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Una ventaja adicional del sistema de cultivo Aplysia viene del hecho de que las neuronas sinapsis demostrar la especificidad de la cultura en 4,5. AsÃ, las neuronas sensoriales no forman sinapsis con ellos mismos (autapses) o con otras neuronas sensoriales, ni forman sinapsis con las neuronas no son objeto de automotor identificado en la cultura. Las varices, los sitios de contacto sináptico entre las neuronas sensoriales y motoras, son lo suficientemente grandes (2-7 micras de diámetro) para permitir la formación de sinapsis (asà como cambios en la morfologÃa sináptica) con las neuronas motoras de destino para ser estudiado a nivel microscópico de luz.
En este vÃdeo, que muestran cada paso de la preparación de sensorio-motor cultivos de neuronas, incluyendo adultos y anestesiar Aplysia juvenil, la disección de sus ganglios, la digestión de la proteasa de los ganglios, la eliminación del tejido conjuntivo por microdisección, la identificación de dos neuronas sensoriales y motoras y la eliminación de cada tipo celular por microdisección, revestimiento de la neurona motora, además de la neurona sensorial y la manipulación de las neuritas sensorial para formar el contacto con el cultivo de neuronas motoras.
Limpiar las herramientas y los platos Sylgard con etanol, enjuáguelos completamente con ddH 2 0 y luego colocarlos en> 1 hora bajo una luz UV en el barrio la cultura.
Preparar electrodos fuerte para microdisección de las neuronas. El uso de un extractor de microelectrodos (por ejemplo, Sutter Flaming Brown P-97), tire de los electrodos de vidrio con pipeta de 1,5 mm de diámetro exterior, 0,86 a 1,12 mm de diámetro interior y 100 mm de longitud (por ejemplo, AM catálogo del sistema # 628000; Instrumentos World Precision TW150-4, 1,55 / 1,12). Utilice los parámetros que producen un electrodo con punta fina larga y tenue de la resistencia tan alta que no hay producto capilar de lÃquido cuando se coloca en solución. La presencia de un menisco lÃquido significa que la punta del electrodo puede dañar las neuronas durante el aislamiento. El libro de cocina de electrodos Sutter ofrece excelentes pautas para la creación de programas de los electrodos. Nosotros usamos un filamento de caja, y una de un solo paso para generar atracción electrodos cultura.
Animales: uso en adultos 80 a 100 g Aplysia para el aislamiento de las neuronas sensoriales y de la LFS neuronas motoras. El uso de menores 4.1 g Aplysia para el aislamiento de las neuronas motoras L7. Retire con cuidado a los animales de los tanques de agua de mar, y mantener en agua de mar (en el vaso, cuchara o una bolsa de plástico) para no más de 30 minutos antes de comenzar la anestesia y el procedimiento de la cultura.
Cultura procedimiento
A. Cultivo pleural neuronas sensoriales de 80-100 g Aplysia
Anestesiar a los animales para la extracción de los ganglios: Inyectar 0,35 M de MgCl 2 en adultos Aplysia (80-100 g) con una jeringa de 60 ml con una aguja de 1,5 pulgadas de calibre 18. Introduzca el pie del animal en un ángulo de 35 grados, y no entrar en demasiada profundidad. El objetivo es inyectar en el hemocele del animal, sin penetrar en los órganos internos. El animal debe ser muy distendido y relajado.
La digestión de los ganglios de la proteasa: Coloque los ganglios en la solución de proteasa (10 mg / ml de 1 unidad / mg en L15) en una incubadora a 34,5 ° C (34-35 ° C está bien) durante 2 horas y 15 minutos. Con la punta fina pinza de transferencia y lavado de los ganglios en ASW en tres ocasiones. Mantenga los ganglios en el L15. Tenga en cuenta que el tiempo de incubación puede variar de la proteasa. El propósito es permitir que el tejido conectivo que se puede quitar fácilmente. Si es demasiado difÃcil desheath los ganglios sin dañar las neuronas, aumenta el tiempo de incubación de la proteasa. Si es muy fácil de desheath los ganglios, y las neuronas son "suaves", reducir el tiempo de incubación de la proteasa.
Desheathing los ganglios: Transferencia de la proteasa digerido ganglios a un 60 mm o 35 mm plato que contiene Sylgard y L15. Viendo bajo un microscopio estereoscópico (con iluminación halógena exterior), quitar los ganglios pedal y precisar los ganglios pleural en el plato Sylgard en la orientación adecuada con alfileres de insectos y unas pinzas finas. Con el fórceps y tijeras quirúrgicas Vanna, levante con cuidado el tejido conectivo y corte para exponer el grupo sensorial. Tenga cuidado de no tocar nunca ni dañe la somata neuronal. Elimine cualquier exceso de tejido conectivo en el plato y añadir más medio, asegurándose de no exponer el ganglio desheathed al aire. El grupo sensorial se compone de aproximadamente 200 neuronas de clúster de 40 a 50 micrones de diámetro. Establecer un alfiler para hacer un "post" a corta distancia de la Gangliones (en el campo de visión).
Incubación: dejar los platos en la platina del microscopio a temperatura ambiente durante no menos de 3 horas. En forma rutinaria a dejar toda la noche. Asegúrese de que la platina del microscopio es imperturbable durante este perÃodo. Cubrir el escenario con papel de aluminio para protegerlo de la luz. Con cuidado, traslado a una incubadora de 18 ° C.
Anestesiar a los animales para la extracción de los ganglios. Para LFS neuronas motoras, como se describe para hacer pleural neuronas sensoriales. Para L7 las neuronas motoras, inyectar 0,35 M de MgCl2 en Aplysia juvenil (1-4 g) con una jeringa de 10 ml con una aguja de calibre 21.
Diseccionar los ganglios abdominales: Pin el animal anestesiado en un plato de disección como se describió anteriormente (con 21 agujas de calibre para los animales jóvenes). El uso de un fórceps y tijeras finas, cortar los ganglios abdominales.
La digestión de los ganglios de la proteasa: Esto se hace como se describe en las neuronas sensoriales pleural, salvo que el tiempo de digestión se reduce a 1 h 45 min de los ganglios de juveniles (1-4 g) los animales.
Neuronas Revestimiento: Utilice un Pipetman (P10) para la transferencia de las neuronas individuales de la antena Sylgard a una placa de cultivo como se describe en las neuronas sensoriales.
Dejar los platos en la platina del microscopio a temperatura ambiente durante no menos de 3 horas y traslado a una incubadora de 18 ° C como se describe en las neuronas sensoriales.
A pesar de la dificultad de la preparación de los cultivos Aplysia neuronal, que poseen una serie de ventajas únicas y valiosas para el estudio de la formación de sinapsis y la plasticidad sináptica. Forman conexiones monosináptico en la cultura que pueden ser monitoreados mediante el registro de electrodos fuerte durante perÃodos de dÃas. Protocolos bien caracterizados existen que provocan las formas de plasticidad que tienen un claro paralelismo en el comportamiento del animal. Los estÃmulos pueden ser aplicados a la bañera o en subconjuntos de synapses6, 7, y la geometrÃa de culturas puede ser variada, para que una neurona sensorial contactos de la neurona del motor único, o una neurona sensorial con un axón bifurcado dos contactos de las neuronas motoras, sensoriales o dos neuronas en contacto con un neurona motora individual. Las vÃas de la biologÃa molecular y celular puede ser alterada en las neuronas individuales mediante microinyección de ADN, el ARN, siRNA y otros reactivos, y los efectos sobre la estructura y la función neuronal, la transmisión sináptica y la plasticidad se puede controlar con resolución temporal y espacial. El NIH y el Instituto Broad están a punto de completar la secuenciación del genoma Aplysia, que debe
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0.35 M MgCl2, stored at room temperature, used for anesthesia.
Poly-L-lysine solution, Sigma: P-1524, MW >300,000, made in 0.1M Sodium Borate pH8.2 to 0.5mg/ml solution. Vortex well and filter sterilize through a 0.22 μm filter, store it at 4C°. Do not freeze-thaw.
L-15 Medium powder (Leibovitz) (Sigma: L4386) supplemented with the salts as below to make 1 liter
L-15 powder
13.8g
NaCl
15.4 g
D-Glucose
6.24 g
MgSO4€¢7H20
6.45g
KCl
350 mg
NaHCO3
170 mg
MgCl2€¢6H2O
5.49 g
CaCl2€¢2H2O
1.43g
HEPES
3.53g
Add ddH20 to 1 liter. The pH should be about 7.4-7.5, add 10ml of 100X Pen/Strep solution, and filter-sterilize through a 0.22 Âμm filter. Store at 4C0 for no longer than 1 month.
Protease digestion solution: 1% Protease IX (1unit/mg) is made in L15 (supplemented with salts as above) or in ASW immediately before use, filter-sterilized through a 0.22 Âμm Millipore. 5mls should be enough for the ganglia from two animals (make sure the ganglia are completely immersed in protease solution). Sigma has reported that they will discontinue selling Protease IX. A substitute protease is: Dispase II (Roche Applied Science catalog # 04942078001).
Culture medium. Immediately prior to preparing cultures, thaw a 10 ml aliquot of hemolymph and mix it with 10 mls of L15 (supplemented with salts as above) to make 20mls culture medium. Add 200 μl of 200mM L- Glutamine, mix well and use for preparing cultures. This medium should be prepared fresh each time cultures are made.
Artificial Seawater can be made from Instant Ocean (Aquarium Systems, Mentor, OH) or as follows: 450 mM NaCl, 10 mM KCl, 30 mM MgCl2(6H2O), 20 mM MgSO4, 10 mM CaCl2(2H2O), 10 mM HEPES, with pH adjusted to 7.4.
Kandel, E. R. The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses. Science294 (5544), 1030-8 (2001).
Rayport, S. G. and Schacher, S. Synaptic plasticity in vitro: cell culture of identified Aplysia neurons mediating short-term habituation and sensitization. J Neurosci6 (3), 759-63 (1986).
Goldberg, D. J. and Schacher, S., in Culturing Nerve Cells, 2nd edition, edited by Gary Banker and Kimberly Goslin (The MIT press, Cambridge, 1998), pp. 213-36.
Glanzman, D. L., Kandel, E. R., and Schacher, S. Identified target motor neuron regulates neurite outgrowth and synapse formation of aplysia sensory neurons in vitro. Neuron3 (4), 441-50 (1989).
Lyles, V., Zhao, Y., and Martin, K. C. Synapse formation and mRNA localization in cultured Aplysia neurons. Neuron49 (3), 349-56 (2006).
Martin, K. C., Casadio, A., Zhu, H. et al. Synapse-specific, long-term facilitation of aplysia sensory to motor synapses: a function for local protein synthesis in memory storage. Cell91 (7), 927-38 (1997).
Guan, Z., Giustetto, M., Lomvardas, S. et al. Integration of long-term-memory-related synaptic plasticity involves bidirectional regulation of gene expression and chromatin structure. Cell111 (4), 483-93 (2002).