ويستخدم رباعي الأبعاد (4D) التصوير لدراسة السلوك والتفاعلات بين نوعين من الإندوسومات في العيش المحطات العصبية الفقاريات. وتتميز حركة هذه الهياكل الصغيرة في ثلاثة أبعاد، والسماح تأكيد الأحداث مثل الانصهار جسيم داخلي وإيماس.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
ويستخدم رباعي الأبعاد (4D) التصوير لدراسة السلوك والتفاعلات بين نوعين من الإندوسومات في العيش المحطات العصبية الفقاريات. وتتميز حركة هذه الهياكل الصغيرة في ثلاثة أبعاد، والسماح تأكيد الأحداث مثل الانصهار جسيم داخلي وإيماس.
وقد استخدمت رباعي الأبعاد (4D) التصوير ضوء لدراسة سلوك هياكل صغيرة داخل المحطات العصب المحرك للالمستعرضة البطنية العضلات رقيقة من ثعبان سام. تضم البيانات الخام تسلسل الوقت الفاصل بين ل3D ض المداخن. كل كومة يحتوي على 4-20 الصور المكتسبة مع عدسات epifluorescence في طائرات التنسيق مفصولة 400-1،500 نانومتر. الخطوات في اكتساب مداخن صورة، مثل تعديل التركيز، والتحول من موجات الإثارة، وتشغيل الكاميرا الرقمية، ومؤتمتة قدر الإمكان لزيادة معدل الصورة وتقليل تلف الأنسجة من التعرض للضوء. بعد الاستحواذ، وdeconvolved مجموعة من مداخن صورة لتحسين القرار المكانية، وتحويلها إلى شكل 3D المطلوب، واستخدامها لإنشاء "فيلم" 4D التي هي مناسبة لمجموعة متنوعة من التحليلات التي تعتمد على الكمبيوتر، اعتمادا على البيانات التجريبية المطلوبة. طلب واحد هو دراسة السلوك الديناميكي للفئتين من الإندوسومات جدت في الأعصاب الطرفية-macroendosomes (MES)والإندوسومات الحمضية (AES) الذي أحجام (200-800 نانومتر لكلا النوعين) هي في أو بالقرب من الحد الحيود. الوصول إلى المعلومات 3D في كل نقطة زمنية يوفر العديد من المزايا التقليدية الوقت الفاصل بين التصوير. على وجه الخصوص، وحجم وسرعة حركة الهياكل يمكن قياسها كميا مع مرور الوقت من دون فقدان التركيز الشديد. أمثلة من البيانات من 4D التصوير تكشف عن أن محلات الصرافة الاقتراب من غشاء البلازما وتختفي، مما يشير إلى أنهم exocytosed بدلا من مجرد التحرك عموديا بعيدا عن طائرة واحدة من التركيز. وكشف أيضا هو الانصهار المفترضة من محلات الصرافة وكيانات، من خلال التصور من التداخل بين الهياكل التي تحتوي على صبغة اثنين كما شوهدت في كل ثلاثة إسقاطات المتعامدة.
الوقت الفاصل بين التصوير من الأنسجة الحية يوفر الوصول البصرية للعلاقات هيكل الوظائف الديناميكية التي لا يمكن تقديره في الأعمال التحضيرية ثابتة أو يعيشون تصويرها عند نقطة واحدة في الوقت المناسب. في كثير من الأحيان، ومع ذلك، والمقايضة للحصول على المعلومات الزمانية هو انخفاض في القرار البصرية. الأهداف النفط الغمر عالية الفتحة العددية هي غير عملي في الأنسجة الحية بسبب نطاق ضيق على التركيز، وترك الغمر بالماء أو أهداف الجافة باعتبارها بدائل فقط. وعلاوة على ذلك، فإن قرار زيادة يوفرها البصريات متحد البؤر لا يمكن استخدامها في بعض الاستعدادات المعيشة بسبب الضيائية من مستويات عالية نسبيا من الإضاءة المطلوبة 1،2. أخيرا، في حين أن العديد من الوقت الحقيقي أو الوقت الفاصل بين التقنيات البصرية المتاحة التي عرض القرار المحسن تطبيقها يقتصر على الاستعدادات حيث يمكن وضعه داخل هياكل الفائدة بضع مئات نانومتر الهدف 1. الطريقة الموضحةيجعل من استخدام المعدات قليلة التكلفة نسبيا، هي متعددة، ولكن يقدم تحسين القرار مقارنة استخداما أكثر التقنيات مرور الزمن. الغرض منه هو للاستخدام في المختبرات الفردية فضلا عن مرافق التصوير.
يستخدم الأسلوب المجهري epifluorescence التقليدية، جنبا إلى جنب مع كاميرا رقمية حساسة ومع الأجهزة المصممة لاكتساب بسرعة مجموعات من الصور في طائرات التنسيق مختلفة قليلا (ض مداخن). وdeconvolved كل ض المكدس رقميا لزيادة القرار. ميزة واحدة من 3D مرور الزمن (4D) التصوير هو تتبع دقيق من العضيات تتحرك أو غيرها من الهياكل. عند تعيين بشكل صحيح حتى والهياكل المصورة لا يخرجون من التركيز، والحركة في كل الاتجاهات الثلاثة يمكن ملاحظتها وقياسها. وبالتالي فإنه من المستحيل لهيكل الملون لتختفي على واحد أو أكثر من لقطة مرور الزمن بمجرد الانجراف أعلاه أو أدناه البؤري الضيقة. يخدم الأسلوب أيضا كأداة حساسة لتقييم التفاعلات وممكن فوسيون هياكل صغيرة. epifluorescence التقليدية أو الصور متحد البؤر هياكل بالقرب من الحد حيود (بضع مئات نانومتر) لا تؤكد الانصهار حتى لو تظهر الصور اندمجت التداخل من التسميات كل منهما 3. ويقترح الانصهار، ولكنه لا يزال من الممكن أن يتم فصل الكائنات أفقيا أو رأسيا لمسافة التي هي أقل من الحد الحيود. ثلاثة أو التصوير رباعي الأبعاد، في المقابل، يسمح بمشاهدة الكائنات في كل من ثلاثة اتجاهات متعامدة. مظهر الانصهار في جميع وجهات النظر الثلاثة يزيد من مستوى اليقين. وفي بعض الاستعدادات المعيشة، وجهت الحركة البراونية أو الأجسام تنصهر مزعومة يوفر دليلا آخر عند نقل كل التسميات معا في الوقت المناسب. بطبيعة الحال، عندما بالقرب من الحد حيود مستوى اليقين في الهياكل المميزين من الخلفية، أو التي تبين أنها تحتوي على اثنين من الأصباغ (الانصهار)، ليست مطلقة. إذا، تقنيات متخصصة للتطبيق، مثل مضان بالرنين نقل الطاقة (الحنق)4، هي أكثر ملاءمة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد وصمة عار مع الأصباغ فوق حيوي
2. تكوين إعداد للتصوير
3. تأسيس العمق المرغوب الميدانية وعدد إيماغيس المرغوب في الوقت الفاصل بين الإطار
4 حدد الوقت الفاصل بين معدل الإطار
تختار من التجريب المعدل الذي هو مجرد كافية لحل بسلاسة يتغير مع الزمن مثل الحركة، أو تفاعلات الأحداث الانصهار 9. تحت أخذ العينات يمكن أن تنتج الحركة الفنية (أخطاء أخذ العينات)، في حين أن الإفراط يزيد التعرض للضوء دون داع. جمع إما سلسلة طويلة واحدة أو عدة سلاسل متكررة من نفس التحضير، مع كل فترة زمنية صغيرة نسبيا الوقت الإجمالي ( على سبيل المثال 10 نقاط زمنية × 30 ثانية فاصل = 5 دقائق). إذا كان ذلك ممكنا، مع إعداد عرض مستمر epifluorescence الإضاءة إلى ما يقرب من سرعات الحركة التقدير، بما في ذلك الانجراف من إعداد كامل إذا كان موجودا.
5. أكمل جميع تصوير لايف لإعداد خاص
ولا تزال الاستعدادات الزواحف عادة قوية ل~ 1-2 ساعة، أطول إذا تبريده.
6. تحليل البيانات وفقا لاستخدام المرغوب
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البيانات المعروضة هي من المحطات ثعبان العصبي العضلي (انظر الآراء المنخفضة والعالية التكبير في الشكل 3، وصبغ التقامي (FM1-43) امتصاص يخلق الضباب الذي يملأ كل حبة)، وعلى وجه الخصوص، macroendosomes (MES) والإندوسومات الحمضية (AES) داخل هذه المحطات 5. يتم إنشاء محلات الصرافة عن طريق الإلتقام الأكبر خلال النشاط العصبي 10 وعددهم ينخفض بشكل كبير مع مرور الوقت بعد توقف النشاط 6. وكان استخدام 4D التصوير الحي لتحديد ما إذا محلات الصرافة ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الجانب الأكثر أهمية من التصوير 4D هو إدارة مدة وشدة التعرض للضوء. photobleaching من النقصان صورة نسبة الإشارة إلى الضوضاء ويمكن أن يكون مشكلة أم لا اعتمادا على عوامل مختلفة، بما في ذلك اختيار fluorophores. ويرتبط الضرر غير محددة لالأنسجة الحية (الضيائية) لphotobleaching من، ويمكن في بعض الأحيان أن تحدد باستخدام تحقيقات الفلورسنت مصممة لغرض أو 2،12 عن طريق الفحص من التشكل مع عدسات brightfield مناسبة، مثل تدخل الفرق النقيض (DIC).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب تعلن أي المصالح المالية المتنافسة.
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية الأميركية للصحة منح NS-024572 (لRSW).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Equipment< / strong> | |||
| SGC5 | Biotium ، هايوارد ، كاليفورنيا | 70057 | النهائي conc: 10 ملي مولار |
| FM1-43FX | Invitrogen ، Carlsbad ، CA | F35335 | النهائي conc: 7 ملي مولار |
| LysoTracker Red | Invitrogen ، Carlsbad ، CA | L7528 | المخروض النهائي: 0.2 ملي |
| رنين الزواحف درجة الحموضة 7.2 | |||
| كلوريد | الصوديوم 145 ملي | ||
| كلوريد الكلوريد | 2.5 ملي | ||
| كلوريد المكالسيوم < الفرعي >2< / فرعي > | 3.6 ملي مولار | ||
| MgSO4< / sub> | 1.8 mM | ||
| KH2< / sub>PO4 (ثنائي الأساسي) | 1.0 ملي مولار | ||
| HEPES | 5.0 ملي مولار | ||
| KCl الزواحف الرنين الرقم الهيدروجيني 7.2 | |||
| كلوريد | 86 ملي | ||
| كلوريد كلوريد | 60 ملي | ||
| كلوريد المكالسيوم < الفرعي >2< / فرعي > | 3.6 ملي مولار | ||
| MgSO4< / sub> | 1.8 ملي مولار | ||
| KH2< / sub>PO4< / sub> (ثنائي الأساسي) | 1.0 ملي مولار | ||
| HEPES | 5.0 ملي مولار | ||
| رنين السكروز العالي الرقم الهيدروجيني 7.2 | |||
| كلوريد | الصوديوم 145 ملي | ||
| كلوريد الكلوريد | 2.5 ملي | ||
| كلوريد الكالسيوم < الفرعي >2< / الفرعي > | 3.6 ملي مولار | ||
| MgSO4< / sub> | 1.8 ملي مولار | ||
| KH2< / sub>PO4< / sub> (ثنائي الأساسي) | 1.0 ملي مولار | ||
| HEPES | 5.0 ملي مولار | ||
| سكروز | 0.5 م (17.1 جم / 50 مل) | ||
| مجهر Axioplan 200 المقلوب | Carl Zeiss ، Thornwood ، NY | a href = "http://www.zeiss.com/" >www.zeiss.com< / a> | |
| N-Achroplan 63X هدف الماء ؛ n.a. = 0.9 ؛ مسافة العمل = 2.4 مم ؛ | كارل زايس ، ثورنوود ، نيويورك | a href = "http://www.zeiss.com/" >www.zeiss.com< / a> | |
| DG4 مزيج مصدر الضوء / محول عجلة الترشيح الإثارة | Sutter Instruments ، Novاتو ، CA | مصباح قوس زينون 175 واط | www.sutter.com< / a> |
| Lambda 10-2 محول عجلة ترشيح الانبعاثات | Sutter Instruments ، نوفاتو ، كاليفورنيا | www.sutter.com< / a> | |
| Sensicam CCD Camera | Cooke Instruments ، Tonawanda ، نيويورك | www.cookecorp.com< / a> | |
| Cascade 512 CCD | Camera Photometrics ، توكسون ، أريزونا | a href = "http://www.photometrics.com/" >www.photometrics.com< / أ> | |
| أطباق التصوير- مصنوعة في المنزل - قطر 11 سم ؛ 25 مم ضياء. # 1 غطاء مدمج ؛ دبابيس | |||
| مغناطيسية<قوية> البرمجيات | |||
| Slidebook 5.0 | ابتكارات التصوير الذكي, دنفر, CO | Deconvolultion; تصحيح الانجراف عرض البيانات ثلاثية الأبعاد و 4D | www.intelligent-imaging.com< / a> |
| IMARIS 7.5.2 | Bitplane ، South Windsor ، تصحيح الانجراف المقطعي المحوسب | ؛ عرض البيانات ثلاثية الأبعاد و 4D | www.bitplane.com< / a> |
| AfterEffects CS6 | Adobe ، سان خوسيه ، كاليفورنيا | تصحيح الانجراف | www.adobe.com< / a> |
| ImageJ 1.46 | المعاهد الوطنية للصحة ، بيثيسدا ، دكتوراه في الطب | مكونات إضافية متعددة ؛ بناء زوج ستيريو | http://rsbweb.nih.gov/ij< / a> |
| Zeiss LSM | Carl Zeiss ، ثورنود ، نيويورك | بناء زوج ستيريو | www.zeiss.com< / a> |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.