Iontophorese von neuronalen Agonisten und Antagonisten während der extrazellulären<em> In vivo</em> Aufnahmen ist eine leistungsfähige Methode zur eines Neurons Mikroumgebung zu manipulieren. Diese Manipulationen können am einfachsten über piggy-back mehrgehäusigen Elektroden durchgeführt werden. Hier beschreiben wir, wie man sie herstellen und verwenden Sie sie während der Tonaufnahmen.
In-vivo-Aufnahmen von einzelnen Neuronen ein Ermittler ermöglichen, um die Eigenschaften von Neuronen feuern, beispielsweise in Reaktion auf sensorische Reize zu untersuchen. Neuronen empfangen typischerweise mehrere erregenden und hemmenden afferenten und / oder ableitenden Eingänge miteinander zu integrieren, und die ultimative gemessenen Antwort Eigenschaften des Neurons durch die neuronalen Integrationen dieser Eingänge angetrieben. Zur Informationsverarbeitung in neuronalen Systemen zu untersuchen, ist es notwendig, die verschiedenen Eingänge eines Neurons oder neuronale System zu verstehen, und die spezifischen Eigenschaften dieser Eingänge. Eine leistungsstarke und technisch relativ einfache Methode, um die funktionelle Rolle von bestimmten Eingaben, dass ein bestimmtes Neuron erhält beurteilen, dynamisch und reversibel unterdrücken oder zu eliminieren diese Eingänge, und messen Sie die Änderungen in das Neuron die Ausgabe durch diese Manipulation verursacht. Dies kann durch pharmakologisch Veränderung des Neurons unmittelbaren Umgebung mit Huckepack-mehrgehäusigen elektr erreicht werdenOden. Diese Elektroden bestehen aus einem einzigen Fass Messelektrode und einer mehrgehäusigen Drogen Elektrode, die tragen bis zu 4 verschiedenen synaptischen Agonisten oder Antagonisten. Die pharmakologischen Mittel können iontophoretisch zu gewünschten Zeiten angewendet werden während des Experiments, was eine zeit-gesteuerte Zufuhr und reversible Rekonfiguration der synaptischen Eingänge. Als solche pharmakologische Manipulation der Mikroumgebung stellt eine leistungsfähige und einzigartige Methode, um spezifische Hypothesen über neuronalen Schaltkreis Funktion zu testen.
Hier beschreiben wir, wie Huckepack-Elektroden hergestellt werden, und wie sie während der in-vivo-Experimenten verwendet. Die Huckepack-System ermöglicht ein Ermittler ein einziges Barrel Aufzeichnungselektrode jeder beliebigen Eigenschaft (Widerstand, Spitze Größe, Form usw.) mit einer mehrgehäusigen Drogen Elektrode zu verbinden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Standard-Multi-Elektroden, wobei alle Fässer mehr oder weniger ähnliche Formen und Eigenschaften. Mehrgehäusigen electrodes wurden erstmals vor über 40 Jahren 1-3, eingeführt und erfahren haben eine Reihe von Design-Verbesserungen 2,3 bis das Huckepack-Art in den 1980er Jahren 4,5 eingeführt wurde. Hier präsentieren wir eine Reihe von wichtigen Verbesserungen im Labor Produktion von Huckepack-Elektroden, die für die tiefe Hirnstimulation Eindringen ermöglichen in intakten in vivo Tierpräparaten aufgrund einer relativ dünnen Elektrode Welle, die minimale Schäden verursacht. Weiterhin werden durch diese Elektroden rauscharme Aufnahmen charakterisiert und haben niedrige Widerstand Medikament Fässer für eine sehr effektive Iontophorese der gewünschten pharmakologischen Mitteln.
Wir beschreiben ein Verfahren, das für die Manipulation eines einzelnen Neurons Mikroschaltung in vivo ermöglicht, während zur gleichen Zeit ermöglicht für die Aufzeichnung des Neurons Reaktionen während der experimentellen Manipulation. Neuronale Schaltungen werden über die iontophoretical Anwendung der synaptischen Agonisten und Antagonisten manipuliert. Der Hauptvorteil der Iontophorese Überdruck Auswerfen ist, dass Iontophorese erfordert nicht die physikalische Bewegung von Fluid von der Elektrode in Nervengewebe, und somit gibt es keine Bedenken verursachen Gewebeschädigungen durch den aufgebrachten Druck oder Fluidvolumen. Der größte Nachteil bei dieser Technik ist der Mangel an Informationen über den absoluten Wirkstoffkonzentration im Gewebe, und das Volumen des Gewebes beeinflusst. Da jedoch die Mengen von pharmakologischen Wirkstoffen mit Iontophorese ausgeworfen viel kleiner sind und viel genauer steuerbar als mit Druck Auswurf, ist die Erholung von der Zulassungsantrag in der Regel viel schneller eind viel mehr abgeschlossen. Microiontophoresis erfolgreich in einer Anzahl von neuronalen Systemen, sensorische und andere verwendet worden und ist am erfolgreichsten in Hirnarealen mit geringer oder keiner intrinsischer Verarbeitung angewendet. Der Grund dafür ist, dass einige der ausgestoßenen pharmakologischen Wirkstoff kann von der Applikationsstelle zu einem benachbarten Neuronen diffundieren und auch manipulieren die Antworteigenschaften des benachbarten Neurons.
Die getrennte Herstellung von Ein-und Mehr Barrel Elektroden ermöglicht die Kombination von Elektroden mit willkürlich und nicht verwandten Eigenschaften. Ziehen Elektrode Barrel zusammen und mit einigen für die Aufzeichnung und für einige Zwecke würde Iontophorese Elektrodenspitzen mit sehr ähnlichen Eigenschaften zu erzeugen, so daß die Elektrodenspitzen wäre entweder zu groß für einzelne Zelle Aufzeichnung oder zu klein für Medikamentenapplikation. Auch mit der Single Barrel Spitze über die mehrgehäusigen Elektrodenspitzen erweitern, indem etwa 20 Mikrometer reduziert Rauschen in den Aufnahmen eind eliminiert mögliche Störfaktoren aktuellen Effekte aus den Zurückbehaltung oder Auswerfen Ströme auf des Neurons Brennen 3.
Piggy-Back mehrgehäusigen Elektroden erste vor über 30 Jahren 4-6 beschrieben worden und wurden sehr erfolgreich neuronalen Schaltkreisen 7-18 19-29 sezieren verwendet. So kann das Verfahren per se nicht neu ist oder einzigartig. Jedoch haben die meisten Angaben Elektrode Herstellung und Verwendung in den letzten Jahren modifiziert wurde, und der Satz von Instruktionen hier beschrieben hat sich als besonders einfach und erfolgreich, und wurde nicht ausführlich an anderer Stelle in der Literatur veröffentlicht. Insbesondere ermöglicht die Biegung des Single Barrel Elektrodenspitze die letzte Spitze des Huckepack-Elektrode relativ schlank (Abb. 3) und ermöglicht so für Aufnahmen aus tiefen Kerne mit minimaler Schädigung des Gehirns, die hervorstehenden der Single Barrel Elektrode über dem mehrläufige Elektrode entfernt praktisch alle Währungent-Effekte, die häufig als Nachteil der Technik 3 wurden zitiert. Neue Details präsentiert hier wie mit der Elektrode Spitze nach oben während der Verklebung und Ruhe die einzigen Lauf in die Nut des mehrgehäusigen Elektrode wird eine hohe Erfolgsquote sicher bei der Herstellung von Huckepack-Elektroden. Die Technik ist relativ einfach und kann in der Regel von einem Anfänger innerhalb weniger Tage zu bewältigen.
The authors have nothing to disclose.
Die Arbeit wurde durch R01 DC 011.582 (AK) und RO1 DC011555 (DJT) unterstützt.
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. |