이 작품은 파운데이션 부문 드 프랑스,​​ 문화원 국립 드 라 상테 엣 드 라 공들인 MEDICALE, 피에르 &amp; 마리 퀴리 대학 프로그램 &#39;INVESTISSEMENTS 디부 AVENIR&#39;ANR-10 IAIHU-06에서 보조금에 의해 지원되었다.

모든 절차는 유럽 연합 (EU)의 지침에 따라 수행 하였다 (지침 63분의 2,010 / EU) 및 동물 실험에 찰스 다윈 (Charles Darwin) 윤리위원회에 의해 승인했다. 그러나 우리는 대부분의 단계가 모두의 특정 요구에 맞게 적용 할 수 있습니다, 우리가 일상적으로 우리 연구실에서 사용하는 절차를 설명합니다. 1. 수술 준비 참고 : 모든 절개 및 압력 점을 반복해서 국소 마취제 (리도카인 또는 부피 바카)으로 침투한다. 무균 제제 여러 수정이 구현되어야 필요한 경우, 본 절차는 단말이다. <ol><li> 로컬로 분리 복강 내 (IP) 주사를 나트륨 펜 토바 비탈 (40 ㎎ / ㎏) 및 케타민 (50 ㎎ / ㎏)로 쥐를 마취. </li><li> 동물은 전신 마취하에 이동을 반복 마취의 수술 비행기가 (곤란 발끝까지 아무런 반응을) 달성되지 않았 음을 확인하자. 철에 쥐를 놓습니다edback 가열 담요와 37 ° C 주위 코어 온도를 유지하기 위해 직장 프로브를 삽입합니다. </li><li> 마취제의 후속 주입을 용이하게하기 위해 반복 바늘 천공 (30)에 의해 장기 천공 방지하기 위해 복강에 카테터를 놓습니다. <ol><li> 위의 오른쪽 또는 왼쪽 사분면에 위치한 지역 위의 지역 - 작은 (3mm ~ 2)를 통해 머리를 클립. 주 : 탈모 용 크림도 사용할 수있다. </li><li> 날카로운 가위 또는 메스로 피부에 3mm 절개 - 2를 확인합니다. 복강이 관찰 될 때까지 무딘 절개를 사용하여, 지방과 근육 층을 제거합니다. </li><li> 공동의 작은 카테터의 2cm 수술 접착제 상처를 닫습니다 - 1을 삽입합니다. (. 예를 들면,이 프랑스 - 내경 0.043 mm에 대응) 참고 직경 카테터의 전체 길이는 최소화되어야 데드 볼륨을 감소시킨다. 폴리 우레탄 튜브가 가장 적합하다. </li><li> 루프와 봉합 t을그 자리에 고정하는 피부 카테터. </li></ol></li><li> 인공 호흡 동안 환기를 제어하는​​ 기관 튜브를 설치합니다. <ol><li> 이전 단계로서, 관심 영역 준비 (1 - 우측 흉골 상기 기관 위에 2cm)를 모발을 제거하고, 피부를 절개. </li><li> 지방과 근육의 첫 번째 층을 해부 무딘, 다음 옆으로 침샘을 이동하고 부드럽게 근육의 마지막 층을 해부하여 기관을 노출. </li><li> 조심스럽게 기관을 통해 조직을 제거하고 작은 집게를 사용하여 그 아래에 스레드를 밀어 넣습니다. 스레드와 외과 의사의 매듭을 확인했지만 아직 꽉하지 않습니다. </li><li> 이 연골 고리 사이의 기관의 횡 방향을 절개. 기관있는 경우에 면봉 혈액입니다. </li><li> 적절한 직경 기관 튜브를 삽입하고 꾸준한 튜브를 고정하는 나사의 매듭을 조입니다. 추가적인 안정성을 위해 스레드는 상기기도 튜브의 높은 지점에 부착 될 수있다. </li><li> Sutur전자 상처를 촬영하거나 수술 스테이플을 사용합니다. 기관 튜브를 재사용하기위한 것입니다 경우 여기를 수술 접착제를 피하십시오. </li></ol></li><li> 고정대에서 동물을 설치하고 신중하게 다음과 같은 생리 학적 변수 모니터링 : ECOG, SPO 2, ETCO 2, 내부 온도 (심전도, 심전도를 통해) 심장 박동. 모니터링 및 마취 및 생리 학적 상태의 적절한 깊이를 유지하기 위해 이러한 변수를 조정합니다. 구체적으로는, 나트륨 펜 토바 비탈의 작은 투여 량 (10 ㎎ / ㎏)으로 마취 필요한 경우 보충. </li><li> 탈수를 방지하기 위해 두 눈에 눈 연고를 적용합니다. 세로 절개 (~ 2cm)를 확인 두피 위에 머리를 클립과 메스 나 큐렛을 이용하여 두개골을 덮는 결합 조직을 절제. </li><li> 치과 드릴 관심 영역 위에 작은 (~ 1.5 mm 직경) 개두술을 확인합니다. 참고 : 여기에, 차 체 감각 피질의 배럴 필드가 대상 (7~8mm의 전방을 간가 라인에, 4.5- 5.5 mm)의 중심선 (31) 측 방향. 열을 방출하기 위해 반복적으로 씻어. </li><li> 부드럽게 경질에 작은 구멍을 만들기 위해 여분의 미세 집게를 사용합니다. ECOG 전극을 배치 뇌 공술 (Trepanation) 내에 ~ 0.5 mm 영역을 예약 (다음 단계 참조). 영구적으로 0.9 % NaCl 용액 (또는 인공 뇌 - 척수)와 촉촉한 피질을 유지합니다. </li><li> 아니라 수막에 의해 덮여 피질 영역을 피하고, 경질의 저임피던스 (~ 60 kΩ의)은 전극합니다 (ECOG 전극)을 배치하고, 상기 헤드의 반대편에 두피 근육에 기준 전극을 배치. </li><li> 이 단계 (마지막 펜토 바르 비탈 나트륨 주입 후 30 분)에서, IP 카테터를 통한 나트륨 펜 토바 비탈 (10 내지 15 ㎎ / ㎏ / H) 또는 펜타닐 (3-6 μg의 / kg / H)의 반복 주사하여 마취를 유지한다. 후자는 desynchronized, 깨어처럼, 대뇌 피질의 프로필 발생합니다 반면 전자는 느린 진동, 수면 등, ECOG 패턴 발생합니다. </li><li> 인공 V를 조정호흡 주파수 볼륨 래트의 자발 호흡 (- 115 호흡 / 분 (32)이 정상 범위 (70))와 유사하다되도록 entilation 시스템. 그 후, 기관 튜브로 인공 호흡기를 연결하고 (양면) 적절한 흉부 케이지 인플레이션을 확인합니다. 그렇지 않으면, 기관 축 통기 튜브의 위치를​​ 조정한다. 필요한 경우, 주사기 또는 진공 펌프에 연결된 도관과기도 내에 존재하는 분비를 빨아. </li><li> 29,36 패턴이 마취의 안정적인 수술 비행기를 반영하는 32 ~ 35과 ECOG 모든 생리 학적 변수, 쥐, 40 mg의 마비 각 다리에 gallamine의 triethiodide의 근육 주사를 할 경우 / 최초 주입 kg을 한 후 20 ㎎ / ㎏ 매일 2 시간 19,29,36,50. </li></ol> 2. 세포 내 녹음 <ol><li> ~ 0.2 μm의 끝 유리 마이크로 피펫 (날카로운 미세 전극)를 당겨 같은 저항은 betwee 범위N 50 80 MΩ 번이 M 칼륨 아세테이트 (KAC) 가득합니다. </li><li> (머리의 무대를 통해) 세포 내 앰프에 피펫 솔루션을 연결하는 실버 / 실버 염화물은 (Ag / AgCl을) 와이어 특정 홀더에 피펫을 배치합니다. 홀더는 미세 조작기에 연결해야합니다. 쥐의 목 근육 상에 Ag / AgCl 기준 전극을 배치했다. </li><li> 천천히 관심 영역까지 뇌 피펫 삽입 단계 및 전류에 응답하여 상품의 전압을 모니터링함으로써 저항을 확인. 필요한 경우 피펫을 취소 증폭기의 버튼을 버즈를 사용 (또는 보내 겠). </li><li> 개두술 뇌의 움직임을 줄이기 위해 실리콘 엘라스토머 또는 4 % 아가로 오스와 함께 취재에 앞서 (ECOG 또는 세포 내 전극을 만지지 않도록주의를) 건조 면봉 또는 합성 흡수 삼각형을 사용합니다. </li><li> 셀을 접근 할 때의 저항이 증가 할 때까지 2 μm의 단계 - 1의 피펫을 낮 춥니 다. 그런 다음 penetra하기 위해 증폭기의 잡음 기능을 사용신경 세포에 테. </li></ol> 3. 등전위 상태를 유도 <ol><li> 동시에 신경 세포의 막 전위의 ECOG 및 생리 변수를 모니터링하면서,이 단계에서 적절한 실험 프로토콜 (예를 들어, 응답을 소성하는 것은 세포 내로 주입하는 전류를 전류 - 전압 관계 감각 자극 응답)을 수행한다. </li><li> 세포 내 전극이 레코딩 세션에 걸쳐 막 잠재력과 행동 모두 잠재적 인 속성의 끈기를 분석하여 세포에 안정되어 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우, 다음 단계로 이동과 기록이 안정 될 때까지 다시 기다리거나 다른 신경 세포를 검색하지 않습니다. </li><li> 나트륨 펜 토바 비탈의 높지만 적외선 치사량 주사는 IP를 거쳐서 (~ / kg 90 mg을 상기 펜 토바 비탈 초기 조건에서 35 ㎎ / ㎏ 등 및 펜타닐의 초기 조건에서 155 ㎎ / ㎏까지 낮게 될 수있다). 참고 : 15 내 - 20 분 세포 내 및 ECOG 웨스턴 오스트 레일 리아veforms는 일시적으로 점진적으로 완벽한 등전위 상태로 붕괴되는, 37, 38 프로파일 소위 &quot;버스트 억제&quot;에 도달하는 간헐적 인 전기 침묵으로 느리게한다. 심장 박동이 크게 (~ 10 - 20 %) 속도가 느려집니다 것으로 예상되지만 SPO 2 ETCO 2는 상대적으로 안정 유지해야한다. </li><li> 등전위 상태에 도달하지 않은 경우, 펜토 바르 비탈 나트륨을 소량 주입 (~ 단계 3.1 용량의 10 %). 등전위 상태가 아직 달성되지 않은 경우 더 많은 마취제를 추가하기 전에 15 분을 기다립니다. </li><li> 기록 된 뉴런의 통합 특성의 네트워크 동력학의 효과를 비교하는 실험 프로토콜을 반복한다. 주 : 마취 주사를 중단 한 후, 전기 뇌 활동이 완전히 3-4 시간 내에 복구한다. </li><li> 실험의 끝에, 나트륨 펜 토바 비탈을 치사량 주사 하였다 (200 mg / kg, IP)을 래트를 안락사. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

우리는 여기에 네트워크 및 세포 수준에서 모두 생체 내 자연 뇌 전기 활동에 억제하는 새로운 방법을 설명합니다. 이 절차는 등전점 혼수 41라고도 극단적 뇌 상태로 이끈다. 보기의 임상 적 관점에서, 이러한 활동은 electrocerebral EEG에서 알 수있는 가장 심각한 이상이다. 그것은 주로 하나 죽어 또는 식물 인간 (42)에 지속적으로 환자와 비가역 혼수와 관련되어 있지만...

어떤 환경 적 자극 또는 행동 태스크가 없으면, 「휴식」뇌 뇌파 (EEG) 파 등의 두피에서 기록 될 수있는 전기적 활성도의 연속 스트림을 생성한다. 이 내인성 뇌 활동의 세포 내 상관 관계가 구 심성 네트워크 -1,2-의 지속적인 활성을 반영 흥분성 및 억제 성 시냅스 전위의 조합으로 구성되어있다 (또한 &quot;시냅스 잡음&quot;이라고도 함) 배경 막의 전압 변동을 특징으로한다. 이 자발적인 활동은 경계의 다른 국가와 주파수 및 진폭에 따라 다릅니다. 단일 뉴런의 흥분성 및 응답에 대한 네트워크 활동의 영향을 해명은 신경 과학 3,4의 주요 문제 중 하나이다. 많은 실험과 계산 연구는 통합 propertie에 지속적인 시냅스 활동의 기능에 미치는 영향을 살펴 보았다뉴런의의. 그러나, 배경 잡음의 영향 시냅스 다른 신경 파라미터의 역할은 애매 남아있다. 예를 들어, 막 탈분극의 평균 수준에 긍정적 또는 부정적 5,6- 7-9 활동 전위를 유발하는 감각 입력의 능력과 상관 밝혀졌다. 일부 연구는 심성 시냅스 입력의 연속적 변화 스트림으로 인한 막 전위의 변동이 강하게 그들의 입출력 관계 3,10-13의 이득을 조절하여 하나의 뉴런의 응답에 영향을주는 것을 제안하는 반면 또, 다른 것을 나타 분로 억제에 의해 매개되는 멤브레인 입력 컨덕턴스의 변화에 관계없이, 막 14,15 변동의 크기 신경 이득을 조절하기에 충분하다. 마지막으로, 웨이크 동물 수행 최근의 연구는 단일 신경 감각 정보의 처리는 매우 조심 (A)의 상태에 의존하는 방법을 강조차 현재의 행동 수요 16, 17. 고도로 상호 연결된 시스템에서 주어진 프로세스의 기능적 역할을 규명하기위한 간단한 전략은 부재 구체적 시스템의 기능을 변경하는 방법을 결정하는 것이다. 이 방법은 광범위의 실험 병변 또는 다른 뇌 영역 18-21 불 활성화 또는 특정 이온 채널 (22, 23)의 약리 봉쇄하여, 예를 들어 신경 과학 연구에 사용되었다. 특히, 기능적 연결성 및 네트워크 역학 단일 셀 계산 24-27에 미치는 영향을 발표 할 생체 내에서 적용되었습니다. 그러나, 현재까지 지역 조작은 신경 세포의 발사를 차단 및 / 또는 부분적으로 효과적 일 수있다 기본적인 생물 물리학 적 특성을 교란하기위한 상대적으로 작은 뇌 볼륨 (28)에 제한된다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 우리는 생체 실험 방법의 새로운 개발쥐은 전체 뇌 시냅스 활동 (29)의 완전한 억제 후 얻은 것과 특정 네트워크 동적에 포함 된 특정 뇌 상태에 기록 된 하나의 뉴런, 즉,의 전기 생리 특성을 비교합니다. 제어 상황에서, 두 개의 별개의 피질 역학이 생성 될 수있다. 슬립 등 electrocorticographic (ECOG) 패턴을 펜토 바르 비탈 나트륨의 적당한 용량의 주사에 의해 유도 하였다. 다른 방법으로, 깨어있는 상태 (깨어 같은 패턴)을 기본 대뇌 피질의 활동에 필적하는 작은 진폭의 빠른 ECOG 파도 펜타닐 주사에 의해 생성 될 수있다. 동일한 ECOG 세포 내 기록을 유지해서, 내생 뇌 전기 활동의 완전한 침묵은 등전점 ECOG 및 세포 활동 특징 나트륨 펜 토바 비탈의 높은 투여 량의 전신 주입에 의해 수득 하였다. 이러한 극단적 인 혼수의 유도는 잠재적으로 치명적인 consequen을 가질 수 있기 때문에생물학적 기능에 CES는 생리적 변수의 신중하고 지속적인 모니터링이 필수적이었다. 따라서, 우리는 꼼꼼하게 실험을 통해 심장 박동 주파수, 최종 갯벌 CO 2 농도 (ETCO 2) O (2) 포화 (SPO 2)와 쥐의 핵심 온도를 하였다. 우리는 생체 내에서 길고 안정적인 녹음에 특히 적합하다 날카로운 미소 전극을 사용하여 이러한 여러 가지 상태 중 하나의 신경 세포 특성을 평가한다. 여기에 설명 된 절차는, 다른 전기 생리와 촬상 방법과 결합 될 수 있고, 다른 동물 모델로 확장 될 수있다.

<table><tbody><tr><td>Sodium Pentobarbital</td><td>Centravet</td><td>Pentobarbital</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine 500</td><td>Merial</td><td>Imalg&amp;egrave;ne 500</td><td></td></tr><tr><td>Fentanyl&amp;nbsp;</td><td>Janssen-Cilag</td><td>Fentanyl</td><td></td></tr><tr><td>Xylocaine</td><td>Centravet</td><td>Xylovet</td><td></td></tr><tr><td>Gallamine triethiodide</td><td>Sigma</td><td>G8134</td><td></td></tr><tr><td>ECoG amplifier</td><td>A-M Systems</td><td>AC amplifier, Model 1700</td><td></td></tr><tr><td>Intracellular amplifier</td><td>Molecular Devices</td><td>Axoclamp 900A</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition interface</td><td>Cambridge Electronic Design</td><td>CED power 1401-3&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Data analysis software</td><td>Cambridge Electronic Design</td><td>Spike2 version 7</td><td></td></tr><tr><td>micromanipulator</td><td>Scientifica</td><td>IVM-3000</td><td></td></tr><tr><td>Capillary Puller</td><td>Narishige</td><td>PE-2</td><td></td></tr><tr><td>Borosilicate glass capillaries</td><td>Harvard Apparatus</td><td>GC150F-10</td><td></td></tr><tr><td>Silver wire 0.125 mm (intracellular recording)</td><td>WPI</td><td>AGT0525</td><td></td></tr><tr><td>Ag-AgCl reference</td><td>Phymep</td><td>E242</td><td></td></tr><tr><td>Silver wire 0.25 mm (ECoG recording)</td><td>WPI</td><td>AGT1025</td><td></td></tr><tr><td>Artificial respiration system</td><td>Minerve</td><td>Alpha Lab</td><td></td></tr><tr><td>Physiological parameters monitoring</td><td>Digicare</td><td>LifeWindow Lite</td><td></td></tr><tr><td>Heating Blanket</td><td>Harvard Apparatus</td><td>507215</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope</td><td>Leica</td><td>M80</td><td></td></tr><tr><td>Scissors</td><td>FST</td><td>15005-08</td><td></td></tr><tr><td>Forceps Dumont #5</td><td>FST</td><td>11295-10</td><td></td></tr><tr><td>Forceps Dumont #5SF</td><td>FST</td><td>11252-00</td><td></td></tr><tr><td>IP Polyurethane catheter - 0.43x0.69 mm&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Instech</td><td>BTPU-027</td><td></td></tr><tr><td>Silicon elastomere</td><td>WPI</td><td>KWIK-CAST</td><td></td></tr><tr><td>Dental drill</td><td>NSK</td><td>Y1001151 and P496</td><td></td></tr><tr><td>Surgical glue</td><td>3M</td><td>vetbond</td><td></td></tr></tbody></table>

induction of an isoelectric brain state to investigate the impact of endogenous synaptic activity on neuronal excitability in vivo

방법 뉴런 프로세스 정보는 고유 막 성질과 심성 시냅스 네트워크의 역학에 모두 의존한다. 강하게 각성 상태의 함수로서 변화 특히 내생 적으로 생성 된 네트워크 활동에 크게 신경 계산을 변조한다. 자발적 뇌 역학 단일 뉴런 &#39;통합 특성에 영향을 얼마나 다른지 조사하기 위하여, 우리는 나트륨 펜토 바르 비탈의 고용량의 전신 주사에 의해 생체 내에서 모든 뇌 활성을 억제 이루어진 래트에서 새로운 실험 전략을 개발했다. 연속적으로 결합 electrocorticogram (ECOG)와 세포 내 기록에 의해 모니터링 대뇌 피질의 활동은 점차 안정 등전점 프로필로 이어지는 둔화된다. 깊은 혼수에 래트를 넣고이 극단적 뇌 상태는 신중 걸쳐 실험 동물의 생리 학적 상수를 측정하여 모니터링 하였다. 세포 내 연구ecordings은 우리의 특성 및 수면 - 각성주기에서 발생하는 것과 같은 생리 학적으로 관련된 대뇌 피질의 역학에 포함 동일한 신경 세포의 통합 특성을 비교하도록 허용하고, 뇌는 완전히 침묵 할 때.

유도 및 등전점 뇌 상태를 유지하는 것은 생체 실험 절차의 섬세한이다. 그것은 바로 신경 세포의 흥분과 전달 함수 (29)에 대뇌 피질의 네트워크 활동의 영향을 연구 할 수있는 강력한 도구로 입증되었다. 그림 1 (그림 1A 전에 동물의 생리 학적 상태의 ECOG 및 중요한 상수를 포함하는 다중 매개 변수 감시를 보여?...

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Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo

이 절차는 등전점 뇌 상태의 결과, 생리 학적으로 관련된 뇌 상태 동안 지속적인 전기 활동의 완전한 폐지 후 하나의 뉴런에서 오래 지속되는 생체 세포 내 녹음을 수행한다. 동물의 생리적 상수는 조심스럽게 인공 혼수 상태로 전환하는 동안 모니터링됩니다.

등전위 뇌 상태의 유도는 신경 흥분에 내생 시냅스 활동의 영향을 조사하기<em&gt; 생체</em

The way neurons process information depends both on their intrinsic membrane properties and on the dynamics of the afferent synaptic network. In ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Induction of an Isoelectric Brain State to Investigate the Impact of Endogenous Synaptic Activity on Neuronal Excitability In Vivo

8.0K 조회수.  Inserm U1127.  이 절차는 등전점 뇌 상태의 결과, 생리 학적으로 관련된 뇌 상태 동안 지속적인 전기 활동의 완전한 폐지 후 하나의 뉴런에서 오래 지속되는 생체 세포 내 녹음을 수행한다. 동물의 생리적 상수는 조심스럽게 인공 혼수 상태로 전환하는 동안 모니터링됩니다. 

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Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing system was developed that allows for the injection of a drug while recording electrophysiological signals from the affected neuronal population. This method provides a simple and economical alternative to commercial solutions. A glass pipette was modified by combining it with a hypodermic needle and a silver filament. The injectrode is attached to commercial microsyringe pump for drug delivery. This results in a technique that provides real-time pharmacodynamics feedback through multi-unit extracellular signals originating from the site of drug delivery. As a proof of concept, we recorded neuronal activity from the superior colliculus elicited by flashes of light in rats, concomitantly with delivery of drugs through the injectrode. The injectrode recording capacity permits the functional characterization of the injection site favoring precise control over the localization of drug delivery. Application of this method also extends far beyond what is demonstrated here, as the choice of chemical substance loaded into the injectrode is vast, including tracing markers for anatomic experiments.

Here, we craft a glass pipette with dual functions: inhibition of deep brain structures by microinjections of drugs and real-time monitoring of their effects through simultaneous electrophysiological recordings.

동시 전기 생리 녹화 및 설치류의 뇌에서 억제 에이전트의 마이크로 주사

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing ...

연구

신경과학

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

깨어 마우스의 신경 활성 물질의 Microiontophoretic 응용 프로그램과 결합하여 신경 활동의 세포 외 기록

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

심각한<em&gt; In Vivo</em&gt; 마취 된 래트에서의 Hyperdirect 경로로부터의 국소 장 전위 및 다중 단위 활성의 전기 생리 학적 기록

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) is a promising approach when pharmacological treatment fails or neurosurgery is not recommended. Acute brain slices coupled to microelectrode arrays (MEAs) represent a valuable tool to study neuronal network interactions and their modulation by electrical stimulation. As compared to conventional extracellular recording techniques, they provide the added advantages of a greater number of observation points and a known inter-electrode distance, which allow studying the propagation path and speed of electrophysiological signals. However, tissue oxygenation may be greatly impaired during MEA recording, requiring a high perfusion rate, which comes at the cost of decreased signal-to-noise ratio and higher oscillations in the experimental temperature. Electrical stimulation further stresses the brain tissue, making it difficult to pursue prolonged recording/stimulation epochs. Moreover, electrical modulation of brain slice activity needs to target specific structures/pathways within the brain slice, requiring that electrode mapping be easily and quickly performed live during the experiment. Here, we illustrate how to perform the recording and electrical modulation of 4-aminopyridine (4AP)-induced epileptiform activity in rodent brain slices using planar MEAs. We show that the brain tissue obtained from mice outperforms rat brain tissue and is thus better suited for MEA experiments. This protocol guarantees the generation and maintenance of a stable epileptiform pattern that faithfully reproduces the electrophysiological features observed with conventional field potential recording, persists for several hours, and outlasts sustained electrical stimulation for prolonged epochs. Tissue viability throughout the experiment is achieved thanks to the use of a small-volume custom recording chamber allowing for laminar flow and quick solution exchange even at low (1 mL/min) perfusion rates. Quick MEA mapping for real-time monitoring and selection of stimulating electrodes is performed by a custom graphic user interface (GUI).

We illustrate how to perform recording and electrical modulation of 4-aminopyridine-induced epileptiform activity in rodent brain slices using microelectrode arrays. A custom recording chamber maintains tissue viability throughout prolonged experimental sessions. Live electrode mapping and selection of stimulating pairs are performed by a custom graphical user interface.

녹음 및 Microelectrode 배열에 결합 하는 설치류 뇌 조각에 Epileptiform 활동의 변조

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

Generation and On-Demand Initiation of Acute Ictal Activity in Rodent and Human Tissue

Controlling seizures remains a challenging issue for the medical community. To make progress, researchers need a way to extensively study seizure dynamics and investigate its underlying mechanisms. Acute seizure models are convenient, offer the ability to perform electrophysiological recordings, and can generate a large volume of electrographic seizure-like (ictal) events. The promising findings from acute seizure models can then be advanced to chronic epilepsy models and clinical trials. Thus, studying seizures in acute models that faithfully replicate the electrographic and dynamical signatures of a clinical seizure will be essential for making clinically relevant findings. Studying ictal events in acute seizure models prepared from human tissue is also important for making findings that are clinically relevant. The key focus in this paper is on the cortical 4-AP model due to its versatility in generating ictal events in both in vivo and in vitro studies, as well as in both mouse and human tissue. The methods in this paper will also describe an alternative method of seizure induction using the Zero-Mg2+ model and provide a detailed overview of the advantages and limitations of the epileptiform-like activity generated in the different acute seizure models. Moreover, by taking advantage of commercially available optogenetic mouse strains, a brief (30 ms) light pulse can be used to trigger an ictal event identical to those occurring spontaneously. Similarly, 30 - 100 ms puffs of neurotransmitters (Gamma-Amino Butyric Acid or glutamate) can be applied to the human tissue to trigger ictal events that are identical to those occurring spontaneously. The ability to trigger ictal events on-demand in acute seizure models offers the newfound ability to observe the exact sequence of events that underlie seizure initiation dynamics and efficiently evaluate potential anti-seizure therapies.

Acute seizure models are important for studying the mechanisms underlying epileptiform events. Furthermore, the ability to generate epileptiform events on-demand provides a highly efficient method to study the exact sequence of events underlying their initiation. Here, we describe the acute 4-aminopyridine cortical seizure models established in mouse and human tissue.

설치류와 인간의 조직에 급성 Ictal 활동의 생성 및 요청 시 개시

Controlling seizures remains a challenging issue for the medical community. To make progress, researchers need a way to extensively study seizure dynamics ...

In Vivo Intracerebral Stereotaxic Injections for Optogenetic Stimulation of Long-Range Inputs in Mouse Brain Slices

Knowledge of cell-type specific synaptic connectivity is a crucial prerequisite for understanding brain-wide neuronal circuits. The functional investigation of long-range connections requires targeted recordings of single neurons combined with the specific stimulation of identified distant inputs. This is often difficult to achieve with conventional and electrical stimulation techniques, because axons from converging upstream brain areas may intermingle in the target region. The stereotaxic targeting of a specific brain region for virus-mediated expression of light-sensitive ion channels allows selective stimulation of axons originating from that region with light. Intracerebral stereotaxic injections can be used in well-delimited structures, such as the anterior thalamic nuclei, in addition to other subcortical or cortical areas throughout the brain.
Described here is a set of techniques for precise stereotaxic injection of viral vectors expressing channelrhodopsin in the mouse brain, followed by photostimulation of axon terminals in the brain slice preparation. These protocols are simple and widely applicable. In combination with whole-cell patch clamp recording from a postsynaptically connected neuron, photostimulation of axons allows the detection of functional synaptic connections, pharmacological characterization, and evaluation of their strength. In addition, biocytin filling of the recorded neuron can be used for post-hoc morphological identification of the postsynaptic neuron.

This protocol describes a set of methods to identify the cell-type specific functional connectivity of long-range inputs from distant brain regions using optogenetic stimulations in ex vivo brain slices.

마우스 뇌 슬라이스에 장거리 입력의 광유전학 자극을 위한 Vivo intracerebral 입체 전착성 주사

Knowledge of cell-type specific synaptic connectivity is a crucial prerequisite for understanding brain-wide neuronal circuits. The functional ...

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Studying the physiological properties of specific synapses in the brain, and how they undergo plastic changes, is a key challenge in modern neuroscience. Traditional in vitro electrophysiological techniques use electrical stimulation to evoke synaptic transmission. A major drawback of this method is its nonspecific nature; all axons in the region of the stimulating electrode will be activated, making it difficult to attribute an effect to a particular afferent connection. This issue can be overcome by replacing electrical stimulation with optogenetic-based stimulation. We describe a method for combining optogenetics with in vitro patch-clamp recordings. This is a powerful tool for the study of both basal synaptic transmission and synaptic plasticity of precise anatomically defined synaptic connections and is applicable to almost any pathway in the brain. Here, we describe the preparation and handling of a viral vector encoding channelrhodopsin protein for surgical injection into a pre-synaptic region of interest (medial prefrontal cortex) in the rodent brain and making of acute slices of downstream target regions (lateral entorhinal cortex). A detailed procedure for combining patch-clamp recordings with synaptic activation by light stimulation to study short- and long-term synaptic plasticity is also presented. We discuss examples of experiments that achieve pathway- and cell-specificity by combining optogenetics and Cre-dependent cell labeling. Finally, histological confirmation of the pre-synaptic region of interest is described along with biocytin labeling of the post-synaptic cell, to allow further identification of the precise location and cell type.

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Here we present a protocol describing viral transduction of discrete brain regions with optogenetic constructs to permit synapse-specific electrophysiological characterization in acute rodent brain slices.

생체 외 내측 전두엽 피질에서 외측 내후각 피질까지의 장거리 시냅스 전달 및 가소성에 대한 광유전학적 심문

Studying the physiological properties of specific synapses in the brain, and how they undergo plastic changes, is a key challenge in modern neuroscience. ...

Mapping Cerebral Blood Flow and Electrical Fields: Electrode Placement in Mice(대뇌 혈류와 전기장 매핑: 생쥐의 전극 배치)

Placement of Extracranial Stimulating Electrodes and Measurement of Cerebral Blood Flow and Intracranial Electrical Fields in Anesthetized Mice

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and variations in the substrate supply to the brain. This paper describes a protocol for measuring CBF responses to transcranial alternating current stimulation (tACS). Dose-response curves are estimated both from the CBF change occurring with tACS (mA) and from the intracranial electric field (mV/mm). We estimate the intracranial electrical field based on the different amplitudes measured by glass microelectrodes within each side of the brain. In this paper, we describe the experimental setup, which involves using either bilateral laser Doppler (LD) probes or laser speckle imaging (LSI) to measure the CBF; as a result, this setup requires anesthesia for the electrode placement and stability. We present a correlation between the CBF response and the current as a function of age, showing a significantly larger response at higher currents (1.5 mA and 2.0 mA) in young control animals (12-14 weeks) compared to older animals (28-32 weeks) (p &lt; 0.005 difference). We also demonstrate a significant CBF response at electrical field strengths &lt;5 mV/mm, which is an important consideration for eventual human studies. These CBF responses are also strongly influenced by the use of anesthesia compared to awake animals, the respiration control (i.e., intubated vs. spontaneous breathing), systemic factors (i.e., CO2), and local conduction within the blood vessels, which is mediated by pericytes and endothelial cells. Likewise, more detailed imaging/recording techniques may limit the field size from the entire brain to only a small region. We describe the use of extracranial electrodes for applying tACS stimulation, including both homemade and commercial electrode designs for rodents, the concurrent measurement of the CBF and intracranial electrical field using bilateral glass DC recording electrodes, and the imaging approaches. We are currently applying these techniques to implement a closed-loop format for augmenting the CBF in animal models of Alzheimer's disease and stroke.

저자 스포트라이트: 알츠하이머 모델에서 대뇌 혈류를 개선하기 위한 자극 기반 접근법 

We describe a protocol for assessing dose-response curves for extracranial stimulation in terms of brain electrical field measurements and a relevant biomarker-cerebral blood flow. Since this protocol involves invasive electrode placement into the brain, general anesthesia is needed, with spontaneous breathing preferred rather than controlled respirations.

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and ...

등전위 뇌 상태의 유도는 신경 흥분에 내생 시냅스 활동의 영향을 조사하기

요약

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이 비디오의 챕터

동시 전기 생리 녹화 및 설치류의 뇌에서 억제 에이전트의 마이크로 주사

깨어 마우스의 신경 활성 물질의 Microiontophoretic 응용 프로그램과 결합하여 신경 활동의 세포 외 기록

심각한

녹음 및 Microelectrode 배열에 결합 하는 설치류 뇌 조각에 Epileptiform 활동의 변조

설치류와 인간의 조직에 급성 Ictal 활동의 생성 및 요청 시 개시

마우스 뇌 슬라이스에 장거리 입력의 광유전학 자극을 위한 Vivo intracerebral 입체 전착성 주사

생체 외 내측 전두엽 피질에서 외측 내후각 피질까지의 장거리 시냅스 전달 및 가소성에 대한 광유전학적 심문

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

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두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정