RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Mahesh Shivarama Shetty1,2, Mahima Sharma1,2, Neo Sin Hui1,2, Ananya Dasgupta1,2, Suma Gopinadhan1,2, Sreedharan Sajikumar1,2
1Department of Physiology, Yong Loo Lin School of Medicine,National University of Singapore, 2Neurobiology/Aging Programme, Life Sciences Institute,National University of Singapore
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
تصف مقالة الفيديو هذه الإجراءات التجريبية لدراسة اللدونة طويلة المدى وعملياتها الترابطية مثل وضع العلامات المشبكية والالتقاط ووضع العلامات المتقاطعة في الخلايا العصبية الهرمية CA1 باستخدام شرائح الحصين الحادة من القوارض.
وضع العلامات المشبكي والالتقاط (STC) ووضع العلامات المتقاطعة هما آليتان مهمتان على المستوى الخلوي تفسران كيفية تحقيق خصوصية المشبك وارتباطه في الخلايا العصبية خلال إطار زمني محدد. هذه العمليات طويلة المدى المتعلقة باللدونة هي النماذج المرشحة الرائدة لدراسة أساس تكوين الذاكرة والثبات على المستوى الخلوي. يتضمن كل من STC ووضع العلامات المتقاطعة عمليتين تسلسليتين: (1) إعداد العلامة المشبكية كما يتم تشغيلها بواسطة نمط معين من التحفيز ، و (2) التقاط متشابك ، حيث تتفاعل العلامة المشبكية مع البروتينات المرتبطة باللدونة (PRPs) المركبة حديثا. ينشأ الكثير من الفهم حول مفاهيم STC والعلامات المتقاطعة من الدراسات التي أجريت في منطقة CA1 من الحصين وبسبب التعقيد التقني ، لا تزال العديد من المختبرات غير قادرة على دراسة هذه العمليات. تعتبر الظروف التجريبية لإعداد شرائح الحصين وتسجيل LTP / LTD المتأخر المستقر مهمة للغاية لدراسة وضع العلامات المشبكية / وضع العلامات المتقاطعة. تصف مقالة الفيديو هذه الإجراءات التجريبية لدراسة عمليات اللدونة طويلة المدى مثل STC ووضع العلامات المتقاطعة في الخلايا العصبية الهرمية CA1 باستخدام تسجيلات مستقرة وطويلة المدى من شرائح الحصين الحادة من الفئران.
لا يزال ترميز المعلومات وتخزينها في الدماغ هو التحدي الأكثر أهمية والمتابعة الحثيثة في علم الأعصاب. على مر السنين ، ظهر التقوية طويلة المدى (LTP) والاكتئاب طويل الأمد (LTD) كارتباطات خلوية رئيسية للذاكرة1،2. تؤدي هذه التغييرات المعتمدة على النشاط ، والتي تظهر خصوصية المدخلات والترابطية ، إلى استقرار آثار الذاكرة في الشبكات العصبية 1،3،4. تتطلب الحفاظ على شكلي اللدونة المشبكية تخليق المنتجات المتعلقة باللدونة (PRPs) 5-10. تعد خصوصية المشبك التي تنطوي على تفاعل البروتين المركب حديثا فقط مع نقاط الاشتباك العصبي المنشطة المحددة التي تعبر عن LTP أو LTD ، أمرا بالغ الأهمية للذاكرة. يتم تفسير هذه الخصوصية من خلال مفهوم "وضع العلامات والالتقاط المشبكي" (STC) ، حيث تتفاعل PRPs مع نقاط الاشتباك العصبي النشطة مؤخرا "الموسومة"11،12. تقدم عملية STC إطارا للخصائص الترابطية للذكريات على المستوى الخلوي. إنه يوفر لنا أساسا مفاهيميا لكيفية تحويل أشكال اللدونة قصيرة المدى إلى أشكال طويلة الأمد من اللدونة بطريقة ترابطية وتعتمد على الوقت13.
أثناء عملية STC ، يؤدي الكزاز القوي في مدخل واحد يؤدي إلى اعتماد تخليق البروتين في وقت متأخر LTP ، إلى تعزيز تخليق البروتين المستقل في وقت مبكر LTP المستحث في مدخلات مستقلة أخرى على نفس مجموعة الخلايا العصبية في واحدة ثابتة13. يعد إعداد علامة متشابكة محلية من خلال نشاط عصبي عابر وتوليف البلازما الغنية بالصفائح الدموية القابلة للانتشار بواسطة النشاط العصبي القوي هما الحدثان الرئيسيان خلال STC13،14. يعد التقاط البلازما الغنية بالصفائح الدموية بواسطة نقاط الاشتباك العصبي "الموسومة" التي تم تقويتها مؤخرا أمرا أساسيا للحفاظ على التقوية على المدى الطويل. تم إجراء العديد من الدراسات لتأكيد وجود ظاهرة STC15-17 وتحديد "العلامات" المرشحة 18 و "PRPs" 19. بروتين كيناز II المعتمد على الكالسيوم / الكالمودولين (CaMKII) والكيناز المنظم للإشارة خارج الخلية 1/2 (ERK1 / 2) ؛ CaMKIV و Protein Kinase M (PKM) وعامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ (BDNF) هي بعض الجزيئات المرشحة ل "العلامة" و "البلازما الغنية بالصفائح الدموية" على التوالي19-21. تم توسيع نموذج وضع العلامات المشبكي ليشمل التفاعلات الترابطية الإيجابية بين LTP و LTD - "العلامات المتشابكة"22. في وضع العلامات المتقاطعة المشبكية ، يقوم LTP / LTD المتأخر في مدخلات متشابكة واحدة بتحويل LTD / LTP المستقل عن تخليق البروتين المعاكس في وقت مبكر من LTD / LTP في مدخلات مستقلة إلى شكله طويل الأمد أو العكس22.
< p class = 'jove_content'> يعد تحضير شريحة الحصين هو النموذج الأكثر استخداما في دراسات اللدونة المشبكية طويلة المدى23،24. ينشأ الكثير من الفهم حول مفاهيم وضع العلامات المشبكية ووضع العلامات المتقاطعة من الدراسات التي أجريت في منطقة CA1 من الحصين وبسبب التعقيد التقني ، لا تزال العديد من المختبرات غير قادرة على دراسة هذه العمليات. تعتبر الظروف التجريبية لإعداد شرائح الحصين للفئران وتسجيل LTP / LTD المتأخر المستقر لساعات طويلة مهمة للغاية لدراسة وضع العلامات المشبكية / وضع العلامات المتقاطعة23،25،26. توضح هذه المقالة الإجراءات التجريبية التفصيلية لدراسة عمليات اللدونة طويلة المدى مثل STC ووضع العلامات المتقاطعة في الخلايا العصبية الهرمية CA1 باستخدام تسجيلات مستقرة وطويلة المدى من شرائح الحصين الحادة من الفئران.وقد وافق جميع الإجراءات الحيوانية من لجنة المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام (IACUC) من جامعة سنغافورة الوطنية.
1. إعداد الدماغي الاصطناعي السائل (ACSF)
2. إعداد غرفة واجهة
ملاحظة: دائرة شريحة واجهة الدماغ، وتستخدم لاحتضان شرائح والحفاظ عليها خلال التسجيلات الكهربية (الشكل 2B)، ويتكون من قسمين. مجلس النواب يحتوي على الماء المقطر الحفاظ على 32 ° C بواسطة وحدة تحكم في درجة الحرارة وانفجر بشكل مستمر مع كربوجين.
3. إعداد الحاد شرائح الحصين
ملاحظة: يتكون بروتوكول تشريح (1) إزالة الدماغ من الحيوان إلى ACSF الباردة و(2) عزل وتقطيع الحصين. من أجل الخلايا العصبية لتبقى قابلة للحياة، عزل ووضع الدماغ في ACSF الباردة بسرعة وإكمال كلهعملية تشريح ضمن 3-5 دقيقة بما في ذلك.
4. تسجيل من الردود CA3-CA1 متشابك
ملاحظة: الكهربية انشاء المستخدمة في مجال تسجيل المحتملين في الشكل 2A. A الفارعةينصح قفص اليوم بشدة إذا كان التداخل الكهربائي هو خارج نطاق سيطرة بعد أسس سليمة من الإعدادات الكهربائية. تتوفر تجاريا العديد من أنواع مختلفة من الغرف المغمورة واجهة. ومع ذلك، ويفضل غرف الواجهة كما شرائح المعرض الردود متشابك أكثر قوة في نفوسهم.
5. تنظيف غرفة شريحة ونظام الإرواء
تم استخدام منهجية وصفها لدراسة أشكال طويلة الأمد من LTP / LTD والتفاعلات النقابي في مثل وضع علامات متشابك وعبر القبض على من شرائح الحصين الحادة من الفئران الكبار. وقد ثبت 23 هذه التقنية فعالة لإجراء التجارب مع كل من الفئران (ويستار) ومجموعة متنوعة من الماوس سلالات 30،31. وقد استخدمت منهجية بنجاح للتسجيلات LTP مستقرة تصل إلى 8-12 ساعة. 32
و'الوسم' التي وضعتها تكزيز ضعيفة من مدخل واحد (S1) يلتقط الناجمة عن تكزيز قوية من المدخلات أخرى مستقلة ولكن متداخلة "عبوات المرضى الجاهزة" (S2، الشكل 3B، والدوائر شغل) وبذلك تحول شكل المتحللة خلاف ذلك من LTP (في وقت مبكر -LTP) في S1 إلى واحد طويل الأمد (الشكل 3B، والدوائر المفتوحة) (على سبيل المقارنة من المبكر LTP الناجمة عن WTET نرى 20،33). عبوات المرضى الجاهزة التي استولت عليها الضعفاءبحاجة الى مجموعة تكزيز العلامة لا تأتي بالضرورة من التي يسببها STET في وقت متأخر من LTP ولكن يمكن أيضا أن تقدم من قبل SLFS التي يسببها أواخر LTD. ويشار إلى هذا النوع من التفاعل الإيجابي بين النقابي LTP وLTD باسم "عبر وضع علامات / القبض على". وWTET التي يسببها المبكر LTP في S1 يحصل المسلحة في وقت متأخر من LTP (الشكل 3C، والدوائر المفتوحة) عن طريق الاستيلاء على عبوات المرضى الجاهزة التي تقدمها SLFS التي يسببها أواخر LTD في S2 (الشكل 3C، والدوائر شغل). إحصائية تم الإبقاء التقوية كبيرة أو الاكتئاب في S1 و S2 في كلتا الحالتين بالمقارنة مع خط الأساس الخاصة بها (يلكوكسن الاختبار؛ P <0.05).
للتفاعل العلامة PRP أن يحدث، النظام الزمني من الحدثين (ضعيف قبل قوامها / قوي قبل ضعيفا) ليست حاسمة طالما لا يزال النافذة الزمنية بين الحدثين في نطاق 30-60 دقيقة. قد يكون من الحكمة لتشمل متشابك الثالث، مستقلا، ولكن التداخل فيوضع واستخدامه كوسيلة لمراقبة خط الأساس لمراقبة استقرار التسجيلات. يجب التحقق من صحة بروتوكولات التحفيز الكهربائية المستخدمة للحث على أشكال المبكر بها والمتأخرة من LTP / LTD في التجارب المدخلات واحد لالاتساق والموثوقية قبل استخدامها في التجارب STC. كما نود أن نؤكد على أهمية منهجية إعداد شريحة موضح في البروتوكول منذ نجاح هذه التجارب يعتمد بشكل كبير على نوعية الشرائح.

الشكل 1. (A) الأدوات المستخدمة في تشريح الحصين: (أ) ضمادة المقص (ب) ايريس المقص (ج) مقراض العظام (د) ملعقة رقيقة، (ه) المبضع عدد 11) و (قشارة المنجلية (ز) لينة فرشاة الطلاء -bristle (ح) من البلاستيك ماصة باستير (ط) ورقة فلتر (85mm و) (ي) ورقة فلتر (30MM) (ك) أكواب زجاج (ل) كتل الألومنيوم التبريد لتتناسب مع طبق بتري والأكواب(م) طبق بتري (B) دليل المروحية الأنسجة. (أ) منصة (ب) قطع ذراع مع شفرة صاحب (ج) رنيه ميكرومتر، القرار 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2. الكهربية انشاء للتسجيلات الميدان المحتملين تتكون من (A) التحفيز والتشجيع (ب) مكبر للصوت التفاضلية (ج) التناظرية إلى الرقمية تحويل (د) راسم (ه) جهاز كمبيوتر مع برنامج الحصول على (و) Vibration- مقاومة فوق المنضدة (ز) المجهر مع> 4X التكبير (ح) واجهة الدماغ شريحة غرفة (ط) نظام نضح لACSF وكربوجين العرض (ي) تحكم في درجة الحرارة (ك) مصدر إضاءة (ل) المتلاعبين مع أصحاب الكهربائي. (B) واجهة الدماغ شريحةغرفة (C) و (D) شرائح قرن آمون في غرفة واجهة. (E) غير القابل للصدأ القطب الصلب مختومة في الزجاج الشعرية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. (A) تمثيل تخطيطي من قرن آمون شريحة ومسرى موقع عرضية لتسجيل حقل المحتملة: في هذا التمثيل، يتم وضع قطبين تحفيز (S1 و S2) في المشععة طبقة من المنطقة CA1 لتحفيز دولتين مستقلتين ولكن تداخل مدخلات متشابك على الخلايا العصبية CA1 الهرمية. قطبين تسجيل خارج الخلية، واحدة لتسجيل الميدان الكامن الاستثاري بعد المشبكي (احتمال مثير آخر متشابك) من مقصورة شجيري قمي وآخر لتسجيل الجسدية ارتفاع عدد السكان من الخلايا الهرميةالهيئات، وتقع في المشععة الطبقة والطبقة الهرمية على التوالي. CA1- قرن آمون المنطقة 1، CA3- قرن آمون المنطقة 3، التلفيف المسنن DG-والألياف ضمانات SC- شافر، S1- تحفيز الكهربائي 1، S2 تحفيز الكهربائي 2. (B) ضعيف أمام نموذج قوي لدراسة STC: تكزيز الضعيفة (WTET) يتم تطبيقها على S1 (الدوائر المفتوحة) لإحداث المبكر LTP تليها تكزيز قوية (STET) من S2 (الدوائر شغل) في 30 دقيقة للحث في وقت متأخر من LTP. من المبكر LTP في S1 يحصل المسلحة في وقت متأخر من LTP تظهر علامات والقبض على التفاعل (ن = 6) (C) ضعيف أمام نموذج قوي لدراسة شاملة لوضع علامات: هو فعل المبكر LTP التي كتبها WTET في S1 (دوائر مفتوحة)، يليه من تحريض أواخر LTD في S2 (الدوائر شغل) باستخدام SLFS بعد 30 دقيقة. في S1، يتم تحويل المبكر LTP إلى وقت متأخر من LTP دائم 6 ساعات تظهر عبر وضع علامات والقبض على (ن = 6). سهم واحد يمثل ضعف تكزيز بطلب للحصول على حمل المبكر LTP. الثلاثي من السهام يمثلتكزيز قوية لإحداث أواخر LTP. السهم المكسور يمثل نقطة الوقت الذي تم تطبيقه SLFS للمدخلات متشابك التمثيلي للحث أواخر LTD. أشرطة الخطأ تشير SEM. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
برعاية الوصول المفتوح لهذه المقالة الفيديو التي Cerebos المحيط الهادئ المحدودة.
تصف مقالة الفيديو هذه الإجراءات التجريبية لدراسة اللدونة طويلة المدى وعملياتها الترابطية مثل وضع العلامات المشبكية والالتقاط ووضع العلامات المتقاطعة في الخلايا العصبية الهرمية CA1 باستخدام شرائح الحصين الحادة من القوارض.
مقالة الفيديو هذه برعاية Cerebos Pacific Limited. يتم دعم هذا العمل من قبل منحة البحث التعاوني للمجلس الوطني للبحوث الطبية (NMRC-CBRG-0041/2013) وتمويل البحوث الأكاديمية لوزارة التربية والتعليم (MOE AcRF- المستوى 1 - T1-2012 أكتوبر -02).
| I. أدوات | التشريح | ||
| 1. مقص ضمادة | KLS Martin ، ألمانيا | 21-195-23-07 | |
| B-Braun / Aesculap ، ألمانيا | LX553R | ||
| 2. مقص القزحية | B-Braun / Aesculap ، ألمانيا | BC140R ، | |
| BC100R | |||
| 3. Bone rongeur | World Precision Instruments (WPI) ، ألمانيا | 14089-G | |
| 4. Scalpel | World Precision Instruments (WPI) ، ألمانيا ؛ | 500236-G | |
| B-Braun / Aesculap, ألمانيا | |||
| BB73 | |||
| 5. شفرة مشرط # 11 | B-Braun / Aesculap ، ألمانيا | BB511 | |
| 6. قشارة المنجل | KLS مارتن ، ألمانيا | 38-685-00 | |
| 7. ملقط بزاوية | B-Braun / Aesculap ، ألمانيا | BD321R | |
| 8. غرفة التخدير / الحث | MIP Anesthesia Technologies (الآن ، باترسون العلمية) ، أوريغون | AS-01-0530-LG | |
| II. المواد الكيميائية | المكونة ل ACSF | ||
| 1. كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم) | سيجما ألدريتش | S5886 | |
| 2. كلوريد البوتاسيوم (KCl) | سيجما ألدريتش | P9541 | |
| 3. كبريتات المغنيسيوم سباعي الهيدرات (MgSO4.7H20) | سيجما ألدريتش | M1880 | |
| 4. ثنائي هيدرات كلوريد الكالسيوم (CaCl2.2H2O) | سيجما ألدريتش | C3881 | |
| 5. فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة (KH2PO4) | سيجما ألدريتش | P9791 | |
| 6. بيكربونات الصوديوم (NaHCO3) | سيجما ألدريتش | S5761 | |
| 7. D-الجلوكوز اللامائي (C6H12O6) | سيجما ألدريتش | G7021 | |
| الثالث. أدوات | الفيزيولوجيا الكهربية | ||
| 1. مجهر | أوليمبوس ، اليابان | موديل SZ61 | |
| 2. وحدة التحكم في درجة الحرارة شركة | تصميم الأنظمة العلمية كندا | PTC03 | |
| 3. أنظمة AM لمضخم التيار المتردد التفاضلي | ، الولايات المتحدة الأمريكية | موديل 1700 | |
| 4. أنظمة AM محفز النبض المعزولة | ، الولايات المتحدة الأمريكية | موديل 2100 | |
| 5. راسم الذبذبات | رود & أمبير شوارتز | HM0722 | |
| 6. المحول الرقمي التناظري | كامبريدج للتصميم الإلكتروني المحدودة كامبريدج ، المملكة المتحدة | CED-Power 1401-3 | |
| 7. واجهة شريحة الدماغ غرفة | تصميم الأنظمة العلمية ، كندا | ، BSC01 | |
| ، 8. مضخة الأنابيب | Ismatec و Idex Health & العلوم ، ألمانيا | REGLO-Analog | |
| 9. مقياس الجريان الكربوجين | كول بارمر | 03220-44 | |
| 10. إضاءة الألياف الضوئية | دولان جينر إندستريز | فايبر لايت MI-150 | |
| 11. معالجات دقيقة | Marzhauser Wetzlar ، ألمانيا | 00-42-101-0000 (MM-33) | 00-42-102-0000|
| (MM-32) |