Name: تصوير الكالسيوم اثنين-فوتون في Dendrites العصبية في الدماغ شرائح (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-15T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: استكشف تصوير الكالسيوم ثنائي الفوتون في التفرعات العصبية باستخدام شرائح الدماغ الحادة. يتيح هذا الأسلوب رصد إشارات الكالسيوم بدقة عالية لدراسة تكامل المدخلات المشبكية في الخلايا العصبية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

هذا العمل كان يدعمها مجلس المعاهد الكندية للبحوث الصحية والعلوم الطبيعية والبحوث الهندسية (منحة اكتشاف الأموال) و "مؤسسة سافوي". وأيد قائد زمالة دكتوراه من الأموال.

جميع التجارب التي أجريت وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة حماية الحيوان من جامعة لافال، والمجلس الكندي للعناية بالحيوان الرفق بالحيوان.
1-أولى إعداد (اختياري: إعداد يوم 1 مقدما)
<ol><li>إعداد ثلاثة أنواع من السائل الدماغي النخاعي الاصطناعية (قام) الحل (كل من عادي، السكروز وحلول الاسترداد، 1 L؛ انظر الجدول 1). ضبط أوسمولاليتي الحلول ل موسم ± 10 30025 وبارد قام-السكروز وصولاً إلى نقطة بالقرب من تجميد (0-4 درجة مئوية). ملاحظة: استخدام حل قطع منخفضة الصوديوم (قام-السكروز) يساعد في الحفاظ على بقاء الخلايا العصبية في الطبقات السطحية لشرائح الحادة26.</li>
	<li>إعداد 0.75 مل من التصحيح-الحل الذي يحتوي على فلوروفوري أحمر (مثلأليكسا-594) ومؤشر أخضر كالسيوم اصطناعية (مثلاً، ولاية أوريغون الأخضر باتا-1؛ انظر الجدول 1). وتشمل بيوسيتين (انظر الجدول 1) في التصحيح-الحل إذا كان مطلوب وظيفة المخصصة تحديد الخلايا مسجل المورفولوجية.</li>
	<li>ضبط osmolality الحل إلى 280 ± 5 موسم ودرجة الحموضة إلى 7.35 ± 0.5. يبقى الحل في الثلاجة أو على الجليد في جميع الأوقات. ملاحظة: اختيار مؤشر الكالسيوم ينبغي أن تستند إلى نطاق ديناميكي وطبيعة التحقيق Ca2 + الأحداث.</li>
	<li>باستخدام ساحبة ميكروبيبيتي، إعداد الماصات التصحيح من زجاج البورسليكات الشعيرات الدموية (انظر الجدول للمواد) مع تلميح 2 ميكرومتر ≈ (مقاومة ماصة MΩ 3-5) والتحفيز الماصات من البورسليكات الزجاج ثيتا الشعيرات الدموية (انظر الجدول من المواد) مع تلميح 2-5 ميكرومتر. ملاحظة: سيتم تحديد إعدادات ساحبة جعل الممصات قطر معين والشكل حسب نوع خيوط ساحبة ونتائج اختبار الانحدار لنوع معين من الزجاج.</li>
</ol>2. إعداد الشريحة هيبوكامبال
<ol><li>تخدير الماوس (P13-20؛ والسلالة والجنس من الماوس تتحدد بمسألة تجريبية تعالج) مع 1 مل إيسوفلوراني توضع على منشفة ورقية داخل دائرة الخدر لاستنشاق. عند عمق تخديره الحيوان، كما يدل على ذلك انعدام الحركة والتنفس البطيء، إزالته من غرفة التخدير وقطع رأس باستخدام مقصلة.</li>
	<li>كشف الجمجمة بقطع الجلد مع زوج صغيرة من مقص من الجزء الخلفي الجمجمة إلى الآنف. استخدام زوج صغيرة من العظم ميني رونجيورس جعل ثقب على مستوى بريجما. ثم استخدام المقص لجعل قطع والذيلية إلى روسترال على طول خياطة السهمي. مع رونجيورس فهم الجزء الخلفي من كل رفرف الجمجمة ورفع إلى أعلى وإلى الخارج لإزالة الجمجمة تغطي كل نصف الكرة الأرضية.</li>
	<li>بعد تماما يتعرض الدماغ، تتقلص الأعصاب البصرية مع ملعقة صغيرة. إزالة الدماغ من الجمجمة، ووضعه في طبق بتري تحتوي على استمرار السكروز قام اﻷوكسيجين، الباردة (انظر الجدول 1 لتركيز السكروز).<ol>
<li>إذا كان مطلوباً الأنسجة من الفئران الأكبر سنا، أداء نضح إينتراكاردياك استخدام المحاقن (25 غ) مليئة 20 مل سكروز قام المثلج قبل استخراج الدماغ للحصول على شرائح ذات نوعية جيدة.</li>
	</ol>
</li>
	<li>إعداد شرائح هيبوكامبال من الدماغ الحيواني المستخرج.<ol>
<li>واسمحوا البرد الدماغ لحوالي 2 دقيقة ضع قطعة من ورق الترشيح على طبق بيتري "معبأة الجليد"، نقل المخ على الورق عامل التصفية. تشريح نصفي.</li>
		<li>الصق في نصفي الكرة الأرضية تشريح (الاتجاه يحدده الهدف التجريبية للحصول على شرائح مستعرضة، أو الأفقي coronal،) على جدول فيبرتوم وتزج أنه في علبة فيبرتوم مليئة قام اﻷوكسيجين المثلج-السكروز. جعل 300 ميكرون الشرائح سميكة عند درجة حرارة حوالي 1 درجة مئوية باستخدام فيبرتوم برودة أو بوضع الثلج حول علبة فيبرتوم.</li>
		<li>باستخدام فرشاة طلاء مسطحة، تتراكم الشرائح المحتوية على الحصين (تصل إلى 6 شرائح كل نصف الكرة الأرضية) في حمام يحتوي على استرداد قام اﻷوكسيجين تسخينها إلى 37 درجة مئوية.</li>
		<li>تترك الشرائح في الحمام قام-الإنعاش لمدة 45 دقيقة على الأقل.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. تسجيلات المشبك تصحيح كامل الخلية
<ol><li>تعيين شريحة هيبوكامبال في مكان في حمام المتمركزة في إطار الهدف (التكبير: 40 ×، الفتحة العددية: 0.8) مجهر مسح ليزر اثنين-فوتون. نتخلل الحمام باستمرار مع اﻷوكسيجين العادي قام ساخنة في 30-32 درجة مئوية بمعدل 2.5-3 مل/دقيقة.</li>
	<li>استخدم التباين التدخل التفاضلية الأشعة تحت الحمراء (IR-DIC) أو مجهرية SGC دودت إلى موقع خلية للاهتمام باستخدام حجم، وشكله، وموقف. ملاحظة: اعتماداً على السكان المستهدفين العصبية، ويمكن استخدام نموذج الفأر وراثيا بسهولة تحديد موقع الخلايا التي تهم. وفي هذه الحالة، يمكن أن يكون محل هذه الخطوة باستخدام مصدر ضوء الفلورسنت.</li>
	<li>ملء ماصة تحفيز مع حلاً قام عادي الذي يحتوي على فلوروفوري أحمر (مثلأليكسا-594).</li>
	<li>تعيين ماصة التحفيز (متصلة بوحدة تحفيز كهربائي) على رأس الشريحة حيث يكون الطرف في المنطقة ذاتها كالخلية للفائدة.</li>
	<li>بعد ملء الماصة التصحيح مع تصحيح الحل وإرفاقها إلى مرحلة رأس، وضعه على الشريحة حيث يكون طرفها مباشرة فوق الخلية للفائدة.</li>
	<li>تناسب حقنه محبس الحنفية الثلاثية وتوصيله إلى التصحيح-الماصة من خلال أنبوب بلاستيكي. الضغط الإيجابي المستمر بحقن ماصة التصحيح (≈ مل 0.1) استخدام المحاقن. الاحتفاظ محبس الحنفية في موقف "إغلاق".</li>
	<li>تنشيط وحدة برمجيات التحكم مكبر للصوت، وقم بالتبديل إلى وضع المشبك الجهد عن طريق النقر فوق الزر "الرأسمالي". فتح برنامج اقتناء البيانات الكهربية (مثلاً، كلامبيكس) للحصول على الإشارات الكهربية وانقر على أيقونة "اختبار الغشاء" لأنها باستمرار إرسال نبضة جهد مربعة (5 mV، 10 مللي ثانية)، التي ضرورية لمراقبة التغيرات في المقاومة ماصة.</li>
	<li>أقل ماصة التصحيح حتى والحق في أعلى الخلية المستهدفة. عند إجراء الاتصال مع غشاء الخلية، إزالة الضغط عن طريق تحويل في محبس الحنفية إلى موقف "فتح". ملاحظة: الاتصال مع غشاء الخلية يتم الكشف عن عند زيادة صغيرة في المقاومة ماصة (≈ 0.2 MΩ) وينظر ويسببه الضغط الإيجابي المسافة بادئة صغيرة في الخلية.</li>
	<li>تطبيق ضغط سلبي طفيف على ماصة التصحيح باستخدام حقنه فارغة تركيبها في محبس الحنفية حتى تصل مقاومة ماصة المقدمة من البرنامج إلى 1 GΩ. في إطار '"اختبار الغشاء"' برنامج اقتناء البيانات، المشبك الخلية عند-60 أم.</li>
	<li>مواصلة تطبيق الضغط السلبي حتى يتم فتح الخلية ويتحقق تكوين كامل الخلية. الكشف عن هذه الخلية الدولة يستند إلى التغير المفاجئ في المقاومة ماصة (من 1 GΩ إلى MΩ 70-500 تبعاً لنوع إينتيرنيورون) وظهور العابرين بالسعة الكبيرة في نافذة '"اختبار الغشاء"'.</li>
</ol>4-اثنين-فوتون Ca2 + تصوير
<ol><li>إذا كانت مهتمة في الردود بوستسينابتيك ضادات، إضافة جابازيني مانع مستقبلات GABAA (10 ميكرون) ومانع مستقبلات GABAب CGP55845 (2 ميكرومتر) في الحمام قام.</li>
	<li>في مكبر للصوت برامج وحدة التحكم، تعيين تكوين التصحيح الحالية-المشبك بالنقر فوق الزر "نسخة" وتسجيل نمط الخلية إطلاق النار ردا على حقن جسدية من ديبولاريزينج الحالي (0.8-1.0 غ، 1 s). انتظر 30 دقيقة على الأقل للخلية تكون مليئة بالمؤشرات الحالية في حل التصحيح. ملاحظة: الخلية نمط إطلاق النار وخصائص نشطة يمكن استخدامها لتحديد النوع الفرعي للخلية؛ مثلخلايا النتوءات سريعة. من المهم تركيز المؤشر لتحقيق الاستقرار من خلال نشر قبل البدء في تسجيل القطط (انظر الجدول 2 لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها).</li>
	<li>أ فب-أثارت القطط<ol>
<li>ابدأ باستخدام صورة اقتناء برامج الحصول على الصور. قم بتحديد موقع تغصن الاهتمام باستخدام إشارة حمراء الأسفار. لضمان استجابة مرئية، اختر أولاً، تغصن الدانية (≤ 50 ميكرومتر) كفاءة AP backpropagation قد تراجع إلى حد كبير مع المسافة في جابايرجيك إينتيرنيورونس22.</li>
		<li>باستخدام 'أداة مستطيلة' في صورة اقتناء البرمجيات، التكبير والتصغير في المنطقة المستهدفة، وقم بالتبديل إلى "xt" وضع (linescan). وضع المسح الضوئي عبر فرع الجذعية للفائدة. مع وحدة تحكم كثافة الليزر في اقتناء البرمجيات، تعيين الليزر اثنين-فوتون على مستوى الحد أدنى من سلطة حيث fluorescence الأساس الأخضر مرئياً قليلاً فقط، لتجنب الضيائية.</li>
		<li>في برنامج اقتناء الكهربية البيانات 'بروتوكول' الإطار والصورة اقتناء البرمجيات، إنشاء محاكمة تسجيل المدة المطلوبة تتضمن حقنه الحالية جسدية من السعة المطلوبة.<ol>
<li>استخدام برنامج اقتناء الصور، انقر فوق الزر "بدء تشغيل السجل" والحصول على الأسفار بشكل مستمر لتكرار س. 1-2 الحصول على الصورة 3-10 مرات. الانتظار على الأقل 30 ثانية بين مسح واحد لتجنب د. إذا كان الحصول على لينيسكانس في نقاط متعددة على طول تغصن، أخذها في ترتيب عشوائي لتجنب آثار النظام.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>أثارت سينابتيكالي القطط<ol>
<li>قم بتحديد موقع تغصن الاهتمام باستخدام إشارة حمراء الأسفار.</li>
		<li>تعيين ماصة التحفيز على سطح الشريحة أعلاه تغصن من الفائدة. انخفاض ببطء ماصة التحفيز في مكانها، التقليل من الحركة لتجنب الإخلال بتكوين كامل الخلية. موقف الماصة في 10-15 ميكرون من تغصن.</li>
		<li>تصور موقع ميكرودومينس متشابك في أسبيني dendrites، في صورة اقتناء برامج التحول إلى 'xt' وضع (linescan) وضع خط طول الفرع الجذعية للفائدة.</li>
		<li>في نافذة 'بروتوكول' (من برنامج اقتناء البيانات الكهربية) وبرنامج اقتناء الصور، قم بإنشاء محاكمة تسجيل الذي يقوم بتشغيل وحدة التحفيز بعد بدء المحاكمة.</li>
		<li>باستخدام البرمجيات، واقتناء انقر فوق الزر "بدء تشغيل السجل" للمسح الضوئي على طول تغصن باستمرار لاكتساب تكرار س. 1-2 3-5 مرات، الانتظار 30 ثانية بين مسح لمنع د. ملاحظة: يمكن تعديلها تبعاً لحركية الحدث مقولة طول المسح الضوئي، ولكن ينبغي التقليل من منع د (انظر الجدول 2 لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها).</li>
		<li>كرر الخطوة 4.5.5 في ظروف مختلفة (مثلاً، كثافة/طول مختلفة من التحفيز، وإدخال مانع الدوائية، و ما إلى ذلك) اعتماداً على مسألة محددة يجري تناولها.</li>
		<li>التوقف عن شراء عند الخلية يظهر علامات على تدهور الصحة: depolarization أدناه-45 mV، الزيادة في الأساس Ca2 + مستوى، تدهور المورفولوجية dendrites (مثلاً، بلبينغ، تجزئة؛ انظر الجدول 2 لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها).</li>
		<li>للحصول على معلومات أولية عن مورفولوجيا للخلية والاحتفاظ بسجل لموقع ماصة التحفيز واكتساب Z-كومة من الخلية في القناة الحمراء. استخدام برنامج اقتناء في 'xyz' الوضع، تعيين حدود المكدس العلوية والسفلية الصورة الخلية بأكملها مع كافة العمليات المدرجة. تعيين 'حجم الخطوة' في 1 ميكرومتر، والشروع في اقتناء المكدس باستخدام الزر "بدء تشغيل السجل".</li>
		<li>عندما Z-اقتناء مكدس كامل، استخدم الخيار "الإسقاط كحد أقصى" في البرنامج إلى ركب جميع خطط التنسيق من المكدس والتحقق من نوعية حيازة. ثم تتراجع ببطء ماصة التصحيح خارج الشريحة.</li>
		<li>لإصلاح الشريحة لتحديد الخصائص المورفولوجية وظيفة المخصص ، بسرعة إزالة الشريحة من حمام استخدام فرشاة طلاء مسطحة، ووضعه بين ورقتي التصفية، في طبق بتري مملوءة قام. استبدال قام بحل بارافورمالدهيد (PFA) 4% وترك الطبق في غرفة 4 درجات مئوية أو الثلاجة بين عشية وضحاها.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5-إيمونوهيستوتشيميستري لتحديد الخلايا مسجل المورفولوجية الوظيفة المخصصة
ملاحظة: بعد ليلة 1 للتثبيت في منهاج عمل بيجين، الشريحة يمكن تخزينها في المخزن المؤقت للفوسفات (PB) مع أزيد الصوديوم (0.5%) لمدة تصل إلى شهر واحد.
<ol><li>وضع الشريحة في تريس مخزنة المحلول الملحي (تبس) مع Triton X-100 (0.3 في المائة)، وأداء يغسل 4 (5-10 دقيقة كل).</li>
	<li>وضع الشريحة في تبس-تريتون 0.3% مع 10% مصل الماعز العادي (خ ع) ح 1.</li>
	<li>وضع الشريحة في تبس-تريتون 0.3% مع 1% خ ع و fluorophore Streptavidin مترافق (مثلاً، Streptavidin مترافق أليكسا فلور 546، 1: 200) لليلة وضحاها الحضانة.</li>
	<li>أغسل 4 مرات (5-10 دقيقة) في tbs.</li>
	<li>تحميل الشرائح على شرائح المجهر والصورة باستخدام مجهر [كنفوكل]. لإعادة إنشاء خلية كاملة، اكتساب Z-المكدس (الخطوة الحجم: 1 ميكرومتر) استخدام هدفا 20 x. بالنسبة للتصوير على تسمية أليكسا-546-مترافق، تعيين استخدام ليزر نانومتر 543 والكشف عن 515-560 نانومتر تصفية.</li>
</ol>6-تحليل القطط
<ol><li>استخراج القيم الأسفار من مناطق الاهتمام (رويس) في الصور linescan من قنوات الأحمر والأخضر ومتوسط قيم يكرر متعددة لكل شرط للحد من الضوضاء. ملاحظة: عند اقتناء linescan على طول تغصن, من الممكن استخراج بيانات من رويس المتعددة، التي قد تتوافق مع ميكرودومينس الجذعية (2-5 ميكرومتر)، ومما يسمح دراسة لتجزئة Ca2 + إشارة.</li>
	<li>لكل عائد الاستثمار، التعبير عن التغيرات التي حدثت في Ca2 + السعة ك: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56776/56776eq1.jpg"> ملاحظة: هنا ز قيمة الأسفار من قناة الأخضر؛ ز0 هو قيمة الأسفار الأساس من قناة الأخضر خلال فترة ما قبل التحفيز؛ R هي قيمة الأسفار من القناة الحمراء18. اثنين-فوتون الإثارة العالية مترجمة ولا يؤدي إلى إنشاء خلفية كبيرة، طرح الأسفار الخلفية غير مطلوب.</li>
</ol>

<ol><li>Williams, S. R., Mitchell, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+measurement+of+somatic+voltage+clamp+errors+in+central+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Direct measurement of somatic voltage clamp errors in central neurons.</a> Nat Neurosci. 7, 790-798 (2008).</li>
<li>Denk, W., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+upmanship%3A+why+multiphoton+imaging+is+more+than+a+gimmick%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Photon upmanship: why multiphoton imaging is more than a gimmick.</a> Neuron. 18, 351-357 (1997).</li>
<li>Yuste, R., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+spines+as+basic+functional+units+of+neuronal+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dendritic spines as basic functional units of neuronal integration.</a> Nature. 375, 682-684 (1995).</li>
<li>Nimchinsky, E. A., Sabatini, B. L., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+Function+of+Dendritic+Spines%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Physiol%22%5BJournal%5D)">Structure and Function of Dendritic Spines.</a> Annu Rev Physiol. 64, 313-353 (2002).</li>
<li>Sabatini, B. L., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+calcium+channels+in+single+spines+using+optical+fluctuation+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Analysis of calcium channels in single spines using optical fluctuation analysis.</a> Nature. 408, 589-593 (2000).</li>
<li>Mainen, Z. F., Malinow, R., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptic+calcium+transients+in+single+spines+indicate+that+NMDA+receptors+are+not+saturated%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Synaptic calcium transients in single spines indicate that NMDA receptors are not saturated.</a> Nature. 399, 151-155 (1999).</li>
<li>Yasuda, R., Sabatini, B. L., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+of+calcium+channels+in+dendritic+spines%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Plasticity of calcium channels in dendritic spines.</a> Nat Neurosci. 6, 948-955 (2003).</li>
<li>Carter, A. G., Sabatini, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-dependent+calcium+signaling+in+dendritic+spines+of+striatal+medium+spiny+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">State-dependent calcium signaling in dendritic spines of striatal medium spiny neurons.</a> Neuron. 44, 483-493 (2004).</li>
<li>Topolnik, L., Congar, P., Lacaille, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+regulation+of+metabotropicglutamate+receptor-+and+AMPA+receptor-mediated+dendritic+Ca2%2B+signals+by+presynaptic+and+postsynaptic+activity+in+hippocampal+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Differential regulation of metabotropicglutamate receptor- and AMPA receptor-mediated dendritic Ca2+ signals by presynaptic and postsynaptic activity in hippocampal interneurons.</a> J Neurosci. 25, 990-1001 (2005).</li>
<li>Topolnik, L., Chamberland, S., Pelletier, J. G., Ran, I., Lacaille, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-dependent+compartmentalized+regulation+of+dendritic+Ca2%2B+signaling+in+hippocampal+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Activity-dependent compartmentalized regulation of dendritic Ca2+ signaling in hippocampal interneurons.</a> J Neurosci. 29, 4658-4663 (2009).</li>
<li>Camiré, O., Topolnik, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+calcium+nonlinearities+switch+the+direction+of+synaptic+plasticity+in+fast-spiking+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dendritic calcium nonlinearities switch the direction of synaptic plasticity in fast-spiking interneurons.</a> J Neurosci. 34, 3864-3877 (2014).</li>
<li>Jaffe, D. B., Johnston, D., Lasser-Ross, N., Lisman, J. E., Miyakawa, H., Ross, W. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thespread+of+Na%2B+spikes+determines+the+pattern+of+dendritic+Ca2%2B+entry+into+hippocampal+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Thespread of Na+ spikes determines the pattern of dendritic Ca2+ entry into hippocampal neurons.</a> Nature. 357, 244-246 (1992).</li>
<li>Nakamura, T., Barbara, J. G., Nakamura, K., Ross, W. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synergistic+release+of+Ca2%2B+from+IP3-sensitive+stores+evoked+by+synaptic+activation+of+mGluRs+paired+with+backpropagating+action+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Synergistic release of Ca2+ from IP3-sensitive stores evoked by synaptic activation of mGluRs paired with backpropagating action potentials.</a> Neuron. 24, 727-737 (1999).</li>
<li>Kovalchuk, Y., Eilers, J., Lisman, J., Konnerth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMDA+receptor-mediated+subthreshold+Ca%282%2B%29+signals+in+spines+of+hippocampal+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">NMDA receptor-mediated subthreshold Ca(2+) signals in spines of hippocampal neurons.</a> J Neurosci. 20, 1791-1799 (2000).</li>
<li>Goldberg, J. H., Yuste, R., Tamas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca2%2B+imaging+of+mouse+neocortical+interneurone+dendrites%3A+contribution+of+Ca2%2B-permeable+AMPA+and+NMDA+receptors+to+subthreshold+Ca2%2B+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ca2+ imaging of mouse neocortical interneurone dendrites: contribution of Ca2+-permeable AMPA and NMDA receptors to subthreshold Ca2+ dynamics.</a> J Physiol. 551, 67-78 (2003).</li>
<li>Goldberg, J. H., Lacefield, C. O., Yuste, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+dendritic+calcium+spikes+in+mouselayer+5+low+threshold+spiking+interneurones%3A+implications+for+control+of+pyramidal+cell+bursting%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Global dendritic calcium spikes in mouselayer 5 low threshold spiking interneurones: implications for control of pyramidal cell bursting.</a> J Physiol. 558, 465-478 (2004).</li>
<li>Oertner, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+of+single+synapses+in+brain+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Functional imaging of single synapses in brain slices.</a> Exp Physiol. 87, 733-736 (2002).</li>
<li>Yasuda, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+calcium+concentration+dynamics+in+small+neuronal+compartments%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+STKE%22%5BJournal%5D)">Imaging calcium concentration dynamics in small neuronal compartments.</a> Sci STKE. 219, pl5(2004).</li>
<li>Maravall, M., Mainen, Z. F., Sabatini, B. L., Svoboda, K. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10777761">Estimating intracellular calcium concentrations and buffering without wavelength rationing.</a> Biophys J. 78, 2655-2667 (2000).</li>
<li>Camiré, O., Topolnik, L. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/225093837_Functional_compartmentalisation_and_regulation_of_postsynaptic_Ca2_transients_in_inhibitory_interneurons">Functional compartmentalization and regulation of postsynaptic CaTs in inhibitory interneurons.</a> Cell Calcium. 52, 339-346 (2012).</li>
<li>Guet-McCreight, A., Camiré, O., Topolnik, L., Skinner, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+a+semi-automated+strategy+to+develop+multi-compartment+models+that+predict+biophysical+properties+of+interneuron-specific+3+%28IS3%29+cells+in+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">Using a semi-automated strategy to develop multi-compartment models that predict biophysical properties of interneuron-specific 3 (IS3) cells in hippocampus.</a> eNeuro. 3, 1-26 (2016).</li>
<li>Evstratova, A., Chamberland, S., Topolnik, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+type-specific+and+activity-dependent+dynamics+of+action+potential-evoked+Ca2%2B+signals+in+dendrites+of+hippocampal+inhibitory+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Cell type-specific and activity-dependent dynamics of action potential-evoked Ca2+ signals in dendrites of hippocampal inhibitory interneurons.</a> J Physiol. 589, 1957-1977 (2011).</li>
<li>Topolnik, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+calcium+mechanisms+and+long-term+potentiation+in+cortical+inhibitory+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dendritic calcium mechanisms and long-term potentiation in cortical inhibitory interneurons.</a> Eur J Neurosci. 35, 496-506 (2012).</li>
<li>Camiré, O., Lacaille, J. C., Topolnik, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+Signaling+in+Inhibitory+Interneurons%3A+Local+Tuning+via+Group+I+Metabotropic+Glutamate+Receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">Dendritic Signaling in Inhibitory Interneurons: Local Tuning via Group I Metabotropic Glutamate Receptors.</a> Front Physiol. 3, 259(2012).</li>
<li>Bourque, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+mechanisms+of+osmosensation+and+systemic+osmoregulation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+RevNeurosci%22%5BJournal%5D)">Central mechanisms of osmosensation and systemic osmoregulation.</a> Nat RevNeurosci. 9, 519-531 (2008).</li>
<li>Aghajanian, G. K., Rasmussen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+studies+in+the+facial+nucleus+illustrating+a+simple+new+method+for+obtaining+viable+motoneurons+in+adult+rat+brain+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Synapse%22%5BJournal%5D)">Intracellular studies in the facial nucleus illustrating a simple new method for obtaining viable motoneurons in adult rat brain slices.</a> Synapse. 3, 331-338 (1989).</li>
<li>Pettit, D. L., Wang, S. S., Gee, K. R., Augustine, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+two-photon+uncaging%3A+anovel+approach+to+mapping+glutamate+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Chemical two-photon uncaging: anovel approach to mapping glutamate receptors.</a> Neuron. 19, 465-471 (1997).</li>
<li>Salomé, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+random-access+scanning+in+two-photon+microscopy+usingacousto-optic+deflectors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Ultrafast random-access scanning in two-photon microscopy usingacousto-optic deflectors.</a> J Neurosci Methods. 154, 161-174 (2006).</li>
<li>Lechleiter, J. D., Lin, D. T., Sieneart, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-photon+laser+scanning+microscopy+using+an+acoustic+optical+deflector%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Multi-photon laser scanning microscopy using an acoustic optical deflector.</a> Biophys J. 83, 2292-2299 (2002).</li>
</ol>

الكتاب قد لا يوجد تضارب المصالح المالية أو غيرها تضارب في المصالح.

الأسلوب هو موضح أدناه يوضح كيف يمكن استخدام المزيج من اثنين-فوتون Ca2 + تصوير والتصحيح-المشبك الكهربية لدراسة الجذعية Ca2 + إشارات في dendrites العصبية في الدماغ الحادة شرائح. يسمح هذا الأسلوب للرصد لكلا المحلية Ca2 + المرتفعات أثارت قبل AP التحفيز أو باكبروباجاتينج الكهربائية في قطاعات الجذعية، واستجابة للخلية الجسدية. وهذا يجعل من أداة ممتازة دراسة كيفية مختلف أجزاء الشجرة الجذعية إدماج المدخلات والتواصل مع سوما. ولكن نظراً لطول التجربة، يحتاج اهتماما خاصا إيلاء صحة الخلية عن طريق الحد ...

المساهمة من خلية إلى نشاط الشبكة يتحدد إلى حد كبير بالطابع الدينامي للمدخلات متشابك التي يتلقاها. تقليديا، يعتمد الأسلوب السائد لوصف النشاط متشابك في الخلايا العصبية على تسجيلات المشبك التصحيح كل خلية جسدية من تيارات بوستسينابتيك أثارت قبل التحفيز الكهربائي لمحاور عصبية مرور. ومع ذلك، يقال صدق النشاط الوحيد لنهايات بروكسيمالي يقع في هذه الحالة1. وبالإضافة إلى ذلك، قد استخدمت لتقييم الآليات الخاصة بالمشبك، تسجيلات من أزواج من الخلايا العصبية ومن dendrites في موقع معين لاستهداف نقاط الاشتباك العصبي للفائدة وآليات التكامل الجذعية، على التوالي. وقد تحقق إنجازا كبيرا في مجال الفسيولوجيا متشابك عن طريق أج تقنيات الضوئية والكهربية. اثنين-فوتون الإثارة الليزر الفحص المجهري (2PLSM) في تركيبة مع Ca2 + تصوير وأدوات أوبتوجينيتيك يمكن أن تكشف عن تفاصيل هائلة لمنظمة دينامية النشاط متشابك في الاتصالات العصبية محددة في الدماغ شرائح في المختبر و في فيفو.
العديد من المزايا الرئيسية التي 2PLSM تبرز من الفحص المجهري الإثارة التقليدية، واحد-فوتون2: (1) نظراً لطابع غير خطية للإثارة اثنين-فوتون، يتم إنشاؤها الأسفار فقط في حجم الاتصال، وتمثل جميع الفوتونات المنبعثة إشارات مفيدة (لا حاجة للثقب)؛ (2) أطول الأطوال الموجية، المستخدمة في 2PLSM، اختراق الأنسجة ونثر أكثر كفاءة؛ وبالإضافة إلى ذلك، الفوتونات متناثرة مخفف جداً لإنتاج اثنين-فوتون الإثارة والأسفار الخلفية؛ (3) د ولالضيائيه محدودة أيضا إلى المستوى البؤري. ولذلك، يظل 2PLSM على الرغم من ارتفاع تكاليف نظم 2-فوتون بالمقارنة مع التقليدية [كنفوكل] المجاهر، أسلوب الاختيار للتحقيق ذات الدقة العالية لهيكل الخلايا العصبية ووظيفتها في الأنسجة الحية سميكة.
وكان أول تطبيق ل 2PLSM في الأنسجة ونثر صورة هيكل ووظيفة العمود الفقري الجذعية3. وكشفت 2PLSM في تركيبة مع Ca2 + تصوير تلك الوظيفة الأشواك كالمقصورات البيوكيميائية معزولة. إذ يوجد في العديد من أنواع الخلايا العصبية وجود تناظر رأس برأس بين العمود الفقري ونهايات فردية4، اثنين-فوتون Ca2 + التصوير قريبا أصبح أداة مفيدة الإبلاغ عن نشاط نهايات الفردية في أنسجة سليمة5، 6،،من78. وعلاوة على ذلك، على أساس 2PLSM Ca2 + التصوير استخدمت بنجاح لرصد نشاط قنوات الكالسيوم واحد والتفاعلات غير الخطية بين كوندوكتانسيس الذاتية ومتشابك، فضلا عن تقييم الدولة والنشاط-تعتمد على تنظيم Ca2 + إشارات في dendrites العصبية5،،من67،،من89،10،11.
الكالسيوم رسول ثانية داخل الخلايا في كل مكان، وفي تنظيم الزمانية المكانية سوبسيلولار يحدد اتجاه ردود الفعل الفسيولوجية، من التغيرات في قوام متشابك لتنظيم أيون القنوات، النمو تغصن والعمود الفقري، كما كذلك موت الخلية والبقاء على قيد الحياة. Ca2 + المرتفعات الجذعية تحدث عن طريق تفعيل مسارات متعددة. فتح قنوات الكالسيوم الجهد عن طريق بوابة12 إمكانات العمل (الجزائرية)، باكبروباجاتينج إلى dendrites، وإنتاج العالمية نسبيا Ca2 + العابرين (القطط) في dendrites والاشواك13. ويرتبط انتقال متشابك مع التنشيط من كاليفورنيا بوستسينابتيك2 +-مستقبلات نفاذية (نمدا، Ca2 +-نفاذية امبا وكينيت)، أحداث متشابك القطط6،،من1415. وأخيراً، يمكن أن تتولد سوبرالينير Ca2 + الأحداث في dendrites تحت بعض الظروف11،12،،من1316.
اثنين-فوتون Ca2 + تصوير في تركيبة مع التصحيح-المشبك التسجيلات الكهربية توظف Ca الاصطناعية2 +-مؤشرات الفلورسنت الحساسة، التي تقدم عادة من خلال مسرى التصحيح أثناء تسجيلات كامل الخلية . ويستند أسلوب قياسي للتحديد الكمي لديناميات Ca2 + 17،الأسلوب المزدوج المؤشر18. يستخدم fluorophores اثنين مع المنفصلين عن ذويهم أيضا انبعاثات الأطياف (مثلاً، وهو مزيج من كاليفورنيا الأحمر2 +-صبغة غير حساسة مع الأخضر Ca2 + المؤشرات، مثل ولاية أوريغون الأخضر باتا-1 أو 4 قطع) ومزايا عديدة مقارنة الأسلوب مؤشر واحد. أولاً، Ca2 +-يستخدم صبغة غير حساسة لتحديد هياكل صغيرة للفائدة (فروع الجذعية والاشواك) حيث سيتم تنفيذ Ca2 + تصوير. ثانيا، يتم حساب النسبة بين التغير في الأسفار الأخضر والأحمر (ΔG/R) كتدبير من [Ca2 +]، التي إلى حد كبير حساس للتغيرات في الأسفار الأساس نتيجة لتقلبات في [Ca2 +[017 , 18-وعلاوة على ذلك، يمكن معايرة fluorescence التغييرات من حيث المطلق Ca2 + تركيزات19.
قلق عام عند تشغيل اثنين-فوتون Ca2 + تصوير التجارب في شرائح الحاد هو صحة الخلية والاستقرار لاقتناء الصورة بسبب الليزر عالية الطاقة المستخدمة عادة. بالإضافة إلى ذلك، في Ca2 + تجارب التصوير، هناك قلق حول اضطراب والمبالغة في تقدير كبير من Ca2 + ديناميات سوبسيلولار يرجع ذلك إلى حقيقة أن Ca2 + المؤشرات بمثابة الكثيري خارجية Ca2 + المخازن المؤقتة. وبالتالي، يعتمد اختيار Ca2 + المؤشر وتركيزه على نوع الخلايا العصبية، السعة المتوقعة للقطط، وفيما يتعلق بمسألة تجريبية.
علينا تكييف طريقة اثنين-فوتون Ca2 + تصوير للتحقيق من Ca2 + التقلبات في dendrites جابايرجيك إينتيرنيورونس9،،من1011،،من2021 , 22-في حين أن الجزء الأكبر من أوائل Ca2 + التصوير دراسات أجريت في الخلايا العصبية الرئيسية، إينتيرنيورونس المثبطة عرض مجموعة كبيرة ومتنوعة من Ca2 + الآليات الوظيفية التي تختلف عن تلك الموجودة في الخلايا الهرمية20 , 23 , 24-هذه الآليات إينتيرنيورون على حدة (مثلاً، Ca2 + نفاذية امبا مستقبلات) قد تؤدي أدواراً محددة في تنظيم نشاط الخلية. بينما الجذعية Ca2 + إشارات في إينتيرنيورونس هدفا مغريا لإجراء مزيد من التحقيقات، اثنين-فوتون Ca2 + التصوير في dendrites من هذه الخلايا يطرح تحديات إضافية، من أرق قطره dendrites وعدم وجود الأشواك إلى مرتفعة بوجه خاص Ca2 + ربط قدرات ذاتية. كمصالح لدينا أبحاث تركز على دراسة إينتيرنيورونس هيبوكامبال، البروتوكول التالية، في حين تنطبق على مختلف قطاعات السكان العصبية، تم تكييفها للتعامل مع تلك التحديات.
تم تنفيذ هذا البروتوكول مع مجهر اثنين-فوتون [كنفوكل] تجارية، مزودة بكاشفات الخارجية، غير ديسكانيد اثنين (المواظبة) والكهربائية-البصرية المغير (الانتخابات)، ودوت المسح تباين التدرج (SGC)، ومثبتة على طاولة بصرية. المجهر اقترن بليزر مولتيفوتون Ti:Sapphire وضع تأمين 800 نانومتر (> 3 ث، خ نبضات 140، معدل الرسوب 80 هرتز). تم تجهيز نظام التصوير مع تلاعب الكهربية قياسية، بما في ذلك دائرة التروية مع التحكم في درجة الحرارة، منصة ترجمة مع ميكرومانيبولاتورس اثنين، مكبر للصوت ميكروليكترودي الكمبيوتر التي تسيطر عليها، وجهاز الالتقاط رقمي، وحفز وحدة، واقتناء البيانات والبرمجيات.

<table><tbody><tr><td>سلالة: الفأر CD1</td><td>نهر تشارلز</td><td>022</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>AbbVie Corporation</td><td>0B506-099</td><td></td></tr><tr><td>CGP 55845 هيدروكلوريد</td><td>Abcam</td><td>ab120337</td><td></td></tr><tr><td>كلوريد الكالسيوم &nbsp ؛</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>C4901</td><td></td></tr><tr><td>D- (+) - الجلوكوز &nbsp ؛</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>هيبس</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>كلوريد المغنيسيوم &nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M8266</td><td></td></tr><tr><td>كبريتات المغنيسيوم سباعي هيدرات</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>230391</td><td></td></tr><tr><td>مسحوق بارافورمالدهايد ، 95٪</td> <td>سيجما ألدريتش</td><td>158127</td><td></td></tr><tr><td>كلوريد البوتاسيوم &nbsp ؛</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3911</td><td></td></tr><tr><td>غلوكونات البوتاسيوم&nbsp;</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>P1847</td><td></td></tr><tr><td>أزيد الصوديوم&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S2002</td><td></td></tr><tr><td>بيكربونات الصوديوم &nbsp;</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>S8875</td><td></td></tr><tr><td>كلوريد الصوديوم &nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5886</td><td></td></tr><tr><td>السكروز&nbsp;</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>S9378</td><td></td></tr><tr><td>تريتون X-100 &nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T9284</td><td></td></tr><tr><td>قاعدة Trizma&nbsp;</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>T1503</td><td></td></tr><tr><td>تريزما هيدروكلوريد&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T3253</td><td></td></tr><tr><td>ثنائي هيدرات فوسفات الصوديوم ثنائي القاعدة &nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71643</td><td></td></tr><tr><td> فوسفات الصوديوم أحادي القاعدة monohydrate &nbsp;</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>S9638</td><td></td></tr><tr><td>بيوسيتين</td><td>سيجما-ألدريتش</td><td>B4261</td><td></td></tr><tr><td>أليكسا فلور 594 هيدرازيد</td><td>ثيرموفيشر ساینتفيك</td><td>A10438</td><td></td></tr><tr><td>SR95531 (جابازين) &nbsp;</td><td>Abcam</td><td>ab120042</td><td></td></tr> <tr><td> أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) - تريس</td><td>سيجما - ألدريتش</td><td>A9062</td><td></td></tr> <tr><td> جوانوزين (GTP) - Na + </td> <td>سيجما ألدريتش</td><td>G8877</td><td></td></tr> <tr><td> أوريغون جرين BAPTA-1</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>O6812</td><td></td></tr> <tr><td> ملح فوسفوكرياتين دي (تريس)</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>P1937</td><td></td></tr><tr><td> Alexa-546</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>S11225</td><td></td></tr><tr><td> Patch Glass البورسليكات الشعيرات الدموية</td><td>العالمية للأدوات</td><td>الدقيقة 1B100F-4</td><td></td></tr><tr><td> ثيتا البورسليكات الزجاجية الشعيرات الدموية</td><td>أداة</td><td>Sutter BT-150-10</td><td></td></tr><tr><td> P-97 مشتعل / براون مجتذب ماصة</td> دقيقة أداة <td>Sutter</td><td></td><td></td></tr><tr><td> TCS SP5 مجهر متعدد الفوتون متحد البؤر</td><td>Leica Microsystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td> Chameleon Ultra II Ti: ليزر متعدد الفوتون الياقوتي &nbsp;</td><td>متماسك</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LAS AF Imaging Acquisition Software</td><td>Leica Microsystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td> Temperature Controller TC-324B</td><td>Warner Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td> MultiClamp 700B مكبر</td><td>للصوت الأجهزة</td><td></td><td></td> الجزيئية</tr><tr><td> Digidata 1440A أجهزة جزيئية</td><td></td><td></td><td></td> محول الأرقام</tr> <tr><td> متحد البؤر المترجم</td><td>Siskiyou</td><td></td><td></td></tr><tr><td> Micromanipulator</td><td>Siskiyou<</td><td></td><td></td></tr><tr><td>br / > pClamp برامج الحصول على البيانات</td><td>الأجهزة الجزيئية</td><td></td><td></td></tr><tr><td> A365 عازل التحفيز الحالي</td><td>المستمر العالمية أدوات</td><td></td><td></td> الدقة</tr> <tr> أنظمة <td>حركية</td><td></td><td></td> <td>الجدول البصري الاهتزازي</td></tr></tbody></table>

تصوير الكالسيوم اثنين-فوتون في dendrites العصبية في الدماغ شرائح

Two-photon Calcium Imaging in Neuronal Dendrites in Brain Slices

تصوير الكالسيوم (Ca2 +) أداة قوية للتحقيق في ديناميات الزمانية المكانية Ca2 + الإشارات داخل الخلايا في الخلايا العصبية dendrites. يمكن أن يحدث من خلال مجموعة متنوعة من آليات داخل الخلية والغشاء Ca2 + تقلبات وتلعب دوراً حاسما في تحريض اللدونة متشابك والتنظيم لاستثارة الجذعية. ومن ثم فالقدرة على تسجيل أنواع مختلفة من Ca2 + إشارات في فروع الجذعية قيماً لمجموعات دراسة كيفية دمج dendrites المعلومات. ظهور مجهرية اثنين-فوتون جعلت هذه الدراسات أسهل بكثير عن طريق حل المشاكل الملازمة للتصوير في الأنسجة الحية، مثل نثر الخفيفة ود. وعلاوة على ذلك، من خلال مجموعة من التقنيات الكهربية التقليدية مع اثنين-فوتون Ca2 + التصوير، فمن الممكن للتحقيق المحلي Ca2 + التقلبات في الخلايا العصبية dendrites جنبا إلى جنب مع تسجيلات النشاط متشابك في سوما. هنا، نحن تصف كيفية استخدام هذا الأسلوب لدراسة ديناميات محلية Ca2 + العابرين (القطط) في dendrites جابايرجيك إينتيرنيورونس المثبطة. الأسلوب يمكن تطبيقها أيضا على دراسة الجذعية Ca2 + إشارات في مختلف أنواع الخلايا العصبية في الدماغ الحادة شرائح.

باستخدام بروتوكول المعروضة هنا، حصلنا على القطط أثارت طريق الحقن الحالية جسدية والتحفيز الكهربائي في dendrites oriens/ألفيس إينتيرنيورونس في منطقة CA1 الحصين. بعد الترقيع خلية، حدد استناداً إلى الشكل والموقف، اكتسبنا لينيسكانس عبر تغصن الدانية في نقاط متعددة في ضوء المسافات من سوما (الشكل 1A). لاحظنا انخفاضا في السعة للقطط التي تحدثها باكبروباجاتينج وكالة الأنباء الجزائرية كالمسافة من سوما زاد (تشير إلى انخفاض AP السعة أو انخفاض المسافة تعتمد على التوزيع قناة...

نحن نقدم طريقة الجمع بين تسجيلات المشبك تصحيح كامل الخلية واثنين-فوتون التصوير لتسجيل Ca2 + العابرين في dendrites العصبية في الدماغ الحادة شرائح.

تصوير الكالسيوم اثنين-فوتون في Dendrites العصبية في الدماغ شرائح

Calcium (Ca2+) imaging is a powerful tool to investigate the spatiotemporal dynamics of intracellular Ca2+ signals in neuronal dendrites. Ca2+ ...

الهدف العام من هذه التجربة هو دراسة ارتفاعات الكالسيوم في التشعبات العصبية استجابة لنماذج التحفيز المختلفة باستخدام تسجيلات مشبك التصحيح للخلية الكاملة في سوما العصبية بالتوازي مع تصوير الكالسيوم ثنائي الفوتون في التشعبات. يمكن استخدام هذه الطريقة لمراقبة إشارات الكالسيوم في المقصورات التغصنية الصغيرة ، مما يسمح بالمراقبة الدقيقة للعمليات التي تحدث في الفروع المتغصنة أثناء تكامل المدخلات المتشابكة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تمكن من ملاحظة أنماط إشارات الكالسيوم بدقة وخصوصية مكانية زمانية عالية.ضع دماغ الفأر على طبق بتري يحتوي على سكروز ACSF البارد المؤكسج باستمرار. لتحضير شرائح الحصين من الدماغ المستخرج ، اترك الدماغ يبرد لمدة دقيقتين تقريبا. بعد ذلك ، ضع قطعة من ورق الترشيح على طبق بتري معبأ بالثلج ، وانقل الدماغ إلى ورق الترشيح.ثم قم بتشريح الدماغ إلى نصفي الكرة الأرضية. قم بلصق نصفي الكرة الأرضية المقطعين على منصة تقسيم اهتزازية ، واغمرها في صينية التقسيم المليئة بالسكروز ACSF المؤكسج المثلج. بعد ذلك ، قم بتقسيم شرائح بسمك 300 ميكرومتر عند درجة مئوية واحدة باستخدام مبرد اهتزاز أو وضع الثلج حول صينية الاهتزاز.باستخدام فرشاة الطلاء ، انقل الشرائح التي تحتوي على الحصين إلى حمام من استعادة ACSF المؤكسج المسخن إلى 37 درجة مئوية. في هذه الخطوة ، انقل شريحة الحصين إلى حمام بهدف مجهر ثنائي الفوتون بالمسح بالليزر. قم ببث الحمام باستمرار باستخدام ACSF المؤكسج العادي.بعد ذلك ، استخدم الفحص المجهري للتداخل التفاضلي بالأشعة تحت الحمراء لتحديد موقع الخلية ذات الأهمية باستخدام حجمها وشكلها وموضعها. بعد ذلك، املأ ماصة محفزة بمحلول ACSF عادي يحتوي على الفلوروفور الأحمر. قم بخفضه أعلى الشريحة بحيث يكون الطرف في نفس منطقة الخلية محل الاهتمام.بعد ذلك ، املأ ماصة التصحيح بمحلول التصحيح ، وقم بتثبيتها على مرحلة الرأس. ضعه فوق الشريحة بحيث يكون طرفه فوق الخلية محل الاهتمام مباشرة. بعد ذلك ، ضع حقنة في محبس ثلاثي الاتجاهات ، وقم بتوصيلها بماصة التصحيح من خلال أنبوب بلاستيكي.قم بحقن ضغط إيجابي ثابت في ماصة الرقعة، واحتفظ بمحبس المحبس في موضعه القريب. بعد ذلك ، افتح وحدة برنامج التحكم في مكبر الصوت MultiClamp ، وقم بالتبديل إلى وضع مشبك الجهد بالنقر فوق الزر VC. افتح برنامج الحصول على بيانات الفيزيولوجيا الكهربية Clampex لتسجيل الإشارات الفيزيولوجية الكهربية ، وانقر فوق أيقونة اختبار الغشاء لإرسال نبضة جهد مربع ثابت لمراقبة التغيرات في مقاومة الماصة.الآن ، اخفض ماصة التصحيح حتى تصبح أعلى الخلية المستهدفة مباشرة. عند ملامسة غشاء الخلية ، قم بإزالة الضغط عن طريق تحويل محبس التثبيت إلى الوضع المفتوح. بعد ذلك، قم بتطبيق ضغط سلبي طفيف على ماصة التصحيح باستخدام حقنة فارغة مثبتة في محبس التثبيت حتى تصل مقاومة الماصة إلى جيجا أوم واحد.في نافذة اختبار الغشاء لبرنامج الحصول على البيانات ، قم بتثبيت الخلية عند سالب 60 مللي فولت. استمر في الضغط السلبي حتى تنخفض مقاومة الماصة ويتحقق تكوين الخلية بأكملها. في وحدة برنامج التحكم في مكبر الصوت MultiClamp ، اضبط تكوين التصحيح على المشبك الحالي بالنقر فوق الزر IC ، وسجل خصائص الغشاء استجابة للحقن الجسدي للتيارات المفرطة الاستقطاب وإزالة الاستقطاب.انتظر لمدة 30 دقيقة على الأقل حتى تمتلئ الخلية بالمؤشرات الموجودة في محلول التصحيح. للحصول على الصور ، حدد موقع التغصنات ذات الأهمية باستخدام إشارة التألق الأحمر. تأكد من استجابة مرئية عن طريق اختيار تغصنات قريبة أقصر من 50 ميكرومتر ، حيث قد تنخفض كفاءة الانتشار الخلفي AP بشكل كبير مع المسافة في الخلايا العصبية الداخلية GABAergic ، والتبديل إلى وضع xt.باستخدام وحدات التحكم في شدة الليزر ، اضبط ليزر الفوتون الثنائي على مستوى طاقة ضئيل حيث يكون التألق الأخضر الأساسي مرئيا قليلا ، لتجنب السمية الضوئية. بعد ذلك ، في نافذة بروتوكول برنامج الحصول على بيانات الفيزيولوجيا الكهربية Clampex وبرنامج الحصول على الصور ، قم بإنشاء تجربة تسجيل للمدة المطلوبة تحتوي على حقن تيار جسدي للسعة المطلوبة. بعد ذلك ، انقر فوق بدء التسجيل زر ، واحصل على التألق بشكل مستمر لمدة ثانية إلى ثانيتين.كرر الحصول على الصورة من ثلاث إلى 10 مرات. انتظر 30 ثانية على الأقل بين عمليات الفحص الفردية لتجنب تلف الضوء. لتسجيل عابرات الكالسيوم الشجيرية الناجمة عن التحفيز الكهربائي ، حدد موقع التغصنات ذات الأهمية باستخدام إشارة التألق الأحمر.ضع الماصة المحفزة على سطح الشريحة فوق التغصنات المعنية. اخفض ماصة التحفيز ببطء من 10 إلى 15 ميكرومتر من التغصن، مما يقلل من الحركة لتجنب إزعاج تكوين الخلية بأكملها. لتصور موقع النطاقات الدقيقة المشبكية في الخلايا العصبية الشوكية ، في برنامج الحصول على الصور ، قم بالتبديل إلى وضع xt ووضع الخط على طول الفرع الشجيري محل الاهتمام.في نافذة البروتوكول، قم بإنشاء نسخة تجريبية للتسجيل تؤدي إلى التحفيز. باستخدام برنامج الاستحواذ ، قم بالمسح الضوئي على طول التغصنات بشكل مستمر لمدة ثانية إلى ثانيتين. كرر الاستحواذ ثلاث إلى خمس مرات ، مع الانتظار 30 ثانية بين عمليات الفحص لمنع تلف الضوء.للحصول على معلومات أولية عن مورفولوجيا الخلية والاحتفاظ بسجل لموقع ماصة التحفيز ، احصل على مكدس Z للخلية في القناة الحمراء. باستخدام برنامج الاستحواذ في وضع xyz ، قم بتعيين حدود المكدس العلوية والسفلية لتصوير الخلية بأكملها مع تضمين جميع العمليات. بعد ذلك ، قم بتعيين حجم الخطوة عند ميكرومتر واحد ، وابدأ اكتساب المكدس باستخدام زر بدء التسجيل.عند اكتمال اكتساب Z-stack، استخدم خيار الحد الأقصى للإسقاط في البرنامج لتركيب جميع الخطط البؤرية للمكدس والتحقق من جودة الاستحواذ. ثم اسحب ماصة التصحيح ببطء من الشريحة. لإصلاح الشريحة لتحديد المورفولوجية اللاحقة ، قم بإزالة الشريحة بسرعة من الحمام باستخدام فرشاة طلاء ، وضعها بين ورقتي ترشيح في طبق بتري مملوء ب ACSF.استبدل ACSF بمحلول بارافورمالدهيد بنسبة 4٪ ، واترك الطبق في أربع درجات مئوية طوال الليل. في هذا الشكل ، يظهر الحد الأقصى للإسقاط لمكدس Z ثنائي الفوتون خلقا عصبيا داخليا مصحعا مملوءا ب Alexa-594. تشير رؤوس الأسهم البيضاء إلى موقع الأطراف المحورية داخل الطبقة الهرمية ، مما يشير إلى أن الخلايا العصبية الداخلية عبارة عن خلية سلة.يوضح هذا الشكل الفرع الشجيري الذي تم وضع القطب الكهربائي المحفز بالقرب منه. يعرض الخط المتقطع موقع مسح الخط. توضح الصور هنا نتيجة مسح الخط في القناتين الحمراء والخضراء.يشير ارتفاع التألق الأخضر في وقت التحفيز إلى ارتفاع تركيز الكالسيوم في تلك المنطقة. يمكن تجميع الصور في أجزاء أصغر ، مما يسمح بتحليل انتشار الاستجابة. تظهر الآثار التي تظهر هنا عابرات الكالسيوم المستمدة في أجزاء مختلفة استجابة للتحفيز الكهربائي المسجل على المستوى الجسدي أثناء تجربة التصوير.ينخفض سعة عابرة الكالسيوم مع المسافة من النقطة الساخنة المركزية ، مما يشير إلى أن الاستجابة موضعية مكانيا. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل تصوير الصبغة الحساسة للجهد أو علم البصريات الوراثي من أجل الإجابة على أسئلة إضافية ، مثل التغييرات المحلية في إمكانات الذاكرة داخل الفروع المتغصنة أو تكامل مدخلات محددة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية مراقبة تقلبات الكالسيوم المعتمدة على النشاط في التشعبات العصبية باستخدام مجموعة من تقنيات الفيزيولوجيا البصرية ، والتي ستكون مفيدة لاستكشاف تعقيدات تكامل المدخلات المتغصنة واللدونة.

two-photon-calcium-imaging-in-neuronal-dendrites-in-brain-slices

Research

JoVE Journal

Neuroscience

علم الأعصاب

لفهم ديناميات شبكة من رقائق في القشرة المخية الحديثة ، فإنه من الضروري في نفس الوقت لتسجيل نشاط عدد كبير من الخلايا العصبية. داخل الجسم الحي اثنين الفوتون التصوير الكالسيوم هو الأسلوب الوحيد الذي يسمح احد لتسجيل نشاط الخلايا العصبية من سكان كثيفة مع وحيدة الخلية القرار.

في فيفو 2 فوتون التصوير الكالسيوم في طبقة 2 / 3 من الفئران

ويمكن قياس النشاط العفوي لتطوير شبكات الخلايا العصبية باستخدام AM - استر أشكال الأصباغ مؤشر الكالسيوم الحساسة. تم الكشف عن التغييرات في الكالسيوم بين الخلايا ، مما يدل تنشيط الخلايا العصبية ، والتغييرات في مضان عابرة مع مؤشر واحد أو اثنين الفوتون التصوير. ويمكن تكييف هذا البروتوكول لمجموعة من الشبكات التي تعتمد على الخلايا العصبية...

أسلوب التصوير الكالسيوم في تطوير شبكات القشرية

في هذا البروتوكول، نقوم بتحديث التقدم الذي أحرز مؤخرا في كاليفورنيا...

الردود الكالسيوم في الخلايا العصبية التصوير GFP الموسومة تحت المهاد البصري من شرائح مخ الفأر

يوصف أسلوب التصوير لرصد التغيرات المحتملة للقرار غشاء شبه ميكرومتر المكانية وشبه ميلي ثانية واحدة والزمانية. هذه التقنية، على أساس الإثارة الليزر من الجهد حساسة الأصباغ، يسمح للإشارات القياسات في محاور عصبية والضمانات محوار والفروع الطرفية الجذعية، والعمود الفقري شجيري الفردية.

الجهد حساسة من تسجيل صبغ محاور عصبية، التشعبات والعمود الفقري شجيري الخلايا العصبية الفردية في شرائح الدماغ

يوضح هذا الفيديو بروتوكولا لتسجيل مشبك التصحيح للخلية بأكملها وتصوير الكالسيوم ثنائي الفوتون في شرائح الحصين في الدماغ. تسمح هذه الطريقة بدراسة ديناميكيات الكاسيفورم2+ العابرين (CaTs) في التشعبات من أنواع الخلايا العصبية المختلفة في شرائح الدماغ الحادة.

إنشاء تكوين خلية كاملة لتصوير الكالسيوم ثنائي الفوتون لشرائح الدماغ

يتم وصف الإجراءات لإجراء تسجيلات متزامنة لإمكانات الغشاء أو التيار والتغيرات في تركيز الكالسيوم داخل الخلايا. تمتلئ الخلايا العصبية للنواة فوق البلاشية بمؤشر الكالسيوم bis-fura-2 باستخدام قطب مشبك التصحيح في تكوين مشبك تصحيح الخلية بالكامل.

التسجيل الفيزيولوجي الكهربي المتزامن وتصوير الكالسيوم للخلايا العصبية للنواة فوق الوظيفية

يوفر التصوير بفاصل زمني &lt; p class = 'jove_content'&gt; في الحي معلومات قيمة عن إعادة التنظيم الهيكلي في الدماغ السليم. هنا ، نقدم مستحضر جمجمة رقيق يسمح بالتصوير عبر الجمجمة للهياكل المشبكية المصنفة بالفلورسنت في قشرة الفأر الحي عن طريق الفحص المجهري ثنائي الفوتون.

ثنائي الفوتون<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; التصوير من العمود الفقري شجيري في اللحاء باستخدام الماوس الجمجمة ضعفت إعداد

وصفنا الجمع بين البؤري الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية الصور تفعيل مركبات العصبية نشطة مع خلية كاملة التصحيح، المشبك والتصوير متعدد الفوتون من العابرين الصوديوم داخل الخلايا في التشعبات والعمود الفقري من الخلايا العصبية قرن آمون في شرائح الأنسجة الحادة للدماغ الفأر.

متعددة الفوتون بين الخلايا التصوير الصوديوم جنبا إلى جنب مع بوساطة الأشعة فوق البنفسجية Uncaging البؤري من الغلوتامات في الخلايا العصبية الهرمية CA1

هنا ، نصف بروتوكولا يجمع بين حقن الفيروس المرتبط بالغدي وزرع نافذة الجمجمة للتصوير المتزامن لديناميكيات الخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي في الفئران المستيقظة.

التصوير المتزامن لديناميات الخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي في الفئران المستيقظة

تصف الطرق الحالية نهجا غير متناسب لتصوير الكالسيوم عالي الدقة وشبه المجزأ في الجسم الحي في Caenorhabditis elegans باستخدام مؤشرات الكالسيوم المشفرة وراثيا المتاحة بسهولة.

التصوير تحت الخلوي للتعامل مع الكالسيوم العصبي في الجسم الحي

استكشف تصوير الكالسيوم ثنائي الفوتون في التفرعات العصبية باستخدام شرائح الدماغ الحادة. يتيح هذا الأسلوب رصد إشارات الكالسيوم بدقة عالية لدراسة تكامل المدخلات المشبكية في الخلايا العصبية.

تصوير الكالسيوم اثنين-فوتون في Dendrites العصبية في الدماغ شرائح

استكشف المزيد من الفيديوهات