Whole-Cell In Vivo Patch-Clamp Recordings in the Drosophila Brain

2013 ◽  
Vol 2013 (2) ◽  
pp. pdb.prot071704-pdb.prot071704 ◽  
Author(s):  
M. Murthy ◽  
G. Turner
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell ◽  
Drosophila Brain

scholarly journals Automated, in-vivo, whole-cell electrophysiology using an integrated patch-clamp amplifier

2013 ◽  
Vol 14 (Suppl 1) ◽  
pp. P131 ◽  
Author(s):  
Ilya Kolb ◽  
Gregory Holst ◽  
Brian Goldstein ◽  
Suhasa B Kodandaramaiah ◽  
Edward S Boyden ◽  
...  
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell

scholarly journals Properties of the Nucleo-Olivary Pathway: An In Vivo Whole-Cell Patch Clamp Study

PLoS ONE ◽  
2012 ◽  
Vol 7 (9) ◽  
pp. e46360 ◽  
Author(s):  
Paolo Bazzigaluppi ◽  
Tom Ruigrok ◽  
Payam Saisan ◽  
Chris I. De Zeeuw ◽  
Marcel de Jeu
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
Clamp Study

scholarly journals Robotic Automation of In Vivo Two-Photon Targeted Whole-Cell Patch-Clamp Electrophysiology

Neuron ◽  
2017 ◽  
Vol 95 (5) ◽  
pp. 1048-1055.e3 ◽  
Author(s):  
Luca A. Annecchino ◽  
Alexander R. Morris ◽  
Caroline S. Copeland ◽  
Oshiorenoya E. Agabi ◽  
Paul Chadderton ◽  
...  
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell ◽  
Two Photon ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
Patch Clamp Electrophysiology ◽  
Robotic Automation

scholarly journals Die Konsequenzen der zeitspezifischen Deletion von Neuroligin 2 für die synaptische Übertragung, Plastizität und neuronale Exzitabilität im Gyrus Dentatus von adulten Mäusen

2021 ◽  
Author(s):  
◽  
Franziska Frank
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Western Blotting ◽  
Whole Cell ◽  
Klinische Relevanz ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
Gyrus Dentatus

Eines der übergeordneten Ziele neurowissenschaftlicher Grundlagenforschung ist es, die Pathomechanismen neuropsychiatrischer Erkrankungsbilder besser zu verstehen. Als Erklärungsmodell für einige dieser Erkrankungen dient unter anderem ein gestörtes Verhältnis zwischen Exzitation und Inhibition im Gehirn. Synaptische Strukturproteine sind wichtige Modulatoren dieses Verhältnisses. Für eine unbeeinträchtigte inhibitorische synaptische Transmission spielt das postsynaptische Zelladhäsionsprotein Neuroligin 2 eine maßgebliche Rolle, um das Gleichgewicht zwischen Exzitation und Inhibition aufrechtzuerhalten. Neuroligin 2 ist an der inhibitorischen Synapse lokalisiert und beeinflusst die Entwicklung, Reifung und Funktion dieser Synapse. Die klinische Relevanz von Neuroligin 2 wurde bereits bei zahlreichen Erkrankungsbildern wie Schizophrenie, Depression oder Epilepsie im Rahmen von Studien nachgewiesen. Um das Verhältnis zwischen Exzitation und Inhibition in vivo sowie Mechanismen der synaptischen Übertragung und Plastizität zu untersuchen, hat sich die Ableitung von Feldpotentialen im Gyrus Dentatus des Hippocampus etabliert. Im Neuroligin 2 Knockout Mausmodell konnte bereits gezeigt werden, dass eine pränatale Deletion dieses Proteins eine stark erhöhte Erregbarkeit der Körnerzellen und eine verminderte GABAerge Netzwerkinhibition im Gyrus Dentatus in vivo zur Folge hat. Unklar blieb bisher, ob diese durch den konventionellen Neuroligin 2 Knockout (pränatal) hervorgerufenen Netzwerkveränderungen alleine auf das Fehlen dieses Proteins zurückzuführen sind oder durch eine zusätzliche Beeinträchtigung der Hirnentwicklung hervorgerufen werden. Ziel dieser Dissertation ist es deshalb, die Rolle von Neuroligin 2 im Gyrus Dentatus durch einen induzierten Knockout in adulten Mäusen (postnatal) unabhängig von einem möglichen Entwicklungseffekt zu klären. Dazu wurde im ersten methodischen Schritt dieser Dissertation durch orale Tamoxifen-Gabe eine zeitspezifische konditionale Eliminierung von Neuroligin 2 in genetisch modifizierten, adulten Mäusen erzielt. Im Anschluss an diese konditionale Eliminierung wurde die synaptische Transmission, Plastizität sowie neuronale Erregbarkeit von Körnerzellen im Gyrus Dentatus mittels elektrophysiologischer Experimente untersucht. Hierzu wurde zunächst der Tractus Perforans und die Körnerzellschicht durch stereotaktische Chirurgie in anästhesierten Mäusen lokalisiert. Anschließend wurde eine Stimulation des Tractus Perforans sowie eine Ableitung von Feldpotentialen im Gyrus Dentatus durchgeführt. Um die Erregbarkeit der Körnerzellen, die synaptische Transmission, Kurz- und Langzeitplastizität sowie Netzwerkinhibition im Gyrus Dentatus zu analysieren, wurden unterschiedliche Stimulationsprotokolle verwendet. Im Anschluss an die elektrophysiologischen Experimente wurden die Hippocampi beidseitig entnommen, konserviert und später einer Proteinquantifizierung von Neuroligin 2 mittels Western-Blotting unterzogen. Die Ergebnisse zeigten ein signifikant verringertes Proteinlevel von Neuroligin 2 auf 41,07% im Hippocampus von konditionalen Neuroligin 2 Knockout Mäusen. Unter dieser Reduktion von Neuroligin 2 in adulten Mäusen war die in vivo Erregbarkeit der Körnerzellen des Gyrus Dentatus sowie GABAerge Netzwerkinhibition weitgehend unbeeinträchtigt und die signifikanten Beobachtungen des konventionellen Knockout Modells ließen sich nicht reproduzieren. Aufgrund der unvollständigen Proteinreduktion lässt sich jedoch nicht abschließend beurteilen, ob die Restmenge den elektrophysiologischen Effekt kompensiert oder ob die im konventionellen Neuroligin 2 Knockout Modell beobachteten Effekte auf eine ausschließliche Rolle von Neuroligin 2 in der Hirnentwicklungsperiode zurückzuführen sind. Kürzlich veröffentlichte Daten zeigten allerdings, dass die postnatale Deletion von Neuroligin 2 in anderen Hirnregionen zu einer verminderten Netzwerkinhibition führt. Neben der hier verwendeten in vivo Methodik ist eine Ergänzung von Untersuchungen in nicht-anästhesierten Tieren sowie Messungen einzelner Zellen durch whole-cell patch-clamp Untersuchungen in vitro oder in vivo zu erwägen. Es sollte dabei auf eine konditionale Proteineliminierung geachtet werden, damit mögliche Kompensationsmechanismen weitgehend ausgeschlossen werden können. Eine weiterführende immunhistochemische Bildgebung der Hippocampuspräparate, wie sie im konventionellen Knockout durchgeführt wurde, könnte sich hierbei ebenso als aufschlussreich für die Funktion von Neuroligin 2 im Hippocampus des adulten Tieres erweisen.

scholarly journals Functional In vivo Single-cell Transcriptome (FIST) Analysis Reveals Molecular Properties of Light-Sensitive Neurons in Mouse V1

2018 ◽  
Author(s):  
Jianwei Liu ◽  
Na Pan ◽  
Le Sun ◽  
Mengdi Wang ◽  
Junjing Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Single Cell ◽  
Three Dimensional ◽  
Whole Cell ◽  
Mrna Sequencing ◽  
Layer 2 ◽  
Cell Transcriptome ◽  
Single Cell Transcriptome ◽  
Live Mouse

ABSTRACTVision formation is classically based on projections from the retinal ganglion cells (RGC) to the lateral geniculate nucleus (LGN) and the primary visual cortex (V1). Although the cellular information of the retina and the LGN has been widely studied, the transcriptome profiles of single neurons with specific functions in V1 still remain unknown. Some neurons in mouse V1 are tuned to light stimulus. To determine the molecular properties of light-stimulated neurons in layer 2/3 of V1, we developed a method of functional in vivo single-cell transcriptome (FIST) analysis that integrates sensory evoked calcium imaging, whole-cell electrophysiological patch-clamp recordings, single-cell mRNA sequencing and three-dimensional morphological characterization in a live mouse, based on a two-photon microscope system. In our study, 58 individual cells from layer 2/3 of V1 were identified as either light-sensitive (LS) or non-light-sensitive (NS) by single-cell light-evoked calcium evaluation and action potential spiking. The contents of every single cell after individual functional tests were aspirated through the patch-clamp pipette for mRNA sequencing. Furthermore, the three-dimensional (3-D) morphological characterizations of the neurons were reconstructed in the live mouse after the whole-cell recordings. Our sequencing results indicated that V1 neurons with high expression of genes related to transmission regulation, such as Rtn4r, Nr4a1, and genes involved in membrane transport, such as Na+/K+ ATPase, NMDA-type glutamatergic receptor, preferentially respond to light stimulation. Our findings demonstrate the ability of FIST analysis to characterize the functional, morphological and transcriptomic properties of a single cell in alive animal, thereby providing precise neuronal information and predicting its network contribution in the brain.

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