نصف هنا طرقا لتحفيز وتحليل إعادة تشكيل الخبرة الشمية المعتمدة على الكبيبات المشبكية لفص الهوائي في دماغ ذبابة الفاكهة اليافعة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
نصف هنا طرقا لتحفيز وتحليل إعادة تشكيل الخبرة الشمية المعتمدة على الكبيبات المشبكية لفص الهوائي في دماغ ذبابة الفاكهة اليافعة.
تحفز التجربة الحسية الشمية المبكرة في الحياة إعادة تشكيل الكبيبات المشبكية الدراماتيكية في دماغ ذبابة الفاكهة اليافع ، والتي تعتمد تجريبيا على الجرعة ، ومقيدة زمنيا ، ويمكن عكسها بشكل عابر فقط في فترة حرجة قصيرة ومحددة جيدا. يتم تحديد اتجاه إعادة تشكيل الاتصال المشبكي لدائرة الدماغ من خلال الرائحة المحددة التي تعمل على فئة مستقبلات المستجيب للخلايا العصبية الحسية الشمية. بشكل عام ، تعبر كل فئة من الخلايا العصبية عن مستقبل رائحة واحد فقط وتعصب كبيبة متشابكة شمية واحدة. في النموذج الجيني لذبابة الفاكهة ، تم تعيين المجموعة الكاملة من الكبيبات الشمية بدقة من خلال استجابة الرائحة والإنتاج السلوكي. تنشط رائحة إيثيل بوتيرات (EB) الخلايا العصبية لمستقبلات Or42a التي تعصب كبيبة VM7. خلال الفترة الحرجة في وقت مبكر من الحياة ، تؤدي تجربة EB إلى التخلص من المشبك العصبي المعتمد على الجرعة في الخلايا العصبية الحسية الشمية Or42a. تسمح الفترات الزمنية للتعرض لرائحة EB ذات الجرعات بالتحقيق في تقليم اتصال الدائرة المعتمد على الخبرة في دماغ الأحداث. يتم إجراء التصوير المجهري البؤري للكبيبات المشبكية لفص الهوائي باستخدام علامات معدلة وراثيا مدفوعة بمستقبلات Or42a توفر تقديرا كميا لعدد المشبك وحجم التعصيب. تتيح مجموعة الأدوات الجينية المتطورة لذبابة الفاكهة التشريح المنهجي للآليات الخلوية والجزيئية التي تتوسط في إعادة تشكيل دائرة الدماغ.
تمثل إعادة تشكيل دوائر الدماغ اليافعة خلال الحياة المبكرة الفرصة الأخيرة لتغييرات الاتصال المشبكي واسعة النطاق لتتناسب مع البيئة شديدة التغير وغير المتوقعة التي يولد فيها. باعتبارها المجموعة الأكثر وفرة من ، تشترك الحشرات في آلية إعادة تشكيل الفترة الحرجة المحفوظة تطوريا1. تفتح الفترات الحرجة مع بداية المدخلات الحسية ، وتظهر تغييرات عكسية في الدائرة لتحسين الاتصال ، ثم تغلق عندما تقاوم قوى التثبيت المزيد من إعادة البناء2. تعتمد الحشرات بشكل خاص على المعلومات الحسية الشمية وتظهر فترة حرجة شمية محددة جيدا. توفر ذبابة الفاكهة نموذجا وراثيا ممتازا للتحقيق في هذه الفترة الحرجة المعتمدة على التجربة في دماغ الأحداث. تؤدي تجربة الرائحة خلال الأيام القليلة الأولى بعد الانسداد إلى تغييرات اتصال الدائرة المذهلة في الكبيبات المشبكية 3,4 المحددة بشكل فردي. يعتمد اتجاه إعادة التصميم على تجربة رائحة الإدخال المحددة. تسبب بعض الروائح زيادة في حجم الكبيبة المشبكية لبضعة أيام بعد الانسداد (dpe)3,5,6,7 ، في حين أن الروائح الأخرى تسبب التخلص السريع من نقاط الاشتباك العصبي خلال الفترة الحرجة 0-2 dpe ، مما يؤدي إلى انخفاض حجم التعصيب 8,9,10. على وجه التحديد ، تؤدي تجربة رائحة إيثيل بوتيرات (EB) إلى التقليم المشبكي المعتمد على الجرعة للخلايا العصبية المستقبلة لمستقبلات حاسة الشم Or42a فقط خلال هذه الفترة الحرجة المبكرةمن العمر 8. يمكن عكس إزالة المشبك تماما عن طريق تعديل مدخلات رائحة EB خلال الفترة الحرجة ولكنها تصبح دائمة بعد إغلاق الفترة الحرجة. يوفر هذا التقليم المشبكي المعتمد على الخبرة الشمية نظاما تجريبيا قيما لتوضيح الآليات المقيدة زمنيا الكامنة وراء إعادة تشكيل دائرة دماغ الأحداث.
هنا ، نقدم بروتوكولا مفصلا يستخدم لحث وتحليل التقليم المشبكي المعتمد على تجربة EB للخلايا العصبية الحسية الشمية لمستقبلات Or42a خلال الفترة الحرجة المبكرة من الحياة. نظهر أن المحطات المتشابكة Or42a في كبيبة الفص VM7 من فص الهوائي يمكن تمييزها على وجه التحديد عن طريق القيادة المعدلة وراثيا لعلامة mCD8 المربوطة بالغشاء :: GFP ، إما دمجها مباشرة مع مروج Or42a (Or42a-mCD8 :: GFP) 11 أو باستخدام نظام التعبير الثنائي Gal4 / UAS (Or42a-Gal4 يقود UAS-mCD8 :: GFP) 12. يمكن تسمية نقاط الاشتباك العصبي الفردية Or42a بالمثل باستخدام التعبير الوراثي المستهدف لعلامات المنطقة النشطة قبل المشبكية المدمجة في مجموعة من العلامات الفلورية (على سبيل المثال ، Bruchpilot :: RFP) 8 أو إشارة كثيفة الإلكترون لتحليلات المشبك الفائق البنية (على سبيل المثال ، miniSOG-mCherry)8. يمكن تصوير المحطات المتشابكة Or42a بمزيج من الفحص المجهري متحد البؤر بالليزر والمجهر الإلكتروني النافذ. لقد أظهرنا أن تقليم الكبيبات المشبكية Or42a يعتمد على جرعة EB ، ويتدرج إلى تركيز تجربة الرائحة الموقوتة. يمكن أن تختلف النسبة المئوية لرائحة EB المذابة في الزيوت المعدنية المستخدمة كوسيلة ، وكذلك المدة الزمنية للتعرض للرائحة في التي تم تنظيمها في النمو. أخيرا ، نعرض الطرق المستخدمة لتحليل مدى تقليم الكبيبات المشبكية عن طريق قياس شدة وحجم مضان التعصيب VM7. يمكن أيضا قياس رقم المشبك عن طريق حساب النقاط المشبكية المسماة وقياس معلمات البنية الفوقية المشبكية باستخدام المجهر الإلكترونيالنافذ 8. بشكل عام ، البروتوكول الموضح هنا هو نهج قوي يتيح التشريح المنهجي لكل من الآليات الخلوية والجزيئية التي تتوسط تشذيب الاتصال المشبكي لدائرة حاسة الفاكهة الشمية خلال فترة حرجة للأحداث. تم استخدام الإعداد العام للتعرض للرائحة الموصوف في هذه الدراسة في الدراسات السابقة باستخدام روائح أخرى وفحص الكبيباتالأخرى 3,7.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. التعرض للرائحة
2. تشريح الدماغ
3. الكيمياء المناعية للدماغ
4. التصوير البؤري
5. قياسات متشابكة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح الشكل 1 سير العمل للتعرض لرائحة الفترة الحرجة المعتمدة على الخبرة الشمية وطرق تصوير الدماغ. يبدأ البروتوكول بمطابقة عمر الشرانق الداكنة للفراات مباشرة قبل الانسداد (الشكل 1 أ). يتم وضع الشرانق في غرف الرائحة لمدة 4 ساعات ، ثم يتم قلب البالغين المغلقين حديثا في قوارير جديدة إما في التحكم في السيارة أو غرف رائحة EB ذات الجرعات (الشكل 1 ب). عادة ما نتعرض للرائحة لمدة 24 ساعة ، على الرغم من أن أي مدة ممكنة. بعد التعرض للرائحة ، يبد...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمكن استخدام بروتوكول التعرض للرائحة وتصوير الدماغ المقدم هنا للحث بشكل موثوق وقياس تقليم الكبيبات المشبكية للخلايا العصبية الحسية الشمية المعتمدة على الخبرة خلال فترة حرجة في وقت مبكر من الحياة. بدأت الدراسات السابقة التي تستخدم نموذج العلاج هذا لاستكشاف إعادة تشكيل الدوائر الشمية في التعرض للرائحةفي اليوم الثاني بعد الإغلاق3،4،5. في المقابل ، نبدأ التعرض للرائحة في الشرانق الفاراتية...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
نشكر أعضاء Broadie Lab الآخرين على مدخلاتهم القيمة. تم إنشاء الأرقام باستخدام BioRender.com. تم دعم هذا العمل من خلال منح المعهد الوطني للصحة MH084989 و NS131557 إلى K.B.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي> للتعرض للرائحة < / قوي > | |||
| < >ذبابة الفاكهة < / م > قوارير | جينيسي Scientific | 32-110 | |
| إيثيل الزبدات | Sigma Aldrich | E15701 | |
| أنابيب الطرد المركزي الدقيقة ؛ | فيشر العلمية | 05-408-129 | |
| الزيوت المعدنية | Sigma Aldrich | M3516 | |
| غرف الرائحة فرش | Glasslock | ||
| Winsor & amp نيوتن | سلسلة 233 | ||
| Parafilm | Thermofisher | S37440 | |
| شبكة سلكية | Scienceware | 378460000< | |
| strong> تشريح الدماغ< / قوي > | |||
| إيثانول ، 190 دليل | على مختبرات Decon | 2801 | مخفف إلى 70٪ |
| ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | 11251-30 | Dumont # 5 |
| بارافورمالدهايد | علوم المجهر الإلكتروني | 157-8 | مخفف إلى 4٪ |
| أطباق بتري | فيشر العلمية | 08-757-100B | |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات | Thermo Fisher Scientific | 70011-044 | مخفف إلى 1x |
| السكروز | فيشر العلمي ؛ | BP220-1 | |
| المجهر الإلكتروني | سيلجارد | 24236-10 | |
| تريتون-إكس 100 | فيشر العلمية | BP151-100< | |
| قوي>الكيمياء المناعية للدماغ< / قوي> | |||
| 488 الماعز المضاد للدجاج | Invitrogen | A11039 | |
| 546 الماعز المضاد للفئران | Invitrogen | A11081 | |
| زلاليم مصل البقر ؛ | Sigma Aldrich | A9647 | |
| دجاج مضاد ل GFP | Abcam | 13970 | |
| Coverslips | Avantor | 48366-067 | 25 × 25 مم |
| شريط على الوجهين | سكوتش | 34-8724-5228-8 | |
| Fluoromount-G & nbsp ؛ | علوم المجهر الإلكتروني | 17984-25 | |
| شرائح المجهر | فيشر Scientific | 12-544-2 | 75 × 25 مم |
| طلاء الأظافر | سالي هانسن | 109 | Xtreme Wear ، مصل |
| الماعز الطبيعي | Sigma Aldrich | G9023 | |
| الفئران المضادة | CadN الدراسات التنموية بنك الورم الهجين | AB_528121 | |
| <قوي> Confocal / Analysis < / قوي > | |||
| أي جهاز كمبيوتر / كمبيوتر محمول | |||
| مجهر متحد البؤر | Carl Zeiss | Zeiss 510 META & nbsp ؛ | |
| فيجي | الإصدار 2.14.0 / 1.54f |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.