Formación De Espinas Dendríticas Con Sinapsis GABAérgicas Inducidas Por La Estimulación De La Barba En Ratones Adultos

Neuron. Apr, 2002  |  Pubmed ID: 11970868

Durante el desarrollo, alteraciones en la experiencia sensorial modifican la estructura de las neuronas corticales, particularmente a nivel de la espina dendrítica. ¿Participan adaptaciones similares en la plasticidad de la corteza para adultos? Aquí mostramos que un período de 24 horas de estimulación de la barba solo mover libremente ratones adultos aumenta, en un 36%, la densidad sináptica total en el cañón cortical correspondiente. Esto es debido a un aumento en las sinapsis tanto excitatorios como inhibitorios en espinas. Cuatro días después del estímulo, las entradas inhibitorias a las espinas permanecen a pesar de la densidad sináptica total volver a niveles de pre-stimulation. Análisis funcional de las células de capa IV demostró propiedades de respuesta alterada, inmediatamente después de la estimulación, así como cuatro días más tarde. Estos resultados indican alteraciones dependientes de actividad en circuitos sináptico en la edad adulta, modificando el flujo de información sensorial en la corteza cerebral.

Imagen in Vivo a Largo Plazo De La Plasticidad Sináptica Dependiente De La Experiencia En La Corteza Adulta

Nature. Dec 19-26, 2002  |  Pubmed ID: 12490942

¿Nuevas sinapsis se forman en la corteza adulta para apoyar la plasticidad dependiente de la experiencia? Para abordar esta cuestión, repetidamente imágenes individuales neuronas piramidales en la corteza de barril del ratón durante períodos de semanas. Encontramos que, aunque la estructura dendrítica es estable, algunas espinas aparecen y desaparecen. Vidas de columna vertebral varían mucho: espinas estables, alrededor del 50% de la población, persisten durante al menos un mes, mientras que el resto es presente durante unos días o menos. Microscopia electrónica de serie-sección de imagen segmentos dendríticos retrospectivo reveló que brotando de la columna vertebral y retracción se asocian con la formación de sinapsis y eliminación. Plasticidad dependiente de la experiencia de campos receptivos corticales estuvo acompañada por el volumen creciente de la sinapsis. Nuestras mediciones sugieren que la experiencia sensorial impulsa la formación y la eliminación de sinapsis y que estos cambios podrían ser la base de remodelación adaptativa de circuitos neuronales.

Heterogeneidad Morfológica Y Molecular En Los Sitios De Lanzamiento De Neuronas Individuales

The European Journal of Neuroscience. Apr, 2003  |  Pubmed ID: 12713639

Hemos demostrado previamente que intensidades etiquetados para proteínas sinápticas varían fuertemente entre botones sinápticos. Aquí abordamos las preguntas en cuanto a si existen niveles heterogéneos de integral de la membrana proteínas vesícula sináptica en los sitios de lanzamiento activos distintos de neuronas individuales y si estos sitios poseen las características ultraestructurales de las sinapsis. Por doble-inmunotinción con anticuerpos específicos contra sinaptofisina, synaptotagmin I, VAMP1 y VAMP2, identificamos diferentes niveles relativos de estas proteínas integrales de la membrana de las vesículas sinápticas en comparación con los botones de la misma neurona cortical de rata. También se pudo observar esta heterogeneidad entre las dos isoformas de VAMP1 y VAMP2. Mediante el estudio de pares de estas proteínas implicadas en la liberación de neurotransmisores, incluyendo ambas isoformas VAMP, demostramos también que los sitios que contienen predominantemente de una proteína sin embargo eran funcionales, interiorizada y había aparecido FM1-43 sobre el estímulo de potasio. Utilizando microscopía electrónica, mostramos que estos sitios activos podrían tener especializaciones sinápticas, o las características de la vesícula con várices sin un objetivo postsináptico. Várices diferentes de la misma neurona mostraron diferentes intensidades para las proteínas de la vesícula sináptica; algunas várices fueron capaces de internalizar y soltar FM1-43, mientras que otros callan. Estos resultados muestran que las proteínas de vesícula sináptica integral de la membrana diferencialmente se distribuyen entre sitios de liberación funcional de la neurona misma.

Transportadores De Glutamato Glial Y Maduración De La Corteza Somatosensorial Del Ratón

Cerebral Cortex (New York, N.Y. : 1991). Oct, 2003  |  Pubmed ID: 12967927

En el sistema nervioso adulto, neurotransmisión glutamatérgica es firmemente controlada por interacciones de neurona-glia a través de recaptación de glutamato glial por los transportadores específicos GLT-1 y GLAST. Aquí, hemos explorado el papel de estos transportadores en la maduración estructural y funcional de la corteza somatosensorial del ratón. Proporcionamos evidencia que GLT-1 y GLAST temprano y selectivamente expresan en barriles de P5 a P10. Microscopia electrónica y confocal confirman que la expresión se limita a la membrana astroglial. P12 y a pesar de un aumento de la expresión global como observado por immunoblotting, el patrón de barril de GLAST y GLT-1 tinción no es evidente. En P10 GLT-1- / - y ratones GLAST- / -, se conserva la segregación citoarquitectónicos de los barriles. Sin embargo, en P9-10, la respuesta funcional a la estimulación de la barba, medida por absorción de desoxiglucosa, está disminuida notablemente en GLT-1- / - y ratones GLAST /-. El papel de GLAST es transitorio, ya que la respuesta metabólica es ya restaurada en P11-12 en ratones GLAST- / - y permanece sin cambios en la edad adulta. Sin embargo, la eliminación de GLT-1 parece afectar la respuesta metabólica funcional hasta la edad adulta. Nuestros datos sugieren que las interacciones Astrocito-neurona mediante los transportadores de glutamato glial participan en la maduración funcional de la representación de la barba en la corteza somatosensorial.

Alterada La Formación De Sinapsis En La Corteza Somatosensorial Adultos De Ratones De Heterocigoto De Factor Neurotrófico Derivado Del Cerebro

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Mar, 2004  |  Pubmed ID: 15014114

Mayor estimulación sensorial en el camino de barba-a-barril adulto induce la expresión de BDNF así como la formación de sinapsis en la capa cortical IV. Aquí, hemos investigado si BDNF juega un papel en las alteraciones de la conectividad entre las neuronas analizando la ultraestructura del ratón heterocigoto BDNF, caracterizada por una disminución del nivel de expresión del BDNF. Usando microscopia electrónica de sección serial, medimos la densidad de sinapsis, morfología de la espina dorsal y la distribución de la vesícula sináptica que demuestran que los ratones con un nivel reducido de BDNF tienen un barril neuropil que es indistinguible de los controles de tipo salvaje. Después de 24 horas de estimulación de la barba, sin embargo, no hay ningún indicio de la formación de sinapsis en el ratón heterozigótico. Considerando que el equilibrio entre las sinapsis inhibitorias y excitatorias se modifica en los controles, mantiene constante en los heterocigotos. La distribución de vesículas sinápticas en las sinapsis excitatorias es el mismo en ratones heterocigotos y salvaje-tipo y no está influida por el paradigma de la estimulación. Volumen de la columna vertebral, sin embargo, es sin cambios por el estímulo en los animales de tipo salvaje, pero aumentan significativamente en los animales heterocigotos. Estos resultados proporcionan evidencia que, en vivo, BDNF juega un papel importante en el cambio estructural de circuitos corticales adultos como consecuencia de una mayor entrada sensorial.

La Inducción De La Columna Vertebral Y El Crecimiento La Formación De Sinapsis En El Reglamento Del Citoesqueleto De Actina Columna

Neuron. Oct, 2004  |  Pubmed ID: 15473970

Hemos explorado la relación entre la regulación del citoesqueleto de actina columna vertebral, la morfogénesis columna vertebral, y la formación de sinapsis mediante la manipulación de la expresión de la proteína de unión actina NrbI y sus mutantes de deleción. En las neuronas piramidales de hipocampo de rata cultivadas rodajas, NrbI se concentra en las espinas dendríticas mediante la unión al citoesqueleto de actina. La expresión de un mutante NrbI eliminación, que contiene el dominio de unión de actina, aumentó dramáticamente la densidad y la longitud de las espinas dendríticas con las sinapsis. Este hyperspinogenesis fue acompañado por polimerización de la actina mejorada y la motilidad columna vertebral. Puntos fuertes sinápticas se han reducido para compensar las sinapsis adicionales, manteniendo total de entrada sináptica por neurona constante. Nuestros datos apoyan un modelo en el que se promueve la formación de sinapsis por la actina impulsado por la motilidad.

Subcelular Dominio Restringido GABAérgico Inervación En La Corteza Visual Primaria En La Ausencia De Entradas Sensoriales Y Talámicas

Nature Neuroscience. Nov, 2004  |  Pubmed ID: 15475951

Clases distintas de las sinapsis GABAérgicas objetivo restringidos dominios subcelulares, regulación de tal modo diferencialmente la entrada, la integración y la salida de las neuronas principales, pero no está claro el mecanismo subyacente para dicha segregación de sinapsis. Aquí demostramos que las distribuciones de dos clases principales de GABAérgico sinapsis a lo largo de la perisomatic y dominios dendríticos de neuronas piramidales eran indistinguibles entre la corteza visual primaria en vivo y las culturas organotypic cortical. Por lo tanto, subcelular sinapsis dirigidas a es independiente de entrada talámico y probablemente implica moleculares etiquetas y formas independientes de la experiencia de la actividad.

Experiencia Y Maduración De La Actividad Dependiente De Perisomatic GABAérgico Inervación En La Corteza Visual Primaria Durante Un Período Crítico Postnatal

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Oct, 2004  |  Pubmed ID: 15509747

La red GABAérgico neocortical consiste en tipos de células de diversos interneurona que muestren distintas propiedades fisiológicas y apuntar sus inervaciones en compartimientos subcelulares de las neuronas principales. Inhibición dirigida hacia el soma y proximal de las dendritas es crucial en la regulación de la producción de neuronas piramidales, pero el desarrollo de la inervación perisomatic es mal entendido por la falta de marcadores específicos sinápticas. En la corteza visual primaria, por ejemplo, se desconoce si y en qué medida, la formación y maduración de las sinapsis perisomatic son intrínsecas a circuitos corticales o están regulados por la experiencia sensorial. Utilizando ratones transgénicos cromosoma artificial bacteriano etiqueta una clase definida de perisomatic sinapsis con una proteína fluorescente verde, aquí mostramos perisomatic inervación desarrollado durante un período postnatal prolongado después de la apertura del ojo. Maduración de la inervación perisomatic significativamente fue retardada por privación visual durante el tercero, pero no la semana quinta, postnatal, implicando un papel importante para la entrada sensorial. Para examinar el papel de mecanismos intrínsecos corticales, se desarrolló un método para visualizar perisomatic sinapsis de interneurons canasta en culturas organotypic cortical. Sinapsis perisomatic característico forman a través de un proceso estereotipado, que implica la extensión de distintas ramas terminales y la proliferación de perisomatic botones. Clavar neuronal en las culturas de organotypic era necesaria para la proliferación de botones y la extensión, pero no el mantenimiento, de ramas terminales. Juntos, nuestros resultados sugieren que, aunque la formación de sinapsis perisomatic es intrínseca a la corteza, experiencia visual puede afectar la maduración y el patrón de la inervación perisomatic durante un período crítico postnatal modulando el nivel de actividad de los nervios dentro de circuitos corticales.

Espinas Dendríticas Transitorias Y Persistentes En El Neocortex in Vivo

Neuron. Jan, 2005  |  Pubmed ID: 15664179

Espinas dendríticas fueron reflejadas durante días y meses en los mechones apicales de neuronas piramidales neocorticales (capas 5 y 2/3) en vivo. Una fracción de espinas delgadas apareció y desapareció durante unos días, mientras que la mayoría de espinas gruesas persistieron durante meses. En la corteza somatosensorial, de día postnatal (PND) de 16 a 25 de PND retracciones de la espina dorsal excedieron adiciones, resultando en una pérdida neta de espinas. La fracción de espinas persistentes (duración > o = 8 días) creció gradualmente durante el desarrollo y en la edad adulta (PND 16-25, 35%; PND 35-80, 54%; PND 80-120, 66%; PND 175-225, 73%), proporcionando evidencia que circuitos sinápticos continúan estabilizar incluso en el cerebro adulto, mucho tiempo después de la clausura de los períodos críticos conocidos. En 6 meses ratones, espinas voltee más lentamente en visual en comparación con la corteza somatosensorial, posiblemente reflejando diferencias en la capacidad de plasticidad dependiente de la experiencia en estas regiones del cerebro.

Inervación Aferente Sensorial Primaria Del Cuerno Dorsal Superficial En Desarrollo En La Zarigüeya Sudamericano Monodelphis Domestica

The Journal of Comparative Neurology. Mar, 2006  |  Pubmed ID: 16432898

El desarrollo de la inervación sensitiva primaria del cuerno dorsal superficial (SDH) fue estudiado en zarigüeyas postnatal Monodelphis domestica usando DiI etiquetado de aferentes primarios y con GSA-IB(4) lectina encuadernación e inmunoreactividad de la calcitonina Péptido relacionado con el gen (CGRP) para etiquetar las subpoblaciones aferentes primarias. También comparamos la sincronización de la inervación del SADO en las regiones cervicales y lumbares de la médula espinal. Las proyecciones aferentes primarias primeras a SDH emergen de la parte más lateral de la zona de entrada de la raíz dorsal en día postnatal 5 y proyecto alrededor del borde lateral de la SDH hacia lámina V. inervación de la SDH se produce lentamente durante las semanas de la segunda y tercera postnatales, con el aspecto más dorsal convirtiéndose en poblado por mediolaterally orientado fibras varicosas, antes de que el resto del espesor de la SDH dorsoventral se convierte inervado por fibras varicosas ramificación finas. Etiquetado con lectinas GSA-IB(4) también etiquetados SDH en P5, indicando que el GSA-IB(4) se expresa en aferentes primarios SDH/lámina V en el momento cuando hacen sus proyecciones en la médula espinal y fibras en el borde lateral del cuerno dorsal. Por el contrario, CGRP-immunoreactive aferentes no eran evidentes hasta día postnatal 7, cuando se observaron unas proyecciones cortas en el cuerno dorsal lateral. Estos aferentes entonces siguieron un patrón similar al desarrollo de proyectos GSA-IB(4) pero con una latencia de varios días. El patrón adulto de etiquetado por GSA-IB(4) se logra sobre día postnatal 20, mientras que el patrón adulto de CGRP etiquetado no fue visto hasta día postnatal 30. La microscopia electrónica reveló algunas sinapsis inmaduras en la región de la SDH en desarrollo en día postnatal 10 y procesos considerados precursores de sinapsis glomerulares (y por lo tanto de origen primario aferente) fueron visto por primera vez en día postnatal 16 y adoptaron su aspecto definitivo entre los días postnatales 28 y 55. Aunque el desarrollo estructural y funcional de miembros anteriores de Monodelphis neonatal es más avanzado que los miembros posteriores, encontramos poca evidencia de un retraso significativo en la invasión de la médula espinal por aferentes primarios en las regiones cervicales y lumbares. Estas observaciones, junto con la aparición de maduración similar de cortes histológicos de la médula rostral y caudal, sugieren que, a diferencia de las extremidades que inervan, las regiones espinales no exhiben un gradiente rostrocaudal grande en su maduración.

Plasticidad Estructural Tipo-específicas De Ramas Axonal Y Botones En El Neocortex Adulto De La Célula

Neuron. Mar, 2006  |  Pubmed ID: 16543134

Hemos reflejado axones en capa 1 (L) de la corteza de barril de ratón in vivo. Axones del tálamo y L2/3/5 o L6 se identificaron las células piramidales se basan en sus distintas morfologías. Sus patrones de ramificación y tamaños fueron estables en tiempos de meses. Sin embargo, botones y ramas axonal muestran los cambios específicos del tipo de cell. Plasticidad estructural en aferentes talamocorticales fue sobre todo debido a la elongación y contracción de ramas (rango, 1-150 microm durante 4 días; aproximadamente el 5% de la longitud total de axonal), mientras que la mayoría de botones persistió hasta por 9 meses (persistencia durante 1 mes aproximadamente 85%). En cambio, eran altamente plásticos botones de terminaux de axon L6 (persistencia durante 1 mes aproximadamente 40%), y otros botones del axón intracortical mostraron niveles intermedios de plasticidad. Retrospectiva la microscopia electrónica reveló que nuevos botones hacen sinapsis. Nuestros datos sugieren que la plasticidad estructural de ramas axonal y botones contribuye a la remodelación de los circuitos funcionales específicos.

Factor Neurotrófico Ciliar Activa Astrocitos, Redistribuye Sus Transportadores De Glutamato GLAST Y GLT-1 Balsa Microdominios Y Mejora El Manejo De Glutamato En Vivo

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. May, 2006  |  Pubmed ID: 16738240

Para estudiar el papel funcional de los astrocitos activados en la homeostasis de glutamato en vivo, se utilizó un modelo de activación astrocítico sostenido en el estriado de rata mediante entrega de lentivirales mediada por el gen de factor neurotrófico ciliar (CNTF). Astrocitos activada CNTF fueron proteínas de filamentos intermedios inmaduros hipertrófica, expresado y altamente glucosilada formas de sus transportadores de glutamato GLAST y GLT-1. Sobreexpresión de CNTF produjo una redistribución de GLAST y GLT-1 en microdominios de membrana funcional de la balsa, que son importantes para la absorción de glutamato. En contraste, CNTF no tuvieron ningún efecto detectable en la expresión de una serie de proteínas neuronales y en la transmisión glutamatérgica espontánea grabado de las neuronas espinosas medianas estriado. Estos resultados se replicaron en vitro aplicando recombinante CNTF sobre una cultura de estriado mixto neurona/Astrocito. Usando microdialysis en el estriado de rata, encontramos que la acumulación de glutamato extracelular inducida por quinolinate (QA) se redujo triple con CNTF. En consonancia con este resultado, el CNTF aumentó significativamente QA-inducida [(18) F] - fluoro - 2-desoxiglucosa absorción, un índice indirecto de la absorción de glutamato por astrocitos. Juntos, estos datos demuestran que la activación de astrocitos en vivo CNTF se asocia con marcados cambios fenotípicos y moleculares que conduzcan a un mejor manejo de los niveles crecientes de glutamato extracelular. Astrocitos activados por lo tanto pueden ser importantes agentes favorecen en condiciones patológicas relacionadas con defectos en la homeostasis de glutamato.

Crecimiento Dependiente De La Experiencia Y La Célula-tipo-específicas De La Espina Dorsal En El Neocortex

Nature. Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16791195

Circuitos funcionales en el neocortex adultos se ajustan a la nueva experiencia sensorial, pero desconocemos los mecanismos subyacentes sinápticos. Crecimiento y retracción de espinas dendríticas con formación de sinapsis y eliminación podrían cambiar circuitos cerebrales. En los mechones apicales de capa 5B (L5B) neuronas piramidales en la corteza de barril de ratón, un subconjunto de espinas dendríticas aparecen y desaparecen durante días, mientras que la mayoría de espinas son persistentes durante meses. Bajo las condiciones iniciales, nuevas espinas en su mayoría son transitorias y raramente sobreviven más de una semana. Espinas transitorias tienden a ser pequeñas, que son generalmente grandes espinas persistentes. Porque la mayoría sinapsis excitatorias en la corteza se producen en espinas, y porque sinapsis tamaño y el número de receptores de alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole el ácido propiónico (AMPA) son proporcionales al volumen de la columna vertebral, la excitación de neuronas piramidales probablemente es conducida a través de la sinapsis en espinas persistentes. Aquí probamos si la generación y la pérdida de espinas persistentes son realzadas por la novedosa experiencia sensorial. Repetidamente hemos reflejado espinas dendríticas durante un mes después de recortar bigotes alternativos, un paradigma que induce cambios funcionales adaptativos en circuitos neocorticales. Recorte de barba había estabilizado nuevas espinas y había desestabilizado espinas previamente persistentes. Nuevo persistentes espinas siempre forman sinapsis. Se agregaron preferencial en las neuronas L5B con complejos apicales penachos en lugar de simples penachos. Nuestros datos indican que la experiencia sensorial novela conduce la estabilización de nuevas espinas en subclases de neuronas corticales. Estos cambios sinápticos subyacen probablemente dependiente de la experiencia remodelación de circuitos neocorticales específicos.

Crecimiento De La Columna Vertebral Precede La Formación De Sinapsis En El Neocortex Adultos En Vivo

Nature Neuroscience. Sep, 2006  |  Pubmed ID: 16892056

Espinas dendríticas aparecen y desaparecen de una manera dependiente de la experiencia. Aunque algunas nuevas espinas han demostrado contener sinapsis, poco se sabe sobre la relación entre la suma de la columna y formación de sinapsis, el curso del tiempo relativo de estos eventos, o si están acoplados a de novo crecimiento de botones axonal. Hemos reflejado dendritas en corteza de barril de ratones adultos más de 1 mes, seguimiento de ganancias y pérdidas de espinas. Usando microscopia electrónica de serie de la sección, analizamos la ultraestructura de espinas y asociados de botones. Espinas reconstruidas poco después aparecían a menudo carecían de sinapsis, mientras que las espinas que persistieron durante 4 días o más, siempre tenían las sinapsis. Nuevas espinas tenían una gran relación superficie volumen y botones preferencial contactados con otras sinapsis. En algunos casos, dos espinas nuevos contacto con el mismo axón. Nuestros datos muestran que crecimiento de la columna vertebral precede la formación de sinapsis y esa nueva forma de sinapsis preferencial en botones existentes.

Plasticidad De Expresión Astrocítico Del Transportador De La Cobertura Y Glutamato En La Corteza Del Ratón Adulto

PLoS Biology. Oct, 2006  |  Pubmed ID: 17048987

Astrocitos juegan un papel importante en la eliminación de glutamato del compartimiento extracelular. Este espacio limita la activación de receptores de glutamato y afecta a la respuesta sináptica. Esta función de los astrositos es dependiente en su posicionamiento en la sinapsis, así como en el nivel de expresión de sus transportadores de glutamato de alta afinidad, GLT1 y GLAST. Usando análisis de Western blot y la microscopia electrónica sección serial, estudiamos cómo un cambio en la actividad sensorial afectado estos parámetros en la corteza adulta. Usando ratones, encontramos que 24 h de barba estímulo sacó un doble aumento en la expresión de GLT1 y GLAST en la correspondiente columna cortical de la corteza del barril. Esto regresa a los niveles basales 4 d después de la estimulación fue detenida, mientras que la expresión del transportador neuronal glutamato EAAC1 permaneció inalterada a lo largo. Análisis ultraestructural de la misma región demostró que la estimulación sensorial también provoca un aumento significativo en el envolvimiento astrocítico de sinapsis excitatorias sobre espinas dendríticas. Concluimos que un período de actividad neuronal modificado y liberación sináptica de glutamato conducen a una mayor cobertura astrocítico de la interfaz de bouton dorsal y un aumento en la expresión del transportador de glutamato en los procesos astrocíticos.

GAD67 Mediada Por Síntesis De GABA Y Señalización Regulan Inhibitoria Inervación Sináptica En La Corteza Visual

Neuron. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17582330

El desarrollo de circuitos inhibitorios GABAérgicos es formado por la actividad de los nervios, pero los mecanismos subyacentes no están claros. Aquí, demostramos una novedosa función de GABA en la regulación de inervación GABAérgico en el cerebro adolescente, cuando GABA es conocido principalmente como un transmisor inhibitorio. Caída condicional de la enzima limitante de velocidad sintética GAD67 en interneuronas de la cesta en la corteza visual adolescente dio lugar a déficits Autónoma de celular en la ramificación del axón, la formación de sinapsis perisomatic alrededor de neuronas piramidales y la complejidad de los campos de la inervación; la misma manipulación tuvo poca influencia en el posterior mantenimiento de sinapsis perisomatic. Estos efectos de la deficiencia de GABA fueron rescatados mediante la supresión de la recaptación de GABA y agonistas de los receptores GABA. Caída del germline de GAD67 pero no GAD65 mostraron déficits similares, sugiriendo un papel específico de GAD67 en la maduración de la inervación perisomatic. Puesto que los niveles intracelulares de GABA son modulados por la actividad neuronal, nuestros resultados implican la síntesis de GABA GAD67-mediada en regulación de la actividad dependiente de patrones de inervación inhibitoria.

Plasticidad De La Espina Dendrítica--actual Comprensión De Estudios in Vivo

Brain Research Reviews. Aug, 2008  |  Pubmed ID: 18353441

Cambios en la experiencia sensorial modifican la función de circuitos neuronales del cerebro adulto. Esta flexibilidad depende de la capacidad de las neuronas para cambiar la fuerza de sus conexiones. Más excitatorias conexiones en la corteza cerebral adultos se encuentran en espinas dendríticas, salientes de la dendrita que análisis in vitro e histológicos, han demostrado estar implicado en la plasticidad neuronal. El desarrollo reciente de técnicas de imagen in vivo ahora ofrece la posibilidad de explorar la plasticidad estructural dependiente de la experiencia en el cerebro adulto; los cambios en la conectividad neuronal que acompañan la reorganización funcional de los mapas sensoriales. Los láser microscopía en ratones transgénicos que expresan proteínas fluorescentes en neuronas corticales muestra que aunque la mayoría de espinas está presente durante todo el período de proyección de imagen de semanas una proporción de espinas es transitoria, apareciendo y desapareciendo en forma diaria. Una pequeña fracción aparece y estabiliza la formación de sinapsis, y esta proporción puede verse afectada por cambios en la experiencia sensorial. Esta formación de sinapsis ocurre preferentemente a través de la generación inicial de una columna de filopodial-como ponerse en contacto con un bouton axonal ya presente en el neuropil. Los resultados implican estos compartimientos especializados de la transmisión sináptica como desempeñando un papel central en la reorganización funcional de circuitos neuronales.

Sección Serial, Microscopía Electrónica De Barrido De La Utilización De Tejido De Cerebro Adulto Enfocado Rayo De Iones De Fresado

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Mar, 2008  |  Pubmed ID: 18353998

PSD-95 Promueve Formación De Columna De Sinaptogénesis Y Multiinnervated a Través De La Señalización De óxido Nítrico

The Journal of Cell Biology. Dec, 2008  |  Pubmed ID: 19075115

Densidad postsináptica 95 (PSD-95) es un importante regulador de la estructura sináptica y plasticidad. Sin embargo, su contribución a la formación y organización de la sinapsis sigue siendo confuso. Utilizando un electrón combinado microscópica, genética y enfoque farmacológico, descubrimos un nuevo mecanismo a través del cual el PSD-95 regula sinaptogénesis. Encontramos que PSD-95 sobreexpresión afectados la morfología de la columna vertebral pero también promueve la formación de espinas de multiinnervated (MISs) contactado por hasta siete terminales presinápticos. Específicamente, fue evitar la formación de múltiples contactos por la eliminación del dominio PDZ(2) de PSD-95, que interactúa con el óxido nítrico (NO) sintasa (NOS). Asimismo, sobreexpresión de PSD-95 combinado con interferencia mediada por RNA pequeña abajo-regulación o el bloqueo farmacológico de NOS impidió diferenciación del axón en várices y formación multisynapse. Por el contrario, tratamiento de hipocampales rebanadas con un donante o analógico de monofosfato de guanosina cíclico inducida por MISs. Bloqueo NOS también redujo la densidad de la columna vertebral y sinapsis en el desarrollo de las culturas hipocampales. Estos resultados indican que el sitio postsináptico, a través de una interacción NOS-PSD-95 y sin señalización, promueve la formación de sinapsis con axones cercanos.

Rápida Maduración Funcional De Las Espinas Dendríticas Nacientes

Neuron. Jan, 2009  |  Pubmed ID: 19186167

El crecimiento de la columna vertebral y retirada con la formación de sinapsis y la eliminación juega un papel importante en la conformación de los circuitos cerebrales durante el desarrollo y en el cerebro adulto, sin embargo, la relación temporal entre la morfogénesis de la columna vertebral y la formación de sinapsis funcionales sigue estando mal definido. Hemos fotografiado neuronas piramidales del hipocampo para identificar las espinas de diferentes edades. A continuación, utiliza dos fotones uncaging glutamato, la grabación de células enteras, y Ca (2 +) de imágenes para analizar las propiedades de espinas nacientes y sus vecinos mayores. Nuevas espinas expresado glutamato sensibles a las corrientes que eran indistinguibles de las espinas maduras de volúmenes comparables. Algunas espinas insignificantes exhibieron AMPA mediada por los receptores de las respuestas, pero la aparición de estos "silenciosos" espinas fue correlacionada con la edad, la columna vertebral. En contraste, los receptores de NMDA mediada por Ca (2 +) acumulaciones fueron significativamente menores en nuevas espinas. Nuevas espinas reconstruido utilizando microscopía electrónica de las sinapsis hechas. Nuestros datos apoyan un modelo en el que está estrechamente consecuencia y la ampliación de las espinas nacientes, junto a la formación y maduración de las sinapsis glutamatérgicas.

A Largo Plazo, De Alta Resolución De Imagen En La Corteza Cerebral Del Ratón Través De Una Ventana Craneal Crónica

Nature Protocols. 2009  |  Pubmed ID: 19617885

Para entender los mecanismos celulares y el circuito de la experiencia de la plasticidad dependiente de las neuronas y sus sinapsis necesitan ser estudiados en el cerebro intacto durante largos períodos de tiempo. De dos fotones del láser de excitación microscopía de barrido (2PLSM), junto con la expresión de proteínas fluorescentes, permite imágenes de alta resolución de la estructura neuronal in vivo. En este protocolo se describe una ventana craneal crónica para obtener acceso óptico a la corteza cerebral de ratón a largo plazo de imágenes. Una aleta pequeño hueso se sustituye con un cubreobjetos, que se sella permanentemente en su lugar con acrílico dental, proporcionando una ventana de imagen clara con un amplio campo de visión (aproximadamente 0,8-12 mm (2)). El procedimiento quirúrgico puede ser completada dentro de aproximadamente 1 h. La preparación permite obtener imágenes durante períodos de tiempo de meses, con intervalos de imágenes arbitrarias. El gran tamaño de la ventana de imagen facilita imágenes de la plasticidad en curso estructural de pequeñas estructuras neuronales en ratones, con bajas densidades de neuronas marcadas. El jardín entero de axones y dendritas de las neuronas individuales se pueden reconstruir.

Un Protocolo Para La Preparación De Las Neuronas GFP Marcado Previamente Reflejadas En Vivo Y En Los Preparativos De La Rebanada Para El Análisis Microscópico De Luz Y Electrónica

Nature Protocols. 2009  |  Pubmed ID: 19617886

Imagen in vivo de la proteína verde fluorescente (GFP)-etiqueta las neuronas en el cerebro intacto se está utilizando cada vez más para estudiar la plasticidad neuronal. Sin embargo, interpretar los cambios observados como modificaciones en la conectividad neuronal necesita información acerca de las sinapsis. Aquí mostramos que axones y dendritas de neuronas GFP marcado previamente reflejadas en el ratón vivo o en preparaciones de rebanada mediante microscopía láser 2 fotones pueden analizarse usando luz y microscopia electrónica, que permite la reconstrucción morfológica de las sinapsis en las neuronas de la imagen, así como aquellos en el neuropil circundante. Describimos cómo, durante un período de 2 días, el tejido reflejado es fijo, en rodajas e inmuno-etiquetado para localizar las neuronas de interés. Una vez encajado en la resina de epoxy, la neurona toda puede entonces establecerse en tres dimensiones (3D) para análisis morfológico detallado con microscopia ligera. Axones y dendritas específicas puede ser aún más en serie fina seccionado, reflejada en el microscopio electrónico (EM) y luego la ultraestructura analizados en las imágenes de la serie.

Detección Automática Y Segmentación De Los Contactos Sinápticos En Casi Isotrópicos Imágenes Serie Microscopía Electrónica

PloS One. 2011  |  Pubmed ID: 22031814

Se describe un protocolo para la detección totalmente automatizado y la segmentación de la asimetría, que se presume las sinapsis excitadoras, en serie de imágenes de microscopía electrónica de los adultos la corteza cerebral de los mamíferos, tomadas con el haz de iones enfocado, microscopio electrónico de barrido (FIB / SEM). El procedimiento se basa en la máquina de aprendizaje interactivo y sólo requiere unos pocos sinapsis etiquetados para su formación. El aprendizaje estadístico se realiza en las características geométricas de los barrios 3D de cada voxel y pueden aprovechar plenamente la alta z resolución de los datos. En un conjunto de datos de validación cuantitativa de las sinapsis en el 111 409 imágenes de 1948 × 1342 píxeles con anotaciones manuales por tres expertos independientes de la tasa de error del algoritmo resultó ser comparable a la de los expertos (0,92 retiro del producto a 0,89 de precisión). Nuestro software ofrece una interfaz cómoda para el etiquetado de los datos de entrenamiento y la posibilidad de visualizar y corregir los resultados en 3D. El código fuente, los datos de prueba y la anotación de tierra la verdad están libremente disponibles en el sitio web de http://www.ilastik.org/synapse-detection.

GABA Señalización Promueve La Eliminación De Sinapsis Y Poda Del Axón En El Desarrollo De Interneuronas Inhibitorias Corticales

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Jan, 2012  |  Pubmed ID: 22219294

La acumulación de pruebas indica que GABA actúa más allá de la transmisión sináptica inhibitoria y regula el desarrollo de las sinapsis inhibitorias en el cerebro de vertebrados, pero el mecanismo celular subyacente no se entiende bien. Hemos combinado en proyección de imagen de axones corticales de GABAérgico en escalas de tiempo de minutos a días con manipulación genética unicelular de la liberación de GABA para examinar su papel en distintas etapas de formación de sinapsis inhibitorias en el neocortex del ratón. Hemos demostrado anteriormente, por la caída genética de la síntesis de GABA en el desarrollo de interneurons, que GABA señalización promueve la maduración de las sinapsis inhibidoras y axones. Aquí encontramos que un bloqueo completo de la liberación de GABA en interneuronas cesta dio lugar a un efecto opuesto, un célula autónomo aumento en la densidad de axon y bouton con estructuras de sinapsis aparentemente normal. Estos resultados demuestran no sólo que GABA per se no es necesaria para la formación de sinapsis, pero también descubrir una nueva faceta de GABA en la regulación de la eliminación de sinapsis y poda del axón. Proyección de imagen vivo reveló que en desarrollo GABAérgico axones forman un gran número de botones transitorias, pero sólo un subconjunto se estabilizó. Bloqueo de liberación llevó a bouton significativamente mayor estabilidad y filopodios densidad, aumenta la extensión de rama del axón y disminuyó la retracción de la rama. Nuestros resultados sugieren que un componente importante de la función del GABA en el desarrollo de la sinapsis es eliminación mediada por transmisión de subconjuntos de contactos nacientes. Por lo tanto, GABA puede regular la formación de sinapsis inhibitorias dependientes de actividad eliminando ciertos contactos nacientes coordinadamente promoviendo la maduración de otras sinapsis nacientes.

Segmentación Supervoxel De Mitocondrias En Pilas De Imagen Em Con Características De Forma Aprendida

IEEE Transactions on Medical Imaging. Feb, 2012  |  Pubmed ID: 21997252

Se está haciendo cada vez más claro que las mitocondrias juegan un papel importante en la función neuronal. Estudios recientes muestran morfología mitocondrial a ser cruciales para la fisiología celular y la función sináptica y se sospecha fuertemente un vínculo entre defectos mitocondriales y enfermedades neuras-degenerativas. La microscopia electrónica (EM), con su resolución muy alta en las tres direcciones, es una de las herramientas claves para examinar más de cerca estas cuestiones pero la enorme cantidad de datos que produce hace necesario el análisis automatizado. Estado-of-the-art algoritmos de visión diseñadas para funcionar con imágenes 2D naturales tienden a realizar mal cuando se aplica a los datos de EM por una serie de razones. En primer lugar, la magnitud de un volumen típico de EM hace más modernos esquemas de segmentación insuperable. Además, la mayoría de los enfoques ignoran señales de forma importante, confiando sólo en estadísticas locales que se confunden fácilmente cuando se enfrentan con ruido y texturas inherentes a los datos. Finalmente, la Asunción convencional que gradientes de fuerte imagen corresponden siempre a los límites del objeto es violada por el alboroto de las membranas de la distracción. En este trabajo proponemos un gráfico automatizado de esquema que aborda estas cuestiones de particionado. Reduce la complejidad computacional accionando en supervoxels en vez de voxels, incorpora características de forma capaces de describir la forma tridimensional de los objetos de destino y aprende a reconocer el aspecto distintivo de los verdaderos límites. Nuestros experimentos demuestran que nuestro enfoque es capaz de mitocondrias de segmento en un nivel cercano de un humano anotador y supera a una técnica de segmentación 3D estado-of-the-art.