Messung In Vivo Veränderungen der extrazellulären Neurotransmitter während natürlich lohnende Verhaltensweisen in weiblichen syrischen Hamster

Die Fähigkeit zur Messung der Neurotransmitter-Freisetzung in wach Verhalten Tiere erlaubt Forschern, bestimmte Verhaltensweisen mit räumlichen und zeitlichen Muster der Neurotransmission, ein leistungsfähiges Werkzeug zu untersuchen, Mechanismen und Schaltung zugrunde liegen beide verbinden natürliche und das operante Verhalten in Echtzeit. In der Vergangenheit wurde Mikrodialyse eingesetzt, um sowohl elektrisch reaktiver und nichtreaktiven Stoffe in das extrazelluläre Milieu des Gehirns¹messen. Diese Technik verwendet einen kontinuierlichen Fluss von einer wässrigen Lösung ähnlicher ionische Zusammensetzung der extrazellulären Flüssigkeit durch eine Mikrodialyse-Sonde besteht aus einer kleinen Welle mit einer Spitze eines halbdurchlässigen Hohlfaser-Membran²gemacht. Nach dem Einführen der Sonde, Neurotransmitter oder anderen Analyten von Interesse können die halbdurchlässige Membran durch passive Diffusion vor gesammelt in Abständen für die spätere Analyse durch Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC), überqueren eine analytische Chemie Technik häufig genutzt, um zu trennen, identifizieren und quantifizieren Komponenten in eine heterogene Mischung³.

Obwohl Mikrodialyse eine sensible Technik, die verwendet werden ist, um praktisch jede Analyten von Interesse zu messen, ist die zeitliche Auflösung gering, mit maximalen Sampling-Raten in der Größenordnung von bis zu zehn Minuten^1,2Minuten. Die Erfindung des schnellen Scan zyklischer Voltammetrie (FSCV), eine Technik, die stützt sich auf das Redoxpotential elektroaktive Spezies, kann in der Nähe von momentanen Konzentration des Analyten von Interesse in der extrazellulären Flüssigkeit aufzuklären. In Kürze (siehe Robinson Et Al. ⁴ für eine umfassende Überprüfung), eine Elektrode wird angewendet, um heben und senken die Spannung in einem Dreieckswelle Mode auf eine schnelle Zeit Skala⁴. Wenn die Spannung in den richtigen Bereich ist, wird die Verbindung von Interesse immer wieder oxidiert und reduziert. Diese Oxidation und Reduktion führt zu einer Bewegung der Elektronen, die eine kleinen Wechselstrom erzeugt. Scannen Sie Preise statt auf der Skala von unter einer Sekunde mit Oxidation und Reduktion von Verbindungen, die in Mikrosekunden. Durch Subtraktion Hintergrund aktuelle von der Sonde aus der resultierende Strom erzeugt, kann man eine Spannung vs. aktuelle Plot einzigartig für jede Verbindung erzeugen. Da die Zeitskala der Spannung Schwingungen bekannt ist, können diese Daten verwendet werden, um eine Darstellung des Stromes als Funktion der Zeit zu berechnen. Also, können die relative Konzentration der Verbindung ermittelt werden, solange die Anzahl der Elektronen bei jeder Oxidation übertragen und Reduktion man^{4 bezeichnet}.

Diese chemische Spezifität und hoher zeitlicher Auflösung machen FSCV ein leistungsfähiges Verfahren zur Erkennung von chemischen Konzentrationen in Vivoändern. Trotz dieser vielfältigen Vorteile erfordert diese Technik jedoch umfangreiches Fachwissen und teure Ausrüstung und Einrichtung. Darüber hinaus können nicht Nonelectroactive Neurotransmitter (z.B. Glutamat) mit dieser Technik gemessen werden. Technologische Fortschritte auf dem Gebiet der Elektrochemie⁵sowie Kommerzialisierung dieser Erfindungen hat glücklicherweise einen relativ einfachen Ansatz nicht elektroaktive Neurotransmitter im wach Verhalten Tiere messen eingeführt ohne zeitliche Präzision-a Technik bekannt als enzymatische Biosensor-Technologie. Diese Technik verwendet enzymatische Umwandlung des Neurotransmitters Nonelectroactive von Interesse in beiden Substrate elektroaktive Wasserstoffperoxid dazu gehört, das als eine amperometrischen Oxidation aktuelle erzeugt durch eine angewandte Potential^{5 erkannt wird} . Handelsübliche Biosensor-Sonden messen (siehe Abbildung 1) selektiv Analyten von Interesse von wettbewerbsfähigen Verringerung des Beitrags der endogenen Interferents. Im Falle von Glutamat der Beitrag der gemeinsamen interferent Ascorbinsäure (AA) konkurrierend der gemessene Strom sinkt auf durch Co Lokalisierung AA Oxidase auf die aktive enzymatische Oberfläche des Sensors nicht elektroaktive AA umwandeln Dihydroascorbate und Wasser. Darüber hinaus schließt eine negativ geladene Nafion Polymerschicht unter der Enzym-Schicht endogene anionische Verbindungen.

Diese gleichen Biosensor Versuchsaufbau kann elektroaktive Neurotransmitter wie in FSCV messen, aber es setzt stattdessen eine feste Potenzial Aufnahme⁶. Im Gegensatz zu der oszillierende Spannung in FSCV wird in eine feste-Potential-Aufnahme die Spannung auf den Redox Potenzial für den Analyten von Interesse gehalten. Zwar weniger chemisch selektive als FSCV, da mehrere Neurotransmitter die gleichen Redoxpotential in Hirnarealen haben können, die überwiegend in Richtung eines Neurotransmitters verzerren, überwiegt die schlüsselfertige Natur dieses Ansatzes das Fehlen von chemischen Spezifität.

Die Fähigkeit, elektroaktive und Nonelectroactive Neurotransmitter-Freisetzung in nahezu in Echtzeit zu messen und verknüpfen es mit bestimmten Verhaltens Ereignissen bietet Gelegenheit, konvergierenden Neurotransmitter-Freisetzung zu untersuchen. Dieses Manuskript erläutert die Verwendung dieses Systems, Dopamin und Glutamat Neurotransmission in Reaktion auf natürliche Belohnung in wach Verhalten Hamster zu befragen. Das Ziel dieses Papiers ist es, ausführlich den Prozess der Messung dieser Neurotransmitter-Freisetzung während Sexualverhalten in weiblichen Hamster, mit dem Ziel, die Machbarkeit für die Prüfung anderer Verhaltensweisen und experimentelle Paradigmen zu demonstrieren.

Hamster sind ein ideales Modell für den Einsatz in elektrochemischen Aufnahmen
Historisch gesehen, sind Ratten und Mäuse-Modelle in der Studie des Sexualverhaltens eingesetzt worden. Diese Nagetierarten engagieren sich in einer dynamischen Abfolge copulator, an denen zahlreiche weibliche Aufforderung Verhaltensweisen, die zählen-hopping, stechen und Ohr wackeln um das Männchen zu jagen und letztlich die weibliche⁷montieren zu verleiten. Die Montage durch das Männchen (mit oder ohne vaginale Penetration) dauert nur wenige Sekunden, in denen das Weibchen in ihrem Sexualverhalten Haltung (genannt Lordose) auch nur für ein paar Sekunden vor der Wiederaufnahme der aktiven Aufforderung Verhaltensweisen greift. Dieses Verhaltensmuster, bestehend aus hoher Aktivität, durchsetzt mit kurzen Perioden der Unbeweglichkeit, ist problematisch für die Messung von Neurotransmission im Verhalten der Tiere. Erstens kann der amperometrischen Aufnahmen, die nicht im Zusammenhang mit neuronalen Aktivität sind Bewegungsartefakte sein. Zweitens ist die Fortbewegung mit der Freisetzung von bestimmten Neurotransmittern in bestimmten Gehirnregionen verbunden. Zum Beispiel ist Dopamin-Freisetzung lokomotorischen Tätigkeit in den dorsalen und ventralen Striatum^8,9, Feststellung gekuppelt, die die Grundlage für die Mikrodialyse Messungen von Dopamin nach Psychostimulans gebildet Verwaltung-¹⁰. Weil die weiblich-typischen Aufforderung Verhaltensweisen in Most Nagetiere hoher lokomotorische Aktivität beinhalten und sind durch die Masse eines 10-minütigen Sexualverhalten Tests vertreten, dies macht es schwierig, die explizite Komponenten des Sexualverhaltens Veränderungen der Neurotransmission zuschreiben, die gemeinsam nur dauern Minuten.

Um die neurochemischen Profil des weiblichen Sexualverhaltens zu analysieren, diese Übungseinheit suchte eine Spezies gibt es minimale lokomotorischen Tätigkeit begleitende Sexualverhalten. Die copulator-Sequenz in syrischen Hamster (Mesocricetus Auratus) ist ideal für neurochemischen Aufnahmen Mangels Aufforderung Verhaltensweisen in der Regel bei Ratten und Mäusen¹¹gesehen. Infolgedessen werden weibliche Hamster eingeben und verwalten die Lordose-Haltung für bis zu 9 Minuten aus einen 10-minütigen Sitzung¹²testen. Mit dem Mangel an fremde lokomotorischen Bewegungen durch das weibliche, in Vivo erhalten Sie elektrochemische Aufnahmen, die Komponenten des sexuellen Interaktionen mit den männlichen zugeordnet werden können.

Copulator Kämpfe im Hamster
Nach der Einführung eines männlichen Reiz Tieres in der Prüfkammer wird das Männchen zunächst anogenitalen Untersuchung (AI) der Frau vor der Montage ihrer (Abb. 2A) führen. In Reihenfolge für das Männchen zu montieren muss das Weibchen übernehmen eine rezeptive sexuelle Haltung bekannt als Lordose, in denen sie wölbt sich ihr Rücken und ihr Schweif ablenkt, so dass die Montage männlichen Penis zu ihrer Vagina zugreifen kann. Das Männchen wird das Weibchen, umklammert ihre Hinterhand mit beiden Pfoten (Abbildung 2B), montieren und beginnen, in einem Versuch zu Penis eindringen (Abbildung 2C) stieß. Das Männchen wird montieren Sie das Weibchen (ohne Aufnahme) sowie etliche Male bevor Sie erreichen schließlich Ejakulation geleiten. Diese Abfolge von Halterungen und haftet führt die Ejakulation wird einen “copulator Kampf” bezeichnet. Männchen haben mehrere copulator Kämpfe innerhalb einer einzigen Sitzung.