Unsere Forschung konzentriert sich auf die Rolle von Ionenkanälen bei der funktionellen Plastizität von Hirnerkrankungen. Insbesondere untersuchen wir hier, ob Neuronen aus dem visuellen Thalamus die Plastizität der intrinsischen neuronalen Erregbarkeit durchlaufen können. Wir haben zum ersten Mal festgestellt, dass Neuronen aus dem Nucleus geniculatus lateralis die Plastizität der intrinsischen neuronalen Erregbarkeit nach monokularer Deprivation oder nach Stimulation regionaler Inputs exprimieren.
Wir bieten eine einfache Möglichkeit, eine lang anhaltende Plastizität der neuronalen Erregbarkeit in visuellen thalamischen Neuronen der Ratte in vitro zu induzieren. Zu diesem Zweck verwenden wir elektrophysikalische Patch-Clamp-Aufzeichnungen und pharmakologische Werkzeuge an ex vivo Hirngewebe. Unsere Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, die intrinsische Plastizität anderer subkortikaler visueller Kerne des Gehirns zu erforschen.
Bereiten Sie zunächst die Präparierwerkzeuge und zwei Eisplattformen vor. Geben Sie Eis in den äußeren Tank und füllen Sie die Schneidkammer des Vibratoms mit einer eiskalten Schneidlösung. Legen Sie den Kopf der euthanasierten Ratte auf die erste vereiste Plattform und schneiden Sie mit einer kleinen Schere die Kopfhaut in kaudaler Richtung, gefolgt vom Schädel beidseitig.
Öffnen Sie mit einer stumpfen Pinzette und einem Spatel den Schädel, ziehen Sie das Gehirn schnell aus dem Schädel heraus und legen Sie es auf die zweite Eisplattform. Machen Sie einen Schnitt in der Frontalebene, um die vordere Rinde und die Riechkolben zu entfernen, gefolgt von einem zweiten Schnitt auf Höhe des Colliculus inferior, um die hintere Rinde und das Kleinhirn zu entfernen. Befestigen Sie den Gehirnblock mit der rostralen Seite nach oben auf der Platte des Vibratoms.
Gießen Sie das Gehirn während des Eingriffs regelmäßig, bis es vollständig in die Schneidekammer eingetaucht ist. Schneiden Sie mit dem Vibratom 350 Mikrometer große Scheiben, die den dorsalen lateralen Genikulatkern enthalten. Entfernen Sie dann mit einem Bleistift vorsichtig den Kortex und den Hippocampus aus dem Mittelhirn.
Entnehmen Sie zunächst die Rattenhirnschnitte, die den dorsalen lateralen Genikulatkern (dLGN) enthält, und montieren Sie sie an einem aufrechten Mikroskop in eine untergetauchte Kammer. Lege den U-förmigen Platindraht auf die Scheibe. Identifizieren Sie mit der differentiellen Interferenzkontrast-Infrarot-Videomikroskopie ein gesundes Neuron im dLGN für die Patch-Clamp-Aufnahme.
Positionieren Sie die Patch-Pipette mit dem Mikromanipulator mit konstantem Überdruck auf dem ausgewählten Neuron. Stellen Sie den Verstärker auf VC-Modus und fügen Sie eine Spannungsstufe von 10 Millivolt ein. Stellen Sie die Spannung auf minus 65 Millivolt ein.
Stellen Sie als Nächstes den Verstärker auf CC-Modus, balancieren Sie die Brücke aus, um den Zugangswiderstand zu kompensieren, und halten Sie das Neuron bei minus 65 Millivolt. Für die Datenerfassung wird eine Kontrollperiode von etwa 10 Minuten mit einem positiven Stromimpuls bei einer Frequenz von 0,1 Hertz eingestellt und die neuronale Erregbarkeit überwacht. Beobachten Sie dann den Eingangswiderstand des Neurons durchgehend mit einem kurzen negativen Stromimpuls.
Nach der Kontrollperiode werden Züge von 15 Spikes ausgelöst, die durch 15 kurze Schritte von zwei bis fünf Millisekunden Depolarisationsstrom hervorgerufen werden, die 10 Minuten lang mit 40 Hertz abgegeben werden. Wählen Sie die Amplitude des Stromimpulses, um jedes Mal ein einzelnes Aktionspotential auszulösen. Testen Sie schließlich die neuronale Erregbarkeit nach dem Induktionsprotokoll.
Die dLGN-Neuronen wurden in Ganzzellkonfiguration aufgezeichnet, und LTP-IE wurde durch Aktionspotentialfeuer bei 40 Hertz für 10 Minuten in Gegenwart von ionotropem Glutamat und GABA-Rezeptorantagonisten induziert. Eine Verdreifachung der Anzahl der Aktionspotentiale wurde 20 bis 30 Minuten nach der Induktion von LTP-IE beobachtet, ohne dass sich der Eingangswiderstand änderte.
