Iontophorèse d'agonistes et des antagonistes de neurones au cours extracellulaire<em> In vivo</em> Enregistrements est un moyen puissant pour manipuler des micro-environnement d'un neurone. Ces manipulations peuvent plus facilement se faire par ferroutage multibarrel électrodes. Nous décrivons ici la façon de les fabriquer et les utiliser pendant les enregistrements sonores.
Enregistrements de vivo des neurones individuels permettent un enquêteur pour examiner les propriétés des neurones, par exemple en réponse à des stimuli sensoriels. Neurones reçoivent généralement plusieurs entrées excitatrices et inhibitrices afférents et / ou efférents qui intègrent les uns aux autres, et les propriétés finales de réponse mesurées du neurone sont entraînés par les intégrations de ces entrées de neurones. Pour étudier traitement de l'information dans les systèmes neuronaux, il est nécessaire de comprendre les différentes entrées d'un neurone ou d'un système nerveux, et les propriétés spécifiques de ces intrants. Une méthode puissante et techniquement relativement simple d'évaluer le rôle fonctionnel de certains intrants qu'un neurone donné reçoit est dynamique et réversible supprimer ou éliminer ces entrées, et de mesurer les variations de la production du neurone causés par cette manipulation. Ceci peut être accompli par pharmacologiquement modifier l'environnement immédiat du neurone avec piggy-back multibarrel électrodes. Ces électrodes sont constituées d'une électrode d'enregistrement à canon unique et une électrode de drogue multibarrel qui peut transporter jusqu'à 4 différents agonistes ou antagonistes synaptiques. Les agents pharmacologiques peut être appliqué par iontophorèse au moment souhaité lors de l'expérience, ce qui permet la livraison contrôlée dans le temps et réversible de reconfigurer les entrées synaptiques. En tant que tel, la manipulation pharmacologique du microenvironnement représente une méthode puissante et inégalée pour tester des hypothèses spécifiques sur le fonctionnement des circuits neuronaux.
Nous décrivons ici comment piggy-back électrodes sont fabriquées et comment elles sont utilisées pendant les expériences in vivo. Le système piggy-back permet à un chercheur de combiner une électrode à canon unique d'enregistrement des biens arbitraire (résistance, etc taille de la pointe forme) avec une électrode de drogue multibarrel. Ceci est un avantage majeur sur une norme multi-électrodes, où tous les canons ont plus ou moins des formes et des propriétés similaires. Multibarrel electrodes ont d'abord été introduit il ya 40 ans 1-3, et ont subi un certain nombre de 2,3 améliorations de conception ce que le type piggy-back a été introduit dans le 4,5 années 1980. Nous présentons ici un ensemble d'améliorations importantes dans la production en laboratoire de ferroutage électrodes qui permettent une pénétration profonde du cerveau dans intacts dans les préparations animales in vivo en raison d'une tige d'électrode relativement mince qui cause des dommages minimes. En outre, ces électrodes sont caractérisées par des enregistrements sonores faibles, et ont de faibles barils résistance aux médicaments pour ionophorèse très efficace des agents pharmacologiques souhaités.
On décrit une technique qui permet la manipulation de micro-circuit d'un seul neurone in vivo, tout en permettant en même temps l'enregistrement de la réponse du neurone durant la manipulation expérimentale. Les circuits neuronaux sont manipulés par l'application iontophoretical des agonistes et des antagonistes synaptiques. Le principal avantage de la ionophorèse sur pression d'éjection est que iontophorèse ne nécessite pas le déplacement physique du fluide de l'électrode dans le tissu nerveux, et il n'y a donc aucun souci de causer des dommages aux tissus par la pression appliquée ou du volume de fluide. La principale limite de cette technique est le manque d'informations sur la concentration du médicament dans le tissu absolue, et le volume des tissus affectés. Toutefois, étant donné les quantités d'agents pharmacologiques éjectés avec ionophorèse sont beaucoup plus petits et beaucoup plus précisément contrôlable que par pression d'éjection, la reprise de la demande de drogue est généralement beaucoup plus rapide d'und beaucoup plus complet. Microiontophorèse a été utilisé avec succès dans un certain nombre de systèmes de neurones sensoriels, et d'autres, et il est appliqué avec succès dans la plupart des régions du cerveau avec le traitement intrinsèque faible ou nulle. La raison en est que certains de l'agent pharmacologique éjecté peut diffuser à partir du site d'application à un neurone voisin et aussi manipuler les propriétés de réponse du neurone voisin.
La fabrication séparée des électrodes uniques et multiples canon permet la combinaison d'électrodes ayant des propriétés arbitraires et non reliés. Tirer barils électrodes ensemble et avec d'autres pour l'enregistrement et certains à des fins d'ionophorèse produirait pointes des électrodes avec des propriétés très similaires, de sorte que les pointes des électrodes serait soit trop grand pour l'enregistrement unicellulaire, ou trop petit pour une demande de drogue. De plus, ayant au bout du canon unique au-delà des pointes des électrodes multibarrel d'environ 20 micromètres réduit considérablement le bruit dans les enregistrements, uned élimine de confusion possibles effets actuels à partir des courants de rétention ou d'éjection de tir du neurone 3.
Piggy-back multibarrel électrodes ont d'abord été décrite il ya 30 ans 4-6 et ont été utilisés avec succès pour disséquer les circuits neuronaux 7-18 19-29. Ainsi, la méthode es soi n'est pas nouveau ou unique. Toutefois, les détails particuliers de la préparation et de l'utilisation d'électrodes ont été modifiées au fil des ans, et l'ensemble des instructions décrites ici s'est avérée particulièrement facile et efficace, et n'a pas été publié ailleurs en détail dans la littérature. En particulier, la courbure de la pointe de l'électrode à canon unique permet à la pointe de l'électrode finale piggy-back pour être relativement mince (figure 3) et, par conséquent, permet des enregistrements de noyaux profonds avec un minimum de dommages au cerveau, la saillie du seul baril électrode sur l'électrode multi-corps élimine pratiquement toutes monnaiest effets, qui ont été souvent cité comme un inconvénient de la technique 3. De nouveaux détails ici présentée comme ayant l'extrémité d'électrode dirigée vers le haut pendant le processus de collage et de repos du cylindre unique dans la rainure de l'électrode multibarrel assurera un fort taux de réussite lors de la production de ferroutage électrodes. La technique est relativement simple et peut généralement être maîtrisé par un novice en quelques jours.
The authors have nothing to disclose.
Le travail a été soutenu par R01 DC 011582 (AK) et RO1 DC011555 (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. |