Поколения и по требованию начало деятельности острый приступ в грызунов и тканей человека

Острый захват модели можно успешно воспроизвести электрографические подписей напоминает противоречивых событий, наблюдаемые в электроэнцефалограммы (ЭЭГ) лиц, испытывающих захват. Исследователи используют эти приступ как события (далее именуемая «приступ события») как суррогаты для захвата событий¹. Клинически приступ события служат в качестве надежного прокси для захвата событий после изъятия являются неврологическое расстройство, которое исходит от мозга. В группе контроля эпилепсии неврологи полагаться при обнаружении противоречивых событий для подтверждения эпилептогенных область мозга и изолировать его резекции². В отделение интенсивной терапии врачи контролировать приступ активность оценить если любой захват активность сохраняется в седативных больных³. Управление изъятий остается сложным вопросом для медицинского сообщества, как 30% больных эпилепсией лекарственно доступных лекарств^4,5, и 10% медицинских случаев, связанных с наркотиками индуцированной изъятий не реагируют на стандартное лечение³. Это представляет серьезную озабоченность для общества, как 3% ожидается разработка эпилепсией⁶и 10% американского населения разведано испытать один захват события в их жизни.

Изучая изъятий в хронической эпилепсии модели дорого, трудоемкий и часто принимают месяцев подготовить⁷. Это также трудно выполнить электрофизиологических записей в свободно перемещающихся животных. Клинические испытания на человеке сталкиваются с аналогичными вопросами, а также дополнительных сложностей, связанных с согласия пациента, изменчивость в участников стола и нравственные и этические соображения участвуют⁸. Острый захват модели, с другой стороны, являются благоприятными, потому что они являются относительно удобно готовить, экономически эффективным и способны генерировать большие объемы противоречивых событий для изучения⁹. Кроме того ткань фиксируется в устойчивом положении, поэтому условия являются идеальными для выполнения электрофизиологических записи, необходимые для изучения динамики захват и соответствующих базовых патофизиологии. Острый захват модели остаются благоприятное течение в silico (компьютер) модели, потому что они основаны на биологический материал, состоящий из мозга составляющих нейронной сети со всеми его присущи факторы и синаптическую подключения, которые не могут быть захвачены даже самые подробные компьютер моделирует¹⁰. Эти особенности делают острым захват модели poised для того чтобы быть эффективным на скрининг для потенциальных терапий Антиконфискации и сделать предварительные выводы до продвижения их для дальнейшего расследования в модели хронической эпилепсии и клинические испытания.

Как правило острый захват модели являются производными от нормальной ткани мозга, был подвергнут гипер возбудимых условий. Чтобы побудить клинически значимых приступ события в здоровых мозговой ткани, важно понимать, что мозг функционирует оптимально в критическом состоянии¹¹ где возбуждения (E) и ингибирование (I) являются сбалансированным¹². Срыв E-я баланса может привести к гипер возбудимых захват государства, в котором осадок во события. Соответственно, в рамках этой концептуальной основы, существуют две основные стратегии для создания противоречивых событий в срезах головного мозга (в пробирке) или в целом мозг (в естественных условиях) препараты: либо уменьшилась ингибирование («растормаживания») или увеличить возбуждение («не расторможенность»). Однако приступ события высоко приказал и синхронизировать события, которые требуют влияние ГАМК интернейронов оркестровать нейронной сети деятельность^13,14. По этой причине не расторможенность модели являются наиболее эффективными для генерации противоречивых событий в изолированных нейронных сетей, таких, как в в vitro мозга ломтик¹⁵, тогда как в vitro расторможенность модели обычно приводят к пики активности напоминает межприступная как пики. Кроме того в рамках этой концептуальной основы, мгновенный синхронизации событий также надежно может вызвать приступ событий¹⁶. В самом деле приступ события могут быть вызваны любые незначительные возмущения, применяется к нервной системы¹⁷ , когда она находится в критическом состоянии перехода («раздвоения») точки¹⁸. Традиционно эти возмущения были вызваны электрической стимуляции. Однако, недавнее развитие Оптогенетика в неврологии, теперь предлагает стратегию более элегантный побудить критическое состояние переходов¹⁶.

Методы, описанные в этой статье демонстрируют, как генерировать приступ события по требованию в модели острого захват в пробирке (шаг 1 из протокола) и в vivo исследований (шаг 2 из протокола). Они включают в себя выбор области мозга, захват индукционного метода, тип исследования и видов; Однако основное внимание будет уделяться рекомендуется выбор модели острого 4-AP корковых захват из-за своей универсальности в самые разнообразные типы изучения. 4-AP захват острой в vitro модель основана на стандартный протокол подготовить срезы мозга высокого качества для электрофизиологических записей и томографии исследования¹⁹. Эти протоколы уже использовались сделать в vitro корональных мозга кусочка от соматосенсорные моторной коры мышей^16,людей и^{20 21}. Модификации для создания противоречивых событий в этих типах срезы мозга были ранее продемонстрировали¹⁶ и все детали описаны в протоколе ниже. 4-AP корковых захват острой в vivo модель основана на стандартный протокол подготовить краниотомии для изображений исследования²². Модификация является, что окно не (стеклянное скольжение) установлена после краниотомии. Вместо этого proconvulsant агентами (4-AP) местно применяются к воздействию коры побудить противоречивых событий, в то время как животное находится под общей анестезией. Насколько нам известно наша группа была первым, чтобы развивать этот острый в vivo корковых захват модели в мышей^16,23. Острой в естественных условиях 4-AP корковых изъятия из взрослых мышей была разработана модель для дополнить модель в vitro фрагментов из несовершеннолетних ткани. Репликации выводов взрослых в vivo захват модели позволяет обобщить результаты срез модели, присущие озабоченностей относительно-физиологических условиях ломтиком 2D мозга (по сравнению с объемной целом мозг структура) и физиологические различия между несовершеннолетних и взрослых ткани.

Метод по требованию противоречивых событий посвящения подтверждается с помощью либо затяжек нейротрансмиттеров с picospritzer или optogenetic стратегии. В меру наших знаний наша группа является первым, чтобы инициировать приступ события в тканях человека с помощью нейротрансмиттеров через picospritzer¹⁶. Для optogenetic стратегии штамм мышей C57BL/6 является обычным штамм используется для выражения трансгенов. Выражение channelrhodopsin-2 (ChR2) в ГАМК интернейронов или пирамидальных клеток глутаматергические обеспечит Факультативный способность генерировать противоречивых событий по запросу с кратким световых импульсов. Подходит optogenetic мышей штаммов включают коммерчески доступных вариант C57BL/6, который выражает ChR2 в любом интернейронов, с помощью мыши везикулярного ГАМК транспортер активаторных (VGAT)²⁴, или пирамидальных клеток, с помощью мыши вилочковой железы клетки антиген 1 Promotor (Thy1)²⁵. Эти коммерчески доступных VGAT-ChR2 и Thy1-ChR2 мышей предлагают возможность активации ГАМК нейронов или глутаматергические нейронов, соответственно, в коры головного мозга с синим (470 Нм) свет. Способность генерировать противоречивых событий по требованию в модели острого захват может предложить новые возможности для изучения динамики инициации захвата и эффективно оценить потенциальные Антиконфискации терапии.