Advanced Neuroscience Samenvatting van alle besproken methoden
7 views 0 purchase
Course
Advanced Neuroscience (BMW30605)
Institution
Universiteit Utrecht (UU)
Dit document bevat een samenvatting van alle besproken methoden in de hoorcolleges. Een korter document maar toch met complete informatie is wel fijn, zodat je tijdens het tentamen informatie snel kan opzoeken.
SAMENVATTING - ADVANCED NEUROSCIENCE
SYNAPTISCHE PLASTICITY
Natrium (sodium) stroomt de cel in en kalium (potassium) de cel uit -> depolarisatie
o Natriumkanalen zijn sneller dan Kaliumkanalen, daarom hyperpolarisatie
Calcium zorgt ervoor dat vesicles gaan fuseren en er dus neurotransmitters vrijkomen in de spleet
Chloride zorgt ervoor dat er hyperpolarisatie plaatsvindt nadat GABA bindt aan GABA receptor (is
Chloridekanaal).
Ligand-gated receptor (ionotropic) opent als neurotransmitters bindt en een G-eiwit gekoppelde
receptor (metabotropic) zorgt ervoor dat er een intracellulaire cascade aangaat als een
neurotransmitter bindt (vertraagd effect, maar long lasting)
De synaptische contacten tussen cellen kunnen worden versterkt of verzwakt: LTP en LTD
o Bij LTP is de EPSP van cel A groter wanneer input naar cel B herhaaldelijk groter wordt.
o Timing tussen AP en axon input is belangrijk voor bepaling synaptische plasticiteit. Als er
direct na EPSP een AP komt, wordt de EPSP groter. Maar als eerst AP komen en dan EPSP
wordt het signaal juist zwakker.
AMPA receptor wordt geactiveerd als glutamaat bindt (ook al bij rustmembraanpotentiaal) en zal
dan natrium in de cel laten, terwijl NMDA receptor pas geactiveerd kan raken door glutamaat als
magnesium wordt verwijderd uit het kanaal bij postsynaptische depolarisatie (coincidence
receptor). Dan kan glutamaat binden en zal calcium en natrium de cel binnenstromen. Calcium
zorgt hierbij voor een cascade van bioreacties, waarbij LTP is opgewekt.
o Stille synapsen hebben alleen NMDA-type glutamaatreceptoren.
o AMPA/NMDA ratio verhoogt bij drugtoediening of stress
Nadat je een LTP hebt geïnduceerd, zullen er meer spines bij komen.
Bij een avoidance test leert het proefdier een stimulus te vermijden door bijvoorbeeld niet van
plaats te veranderen, omdat die heeft geleerd dat die anders een shock krijgt. Wanneer je CPP
injecteert zal het dier deze shock niet onthouden.
OPTOGENETICS
Insert optin genes into brain cells, with the help of engineered viruses. They can then trigger
these cells on demand with pulses of light and observe the effects on experimental animals
behavior
Voltage van een neuron controleren met behulp van licht -> buitenaf neuronen activeren en
deactiveren.
Er wordt een virus (AAV) geïnjecteerd wat er voor zorgt dat bepaalde cellen lichtgevoelig worden.
Tijdens de training wordt het gebied dat lichtgevoelig is ingeschakeld bij een bepaalde nare
situatie (foot shocks of gevecht). Als je vervolgens na training dit gebied met licht activeert zou de
muis dezelfde reactie geven ook al zit die in een andere omgeving.
NEUROTRANSMISSION
Glutamaat is excitatory; zorgt voor depolarisatie van postsynaptische cel
GABA is inhibitory; zorgt voor instroom chloride ionen -> hyperpolarisatie van postsynaptische cel
Tijdens het leren is het van belang om te zorgen voor inbalans tussen excitatory en inhibitatory
o Verschillende neuromodelators afgegeven: acethylcholine, opioid peptides, dopamine,
endocannabinoids
Auditory cortex bevat spots met neuronen die specifiek gespecialiseerd zijn voor bepaalde
frequentie. Stel je hebt populatie die dit heeft voor 6 Hz en dan laat je vervolgens 4 Hz horen en
voeg je acethylcholine toe, dan is de respons na leerproces hoger geworden. Er is een
verschuiving van E-I balance richting de 4 Hz -> synaps versterkt.
Als er voor lange tijd inbalans is, kan dit zorgen voor neurologische ziekten, zoals autisme. In een
onderzoek werd gekeken naar welke neuronen actief waren bij bepaalde stimuli vergelijkend
, tussen controle muis en autistische muis. Hierbij werd gebruik gemaakt van intrinsic imaging
terwijl de muis een stimulus (tactile, auditory of audio-tactile).
o Autistische muis heeft minder inhibitory neurons.
o Diazepam kan binden aan GABA receptor, waarmee het zijn werking versterkt.
Scalling is een vorm van homeostatische plasticiteit, waarbij hersenen reageren op chronisch
verhoogde activiteit in een neuraal circuit met negatieve feedback, waardoor individuele
neuronen hun algehele actiepotentiaal vuursnelheid kunnen verminderen.
o De verschillende soorten interneuronen zorgen ervoor dat signalen anders doorgegeven
kunnen worden. Zo kan de IPSP veranderen door verbinding tussen bepaalde celtypen.
o Als een dendriet wordt gestimuleerd, vormt er een nieuwe bouton. Echter door veel
stimulatie, vormen er veel boutons. Hierdoor kan er meer inhibitory input gegeven worden,
wat zorgt voor een veranderd balans.
o Er is sprake van feed forward inhibition tussen verschillende hersengebieden. Delta en Mu
opioïde receptorverwerking zorgt voor tegengestelde effecten van cellen op stimuli.
- Mu zorgt voor demping van excitatory synapsen
- Delta zorgt voor demping van inhibitory synapsen
NEURAL CIRCUIT PLASTICITY
Neuronal tracing is het injecteren van stoffen in de hersenen om een kleur (bv. fluorescerend)
signaal aan te sturen dat zich met de neuronen verspreidt. Hiervoor gebruiken we
gemodificeerde virussen.
o Anterograde: cellichaam/dendriet naar axonterminals
- Zien waar naar toe een neuron projecteert (input)
o Retrograde: axonterminals (eindput) naar cellichaam/dendrieten (bron)
- Zien welke neuronen betrokken zijn bij een bepaald signaal
AAV zorgt voor vertaling van viraal eiwit X. Hierbij is X het eiwit naar keuze van de onderzoeker,
bv. fluorescent eiwit.
Cre recombinase is een enzym dat bindt aan de ‘lox’ DNA-plaatsen en zorgt voor een
conformatieverandering van het gen binnen deze lox-sites, waardoor het afgeschreven kan
worden en eiwit X kan produceren.
o Als je alleen Cre toevoegt in DA-neuronen, zal er alleen signaal zijn van DA neuronen als je
het enzym toevoegt.
o Er zijn enkele nuttige promotors voor belangrijke neurotypes:
- Glutamate: Vglut1-3
- GABA: VGAT
- Dopamine: VMAT2 of DAT
Bij retrograde tracing maak je gebruik van HSV-EGFP. Als je dit in VTA injecteert, kan je zien met
welke neuronen dat neuron contact heeft. Je kan dus zien welke gebieden worden geactiveerd
door hetzelfde neuron.
o Je kan cre-dependent muizen maken, Vglut-2-Cre mouse, waardoor alleen signaal is in
glutamaat neuronen.
Calcium imaging kan je gebruiken om indirecte metingen van activiteit te doen. Een
actiepotentiaal drijft intracellulaire Ca2+ aan, dit bindt een Ca2+ indicator (GCaMP) en emitteert
vervolgens fluorescentie. Dit wordt opgevangen door photodetectors.
o Dus GFP licht alleen op als calcium bindt, want dit zorgt voor een conformatieverandering.
o Als er meer calcium is, is er een grotere kans op conformatieveranderingen. Dus de
hoeveelheid calcium is een maat voor de activiteit.
o Nadelen:
- Geen neuronale activiteit. Voornamelijk geschikt om relatieve voorbijgaande veranderingen
van een acute baseline te zien
- Calcium indicator is een calcium buffer. Toxische effecten?
, - Relatief slechts tijdelijke kinetiek
Met de patch-clamp techniek kan je wel activiteit van neuronen meten: neiging om
actiepotentialen af te vuren en sterkte van synaptische inputs. Kan in vitro, maar ook in vivo.
Voltage Clamp Current Clamp
Houdt membraanpotentiaal constant Meet celmembraanpotentiaal
Meet stroom Stroom injecteren in de cel
Goed voor kwantificeren omvang Goed voor kwantificeren actiepotentialen
synaptische inputs (excitability of the cell)
Down: positieve Na+ ionen de cel in of Vertel veel over biophysics
negatieve ionen eruit -> depolarisatie ->
exciterend
Up: negatieve ionen cel in of positieve ionen
cel uit -> hyperpolarisatie -> inhiberend
Voor- en nadelen slice physiology:
o Nadeel: vereenvoudig systeem dat ex vivo is
o Ongeëvenaarde precisie voor het bestuderen van de synaptische functie -> hoge temporele
ruimtelijke resolutie
o Zeer geschikt om (lange termijn) veranderingen van een systeem te bestuderen als gevolg
van een ervaring: synaptische plasticiteit
o Goed te combineren met andere benaderingen, zoals viral tracing om precies te weten welk
soort neuronen je opneemt
Je kan neurale circuits op verschillende manieren manipuleren: laesies, elektrische stimulatie
(beïnvloedt vele celtypes), met virussen (vaak celtype specifiek en bidirectionele controle)
Studying how environment factors impact on reward circuit plasticity
o Kunnen we een (kort) stressmodel maken dat smakelijke voedselinname verhoogt?
- Stressmodel: Kleine muis laten vechten met grotere muis -> social stress drives anxious
state
- Sociale stress zorgt ervoor dat die meer vet gaat eten, maar niet per se meer in totaal
o Stuurt sociale stress plasticiteit in het (dopamine) beloningssysteem?
- AAV-ChR2-mCherry virus injecteren in laterale hypothalamus (LHA). Dit zou ook
getransporteerd worden over de neuronen. Als licht erop komt zal ChR2 kanaal opengaan en
Na+ kan naar binnen stromen. Je kan patch recording doen bij DA-neuronen in VTA. En dan
kan je meten of er een activiteitsverandering plaatsvindt door activering door LHA glu and
LHAGABA input.
- Er zijn meer AMPAR na stress aanwezig in LH
o Potentieel inductiemechanisme? Is er een verhoogde activiteit tijdens stress in de LHAglu ->
VTA pathway?
- Virus (HSV-(Cre-dep)-GCaMP6s) toedienen dat ervoor zorgt dat GCaMP in bepaalde
neuronen terecht komt. Hierdoor kan je calcium level van specifieke neuronen bekijken
o Heeft verzwakking van LHAGlu -> VTA synapsen invloed op stress-gedreven voedselkeuzes?
- Aanpassen van synaptische sterkte tussen LHA Glu -> VTA door VTA met een lage frequentie
te behandelen.
- Als synapsen verzwakt zijn, zullen de stress muizen meer gaan eten, maar het effect is veel
minder sterk dan zonder synapsverzwakking
Na stress muizen verhoogde inname calorisch voedsel
Stress versterkt LHAglu-VTADA synapsen
Fight-gedreven LHAglu->VTA activity kan bijdragen aan inductie
Oorzakelijk verband tussen LHA-VTA plasticiteit en stress voeding
SIGNAL TRANSDUCTION IN THE NERVOUS SYSTEM
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller fleurheling. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.85. You're not tied to anything after your purchase.
