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Articles by Steven Heidemann in JoVE

 JoVE Neuroscience

Axonal 개발 제어하기 위해 뉴런의 기계 조작


JoVE 2509 4/10/2011

Department of Zoology, Michigan State University, East Lansing

2에서 1,000 사이 microdyne 범위에서 뉴런에 힘을 응용 프로그램의 직접 측정은 눈금 유리 바늘을 사용하여 높은 정밀도로 달성하고 있습니다. 이 방법론은 axonal 개시, axonal 긴장, axonal 연신율의 속도 및 힘 벡터를 포함 axonal 개발의 여러 측면을 제어하고 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

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기계식 장력 Hippocampal 뉴런 Axonal 운명을 지정할 수 있습니다

여기 우리 여부 적용 된 기계적인 긴장 undifferentiated 사소한 프로세스 axons 될 교양된 hippocampal 뉴런의 자극 것 긴장 이미 편광된 신경에 두 번째 축 삭 유도 수 있는지 물었다. 부 프로세스에 적용 하는 실험 긴장 생산 기존 축 삭의 존재에 관계 없이 axonal 문자를 설명 하는 확장. 견인된 neurites의 자발적인 성장 원뿔 사전 높은 비율 보여 주며 견인 후 1-3 d에 대 한 밖으로 성장 하기를 계속할 수 있습니다. 실험 neurites의 발달 과정 unmanipulated 자발적인 axons 비슷한 것으로 나타났다. 또한, 실험적으로 길쭉한 neurites 보여 axonal 마커 dephospho-타우와 L-1의 compartmentation 견인된 파생물에 자발적인 축 삭 손실 24 h. 이미 편광된 신경에서 두 번째 축 삭의 확장 리드 하지 않습니다 후 즉시 또는 더 긴 기간 성장 후. 또한, 이후에 자발적인 성장을 콘 사전 시작 견인된 neurite는 여전히 형제 프로세스 보다 더 이상 하는 동안에 axonal 문자 인수 시작 neurites 드 노 보 수 있었습니다. 이 중요 한 neurite 길이의 성과 결정 axonal 사양 보다는 그 긴장을 제안 합니다.

여 자가 개 뉴런의 문화입니다

단일 8 일 병아리 태아 개 분리 생성 > 10(7) 신경 거의 순수한 문화에. 우리의 메서드 쥐 hippocampal 신경 세포와 유사한 진부한 발달 순서에 의해 낮은 밀도 (10(4) 셀/cm2)에서 문화에 3-4 일 후 축 삭과 전형적인 pyrimidal 셰이프를 개발 하는 이러한 신경 세포의 50-70%를 사용 합니다. 여자 개 신경 세포에 대 한 문화 방법 비정상적으로 신속, 저렴, 간단 하 고, 이며 학부 실험실 연습에 사용할 수 있습니다. 해 부 및 조직의 분리는 간단 하 고 신속 하 게 필요한 부 오픈에서 30 분 미만 셀 도금 닭고기 달걀. 이러한 신경 세포와 1 주일에 대 한에 대 한 성장에 의해 axonal 개발 교 지원이 필요로 하지 않습니다. 신경 세포는 CO2 종속 (중간 199) 또는-10% 태아 소 혈 청 및 신경 문화에 대 한 고전적인 N2 보완에 따라 보충 독립 (Liebovitz L15) 미디어 문화 polylysine 처리 표면에 재배 됩니다.

거꾸로 현미경으로 라이브 셀 이미징 오픈 접시 인큐베이터

여기 우리는 디자인 및 라이브 셀 이미징에 사용 하기 위해 거꾸로 가벼운 현미경의 무대에 대 한 저렴 한 셀 문화 인큐베이터의 제조 기술. 이 장치 좋은 안정성과 37 섭씨 온도에서 세포 배양 온도 유지 하 고, 평형에 도달 하면 오일-집중 렌즈 20-25 분에 대 한 이미지의 초점 안정성을 제공 합니다. 우리 기술 인큐베이터의 두 가지 버전: 유리 coverslips 셀의 이미징에 대 한 표준 60 mm 플라스틱 문화 요리와 다른 버전에 사용 하기 위해 하나. 중 400 달러 미만 대 한 만들 수 있습니다. 대부분의 구성 요소는 상업적으로 널리 사용 되 고 간단한 배선 및 조립 3 h 필요. 거꾸로 현미경에 라이브 셀 이미징 장치 일반적으로 유용, 비록 그것이 작품에 특히 적합 한 악기에서 전기 생리학 또는 micromanipulation 같은 문화에 소개. 디자인 컨트롤 성능 감지 및 응답 사이의 지연 시간에 의해 제한 됩니다 원칙을 기반으로 합니다. 디자인의 핵심 요소는 문화 선박을 둘러싼 mini-incubator로가 열, 온도 제어 알루미늄 링입니다. 이러한 이유로 우리 우리의 디자인 "ringcubator" 호출

향해 셀 역학에 대 한 지역 접근

동물 세포의 실제, 소재 속성의 연구를 검토 하는 여기와 탄성 강성 하 고 그들을, 응답 하는 방법을 지정 하 고에 의해 형성, 유체 점도 같은 그들의 cytoskeleton 세력 내부와 밖으로. 현재 및 역사적으로, 대부분의 이러한 연구 결과 셀 속성의 단일 값을 보고 또는 nonliving 자료에 기반 한 광범위 한 구조 모델 제안. 우리는 셀과 셀의 능력을 신속 하 게 그것의 기계 동작 변경 내에서 잘 설립 지역 차이에 큰 중점을 배치 같은 물리적 연구 대부분의 세포 생물학에 관심 있을 것 이라고 생각

메 틸 수은에 한 Intraneuronal Divalent 양이온 규제의 장애: 특정 대상을 변경 된 신경 개발 및 메 틸 수은 중독에 대 한 세포 독성에 관여 하는?

메 틸 수은 모든 종류의 세포 단백질의 thiol 그룹에 바인딩할 능력에도 불구 하 고 소 뇌의 세분화 된 계층의 특정 상대적으로 퇴보를 일으키는 원인이 되는 환경 오염 물질. 특정 기본 메커니즘 중 MeHg 셀의 대상으로 중독에 달려 있습니다 특정 수용 체와 divalent 양이온 항상성, 관련 된 다른 대상 특히 세포내 칼슘 (Ca(2+)(i) 신호입니다. MeHg Ca(2+)(i) 항상성 다양 한 기본 문화에서 소 뇌과 립 세포를 포함 한 신경 모델을 방해 하 고 MeHg 유도 된 세포 죽음, 장애 시 냅 스 기능 및 신경 개발에 기여. [Ca(2+)](i) 레 귤 레이 션 Ca(2+) 레 귤 레이 션 organelles, 특히 미토 콘 드리 아와 부드러운 endoplasmic 그물 (SER)에 의해 영향을 미치는 특정 경로 통해 발생 합니다 흥미롭게도, 중단. 영향을 미치는 cholinergic 경로 [Ca(2+)](i) 신호 또한 중요 한 대상이 될 듯하다 특히 muscarinic 아 세 틸 콜린 (ACh) 수용 체 ca(2+)에 연결 되어 있는 이노 시 톨-1,4,5-삼인산 (IP(3)) 수용 체 통해 출시. [Ca(2+)](i) dysregulation 개발 축 삭에 특정 별로 상호 작용을 통해 소 뇌 신경 발달 관찰된 변경 기초도 있습니다. 이 리뷰에서 우리는 MeHg 신경 개발 및 세포 죽음의 장애를 일으키는 것으로 특정 대상에 영향을 미치는 가설 검토.

느린 Axonal 전송 하는 것이 무엇입니까?

느린 axonal 전송 현상은 광범위 하 게 합의 하는 동안 기본 메커니즘 논쟁 되었습니다 수십 년 동안. 지금 몇 가지 다른 메커니즘 느린 axonal transport로 기여할 수 있는 설득력 있는 증거가 이다. 아직 다른 이론의 지지자 명시적으로 어떤 적어도 처음 모델을 반대 하는, 통합 주 저하 고 있다. 느린 교통은 최소한으로 포함 하는 메커니즘을 통해 발생 하는 복수 현상 하는 것이 좋습니다: 고분자 및 multi-protein 단지;으로 수용 성 단백질의 분자 모터 기반 전송 보급; 그리고 엉 블록 전송 axonal 프레임 워크의 낮은 속도로 전송 및 견인된 성장 (때문에 본문 크기에서 증가)에 의해. 전송의 앞에서 설명한 메커니즘을 통합 하는 것 외에도 전송 모드의 하위 집합에서 지역, 길이, 종, 셀 유형, 발달 단계에 따라 주어진된 신경 작동 더는 것이 좋습니다. 우리 믿고 더 나은 axonal 전송 속도를 복수 이렇게 그것의 복잡 한 현상에 설명 합니다: 자사의 bi 방향;를 포함 하 여 운송 화물, 뿐만 아니라 해부학, 셀 유형 및 발달 단계 속도 차이 따라 서로 다른 속도.

성장 및 신장 내과 축 삭을 따라입니다

기계식 장력 axonal 신장에 특히 효과적인 자극 하지만 약간 새로운 축 삭 형성의 리드에 대 한 알려져 있다. 이 과정을 이해 하기 위해 우리 axonal 분기 포인트의 움직임 검사, 구슬 축 삭에 바인딩되며 axonal 폭을 모니터링 하면서 미토 콘 드리 아를 도킹 합니다. 축 삭을 따라 지니는 스트레칭 및 볼륨 추가 제안 신장 발생 패턴에 이동이 마커를 찾았습니다. "길이"와 "성장" 간의 결합 테스트, axons 성장과 성장 원뿔 또는 셀 바디 적용 긴장을 조절 하 여 일시 중지를 강요 하면서 axonal 너비를 측정 했습니다. 연신 율의 높은 속도 중 박 형 고 성장 원뿔 고정 되었습니다 때 두꺼워 axons를 찾았습니다. 이러한 연구 결과 축 삭을 스트레칭과 성장 발생, 느슨하게 결합 된 단계에서 축 삭을 따라 볼륨 추가 하 여 때문에 길어 원인 강제로 것이 좋습니다.

Axonal 중생의 둔화는 노화 하는 동안 증가 Axonal 점도와 상관 된다

우리 시대, axonal 재생성 속도 감소. 생물 리 수준에서 발생 하는 이유는 잘 이해 되지 않습니다.

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