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Articles by Jason Ballweg in JoVE
JoVE Neuroscience
Nucleofection 및 배아 마우스 Hippocampal과 두피 뉴런의 주요 문화
Department of Anatomy, University of Wisconsin-Madison
이 프로토콜은 electroporation과 문화 마우스 hippocampal 및 대뇌 피질의 뉴런을 통해 transfect, 해부하다하는 데 필요한 단계를 설명합니다. 장기 문화가 synaptogenesis 및 돌기 척추 분석 연구에 사용할 수 있지만 단기 문화는 축삭의 파생물과지도의 연구에 사용할 수 있습니다.
Other articles by Jason Ballweg on PubMed
위치 및 원자 힘 현미경을 사용 하 여 단백질의 직접된 조립 하 여 금 표면에 뉴런의 지도
우리는 원자 힘 현미경 나노리 접착, 성장 및 Au 표면에 대뇌 피 질의 신경 세포의 상호를 효과적으로 제어 하는 방법을 보여 줍니다. Au 표면 패턴화 된 단백질의 두 종류를 사용 하 여 잘 정의 된 위치에서 뉴런의 immobilization 시연: 1) 폴 리-d-lysine (PDL) 긍정적으로 충전된 polypeptide 조직 문화와 2) laminin, 세포 외 매트릭스의 구성 요소에서 광범위 하 게 사용 합니다. 우리의 결과 신경 세포를 제한 하 고 그들의 성장 및 Au 표면에 상호, well-controlled 신경 위치와 연결 된 인공 신경 어셈블리의 엔지니어링을 향한 중요 한 단계를 제어할 수 PDL 및 laminin 패턴을 사용할 수 있음을 보여 줍니다.
Nanopatterned 골드 표면에 신경 성장의 거리 의존도
엄청난 근본적인 중요성은 뇌의 네트워크 개발을 이해 하지만 그 구조 및 기능의 복잡성 때문에 대단히 까다롭습니다. 대상 영역 및 지도 요인 막 바인딩 단백질, 화학 그라데이션, 기계식 지침 신호, 등, 등 특정 상호 axonal 탐색 메커니즘 크게 알려지지 않은. 신경망 형성의 연구에 대 한 현재 제한 정확 하 게 뉴런의 작은 그룹의 연결을 제어 하는 기능입니다. 이러한 네트워크 디자인의 첫 단계는 "규칙" 중앙 신경 시스템 (CNS) 뉴런 하나 다른 기능 연결을 사용 하는 이해 하는 것. 여기에 우리가 성장 하 고 단순화 된 형상에 Au 기판에 꽃무늬 신경 세포의 작은 숫자의 연결에 대 한 새로운 규칙의 윤곽을 그리 다 시작. 이러한 연구 조직 기능 그대로 시스템에 결정 하는 메커니즘에 대 한 새로운 통찰력을 얻을. 우리는 정확 하 게 위치 하 고 이러한 표면에는 뉴런의 성장을 제어 이전에 보고 된 원자 힘 현미경 (AFM) 나노리 메서드를 사용 합니다. 다른 기하학적 매개 변수를 검사 하 여 우리는 양적 하 고 체계적으로 분석 어떻게 신경 성장 이러한 매개 변수에 따라 달라 집니다.
반도체 Nanomembrane 튜브: 제어 Neurite 파생물에 대 한 3 차원 감 금
많은 신경 문화 연구, neurite 마이그레이션, 플랫에 오픈 표면 3 차원 (3D) microenvironment in vivo를 반영 하지 않습니다. 그걸 염두에 두고, 긴장의 반도체 튜브를 사용 하 여 배열 실리콘 (Si)과 게르 마 늄 (Ge) nanomembranes를 조작 하 고 기본 대뇌 피 질의 뉴런의 세포 문화 기판으로 그들을 고용 하는 것. 우리의 실험 SiGe 기판 및 튜브 제조 공정은 생물학적으로 가능한 신경 세포에 대 한 표시. 우리는 또한 신경 세포 접착 요인의 부재에도 튜브 지형에 의해 유인 하 고 파생물 동안 튜브를 통해 전달 하기 위해 유도 수를 관찰 합니다. 열기 튜브 가까이 개별 뉴런의 선택적 시드 결합, 튜브 내의 성장 단일 축 삭에 제한 될 수 있습니다. 또한, 튜브 기능 자연 myelin 유사한 물리적 및 전기적으로, 그리고 축 색 막으로 밀폐 된 3D 접촉을 제공 하 고 잠재적으로 세포 외 솔루션에서 보 온 된 축 삭의 가까이 수 관 직경을 제어 가능.
수지상 쪽이 PSD 95 BDNF 유발 증가 동적 Microtubule 침략 필요합니다
Microtubules (MTs) 동적 중 합을 통해 성숙한 hippocampal 신경 세포의 수지상 쪽이 입력 할 수 있습니다. 이러한 마운트 침략은 직접 관련 된 신경 활동, 그들의 기능은 알 수 없는 남아 있습니다. 여기 우리 쪽이로 마운트 항목 두뇌 파생 한 neurotrophic 요인 (BDNF) 치료 후 postsynaptic 밀도-95 (PSD-95) 단백질의 증가 조절 마우스 hippocampal 뉴런에서 보여줍니다. 이 총 내부 반사율 형광 현미경 검사 법을 사용 하 여, 우리 BDNF 쪽이 평균 산 유지 시간을 연장 하 고이 효과 TrkB 수용 체 활성화에 의존을 보여줍니다. 추가 검사 산 중 합 쪽이로 신속한 PSD 95 증가 척추 머리에 대응을 밝혔다. 시간이 지나면서, 쪽이 BDNF 신청 후 Mts의 대상만 하지 전에, PSD-95에 강력한 증가 보였다. 반대로, 쪽이 완전히 결여 된 MT 침략 PSD-95의 수준에 상당한 변화가 보였다. 산 역학의 약리 저해 폐지 PSD 95 BDNF 유발 증가. 함께, 이러한 결과 BDNF 치료 후 쪽이 내의 PSD-95에서 잘 알려진 증가 MT 수지상 쪽이 침략에 따라 가설을 지원 합니다. 따라서, 우리의 연구 동적 Mts와 postsynaptic 구조 사이의 직접 링크와 MT 수지상 쪽이 침공에 대 한 기능적 역할을 제공 합니다.
동적 Microtubules 시냅틱 NMDA 수용 체에 종속적인 척추 확대 추진
뇌의 흥분 성의 대부분의 시 냅 스 터미널 수지상 쪽이에 범 하다. 우리와 다른 동적 microtubules (MTs) 수지상 축에서 등뼈를 입력 표시 최근에 있다. 그러나, 오랫동안 척추 소성에 Mts에 대 한 직접 역할은 아직 증명 해야 하 고 MT 척추 침략은 직접 시 냅 스 활동에 의해 영향을 여부 불분명 남아. 척추 형태 및 시 냅 스 강도에서 지속적인 변화 시 냅 스 NMDA 수용 체 (NMDARs)의 활성화에 의해 트리거될 수와 학습 및 메모리 프로세스와 관련 된. MTs NMDAR 종속 척추 소성에 참여 여부를 결정 하려면 우리 시 냅 스 Nmdars의 급성 활성화 전후 산 역학 및 척추 형태 라이브 마우스 hippocampal 피라미드 뉴런에서 몇 군데. 시 냅 스 NMDAR 활성화 MT 척추 침략 및 지속적인 증가 척추 크기에 침공된 쪽이 훨씬 더 빨리 전시 및 비 침공 쪽이 보다 더 많은 성장을 승진. 개별 MT 침략 척추 크기 긴 다음 NMDAR 활성화를 유지 하는 급속 한 증가 발생 합니다. NMDARs 또는 동적 Mts의 저해 NMDAR 종속 척추 성장을 차단 합니다. 함께 이러한 결과 MT 척추 침략 긍정적으로 시 냅 스 Nmdars를 통해 신호에 의해 통제 된다 처음으로 입증 하 고 타겟된 쪽이에 지속적인 구조적 변화에 기여.
