La iontoforesis de agonistas y antagonistas neuronales durante extracelular<em> In vivo</em> Grabaciones es una poderosa manera de manipular microambiente de una neurona. Estas manipulaciones pueden más fácilmente ser hecho a través de piggy-back multibarrel electrodos. Aquí se describe cómo fabricarlos y usarlos durante las grabaciones auditivas.
En grabaciones in vivo de las neuronas individuales permiten a un investigador para examinar las propiedades de descarga de las neuronas, por ejemplo en respuesta a estímulos sensoriales. Las neuronas reciben típicamente múltiples entradas aferentes y / o eferente excitatorias e inhibitorias que se integran entre sí, y los últimos medidos propiedades de respuesta de la neurona son impulsadas por las integraciones neuronales de estas entradas. Para estudiar el procesamiento de información en los sistemas neuronales, es necesario entender las distintas entradas a una neurona o sistema neural, y las propiedades específicas de estas entradas. Un método poderoso y relativamente sencillo técnicamente para evaluar el papel funcional de ciertos insumos que una neurona dada está recibiendo es suprimir dinámicamente y de manera reversible o eliminar estas entradas, y medir los cambios en la salida de la neurona causados por esta manipulación. Esto se puede lograr por farmacológicamente alterar entorno inmediato de la neurona con piggy-back multibarrel eléctrodas. Estos electrodos consisten en un electrodo de cilindro de impresión único y un electrodo de drogas multibarrel que puede llevar hasta 4 diferentes agonistas o antagonistas sinápticas. Los agentes farmacológicos pueden ser aplicados iontoforéticamente en el momento deseado durante el experimento, lo que permite controlada en el tiempo de entrega y reconfiguración reversible de entradas sinápticas. Como tal manipulación, farmacológicos del microambiente constituye un método de gran alcance y sin precedentes para poner a prueba hipótesis específicas sobre el funcionamiento del circuito neural.
Aquí se describe cómo piggy-back electrodos se fabrican y cómo se utilizan en experimentos in vivo. El sistema de lengüeta permite a un investigador combinar un electrodo de cilindro de impresión único de cualquier propiedad arbitraria (resistencia, tamaño de la boquilla, etc forma) con un electrodo de fármaco multibarrel. Esta es una ventaja importante sobre estándar con múltiples electrodos, donde todos los barriles tienen más o menos las formas y propiedades similares. Multibarrel electrodes se introdujo por primera vez hace 40 años 1-3, y han sido objeto de varias mejoras de diseño de 2,3 hasta que el tipo piggy-back se introdujo en la década de 1980 4,5. Aquí les presentamos una serie de mejoras importantes en la producción de laboratorio de piggy-back electrodos que permiten la penetración profunda del cerebro intacto en las preparaciones en animales in vivo debido a un cuerpo de electrodos relativamente delgada que causa un daño mínimo. Además, estos electrodos se caracterizan por grabaciones de bajo ruido, y tienen bajos barriles de resistencia a fármacos para iontoforesis muy eficaz de los agentes farmacológicos deseados.
Se describe una técnica que permite la manipulación de un microcircuito de una sola neurona en vivo, mientras que al mismo tiempo que permite la grabación de las respuestas de las neuronas durante la manipulación experimental. Circuitos neuronales son manipuladas a través de la aplicación iontophoretical de agonistas y antagonistas sinápticas. La principal ventaja de la iontoforesis sobre presión de eyección es que la iontoforesis no requiere el movimiento físico de fluido desde el electrodo en el tejido neural, y por lo tanto no existe la preocupación de causar daños en los tejidos a través de la presión aplicada o el volumen de líquido. La principal limitación de esta técnica es la falta de información sobre la concentración de fármaco absoluta en el tejido, y el volumen de tejido afectado. Sin embargo, dado que las cantidades de los agentes farmacológicos eyectadas con iontoforesis son mucho más pequeño y mucho más controlable con precisión que con la presión de eyección, la recuperación de la aplicación del fármaco es típicamente mucho más rápido und mucho más completo. Microiontophoresis ha sido utilizado con éxito en un número de sistemas neuronales, sensoriales y otros, y se aplica con éxito en la mayoría de las áreas del cerebro con procesamiento intrínseca pequeña o nula. La razón es que algo del agente farmacológico expulsado puede difundirse desde el sitio de aplicación a una neurona vecina y también manipular las propiedades de respuesta de la neurona vecina.
La fabricación por separado de electrodos barril simples como múltiples permite la combinación de electrodos con propiedades arbitrarias y no relacionados. Tirando de barriles de electrodos juntos y utilizando algunos para la grabación y para algunos fines de iontoforesis se producen puntas de electrodo con propiedades muy similares, de tal manera que las puntas de los electrodos podría ser o bien demasiado grande para la grabación única célula, o demasiado pequeño para la aplicación del fármaco. Además, tener la punta del cañón único extienden más allá de las puntas de los electrodos multibarrel por unos 20 micrómetros reduce el ruido en las grabaciones, unad elimina los posibles efectos de confusión de las actuales corrientes de retención o expulsión de disparo de la neurona 3.
Piggy-back multibarrel electrodos hayan sido previamente descrito más de 30 años 4-6 y se han utilizado con mucho éxito para analizar circuitos neuronales 7-18 19-29. Así, el método en sí no es nuevo ni único. Sin embargo, los detalles particulares de la preparación del electrodo y el uso han sido modificados a través de los años, y el conjunto de instrucciones que se describen aquí ha demostrado ser especialmente fácil y con éxito, y no ha sido publicado en detalle en otra parte en la literatura. Particularmente, la flexión de la punta de cilindro único electrodo permite que la punta final del electrodo de lengüeta a ser relativamente delgada (Figura 3) y, por tanto, permite para grabaciones de núcleos profundos con el mínimo daño al cerebro, el saliente de la solo barril electrodo sobre el electrodo multi-cañón elimina prácticamente todo current efectos, que se citan a menudo como una desventaja de la técnica 3. Los nuevos detalles que aquí se presenta como tener la punta del electrodo apuntando hacia arriba durante el proceso de pegado y descansando el barril en la ranura del electrodo multibarrel asegurará una alta tasa de éxito cuando se produce piggy-back electrodos. La técnica es relativamente fácil y típicamente puede ser dominado por un principiante en unos pocos días.
The authors have nothing to disclose.
El trabajo fue apoyado por R01 DC 011582 (AK) y DC011555 SR1 (DJT).
Item name | Manufacturer | Comment | Cat. # |
Bunsen burner | Available from: VWR | 17928-027 | |
Two-component dental cement: “Cold cure” dental material | Co-oral-ite Dental Mfg. Co | Available from: A-M Systems, Inc | 525000 |
Two-component dental cement: Denture material crosslinking Liquid Compound | Co-oral-ite Dental Mfg. Co | Available from: A-M Systems, Inc | 525000 |
Liquid glue | Henkel | Available from: Loctite Super Glue | 01-06849 |
Micro-Iontophoresis Unit: Neurophore BH-2 | Harvard Apparatus | Available from: Harvard Apparatus | 65-0200 & 65-0203 |
Insulated silver wire | AM-Systems | Available from: AM-Systems | 785500 |
Horizontal puller | Zeitz DMZ-Universal Puller | Available from: AutoMate Scientific | NA |
Micro-manipulator pieces: electrode holder | WPI | Available from: WPI | M3301EH |
Micro-manipulator pieces: linear stage | Newport 423 Series | Available from: Newport | 423 |
Micro-manipulator pieces: rotation stage | Newport RSP-2 | Available from: Newport | RSP-2 |
Micro-manipulator pieces: z translation | Newport 433 Series | Available from: Newport | 433 |
Micro-manipulator pieces: angle bracket 90 ° to assemble z and xy axis | Newport 360-90 | Available from: Newport | 360-90 |
Micro-manipulator pieces: x translation / linear stage | Newport 423 Series | Available from: Newport | 423 |
Micro-manipulator pieces: y translation / linear stage | Newport 423 | Available from: Series Newport | 423 |
Microscope | Leitz Laborlux 11 | ||
Microscope: objective | Leitz Wetzlar 10x, NA 0.25 | 519760 | |
Microscope: eypieces | Leitz Wetzlar, Periplan 10x/18 | 519748 | |
Microscope: stage | Leitz Wetzlar | 513544 | |
Multibarrel capillary | N/A | Available from: A-M systems, Inc | 612000 |
Sinlge barrel capillary (GC 150F-10) | Harvard Apparatus | Available from: Harvard Apparatus | 30-0057 |
Vertical puller | Narishige model PE-2 | ||
Custom made elements of the Micro-manipulator (marked light blue in Figure 1) | |||
steel plate | |||
tilting base | |||
attachment for electrode holder | |||
Table 2. Manufacturers and item numbers of all equipment and supplies used in the procedure. |