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Research Article
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Wir zeigen, wie schräge Scheiben des Rückenmarks in jungen Mäusen vorzubereiten. Diese Herstellung ermöglicht die Stimulation der ventralen Wurzeln.
Elektrophysiologische Aufnahmen von Rückenmark Scheiben haben sich als wertvolle Technik zu sein, ein breites Spektrum von Fragen zu untersuchen, die von Mobilnetzwerkeigenschaften. Wir zeigen, wie rentabel schräge Scheiben des Rückenmarks von jungen Mäusen herzustellen (P2 - P11). Bei dieser Herstellung behalten die Motoneuronen ihre Axone von den ventralen Wurzel des Rückenmarks kommen aus. Die Stimulation dieser Axone entlockt zurück ausbreitenden Aktionspotentiale der Motoneuron somas und spannend die Motoneuron Kollateralen im Rückenmark eindringen. Aufnahme von antidromic Aktionspotentiale ist eine sofortige, endgültige und elegante Art und Weise Motoneuron Identität zu charakterisieren, die andere Methoden Identifizierung übertrifft. Darüber hinaus ist die Motoneuron Kollateralen stimulierenden eine einfache und sichere Weg, um die Sicherheit Ziele der Motoneuronen im Rückenmark, wie andere Motoneuronen oder R zu erregenenshaw Zellen. In diesem Protokoll stellen wir antidrome Aufnahmen von der Motoneuron somas sowie Renshaw Zellanregung aus ventral root Stimulation.
Historisch gesehen , in vivo an großen Tieren wie Katzen oder Ratten Motoneuron Aufnahmen scharf Elektrode 1 wurden durchgeführt , oder auf einem isolierten ganzen Rückenmark in Mäuse 2. Die Entstehung der Patch-Clamp-Aufnahmetechnik in den 1980er Jahren für den direkten Zugriff auf das Motoneuron genannt somas nach Bedarf Abdichtung unter Sichtführung erreicht werden. Somit wurde das Rückenmark slice Zubereitung leicht seit den frühen 1990ern 3 erreicht. Jedoch oft früh slice Zubereitung nicht für die Stimulation der ventralen Wurzeln ermöglichen. Nach bestem Wissen und Gewissen, haben nur zwei Studien erfolgreich Stimulation der ventralen Wurzeln in Querschnitten berichtet, und keiner wurde von den Mäusen 4,5 erhalten.
In diesem Artikel stellen wir eine Technik tragfähige Rückenmarksscheiben neugeborenen Mäusen zu erreichen (P2 - P11) in dem die Motoneuron-Pool seiner ventralen Wurzel abzuweichen Axone beibehält. auslassenral Wurzel Stimulation löst antidromic Aktionspotential aus dem gleichen Ventralwurzel zurück in die Somen des Motoneuron-Pool zu verlassen. Es regt auch die Motoneuron Sicherheiten Ziele, andere Motoneuronen 6-10 und die Renshaw - Zellen 11-13. Da nur Motoneurone ihre Axone die ventralen Wurzeln nach unten senden, verwenden wir die Aufnahme von antidromic Aktionspotentiale als eine einfache und sichere Weg um physiologicaly Motoneuronen 10 identifizieren.
Neben der Verwendung von potenziell nicht-inclusive oder irreführende elektrophysiologischen und morphologischen Kriterien , um die Motoneuron Identität, die jüngsten Studien über Rückenmark Motoneurone zu bestätigen stützen sich ebenfalls auf mühsame und zeitraubende Post - hoc - Anfärbungen 16. Eine solche Identifizierung wird in der Regel nur durchgeführt mit einer Probe der aufgezeichneten Zellen. Andere Identifikationsstrategien setzen auf Mauslinien, in denen die Motoneurone endogene Fluoreszenz exprimieren 1,2,20,21 verwendet. Bei optimalen Bedingungen konnten wir antidromic Aktionspotentiale aus praktisch alle aufgenommenen Motoneurone zu entlocken.
Darüber hinaus können Ventralwurzel Stimulation verwendet werden , um zuverlässig andere Motoneurone 22,23 oder ihre Ziele begeistern. die Renshaw Zellen 10,24,25. Wir präsentieren hier Anwendungen der Ventralwurzel Stimulation in Form von antidromic Aktionspotential Aufnahmen von Motoneuron somas sowie Anregung von Renshaw Zellen.
Die Experimente wurden in Übereinstimmung mit den europäischen Richtlinien (86/609 / CEE und 2010-63-UE) und Französisch Gesetzgebung durchgeführt und wurden von der Universität Paris Descartes Ethikkommission genehmigt.
1. Spinal Cord Scheibe Vorbereitung

Abbildung 1. Dissection
A1:. Die Entfernung der Haut des Rückens der dorsalen Säule zu belichten A2:Schneiden der Schultern und Rippen der dorsalen Säule frei B1:. Vertebrale Spalte auf die Silizium-gefüllte Petrischale gepinnt (dorsalen Seite nach oben, kaudal links) B2:. Gleiche mit dem Rückenmark ausgesetzt und seziert C1:. Rückenmark isoliert . (rostralen Seite links) C2: Rückenmark bereit eingebettet werden (Bauchseite nach oben, rostralen Seite links). Notieren Sie sich die kleineren Insektenstift an der rostralen Seite D1:.. Rückenmark im Agar - Becher (rostralen Seite dow, Bauchseite gegenüber dem Boden) D2: Cut Agar - Block mit dem eingebetteten Rückenmark. Notieren Sie sich die 35 ° Winkel der Rückenmark bildet mit der Basis des Blocks und der Lendenanschwellung (Pfeil). Maßstabsbalken 1 cm. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
2. Platzieren der Scheibe in die Kammer
HINWEIS: Ventral Wurzeln sind von unterschiedlicher Größe.

Abbildung 2. Ventralwurzel Vorbereitung
A: Lendenwirbelscheibe Rückenmark eingebettet in Agar mit der ventralen Wurzel nach oben . B: lumbalen Rückenmark Scheibe mit den ventralen Wurzeln aus dem Agar befreit . C: lumbalen Rückenmark Scheibe mit einer Stimulationselektrode eng um den ventralen Wurzeln (Pfeil) platziert . Beachten Sie die Position der Renshaw - Zellen, die rote Fluoreszenz im CHRNA2-Cre Maus 28 mit der Maus Reporter gekreuzt R26 Tom 17. Maßstabsbalken 1 mm. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Bestätigung der Motoneuron Identität Mit antidromen Aktionspotentialen
Zell - Targeting
Motoneurone sind im ventralen Horn (sichtbar in rot in 2C) gefunden. Starten Sie aus dem Bündel von Axonen der ventralen Wurzel bildet, und gehen bis das Bündel streut voll und man beginnt, große Zellen zu sehen (lange soma Achse, über 20 & mgr; m). Erreichen whole-cell Aufnahme eines runden gesund aussehendes Zelle eine Elektrode Anfangswiderstand von 3 bis 4 M & OHgr verwenden. Die interne Lösung verwendet wurde, enthielt: 140 mM K-Gluconat, 6 mM KCl, 10 mM HEPES, 1 mM EGTA, 0,1 mM CaCl 2, 4 mM Mg-ATP, 0,3 mM Na 2 GTP. Stellen Sie den pH-Wert auf 7,3 mit KOH, und die Osmolarität auf 285-295 mOsm mit destilliertem Wasser zugesetzt.
Sobald Ganzzellaufnahme erreicht wird, eine einzelne zweiphasige Stimulation des ventralen Wurzel gelten (1 - 50 V, 0,1 bis 0,3 ms) ein antidromic Aktionspotential in den aufgenommenen Zellen des ventralen Schnur zu entlocken Figuren 3A1 und 3A2 zeigen antidromic Aktion. Potentiale in Voltage-Clamp oder Strom-clamp, respectively. Wenn die Stimulationsintensität von 1 bis 5 V zu erhöhen (Abbildung 3A1) und von 10 bis 15 V (Abbildung 3A2) die antidromic Aktionspotential erscheint in einem Alles-oder-nichts - Mode mit einer Latenzzeit von 0,9 ms und 1,1 ms sind. Da nur Motoneurone ihre Axone durch die ventralen Wurzeln zu senden, ist die antidromic Aktionspotential ein Beweis für die Zellidentität. In einer Minderheit der Motoneurone (ca. 10%), scheiterte Ventralwurzel Stimulationantidromic Aktionspotential auslösen , sondern löste orthodrome Aktionspotentiale. Die Figuren 3B1 und 3B2 zeigen orthodrome Aktionspotentiale in Voltage-Clamp oder Stromklemme verbunden. Wenn die Stimulation von 20 bis 30 V (Abbildung 3B1) zu erhöhen und von 25 bis 40 V (Abbildung 3B2), erscheint ein Aktionspotential, eine frühere exzitatorischen postsynaptischen Strom folgende (EPSC) oder exzitatorischen postsynaptischen Potentials (EPSP). Die Latenzen der Aktionspotentiale sind länger (5,1 msec und 5,3 msec, respectively). In diesen beiden Zellen löste die Ventralwurzel Stimulieren eines Feed-Forward-Anregung (Motoneurone Axonkollateralen sich senden und zu anderen Motoneurone), die stark genug war, ein orthodrome Aktionspotential zu entlocken. In derartigen Zellen eine antidrome Aktionspotential auslösen das Versagen (gekennzeichnet durch seine Alles-oder-nichts-Mode und einer Latenz von weniger als 5 msec) sagt uns ar schließen, dass diese Zellen nicht zulassen, e Motoneurone. Man beachte, daß die Intensität erforderlich Stimulation hervorzurufen Vorwärtserregungs ist höher als die benötigte eine antidrome Aktionspotential hervorzurufen. Alle hier gezeigten Stimulationen sind 0,1 msec aber manchmal mehr Stimulation (bis zu 0,3 ms) erforderlich sein kann, eine antidrome Aktionspotential hervorzurufen. Renshaw Zellstimulation Zell - Targeting Renshaw Zellen im Vorderhorn 27,28 gefunden. Visualisieren Sie die Axon-Bundles mit Differentialinterferenzkontrast (DIC) Bildgebung ein 20X und ein 63X Ziele verwenden. Starten Sie aus dem Bündel von Axonen der ventralen Wurzel bildet , und gehen bis die Axone zu zerstreuen beginnen , aber sind noch erkennbar (Abbildung 4A, Pfeile). Ziel ist für die Zellen mittlerer Größe (etwa 10 bis 15 & mgr; m im Durchmesser, 4A, Pfeilspitzen). Erzielen Sie whole-cell Aufnahme eines runden gesund aussehende Zelle eine Elektrode aus anfänglichen Widerstand von 5 bis 7 MOhm mit. Je nach Experiment verwendeten wir either Cs + -basierten oder K + -basierte interne Lösungen 10. Die Cs-basierte Lösung verhindert große Kaliumströme, die um -45 mV sichtbar waren. In einigen Experimenten haben wir auch 5 mM QX-314 die Natriumkanäle, die für Spiking in dem aufgezeichneten Zelle zu blockieren. Die Cs + -basierte Lösung enthält: 125 mM Cs-Gluconat, 5 mM QX-314 Cl, 10 mM HEPES, 10 mM EGTA, 1 mM CaCl 2, 4 mM Mg-ATP und 0,4 mM Na-GTP, wobei der pH eingestellt auf 7,3 mit CsOH. Die K + -basierte Lösung sollte sowohl in spannungs- und stromKlemme, die Renshaw Zellantworten auf ventralen Wurzel Stimulation in Bedingungen annähert , so viel wie möglich die physiologischen diejenigen zu analysieren verwendet werden. Diese Lösung enthält: 125 mM K-Gluconat, 10 mM HEPES, 1 mM EGTA, 0,1 mM CaCl 2, 4 mM Mg-ATP, 0,4 mM Na-GTP, wobei der pH auf 7,3 mit KOH eingestellt. Die Reizstärke zwischen 10 und 100 V und die Dauer variiert, variiert zwischen 50 und 300 & mgr; s. Bipo lar Pulse wurden in allen Fällen verwendet. Antwort der Renshaw - Zellen zu Ventralwurzel Stimulation Die Stimulation des ventralen Wurzel löst die corelease von Glutamat und Acetylcholin aus Motoneuron Kollateralen auf die Renshaw Zellen 10. Feed-Forward - Hemmung vermittelt durch GABA und Glycin rekrutiert auch 10. 4B zeigt Antworten auf die einzelnen Stimulation des ventralen Wurzel. Die Zelle wurde in einen Voltage-Clamp-Modus mit dem Cäsium-basierten Lösung aufgezeichnet, und bei einer Spannung von -45 mV gehalten. QX-314 in der intrazellulären Lösung verhindert die Zelle von Brennen und GABA und Glycin-Antworten wurden von 3 uM Gabazin blockiert und 1 & mgr; M Strychnin, respectively. Der nach innen gerichtete synaptischen Stroms in 4B ist die Summe der glutamatergen und Nikotin Ströme. 
Abbildung 3. Motoneuron Responses to Ventralwurzel Stimulation
A1: 1 V (rote Kurve) und 5 V (schwarze Kurve) Stimulationen A2:.. 10 V (rote Kurve) und 15 V (schwarze Kurve) Stimulationen B1: 20 V (rote Kurve) und 30 V (schwarze Kurve) Stimulationen . B2: 25 V (rote Kurve) und 40 V (schwarze Kurve) Stimulationen. Schwarze Punkte zeigen Reiz Timing. Doppelpfeilspitzen betonen den Unterschied in der Latenzen zwischen Ortho- und antidromic Spikes.m / files / ftp_upload / 54525 / 54525fig3large.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 
Abbildung 4. Renshaw - Zell - Stimulation aus der Ventralwurzel
A: Bilder der Renshaw - Zellpools erworben einen schrägen Kondensator in derselben Schicht genommen bei zwei verschiedenen Vergrößerungen (20x und 40x - Objektive) verwendet wird . Beachten Sie die Motoneuron Axone in die Ventralwurzel verschmelzenden (Pfeil). Vermeintliche Renshaw-Zellen werden mit Pfeilen angezeigt. Maßstabsbalken: 100 & mgr; m in A1, 50 & mgr; m in A2 . B: Voltage-Clamp - Aufnahmen einer Renshaw Zelle nach Stimulation des ventralen Wurzel (schwarzer Punkt). Die rote Kurve ist der Durchschnitt der grauen. Haltespannung wurde auf -45 mV eingestellt. QX-314 in der intrazellulären Lösung verhindert die Zelle von Brennen und GABA und Glycin-Antworten wurden von 3 uM Gabazin blockiert und 1 & mgr; M Strychnin sind. Schwarzer Punkt zeigt an Reiz Timing.com / files / ftp_upload / 54525 / 54525fig4large.jpg "target =" _ blank "> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Wir zeigen, wie schräge Scheiben des Rückenmarks in jungen Mäusen vorzubereiten. Diese Herstellung ermöglicht die Stimulation der ventralen Wurzeln.
Die Autoren danken Marin Manuel und Olivia Goldman-Szwajkajzer für ihre Hilfe in den Fotos zu machen. Die Autoren danken auch Arjun Masukar und Tobias Bock für das Manuskript Korrektur. Finanzielle Unterstützungen wurden von der Agence Nationale pour la Recherche (HYPER-MND, ANR-2010-BLAN-1429-1401) zur Verfügung gestellt, das NIH-NINDS (R01NS077863), die Thierry Latran Foundation (OHEX Project), die Französisch Verband für Myopathie ( Grant-Nummer 16026) und Target ALS sind dankbar anerkannt. Felix Leroy war der Empfänger einer "Contrat Doctoral" von der Ecole Normale Supérieure, Cachan.
| Na-Kynurenat | ABCAM | ab120256 | löst sich besser auf als andere Marken |
| KCl | Sigma | P3911 | |
| NaH2PO4 | Sigma | P5655 | |
| Saccharose | Sigma | S9378 | |
| NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
| CaCl2 | G Biowissenschaften | R040 | |
| MgCl2 | Qualität Biologisch | 351-033-721 | |
| Glukose | Sigma | G5767 | |
| Ascorbinsäure | Sigma | A5960 | |
| Na-pyruvat | Sigma | P2250 | |
| K-Gluconat | Sigma | P1847 | |
| EGTA | Sigma | E3889 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | |
| NaCl | Sigma | S9888 | |
| Agar | Sigma | A9799 | |
| QX-314 | Alomon | Q150 | |
| Mg-ATP | Sigma | A9187 | |
| CsOH | Sigma | 232041 | |
| Na-GTP | Sigma | 51120 | |
| Gluconsäure | Sigma | G1951 | |
| Cäsiumhydroxid Lösung | Sigma | 232041 | |
| KOH | Sigma | P5958 | |
| Vannas Federschere - 2.5mm | FST | 15000-08 | nur zum Schneiden der Dura verwenden, kann beim Schneiden von Knochen beschädigt werden |
| Stimulator | A-M Systems | Isolierter Impulsstimulator Modell 2100 | |
| Vibratome | Campden | Vibrierendes Mikrotom 7000 - Modell 7000smz-2 |