'activité neuronale. Ces effets peuvent également être étudiés en mesurant les changements dans les réponses neuronales à partir d'emplacements éloignés, permettant aux chercheurs d'étudier les relations entre les différentes structures corticales et sous-corticales.
Ici, nous démontrons l'assemblage d'un appareil, le injectrode, capable de boe l'enregistrement de signaux électrophysiologiques et délivrer de petites quantités de drogues à l'emplacement cible. Nous démontrons les capacités de ce système en injectant GABA, un inhibiteur de l'activité neuronale commune, chez le rat colliculus supérieur. Cette région est sensible à la stimulation visuelle, qui nous a permis d'utiliser l'activité multiunit évoqué visuellement pour confirmer injectrode localisation. La réversibilité de l'inactivation a été évaluée par la récupération de l'activité neuronale normale après la fin de l'injection GABA.
La capacité de surveiller l'activité multi-unité à partir du site d'injection permet le réglage fin des débits d'injection et les volumes nécessaires pour atteindre la réponse pharmacodynamique souhaitée. Par conséquent, un avantage de cette technique est le potentiel de limitation de dommages aux tissus causés par microperfusion, étant donné que les volumes effectifs plus petits sont injectés. Le protocole proposé offre une méthode rentable pour générer le nécessa matériel jetabley pour les expériences conducteurs où la livraison de la drogue et de l'enregistrement de l'activité neuronale locale est souhaitée.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole proposé a été conçu pour résoudre les défis découlant de méthodes d'inactivation réversible actuelles. Plus précisément, ce projet vise à affiner les méthodes utilisées pour les micro-injections de substances chimiques modulant l'activité neuronale, en particulier dans les structures profondes du cerveau. Un défi technique émergente de ce type de configuration est la nécessité pour les deux sondes pour être colocalisés dans le même espace restreint in vivo afin d'e…
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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