Одновременное Электрофизиологические Запись и Micro-инъекции агенты, ингибирующие в мозге грызунов
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
Здесь мы опишем метод для строительства одноразовой "injectrode", используя коммерчески доступные и недорогие запчасти. Зондирующего система была разработана, что позволяет инъекции препарата во время записи электрофизиологических сигналов от пораженной нейронной население. Этот метод обеспечивает простой и экономичной альтернативой коммерческим решениям. Стеклянной пипетки была модифицирована путем объединения ее с иглой для подкожных инъекций и серебряной нити. Injectrode прикреплен к коммерческой микрошприц насос для доставки лекарственных средств. Это приводит в технике, что обеспечивает в режиме реального времени обратной связи фармакодинамики через многоквартирных внеклеточного сигналов, исходящих от места доставки наркотиков. Как доказательство концепции, мы записали активность нейронов от двухолмия вызванной вспышками света у крыс, одновременно с доставкой наркотиков через injectrode. Емкость записи injectrode позволяет функциональную характеристику инъекцотражения на сайте пользу точный контроль над локализацией поставки наркотиков. Применение этого метода также простирается далеко за пределы того, что показали здесь, как выбор химического вещества загружаются в injectrode огромен, в том числе отслеживание маркеры для анатомических опытов.
Introduction
Инактивация областях коры и подкорковых ядер важно в изучении функциональных связей между различными структурами мозга 2-4. Последние исследования использованы потери из-функции химического или криогенные методы, чтобы изучить роль структур головного мозга 2,5. В отношении фармакологических микроинъекций, небольшие объемы препаратов можно вводить в область головного мозга с контролируемой скоростью при сведении к минимуму побочного ущерба окружающей ткани 6,7. Этот метод может быть использован для получения конкретной агонисты, обратные агонисты или антагонисты для изучения влияния различных фармакологических мишеней на нейронной активности. Такие эффекты могут быть изучены путем измерения изменения в нейронных ответов из дальних мест, что позволяет исследователям изучать отношения между различными корковыми и подкорковыми структурами.
Здесь мы демонстрируем сборку устройства, в injectrode, способный бой записи электрофизиологических сигналов и доставки небольших количеств препаратов в целевом местоположении. Мы продемонстрировать возможности этой системы путем введения ГАМК, общий ингибитор активности нейронов, в крысиной двухолмия. Этот регион является чувствительным к визуальной стимуляции, которая позволила нам использовать визуально вызвавший многоместными деятельность, чтобы подтвердить локализацию injectrode. Обратимость инактивации оценивали по восстановлению нормальной нейронной активности после окончания ГАМК инъекции.
Возможность контролировать мульти-блок активности из места инъекции позволяет тонкой настройки скоростей впрыска и объемов, необходимых для достижения желаемого фармакодинамического ответа. Таким образом, преимуществом этого метода является возможность ограничивающим повреждение тканей, вызванного microperfusion, так наименьшей эффективной объемы инъекции. Предложенный протокол обеспечивает экономически эффективный способ для генерации одноразового аппаратного necessarу для проведения экспериментов, в которых доставки лекарств и местных нейронов записи деятельность желаемых.
Protocol
Representative Results
Discussion
Предложенный протокол был разработан, чтобы решить проблемы, связанные с текущим обратимых методов инактивации. В частности, этот проект направлен на уточнение методов, используемых для химических микроинъекций веществ, модулирующих активность нейронов, особенно в глубинных структу…
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
- Martin, J. H., Ghez, C. Pharmacological inactivation in the analysis of the central control of movement. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 145-159 (1999).
- Ponce, C. R., Hunter, J. N., Pack, C. C., Lomber, S. G., Born, R. T. Contributions of indirect pathways to visual response properties in macaque middle temporal area MT. The Journal Of Neuroscience The Official Journal Of The Society For Neuroscience. 31 (10), 3894-3903 (2011).
- Lomber, S. The advantages and limitations of permanent or reversible deactivation techniques in the assessment of neural function. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 109-117 (1999).
- Malpeli, J., Schiller, P. A method of reversible inactivation of small regions of brain tissue. Journal Of Neuroscience Methods. 1 (2), 143-151 (1979).
- Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. The cryoloop: an adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 179-194 (1999).
- Gonzalez-Perez, O., Guerrero-Cazares, H., Quiñones-Hinojosa, A. Targeting of deep brain structures with microinjections for delivery of drugs, viral vectors, or cell transplants. Journal Of Visualized Experiments. (46), (2010).
- Hupé, J., Chouvet, G., Bullier, J. Spatial and temporal parameters of cortical inactivation by GABA. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 129-143 (1999).
- Casanova, C., McKinley, P., Molotchnikofff, S. Responsiveness of Reorganized Primary Somatosensory (SI) Cortex after Local Inactivation of Normal SI Cortex in Chronic Spinal Cats. Somatosensory & Motor Research. 8 (1), 65-76 (1991).
- Malpeli, J. Reversible inactivation of subcortical sites by drug injection. Journal Of Neuroscience Methods. 86 (2), 119-128 (1999).
- Minville, K., Casanova, C. Spatial frequency processing in posteromedial lateral suprasylvian cortex does not depend on the projections from the striate-recipient zone of the cat’s lateral posterior-pulvinar complex. Neuroscience. 84 (3), 699-711 (1998).
- Diao, Y., Wang, Y., Xiao, Y. Representation of the binocular visual field in the superior colliculus of the albino rat. Experimental Brain Research. 52 (1), 67-72 (1983).
