Analyse dendritischer Morphologie in Spalten und Schichten

Chun-Yuan Ting; Philip G. McQueen; Nishith Pandya; Evan S. McCreedy; Matthew McAuliffe; Chi-Hon Lee

doi:10.3791/55410

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Methodenartikel

Analyse dendritischer Morphologie in Spalten und Schichten

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DOI:

10.3791/55410

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23. März 2017

Chun-Yuan Ting¹ , Philip G. McQueen² , Nishith Pandya³ , Evan S. McCreedy³ , Matthew McAuliffe³ , Chi-Hon Lee¹

¹Section on Neuronal Connectivity, Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development, National Institutes of Health (NIH), ²Mathematical and Statistical Computing Laboratory, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH), ³Biomedical Imaging Research Services Section, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH)

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier zeigen wir , wie dendritische Routing von Drosophila Medulla Neuronen in Spalten und Schichten zu analysieren. Der Workflow enthält einen Dual-View-Imaging-Technik, um die Bildqualität und Computational Tools für das Aufspüren, Registrierung dendritischen Dorne auf die Referenzspaltenanordnung und für die Analyse der dendritischen Strukturen in 3D-Raum zu verbessern.

Zusammenfassung

In vielen Regionen des zentralen Nervensystems, wie beispielsweise die Fliegen optic Lappen und der wirbel cortex werden in Schichten und Säulen synaptischen Schaltungen organisiert Gehirn Verdrahtung während der Entwicklung und der Informationsverarbeitung in den entwickelten Tieren erleichtern. Postsynaptischen Neuronen aufwendige Dendriten in typspezifische Muster in bestimmten Schichten mit entsprechenden präsynaptischen zu Synapse. Die Fliege medulla Neuropil besteht aus 10 Schichten und 750 Spalten; jede Spalte von Dendriten von mehr als 38 Arten von Medulla Neuronen innervated, die mit den axonalen Terminals einiger 7 Arten von Afferenzen in einem typspezifischen Art und Weise entsprechen. Dieser Bericht beschreibt die Verfahren zur Abbildung und Dendriten der Medulla Neuronen zu analysieren. Der Workflow besteht aus drei Abschnitten: (i) die Dual-View-Abbildungsabschnitt verbindet zwei konfokale Bildstapel in orthogonalen Richtungen in eine hochauflösende 3D-Bild von Dendriten gesammelt; (Ii) die Dendriten Verfolgung und Registrierung Abschnitt Spuren dendritischenDorne in 3D und registriert auf die Referenzspaltenanordnung dendritischen Spuren; (Iii) die dendritische Analyseabschnitt analysiert dendritische Muster in Bezug auf Spalten und Schichten, einschließlich der schichtspezifischen Termination und planar Projektionsrichtung dendritischer Dorne und leitet Schätzungen von dendritischen Verzweigungs und Termination Frequenzen. Die Protokolle verwenden benutzerdefinierte Plugins gebaut auf der Open-Source-MIPAV (Medical Imaging Verarbeitung, Analyse und Visualisierung) Plattform und benutzerdefinierte Toolboxen in der Matrix Laborsprache. Zusammen bieten diese Protokolle einen vollständigen Arbeitsablauf die dendritische Routing von Drosophila medulla Neuronen in Schichten und Säulen zur Analyse, Zelltypen zu identifizieren, und Defekte in Mutanten zu bestimmen.

Einleitung

Während der Entwicklung Neuronen aufwendige Dendriten in komplexen, aber klischee verzweigten Muster Synapsen mit ihren präsynaptischen Partnern zu bilden. Dendritische Verzweigungsmuster korrelieren mit neuronalen Identität und Funktionen. Die Standorte der dendritischen Dorne bestimmen die Art der präsynaptischen Eingänge sie erhalten, während die dendritischen Komplexität und Feldverzweigungsgrößen die Eingangsnummer regeln. Somit sind dendritische morphologischen Eigenschaften kritische Determinanten für die synaptische Verbindungen und neuronale Berechnung. In vielen Regionen der komplexen Gehirnen, wie beispielsweise die Fliegen optic Lappen und der wirbel Reti....