Name: 了解小脑格局的形成 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-11-01T00:23:48.000+00:00
Duration: 13 min 18 s
Description: 了解小脑发育与模式形成的机制，探索其在运动协调及非运动功能中的作用。本研究结合人类遗传学与神经学方法，揭示小脑发育异常的基因基础，为理解脑发育机制提供重要见解。

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作者无任何利益冲突需要披露。

理解小脑模式形成

Understanding Cerebellar Pattern Formation

我是Kathy Millan。我在芝加哥大学人类遗传学系以及神经病学系担任助理教授。我的研究方向是大脑发育，特别是小脑发育，即位于颅骨后部的脑部结构。它最著名的是在运动发育中的作用，但事实证明它还参与了许多其他功能。它是大脑中一个非常有趣的区域。模式形成（Pattern Formation）是指生物系统中模式的发育过程，这是一个发育生物学家常以较为宽泛的方式使用的术语，几乎可以指代任何含义。而它究竟意味着什么，目前尚不明确。我认为每位发育生物学家都会给出不同的解释。对我而言，它的含义是：大脑，特别是小脑，是如何区分上和下？如何定义左和右？您如何决定结构的哪一部分将成为哪一部分？在做出这些关键且基础的早期胚胎决策后，又如何将所有细胞结构整合在一起，形成我们称之为小脑的、具有精美图式的脑部结构？因此，我们真正感兴趣的是小脑发育以及发育中小脑的图式信息。因为小脑是一种结构极为精细的组织，其细胞层数和细胞类型都相对较少。因此，与其他脑区相比，它尤其显得结构相对简单。此外，小脑具有非常特定的功能，其中之一是运动协调。当小鼠或人类出现小脑异常时，其表型之一便是运动失调。因此，在过去大约一百年的小鼠遗传学研究中，已发现并部分表征了多种自发性小鼠突变体，其中还有一些仅被分离出来并保存在杰克逊实验室的货架上，这些小鼠均表现出运动异常。这些小鼠中有大量品系存在小脑发育异常，我认为自发突变品系中超过约60种具有此类异常。这一资源为研究驱动小脑模式形成的发育机制提供了极为宝贵的丰富材料。因此，我的实验室专注于利用人类基因组计划和小鼠基因组计划所提供的各种工具，结合这些分子试剂，去鉴定所有这些自发突变体中发生突变的基因。通过筛选这些突变体，我们采用以表型为中心的方法来发现基因。因此，我们并非随机选取基因并进行敲除，而是通过寻找表型进而鉴定相关基因。采用这种方法，能够特异性地发现与目标系统密切相关的基因。因此，我们实验室以及许多其他实验室已经克隆了多个这类自发性小鼠突变体。这些自发性小鼠突变体揭示了真正新颖且有趣的生物学现象，因为我们采用的是以表型为导向的研究方法。我们对将要发现的基因类型没有任何先入为主的概念。我们并非专门寻找达尔霍类似物或通道突变。我们是根据表型来确定相关基因的。正因为如此，我们正在发现大量新的生物学知识。例如，我的实验室以及我作为博士后期间与另一位同事 Jim Linig 合作研究过的一个基因或表型，我们研究了一种名为 dre 的小鼠突变体，dre 在德语中意为“旋转者”或“像陀螺一样旋转”。这些小鼠突变体最早于1929年在德国出现，此后一直在杰克逊实验室（Jackson Labs）积累保存。该特定位点存在多个等位基因，已知小脑形态发育异常。因此，所有小脑细胞类型均存在，但小脑的排列模式不正常，其中部结构缺失，该中部结构称为蚓部。我们发现这些小鼠存在早期胚胎表型，

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了解小脑格局的形成

我们提供了一种示踪剂递送的实用指南 体内...

揭示多色标记中的神经环路拓扑结构

神经回路在功能区室中具有拓扑性组织，并具有特定的分子特征。本文提供了利用一种通用的全脑免疫组织化学染色方法揭示全脑拓扑结构的实用与技术步骤。我们以小脑经典的细胞构筑和神经环路为例，展示了该方法的应用价值。...

揭示复杂脑部拓扑结构的全脑免疫组织化学染色法

本视频展示了一种将人诱导性多能干细胞分化为小脑前体细胞的实验方案。该方案包括将干细胞克隆转移至超低吸附培养板以形成类胚体，利用生长因子促进其分化，随后将类胚体转移至基质包被的培养板以实现贴壁。后续步骤包括诱导细胞迁移，并添加成熟培养基，以引导谷氨酸能和GABA能小脑神经前体细胞以及浦肯野细胞前体的发育。...

一种从诱导性多能干细胞生成小脑细胞二维单层培养的技术

神经元形态发生和迁移是大脑正常发育过程中的关键事件。本文介绍了在培养的小脑颗粒神经元及发育中的小脑中进行遗传学操作的方法，用于评估神经元的形态特征和迁移特性。...

小脑颗粒神经元的遗传操作 体外 和 体内 研究神经元形态与迁移

在出生后小脑发育过程中，起源于生发区的未成熟颗粒细胞表现出不同的迁移模式，以到达其最终位置并建立神经元网络。本方案描述了小脑切片的制备方法以及利用共聚焦宏观成像技术研究调控神经元迁移因素的实验方法。...

Ex Vivo 利用共聚焦宏观成像技术观察出生后小脑颗粒细胞迁移

小脑外颗粒层是发育中大脑内发生最大规模过渡性扩增的部位。本文介绍了一种在增殖高峰期靶向该层进行遗传修饰的实验方案 离体...

离体 培养鸡小脑切片及颗粒细胞前体的靶向电穿孔

我们描述了一种简化的hPSCs三维分化方案，该方案使用成分明确的培养基并减少生长因子，能够生成具有早期神经上皮结构且表达小脑相关标志物的细胞聚集体；此外还提供一种可选的二维改良方法，通过单层培养分化细胞以获得功能性神经元。...

简化的3D小脑分化方案及可选的2D改良方法

不同的小脑区域被认为在特定行为输出中发挥重要作用，但其潜在的分子机制仍不清楚。本研究描述了一种可重复且快速分离小脑半球皮层、蚓部前部和后部区域以及小脑深部核团的方法，以便通过分离RNA并检测基因表达差异，探究这些区域间的分子差异。...

小脑区域解剖用于分子分析

本文描述了一种方法，用于在小鼠出生后脑发育过程中可视化颗粒神经元的突触发生，该时期这些细胞会精细调节其突触结构，并形成突触以整合到整个脑神经回路中。...

利用 体内 出生后电穿孔法研究小脑颗粒神经元形态及突触发育

本文介绍了一种用于分析小脑灰质形态计量的标准化流程。该流程结合了高分辨率、先进的技术方法，可实现小脑分区的优化与自动化，以及基于体素的小脑配准，从而进行体积定量分析。...

使用结构磁共振成像检测人类小脑灰质形态计量学的标准化流程

本方案介绍了从诱导性多能干细胞生成小脑细胞二维单层培养物的方法，用于研究小脑发育的早期阶段。...

模拟人类小脑发育 体外 在二维结构中

了解小脑发育与模式形成的机制，探索其在运动协调及非运动功能中的作用。本研究结合人类遗传学与神经学方法，揭示小脑发育异常的基因基础，为理解脑发育机制提供重要见解。

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