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 Automated whole-cell patch-clamp electrophysiology of neurons in vivo

2012 ◽  
Vol 9 (6) ◽  
pp. 585-587 ◽  
Author(s):  
Suhasa B Kodandaramaiah ◽  
Giovanni Talei Franzesi ◽  
Brian Y Chow ◽  
Edward S Boyden ◽  
Craig R Forest
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
Patch Clamp Electrophysiology

scholarly journals Multiple two-photon targeted whole-cell patch-clamp recordings from monosynaptically connected neurons in vivo

2019 ◽  
Author(s):  
Jean-Sébastien Jouhanneau ◽  
James F.A. Poulet
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Whole Cell ◽  
Two Photon ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
Brain States ◽  
Post Hoc ◽  
Whole Cell Recordings

AbstractAlthough we know a great deal about monosynaptic connectivity, transmission and integration in the mammalian nervous system from in vitro studies, very little is known in vivo. This is partly because it is technically difficult to evoke action potentials and simultaneously record small amplitude subthreshold responses in closely (< 150 µm) located pairs of neurons. To address this, we have developed in vivo two-photon targeted multiple (2 – 4) whole-cell patch clamp recordings of nearby neurons in superficial cortical layers 1 to 3. Here we describe a step-by-step guide to this approach in the anesthetised mouse primary somatosensory cortex, including: the design of the setup, surgery, preparation of pipettes, targeting and acquisition of multiple whole-cell recordings, as well as in vivo and post-hoc histology. The procedure takes ∼ 4 hours from start of surgery to end of recording and allows examinations both into the electrophysiological features of unitary excitatory and inhibitory monosynaptic inputs during different brain states as well as the synaptic mechanisms of correlated neuronal activity.

scholarly journals Robotic automation of “blind” and two-photon targeted patch-clamp electrophysiology in vivo

2021 ◽  
Author(s):  
Gema Vera Gonzalez ◽  
Phatsimo Kgwarae ◽  
Luca Annecchino ◽  
Simon Schultz
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Review Paper ◽  
State Of The Art ◽  
Two Photon ◽  
Current State ◽  
Patch Clamp Electrophysiology ◽  
Robotic Automation

A review paper on the current state of the art in robotic automation of in vivo patch-clamp electrophysiology

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

Anatomical and electrophysiological mechanisms for asymmetrical excitatory propagation in the rat insular cortex: In vivo optical imaging and whole-cell patch-clamp studies

2013 ◽  
Vol 521 (7) ◽  
pp. 1598-1613 ◽  
Author(s):  
Kazunori Adachi ◽  
Satoshi Fujita ◽  
Atsushi Yoshida ◽  
Hiroshi Sakagami ◽  
Noriaki Koshikawa ◽  
...  
Keyword(s):  
Patch Clamp ◽  
Optical Imaging ◽  
Insular Cortex ◽  
Whole Cell ◽  
Cell Patch Clamp ◽  
Whole Cell Patch Clamp ◽  
In Vivo Optical Imaging

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.

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