Tetanik Uyarım tarafından Yerel CA1 γ Titreşim Üretimi
Summary
Salınımlar temel ağ özellikleri ve hastalık ve ilaçlarla modüle edilir. Beyin dilim salınımlar incelenmesi kontrollü koşullar altında izole ağların karakterizasyonu sağlar. Protokoller CA1 γ salınımları çağrıştıran akut beyin dilimleri hazırlanması için temin edilmiştir.
Abstract
Nöronal ağ salınımları sağlık ve hastalık beyin aktivitesinin önemli özellikleri ve klinik olarak kullanılan ilaçların bir dizi tarafından modüle edilebilir. (- 80 ila 20 Hz), bir protokol CA1 γ salınımları çalışmak için bir model oluşturmak için temin edilmiştir. Bu γ salınımlar en az 30 dakika boyunca stabil olan ve kalp pili akımlarının aktivasyonu ek olarak, uyarıcı ve inhibitör sinaptik etkinliği bağlıdır. Tetanically uyarılmış salınımlar ağ durumuna rapor başak sayısı, salınım süresi, gecikme ve frekans da dahil olmak üzere tekrarlanabilir ve kolayca ölçülebilir özellikleri bir dizi var. elektriksel uyarılan salınımlar avantajları ağ fonksiyonu sağlam karakterizasyonu sağlayan istikrarı, tekrarlanabilirlik ve epizodik edinimini içerir. CA1 γ salınımları Bu model hücresel mekanizmaları incelemek ve sistematik hastalığı ve uyuşturucu değişmiş nasıl nöronal ağ etkinliği araştırmak için kullanılabilir.Hastalık devlet farmakoloji kolaylıkla özellikle hastalık mekanizmalarını hedef ilaçların seçimi etkinleştirmek için genetik olarak modifiye edilmiş veya girişimsel hayvan modellerinde beyin dilimleri kullanılarak dahil edilebilir.
Introduction
Beyin ağ salınımlar davranışsal devletlere ilişkili farklı frekans bantlarında içinde meydana gelir. Kemirgenlerde, hipokampal θ salınımlar (5-10 Hz), keşfedici davranışlar 1,2 sırasında gözlenen γ salınımlar yaparken – algı ve dikkat 3,4 dahil olmak üzere çeşitli bilişsel süreçler, (20 80 Hz) ortak. Senkron γ ağ etkinlik, aynı zamanda, epilepsi ve şizofreni 5,6 gibi bozuklukların patolojisinde rol oynar. Örneğin, γ salınımlar kortikal epileptik odağın 5,7,8 alanlarına karşılık düşünülmektedir ve pharmacosensitivity veya direnç, epilepsi araştırma 9 soruşturmanın iki önemli alanlar belirteç olarak kullanılabilir.
hipokampal beyin dilim yaygın ağ etkinliğini 10-12 araştırmak için kullanılan bir modeldir. Çeşitli protokoller, tipik olarak beyin dilimleri γ osilasyonları üretmek için geliştirilmiştir ibu tür düşük Mg + 2, 4-aminopiridin (4AP), bicuculline ve kainik asit 12-17 olarak nvolve farmakolojik modülasyonu. Farmakolojik tetiklenen salınımların eksiklikleri uyuşturucu uygulamasından sonra rasgele ve güvenilir üretilen veya zamanla stabil olmadığını vardır. Elektrikle γ salınımlar bu sorunların çoğunun üstesinden de geçici epizodik kayıt ve analiz için izin uyarıcı etkinliğe kilitli avantajı var tetikledi. İşte bir protokol hipokampal dilim stratum Oriens bir tetanik stimülasyon sunarak CA1 γ salınımlarını üretilmesi için tarif edilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Akut beyin dilimleri CA1 γ salınımları oluşturmak için sağlam bir yöntem tarif edilmektedir. oluşturulan titreşimler, kontrol ve ağ salınımlarının 12 nörofizyolojik temelini anlamak için daha iyi bir fırsat sağlayan bir yerel devresinden kaynaklanmaktadır. AMPA reseptörleri, GABA A reseptörleri, I, H ve T-tipi Ca2 + kanallarının bu modelde γ salınımlar için gereklidir. Burada açıklanan yerel CA1 salınımları sağlam oluşturulabilir iken bu beyi…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Supported by APA to RJH, NHMRC program grant 400121 to SP, and NMHRC fellowship 1005050 to SP. CAR acknowledges the support of the ARC (FT0990628) and the DOWD fellowship scheme. The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health is supported by Victorian State Government infrastructure funds.
Materials
| 4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288) | Sigma-Aldrich | Z3777 | |
| Biuculline | Sigma-Aldrich | 14340 | |
| 6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX) | Sigma-Aldrich | C127 | |
| Nickel | Sigma-Aldrich | 266965 | |
| Carbamazepine | Sigma-Aldrich | C4024 | |
| (2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV) | Tocris Bioscience | 0105 | |
| Retigabine | ChemPacific | 150812-12-7 | |
| Choline-Cl | Sigma Aldrich | C1879-5KG | |
| KCl | Sigma Aldrich | P9333-500G | |
| NaH2PO4 | Sigma Aldrich | S9638-250G | |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | S6297-250G | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653-5KG | |
| Glucose | Sigma Aldrich | G8270-1KG | |
| CaCl2.2H2O | Sigma Aldrich | 223506-500G | |
| MgCl2.6H2O | Sigma Aldrich | M2670-500G | |
| Electrode glass | Harvard Apparatus | GC150F-10 | |
| Concentric bipolar stimulating metal electrode | FHC | CBBPF75 | |
| Digital Isolator | Getting Instruments | Model BJN8-9V1 | |
| Model 1800 amplifier | A-M systems | Model 1800 amplifier | |
| Digitizer | National Intruments | NI USB-6211 | |
| Vibrotome | Leica | VT1200s |
Referências
- Buzsaki, G. Theta rhythm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory. Hippocampus. 15 (7), 827-840 (2005).
- Vanderwolf, C. H. Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 26 (4), 407-418 (1969).
- Bartos, M., Vida, I., Jonas, P. Synaptic mechanisms of synchronized gamma oscillations in inhibitory interneuron networks. Nat. Rev. Neurosci. 8 (1), 45-56 (2007).
- Buzsáki, G., Wang, X. -. J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu. Rev. Neurosci. 35, 203-225 (2012).
- Kobayashi, K., et al. Cortical contribution to scalp EEG gamma rhythms associated with epileptic spasms. Brain Dev. 35 (8), 762-770 (2013).
- Andreou, C., et al. Increased Resting-State Gamma-Band Connectivity in First-Episode Schizophrenia. Schizophr Bull. , (2014).
- Alarcon, G., Binnie, C. D., Elwes, R. D., Polkey, C. E. Power spectrum and intracranial EEG patterns at seizure onset in partial epilepsy. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 94 (5), 326-337 (1995).
- Fisher, R. S., Webber, W. R., Lesser, R. P., Arroyo, S., Uematsu, S. High-frequency EEG activity at the start of seizures. J. Clin. Neurophysiol. 9 (3), 441-448 (1992).
- Kwan, P., Brodie, M. J. Early identification of refractory epilepsy. N. Engl. J. Med. 342 (5), 314-319 (2000).
- Traub, R. D., Kopell, N., Bibbig, A., Buhl, E. H., LeBeau, F. E., Whittington, M. A. Gap junctions between interneuron dendrites can enhance synchrony of gamma oscillations in distributed networks. J. Neurosci. 21 (23), 9478-9486 (2001).
- Traub, R. D., Whittington, M. A., Buhl, E. H., Jefferys, J. G., Faulkner, H. J. On the mechanism of the gamma –> beta frequency shift in neuronal oscillations induced in rat hippocampal slices by tetanic stimulation. J. Neurosci. 19 (3), 1088-1105 (1999).
- Whittington, M. A., Stanford, I. M., Colling, S. B., Jefferys, J. G., Traub, R. D. Spatiotemporal patterns of gamma frequency oscillations tetanically induced in the rat hippocampal slice. J. Physiol. 502 (3), 591-607 (1997).
- Avoli, M., Panuccio, G., Herrington, R., D’Antuono, M., de Guzman, P., Lévesque, M. Two different interictal spike patterns anticipate ictal activity in vitro. Neurobiol. Dis. 52, 168-176 (2013).
- Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions. Cereb Cortex. 24 (1), 162-173 (2014).
- Gloveli, T., Albrecht, D., Heinemann, U. Properties of low Mg2+ induced epileptiform activity in rat hippocampal and entorhinal cortex slices during adolescence. Brain Res. Dev. Brain Res. 87 (2), 145-152 (1995).
- McLeod, F., Ganley, R., Williams, L., Selfridge, J., Bird, A., Cobb, S. R. Reduced seizure threshold and altered network oscillatory properties in a mouse model of Rett syndrome. Neurociência. 231, 195-205 (2013).
- Bracci, E., Vreugdenhil, M., Hack, S. P., Jefferys, J. G. On the synchronizing mechanisms of tetanically induced hippocampal oscillations. J. Neurosci. 19 (18), 8104-8113 (1999).
- Main, M. J., Cryan, J. E., Dupere, J. R., Cox, B., Clare, J. J., Burbidge, S. A. Modulation of KCNQ2/3 potassium channels by the novel anticonvulsant retigabine. Mol. Pharmacol. 58 (2), 253-262 (2000).
- Wickenden, A. D., Yu, W., Zou, A., Jegla, T., Wagoner, P. K. Retigabine, a novel anti-convulsant, enhances activation of KCNQ2/Q3 potassium channels. Mol. Pharmacol. 58 (3), 591-600 (2000).
- Otto, J. F., Kimball, M. M., Wilcox, K. S. Effects of the anticonvulsant retigabine on cultured cortical neurons: changes in electroresponsive properties and synaptic transmission. Mol. Pharmacol. 61 (4), 921-927 (2002).
- Pomper, J. K., Graulich, J., Kovacs, R., Hoffmann, U., Gabriel, S., Heinemann, U. High oxygen tension leads to acute cell death in organotypic hippocampal slice cultures. Brain Res. Dev. Brain Res. 126 (1), 109-116 (2001).
- Hatch, R. J., Reid, C. A., Petrou, S. Enhanced in vitro CA1 network activity in a sodium channel β1(C121W) subunit model of genetic epilepsy. Epilepsia. 55 (4), 601-608 (2014).
- Lord, L. -. D., Expert, P., Huckins, J. F., Turkheimer, F. E. Cerebral energy metabolism and the brain/’s functional network architecture: an integrative review. J. Cereb. Blood Flow Metab. 33 (9), 1347-1354 (2013).
- Hájos, N., et al. Maintaining network activity in submerged hippocampal slices: importance of oxygen supply. Eur. J. Neurosci. 29 (2), 319-327 (2009).
- Hájos, N., Mody, I. Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content. J. Neurosci. Methods. 183 (2), 107-113 (2009).
- Boido, D., Jesuthasan, N., de Curtis, M., Uva, L. Network Dynamics During the Progression of Seizure-Like Events in the Hippocampal-Parahippocampal Regions. Cereb Cortex. 24 (1), 163-173 (2012).
- Antuono, M., Köhling, R., Ricalzone, S., Gotman, J., Biagini, G., Avoli, M. Antiepileptic drugs abolish ictal but not interictal epileptiform discharges in vitro. Epilepsia. 51 (3), 423-431 (2010).
- Stenkamp, K., et al. Enhanced temporal stability of cholinergic hippocampal gamma oscillations following respiratory alkalosis in vitro. J. Neurophysiol. 85 (5), 2063-2069 (2001).
