A iontoforese de agonistas e antagonistas neurais durante extracelular<em> In vivo</em> Gravações é uma maneira poderosa de manipular microambiente de um neurônio. Essas manipulações podem facilmente ser feito através de piggy-back multibarrel eletrodos. Aqui descrevemos como fabricá-los e usá-los durante as gravações auditivas.
Em gravações in vivo de neurónios individuais permitem que um investigador para examinar as propriedades de queima de neurônios, por exemplo, em resposta a estímulos sensoriais. Neurônios normalmente recebem várias excitatórios e inibitórios entradas aferentes e / ou eferentes que se integram com o outro, e as finais propriedades de resposta medidos do neurônio são conduzidos pelas integrações neurais desses insumos. Para estudar o processamento da informação nos sistemas neural, é necessário compreender as várias entradas de um neurónio ou sistema neural, e as propriedades específicas destas entradas. Um método poderoso e tecnicamente relativamente simples para avaliar o papel funcional de determinados insumos que um neurônio dado está recebendo é dinâmica e reversível suprimir ou eliminar estas entradas, e medir as mudanças na saída do neurônio causados por essa manipulação. Isto pode ser conseguido por alteração farmacologicamente ambiente imediato do neurônio com piggy-back multibarrel electrodes. Estes eletrodos consistem de um eletrodo único barril de gravação e um eletrodo de drogas multibarrel que pode transportar até quatro diferentes agonistas ou antagonistas sinápticas. Os agentes farmacológicos pode ser aplicada por iontoforese, por vezes, desejados durante a experiência, permitindo tempo de entrega controlada e reconfiguração reversível das entradas sinápticas. Como manipulação, como farmacológica do microambiente representa um método poderoso e incomparável para testar hipóteses específicas sobre a função do circuito neural.
Aqui nós descrevemos como piggy-back eletrodos são fabricados, e como eles são utilizados durante experimentos de vivo. O sistema piggy-back permite que um investigador para combinar um eletrodo de registro único barril de qualquer propriedade arbitrária (resistência, tamanho da ponta etc, forma) com um eletrodo de drogas multibarrel. Esta é uma vantagem importante sobre os padrões de multi-eléctrodos, onde todos os barris têm mais ou menos as formas e propriedades semelhantes. Multibarrel electrodes foram introduzidos mais de 40 anos 1-3, e foram submetidos a uma série de melhorias no projeto 2,3 até o tipo piggy-back foi introduzido na década de 1980 4,5. Apresentamos aqui um conjunto de melhorias importantes na produção laboratorial de piggy-back eléctrodos que permitem a penetração profunda do cérebro intacto em preparações em animais in vivo, devido a um eixo de eléctrodo relativamente finas que causa o mínimo de danos. Além disso, estes eléctrodos são caracterizadas por as gravações de baixo ruído, e têm de barris de baixa resistência com drogas para iontoforese muito eficaz dos agentes farmacológicos desejados.
Descrevemos uma técnica que permite a manipulação de um único neurônio microcircuito do in vivo, enquanto que, ao mesmo tempo que permite a gravação de respostas do neurônio durante a manipulação experimental. Circuitos neurais são manipulados através da aplicação iontophoretical sinápticos dos agonistas e antagonistas. A principal vantagem da iontoforese sobre pressão de ejecção é a de que a iontoforese não exige o movimento físico do fluido a partir do eléctrodo no tecido neural, e assim não há nenhuma preocupação de provocar danos nos tecidos por meio da pressão aplicada ou o volume de líquido. A principal limitação desta técnica é a falta de informação sobre a concentração de droga absoluta no tecido, e o volume de tecido afectado. No entanto, uma vez que as quantidades de agentes farmacológicos ejectadas com iontoforese são muito menores e muito mais controlável do que com precisão a pressão de ejecção, a recuperação a partir da aplicação da droga é tipicamente muito mais rapidamente umd muito mais completo. Microiontophoresis tem sido usado com sucesso em vários sistemas neuronais sensoriais, e outros, e é aplicada com êxito em mais áreas do cérebro, com pouco ou nenhum processamento intrínseca. A razão é que uma parte do agente farmacológico ejectado pode difundir a partir do local de aplicação para um neurónio vizinho e também manipular as propriedades de resposta dos neurónios vizinhos.
O fabrico separado de eléctrodos de tambor simples ou múltipla permite a combinação de eléctrodos com propriedades arbitrárias e não relacionados. Puxando barris de eléctrodos em conjunto e utilizando alguns para gravação e alguns para fins de iontoforese deve produzir pontas de eléctrodos com propriedades muito semelhantes, de tal modo que as pontas de eléctrodos ou seria demasiado grande para gravação única célula, ou demasiado pequena para a aplicação do fármaco. Além disso, ter a ponta único barril estender para além das pontas de eletrodos multibarrel por cerca de 20 micrômetros reduz o ruído nas gravações, umd elimina possíveis efeitos de confusão atual das correntes de retenção ou ejeção de disparo do neurônio 3.
Piggy-back multibarrel eléctrodos tenham sido previamente descrito com mais de 30 anos atrás, 4-6 e têm sido utilizados com muito sucesso para dissecar circuitos neurais 7-18 19-29. Assim, o método por si só não é nova ou original. No entanto, os detalhes particulares da preparação e utilização do eléctrodo ter sido modificado ao longo dos anos, e o conjunto de instruções descritas aqui tem provado ser especialmente fácil e bem sucedida, e não foi publicado em detalhe noutro local na literatura. Particularmente, a flexão da ponta do tambor único eléctrodo permite que a ponta final do eléctrodo piggy-back a ser relativamente fino (Figura 3) e, portanto, permite a gravação de núcleos profundos com danos mínimos para o cérebro, o saliente do tambor único eletrodos sobre o eletrodo multi-barril remove praticamente todas as moedast efeitos, que eram muitas vezes citada como uma desvantagem da técnica 3. Novos detalhes aqui apresentados como tendo a extremidade do eléctrodo que aponta para cima durante o processo de colagem e de repouso do cilindro único na ranhura do eléctrodo multibarrel irá garantir uma elevada taxa de sucesso na produção de eléctrodos piggy-back. A técnica é relativamente fácil e geralmente pode ser dominado por um novato dentro de alguns dias.
The authors have nothing to disclose.
O trabalho foi financiado pelo R01 DC 011.582 (AK) e 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. |