Lazer Tarama Photostimulation tarafından inhibitör nöronal devreler Haritalama
Summary
Bu kağıt sınırlı inhibitör nöron toplulukları GFP ifade transgenik farelerin tüm hücre kayıtları ile photostimulation lazer tarama birleştiren bir yaklaşım getirmektedir. Tekniği spesifik inhibitör kortikal nöronların yerel sinaptik devrelerin kapsamlı haritalama ve kantitatif analiz için izin verir.
Abstract
İnhibitör nöronlar kortikal fonksiyonu için çok önemlidir. Onlar tüm kortikal nöronal nüfusunun yaklaşık% 20 oluşturmaktadır ve daha 1-4 onların immunokimyasal, morfolojik ve fizyolojik özelliklerine göre farklı alt gruba ayrılabilir. Önceki araştırma inhibitör nöronların tek tek türleri içsel özellikleri hakkında çok şey ortaya olmasına rağmen, kendi yerel devre bağlantıları ile ilgili bilgi hala 3,5,6 oldukça sınırlıdır. Her nöron fonksiyonu kortikal devrelerde dahilinde eksitatör ve inhibitör sinaptik giriş şekillenmekte olduğu göz önüne alındığında, biz özel baskılayıcı hücre türleri için harita yerel devre bağlantıları için lazer tarama photostimulation (LSP) kullanıyoruz. Konvansiyonel elektrik stimülasyonu veya glutamat puf uyarımı ile karşılaştırıldığında, LSP'ler ayrı ayrı kaydedilmesi nöronlar 3,7-9 kapsamlı haritalama ve yerel fonksiyonel girdi kantitatif analiz için izin benzersiz avantajlara sahiptir. Lazer Fotoğrafglutamat uncaging yoluyla uyarılması seçici geçit veya bir alt-laminer haritalama çözünürlük sağlar distal dendrit ve aksonlar aktive olmadan, perisomatically nöronları aktive eder. Büyük bir bölge üzerinde birçok uyarılması sitelerinden eşleme girişleri için LSP'lerinin hassasiyeti ve verimliliği de kortikal devre analizi için uygundur.
Burada tam hücreli yama yerel inhibitör devresi haritalama için sıkıştırma ile birlikte LSP'lerinin teknik tanıtmak. Özel baskılayıcı hücre tipleri Hedefli kayıtları hedeflenen hücre tipleri tutarlı örnekleme ve kaydedilen hücre tiplerinin kesin kimlik sağlayan korteks 3,10, sınırlı inhibitör nöron toplulukları yeşil floresan protein (GFP) ifade transgenik farelerin kullanımı kolaylaştırdı . LSP'ler haritalama gelince, biz, sistemin enstrümantasyon anahat deneysel işlem ve veri toplama tanımlamak, ve fare primer somatose devre haritalama bugünkü örneklerinsory korteks. Olarak bizim deneylerde gösterildiği, kafesli glutamat UV lazer fotoliz ile beyin dilim bir mekansal kısıtlı bölgede aktif hale gelir; eş zamanlı voltaj-klemp kayıtları photostimulation-uyarılmış sinaptik yanıtların tespitine izin verir. Hedeflenen nörona eksitatör veya inhibitör ya sinaptik giriş Haritalar potansiyeli presinaptik siteleri yüzlerce uyarmak için lazer ışını tarama tarafından oluşturulur. Böylece, LSP'ler tekrarlanan deneyler aracılığıyla inhibitör nöronların belirli türleri üzerine çarpışan sinaptik girişlerin detaylı haritaların yapımı sağlar. Birlikte ele alındığında, photostimulation tabanlı tekniği nörologlar lokal kortikal devrelerin fonksiyonel organizasyon belirlemek için güçlü bir araç sunuyor.
Protocol
Discussion
Photostimulation tabanlı haritalama teknikleri etkin kortikal devrelerde analiz uygulanmıştır. Birçok farklı yerlerde presinaptik nöron kümeleri photostimulation ile postsinaptik nöron aynı anda kayıt eksitatör mekansal dağılımının kantitatif tedbirler sağladığından tüm hücre kayıt ile birlikte Lazer tarama photostimulation, tek nöronlara presinaptik giriş kaynaklarından laminer dağılımlarının yüksek çözünürlüklü haritalama sağlar veya inhibitör girdiler. Bilinen inhibitör hücr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz onların teknik yardım için Tran Huynh, Andrew San Antonio, Jerry Lin ederim. Bu çalışma Sağlık hibe DA023700 Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edilen ve XX DA023700-04S1 edildi
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| transgenic mouse lines | Jackson lab or other sources | Please refer to Xu and Callaway (2009) | |
| GFP goggles | BLS Ltd., Hungary | ||
| vibratome | Leica Systems | VT1200S | |
| MNI caged glutamate (4-methoxy-7-nitroindolinyl-caged l-glutamate) | Tocris Bioscience, Ellisville, MO | Cat No. 1490 | |
| biocytin | B4261 | ||
| electrode puller | Sutter Instrument, Novato, CA | P-97 | |
| glass tubes for making electrodes | BF150-86-10 | ||
| Multiclamp 700B amplifier | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | Multiclamp 700B | |
| digital CCD camera | Q-imaging, Austin, TX | Retiga 2000 | |
| Research microscope | Olympus, Tokyo, Japan | BW51X | |
| UV laser unit | DPSS Lasers, Santa Clara, CA | model 3501 | |
| Other equipment for Laser scanning phostimulation | Please refer to Xu et al. (2010) |
Solutions:
- Sucrose-containing artificial cerebrospinal fluid (ACSF) for slice cutting (in mM: 85 NaCl, 75 sucrose, 2.5 KCl, 25 glucose, 1.25 NaH2PO4, 4 MgCl2, 0.5 CaCl2, and 24 NaHCO3).
- Recording ACSF (in mM: 126 NaCl, 2.5 KCl, 26 NaHCO3, 2 CaCl2, 2 MgCl2, 1.25 NaH2PO4, and 10 glucose)
- Electrode internal solution (in mM: 126 K-gluconate, 4 KCl, 10 HEPES, 4 ATP-Mg, 0.3 GTP-Na, and 10 phosphocreatine; pH 7.2, 300 mOsm).
References
- Ascoli, G. A. Petilla terminology: nomenclature of features of GABAergic interneurons of the cerebral cortex. Nature. 9, 557-568 (2008).
- Markram, H. Interneurons of the neocortical inhibitory system. Nature. 5, 793-807 (2004).
- Xu, X., Callaway, E. M. Laminar specificity of functional input to distinct types of inhibitory cortical neurons. J Neurosci. 29, 70-85 (2009).
- Xu, X., Roby, K. D., Callaway, E. M. Immunochemical characterization of inhibitory mouse cortical neurons: three chemically distinct classes of inhibitory cells. J Comp Neurol. 518, 389-404 (2010).
- Dantzker, J. L., Callaway, E. M. Laminar sources of synaptic input to cortical inhibitory interneurons and pyramidal neurons. Nat Neurosci. 3, 701-707 (2000).
- Yoshimura, Y., Callaway, E. M. Fine-scale specificity of cortical networks depends on inhibitory cell type and connectivity. Nat Neurosci. 8, 1552-1559 (2005).
- Shepherd, G. M., Pologruto, T. A., Svoboda, K. Circuit analysis of experience-dependent plasticity in the developing rat barrel cortex. Neuron. 38, 277-289 (2003).
- Weiler, N., Wood, L., Yu, J., Solla, S. A., Shepherd, G. M. Top-down laminar organization of the excitatory network in motor cortex. Nat Neurosci. 11, 360-366 (2008).
- Xu, X., Olivas, N. D., Levi, R., Ikrar, T., Nenadic, Z. High precision and fast functional mapping of cortical circuitry through a combination of voltage sensitive dye imaging and laser scanning photostimulation. J Neurophysiol. 103, 2301-2312 (2010).
- Xu, X., Roby, K. D., Callaway, E. M. Mouse cortical inhibitory neuron type that coexpresses somatostatin and calretinin. J Comp Neurol. 499, 144-160 (2006).
- Shi, Y., Nenadic, Z., Xu, X. Novel use of matched filtering for synaptic event detection and extraction. PLoS ONE. 5, e15517-e15517 (2010).
- Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale genetically targeted optical control of neural activity. Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
- Kuhlman, S. J., Huang, Z. J. High-resolution labeling and functional manipulation of specific neuron types in mouse brain by Cre-activated viral gene expression. PLoS ONE. 3, e2005-e2005 (2008).
- Petreanu, L., Huber, D., Sobczyk, A., Svoboda, K. Channelrhodopsin-2-assisted circuit mapping of long-range callosal projections. Nat Neurosci. 10, 663-668 (2007).
- Petreanu, L., Mao, T., Sternson, S. M., Svoboda, K. The subcellular organization of neocortical excitatory connections. Nature. 457, 1142-1145 (2009).
- Cardin, J. A. Driving fast-spiking cells induces gamma rhythm and controls sensory responses. Nature. 459, 663-667 (2009).
- Shepherd, G. M., Svoboda, K. Laminar and columnar organization of ascending excitatory projections to layer 2/3 pyramidal neurons in rat barrel cortex. J Neurosci. 25, 5670-5679 (2005).
