نحن نقدم بروتوكولًا لتسمية وتحليل الخلايا العصبية الهرمية ، وهو أمر بالغ الأهمية لتقييم التغيرات المورفولوجية المحتملة في الخلايا العصبية والعمود الفقري التشجري الذي قد يكمن وراء التشوهات الكيميائية العصبية والسلوكية.
مقالة منهجية
نحن نقدم بروتوكولًا لتسمية وتحليل الخلايا العصبية الهرمية ، وهو أمر بالغ الأهمية لتقييم التغيرات المورفولوجية المحتملة في الخلايا العصبية والعمود الفقري التشجري الذي قد يكمن وراء التشوهات الكيميائية العصبية والسلوكية.
وقد أفيد أن حجم وشكل العمود الفقري التشجرات يرتبط اللدونة الهيكلية. لتحديد البنية المورفولوجية للخلايا العصبية الهرمية والعمود الفقري الدندري، يمكن استخدام تقنية وضع العلامات البالستية. في البروتوكول الحالي، يتم تسمية الخلايا العصبية الهرمية مع صبغة DilC18 (3) وتحليلها باستخدام برامج إعادة بناء الخلايا العصبية لتقييم مورفولوجيا الخلايا العصبية والعمود الفقري الدندري. للتحقيق في بنية الخلايا العصبية، يتم إجراء تحليل التشعب التشعب التشجري وتحليل شول، مما يسمح للباحثين باستخلاص استنتاجات حول تعقيد التفريكان التشعب يتكاثر وتعقيد المشتر العصبي، على التوالي. ويجري تقييم العمود الفقري الدندريتيكي باستخدام خوارزمية تصنيف تلقائية بمساعدة متكاملة من برنامج إعادة الإعمار، الذي يصنف العمود الفقري إلى أربع فئات (أي رقيقة، فطر، كعب، فيلوبوديا). وعلاوة على ذلك، يتم اختيار ثلاثة معلمات إضافية (أي الطول وقطر الرأس والحجم) لتقييم التعديلات في مورفولوجيا العمود الفقري التشدري. للتحقق من إمكانية التطبيق الواسع لتقنية وضع العلامات البالستية ، تم تصنيف الخلايا العصبية الهرمية من ثقافة الخلايا المختبرية بنجاح. وعموما ، فإن طريقة وضع العلامات البالستية هي فريدة من نوعها ومفيدة لتصور الخلايا العصبية في مناطق الدماغ المختلفة في الفئران ، والتي في تركيبة مع برامج إعادة الإعمار المتطورة ، ويسمح للباحثين لتوضيح الآليات الممكنة الكامنة وراء الخلل العصبي المعرفي.
في عام 2000، وصف غان وآخرون تقنية وضع العلامات السريعة للخلايا العصبية الفردية وغليا في الجهاز العصبي الذي جمع بين الأصباغ الدهنية المختلفة، مما يسمح بوضع العلامات في وقت واحد من العديد من خلايا الدماغ مع ألوان مختلفة1،2. وفي الآونة الأخيرة، وصفت سيبولد وآخرون3 تقنية وضع العلامات البالستية التي أدخلت الأصباغ الفلورية (ديل) في الخلايا العصبية لشرائح الدماغ. تقنية تلطيخ متعددة الاستخدامات ، يتم تقدير العلامات البالستية لقدرتها على استخدامها في أنواع الحيوانات المتعددة وعبر مجموعة واسعة من الأعمار. وعلاوة على ذلك، يمكن الجمع بين ذلك مع المناعة لتحديد الفئات الفرعية من خلايا الدماغ3. بالمقارنة مع التقنيات التقليدية (على سبيل المثال، غولجي كوكس الفضة التلقيح، الحقن المجهري)4، وضع العلامات البالستية يتيح فرصة للتمييز بشكل أوضح خصائص مورفولوجية، بما في ذلك العمود الفقري الدندري، وهي ميزة حاسمة لرسم الاستدلالات حول تعقيد الخلايا العصبية والاتصال متشابك5.
تتميز الخلايا العصبية الهرمية المجازية بdendrite واحد كبير، وdendrites القاعدية أقصر متعددة، والآلاف منالعمودالفقري الدندري6. تم العثور على الخلايا العصبية الهرمية في مناطق الدماغ متعددة تتعلق أعلى ترتيب المعالجة المعرفية, بما في ذلك قشرة الجبهية (PFC) وقرن آمون. في PFC ، لوحظت الخلايا العصبية الهرمية في الطبقات الثانية / الثالثة والطبقة الخامسة ، مع كل عرض مورفولوجيا فريدة من نوعها. على وجه التحديد، الخلايا العصبية الهرمية في الطبقة الثانية / الثالثة من PFC لديها dendrite apical أقصر وأقل تفريع من الخلايا العصبية الهرمية في طبقة V6. داخل قرن آمون، وتقع الخلايا العصبية الهرمية في كل من مناطق CA1 و CA3، مع كل عرض مورفوولوجيا متميزة. على وجه التحديد، الخلايا العصبية الهرمية في منطقة CA1 تحمل dendrite apical أكثر تميزا، مع التفريع التي تحدث أبعد من سوما، بالنسبة إلى منطقة CA36.
العمود الفقري الدندريعلى الخلايا العصبية الهرمية في كل من PFC وقرن آمون هي الموقع الرئيسي للنقاط الاشتباك العصبي مثير7. الخصائص المورفولوجية للعمود الفقري التشجر، والتي تتميز كلاسيكيا إلى ثلاث فئات أساسية (أي رقيقة، كعب، أو فطر8)،وقد ارتبطت بحجم المشبك مثير9. العمود الفقري رقيقة، تتميز طويلة، والرقبة رقيقة، رئيس لمبة صغيرة، وأصغر كثافة postynaptic، هي أكثر غير مستقرة وتطوير اتصالات أضعف. ومع ذلك ، يتم التعرف على العمود الفقري للفطر ، والتي لديها رأس عمود فقري أكبر ، لتشكيل اتصالات متشابكة أقوى ، وهو تأثير ناتج عن حجمها الأكبر. في التباين الحاد ، تخلو العمود الفقري من رقبة العمود الفقري ، مما يعرض نسبة حجم رأس ورقبة متساوية تقريبًا8. داخل قرن آمون ، يمكن أيضًا ملاحظة العمود الفقري المتفرع ، حيث يحتوي العمود الفقري على رؤوس متعددة تخرج من نفس عنق العمود الفقري الدندري10. لذلك ، يمكن أن تعكس التغيرات المورفولوجية للعمود الفقري التشتري الوظائف والقدرة الهيكلية. وعلاوة على ذلك، فقد أثبتت الدراسات أن حجم وشكل العمود الفقري التشجري يرتبط بلدونتها الهيكلية، مما يؤدي إلى فكرة أن العمود الفقري الصغير يشارك في التعلم والاهتمام، في حين أن العمود الفقري الأكبر والأكثر استقرارًا، يشارك في عمليات طويلة الأجل، بما في ذلك الذاكرة11. بالإضافة إلى ذلك، قد يرتبط توزيع العمود الفقري التشجرني على طول dendrite مع الاتصال متشابك5,12.
وهكذا، فإن هذه الورقة المنهجية لها ثلاثة أهداف: 1) تقديم بروتوكولنا للوسم الباليستي، الذي تم استخدامه بمعدل نجاح (أي الخلايا العصبية التي تستوفي معايير الاختيار والمناسبة للتحليل) من 83.3٪5و12و13 وعبر مناطق الدماغ المتعددة (أي PFC، النواة accumbens، قرن آمون)؛ 2) إثبات التعميم من هذه التقنية وتطبيقها على الخلايا العصبية نمت في المختبر؛ 3) تفصيل المنهجية المستخدمة في برامج إعادة بناء الخلايا العصبية والاستدلالات التي يمكن استخلاصها من هذه البيانات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم مراجعة جميع بروتوكولات الحيوانات والموافقة عليها من قبل لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة كارولينا الجنوبية (رقم الضمان الفيدرالي: D16-00028).
1. إعداد أنابيب الزمرة DiI / التنغستن
2. إعداد أقسام الدماغ
ملاحظة: تم وضع الفئران F344/N الذكور البالغين في بيئة خاضعة للرقابة تحت ضوء 12/12: دورة داكنة مع وصول libitum الإعلاني إلى الطعام والماء. وتلقى جميع الحيوانات الرعاية باستخدام المبادئ التوجيهية التي وضعتها المعاهد الوطنية للصحة في دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية.
3. وضع العلامات البالستية وتصور أقسام الدماغ
4. استخدام المنهجية مع ثقافة الخلية
5. تحليل الخلايا العصبية والعمود الفقري التشجر
6 - تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في الشكل 2A، تم تحديد الخلايا العصبية الهرمية النموذجية في منطقة فرس النهر في أقسام دماغ الفئران من خلال تقنية وضع العلامات البالستية ، والتي تتميز بواحدة من dendrite apical كبيرة والعديد من الdendrites القاعدية الأصغر حول سوما. ويبين الشكل 2B الخلايا العصبية في برنامج التحليل الكمي لإعادة بناء الخلايا العصبية بعد الكشف عن سوما، تم تتبع فروع التشجر، وتم الكشف عن العمود الفقري. في وقت لاحق ، تم تحليل البيانات باستخدام برنامج التحليل الكمي لإعادة بناء الخلايا العص...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا البروتوكول، ونحن نصف تقنية وضع العلامات تنوعا للخلايا العصبية من كل من الدماغ الفئران وتلك التي تزرع في المختبر. وعلاوة على ذلك، نحن تقرير منهجية لاستخدام برامج إعادة بناء الخلايا العصبية وبرامج التحليل الكمي لإعادة بناء الخلايا العصبية لتقييم مورفولوجيا الخلايا العصبية والعمود الفقري الدندري. تقييم مورفولوجيا الخلايا العصبية والعمود الفقري التشجري يوفر فرصة لتحديد التعديلات في تعقيد التشعب التشعب التشجر، تعقيد المشتل العصبي، مورفولوجيا العمود الفقري التشجر، والاتصال متشابك.
عند إجراء ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولا يوجد لدى أي من أصحاب البلاغ تضارب في المصالح لإعلانه.
تم تمويل هذا العمل من قبل المنح المعاهد القومية للصحة HD043680، MH106392، DA013137، وNS100624.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 20 جرام × 25 مم إبرة PrecisionGlide | BD | 305175 | |
| 24 بئر لوحة ثقافة الخلية | Costar | 3562 | |
| 35 مم أطباق زجاجية قاع | MatTek Corporation | P35G-1.5-20-C | |
| محلول مضاد للحيوية ومضاد للفطريات | Cellgro | 30004CI | 100X |
| B-27 ملحق | Life Technologies | 17504-044 | 50X |
| بطانة برميل | BIO-RAD | 165-2417 | |
| Borax | Sigma | B9876 | |
| حامل خرطوشة حمض البوريك | Sigma | B0252 | |
| BIO-RAD | 165-2426 | ||
| برنامج التصوير متحد البؤر | نيكون | EZ-C1 | الإصدار 3.81b |
| المجهر متحد البؤر | نيكون | TE-2000E | |
| زجاج | VWR | 637-137 | |
| DilC18 (3) | Fisher Scientific | D282 | |
| DMEM / F12 تقنيات العمر المتوسط | 10565-018 | ||
| Dumont # 5 Plumps | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dumont # 7 Plumps | World Precision Instruments | 14097 | |
| F344 الفئران | (مختبرات هارلان ، إنديانابوليس ، إنديانا) | ||
| Glucose | VWR | 101174Y | |
| GlutaMax | Life Technologies | 35050-061 | 100X |
| HBSS | Sigma | H4641 | 10X |
| شاشات انتشار الهيليوس | BIO-RAD | 165-2475 | |
| مجموعة مسدس الجينات Helios | BIO-RAD | 165-2411 | |
| نظام مسدس الجينات Helios | BIO-RAD | 165-2431 | |
| مجموعة خرطوم الهيليوم | BIO-RAD | 165-2412 | |
| ملقط القزحية | العالمية للأدوات الدقيقة | 15914 | |
| مقص القزحية | العالمية للأدوات الدقيقة | 500216 | |
| كلوريد الميثيلين | فيشر Scientific | D150-1 | |
| تقنيات العمر المتوسط العصبي | 21103-049 | ||
| Neurolucida 360 البرمجيات | mbf علم | تحليل العمود الفقري الشجيري | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| Poly-L-Lysine | Sigma | P9155 | |
| Polyvinylpyrrolidone | Fisher Scientific | 5295 | |
| ProLong Gold Antifade كاشف | فيشر Scientific | P36930 | تصاعد |
| مصفوفة دماغ الفئران المتوسطة ، 300 - 600 جرام ، كورونال ، 0.5 مم | تيد بيلا | 15047 | |
| سيفوفلوران | ميريت الإمداد البيطري | 347075 | |
| بيكربونات الصوديوم | تقنيات الحياة | 25080 | |
| SuperFrost Plus Slides | Fisher Scientific | 12-550-154٪ | |
| طقم | حقنةBIO-RAD | 165-2421 | |
| أنابيب Tefzel | BIO-RAD | 165-2441 | |
| Trypsin-EDTA | Life Technologies | 15400-054 | |
| قاطع الأنابيب | BIO-RAD | 165-2422 | |
| محطة إعداد الأنابيب | BIO-RAD | 165-2418 | |
| التنغستن M-25 Microcarrier 1.7 & micro ؛ م | BIO-RAD | 165-2269 | |
| Vannas مقص | العالم للأدوات الدقيقة | 500086 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن