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Methodenartikel

Prüfung der monosynaptische Verbindungen in Drosophila mit Tetrodotoxin resistente Natriumkanäle

9.6K Aufrufe

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DOI:

10.3791/57052

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14. Februar 2018

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieser Artikel bietet eine Methode, um die monosynaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen durch Tetrodotoxin und Tetrodotoxin-resistente Natrium-Kanal, NaChBac testen.

Zusammenfassung

Hier ist eine neue Technik, genannt Tetrotoxin (TTX) Engineered Widerstand für Probing Synapsen (WARFTEN) angewendet, um monosynaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen Ziel zu testen. Die Methode beruht auf Co Ausdruck einer transgenen Aktivator mit dem Tetrodotoxin-resistente Natrium-Kanal, NaChBac, in ein bestimmtes präsynaptischen Neuron. Verbindungen mit vermeintlichen postsynaptischen Partner richten sich nach ganzen Zelle Aufnahmen im Beisein von TTX, die elektrischen Aktivität in Nervenzellen blockiert, die nicht NaChBac ausdrücken. Dieser Ansatz kann geändert werden, um mit Aktivator oder Kalzium Imaging als Reporter der Verbindungen arbeiten. Terpen verleiht den wachsenden Satz von Werkzeugen für die Bestimmung der Konnektivität innerhalb von Netzwerken zur Verfügung. WARFTEN ist jedoch eindeutig, dass es auch zuverlässig Masse oder Volumen Übertragung und Spillover Übertragung meldet.

Einleitung

Ein wesentliches Ziel der Neurowissenschaften ist, ordnen Sie die Verbindungen zwischen den Neuronen zu verstehen, wie Informationen über Schaltkreise fließt. Zahlreiche Ansätze und Ressourcen haben, um funktionelle Verknüpfung zwischen den Neuronen in einer Reihe von Modell-Systeme1,2Testen verfügbar. Um die genauesten Schaltpläne mit Elektrophysiologie zu erzeugen, ist es wichtig, zu lösen, ob beobachtete Verbindungen zwischen zwei Zellen direkt und monosynaptischen versus indirekte und polysynaptische sind. Ein Gold-Standard für die Herstellung dieser Unterscheidung in Säugetier-Neuronen ist die Wartezeit z....

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Protokoll

1. bereiten Sie fliegen und identifizieren GAL4-Promotor-Linien

  1. Wählen Sie eine GAL4-Promotor-Linie und überqueren sie mit fliegen, die Durchführung des Transgens UAS-NaChBac und ein optogenetische Transgen für die Aktivierung.
    Hinweis: FH-CsChrimson11 aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und die Leichtigkeit, mit der NaChBac-vermittelten Aktionspotentialen aktiviert, ausgewählt ist. FH-NaChBac und FH-CsChrimson sind aus dem Bloomington Bestände Repository verfügbar.
  2. Bereiten Sie All-Trans Retinal als eine Stammlösung in Ethanol (35 mM) und speichern Sie die Lösung im Gefrierschrank bei-20 ° C.
  3. Mix-28 µL von dies....

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Ergebnisse

Terpen dient zur Unterscheidung zwischen Mono- und polysynaptische Beiträge in synaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen. Während schwache Stimulation einer Zelle verwendet werden, um direkte Verbindungen zu testen, Rekruten fahren größeren präsynaptischen Aktivität oft polysynaptische Verbindungen (Abbildung 1A). Terpen funktioniert durch die TTX-unempfindliche Natrium-Kanal NaChBac und Aktivator optogenetische Co zum Ausdruck zu bringen, und testen Ve.......

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Diskussion

Terpen Analyse ergänzt aktuelle Techniken zur Schaltung Rissbildung durch ermöglicht die Erkennung von Synapsen zwischen bestimmten Nervenzellen verwendet. Insbesondere offenbart der Ansatz monosynaptische Verbindungen im großen und ganzen Aktionspotentiale mit TTX-Stummschaltung während der Wiederherstellung Erregbarkeit in einer ausgewählten Population von Neuronen mit dem TTX-unempfindliche Natrium-Kanal NaChBac. Synaptischen Freisetzung wird durch optogenetische Stimulation ausgelöst, während postsynaptischen Veranst.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Wir möchten danken Joshua Singer, Jonathan Schenk sowie durchdachte Rezensenten für Kommentare auf das Manuskript. Wir möchten auch Danke Ben White und Harold Zakon für Diskussionen über die Technik. Jonathan Schenk lieferten die Daten für die Abbildung 3A. Diese Arbeit wurde durch ein Whitehall Foundation Grant und einem NIH-R21, QG unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
UAS-csChrimsonBloomington Drosophila Stock Center55135Wird als neuronaler Aktivator verwendet
UAS-NaChBacBloomington Drosophila Stock Center9466Resotores Erregbarkeit in Zellen in TTX
TetrodotoxinTochris1078den Kauf von TTX kann eine Sondergenehmigung erforderlich sein, da es sich um eine kontrollierte Substanz
handelt. trans-RetinalR2500Co-Faktor für Kanalrhodopsin
schweißbarer Edelstahl 321 erforderlich  Blatt,  0.002"  Dick,  10"   WideMcMaster Carr3254K7Wird verwendet, um benutzerdefinierte Fliegenhalter herzustellen. Benutzerdefinierte Folie kann bei pololu.com aus der bereitgestellten PDF-Datei lasergeschnitten werden
DissektionsmikroskopZeissStemi 2000-CWird zum Sezieren der
Vorbereitung verwendet WaxerAlmoreEectra Waxer 66000Wird während der Dissektion verwendet, um die Fliege in der Folie zu sichern
ParaffinwachsJoann4917217Wird mit Waxer
Number 5 Pinzette FineScience Tools#5COWird zum Sezieren und Enthüllen
verwendet DissektionsschereFine Science Tools15001-08Wird verwendet, um Teile der Nagelhaut während der Dissektion zu entfernen
WolframdrahtA-M Systems797500Verwendung mit Elektrolyse zur Herstellung von geschärften Nadeln für die Dissektion
Umlaufpumpe Peristaltic PumpSimply Pumps (Amazon)PM200Sfür die Umwälzung TTX
Speed Controller für Peristaltische PumpeZitrades (Amazon)N/APWM Dimmsteuerung für LED-Leuchten oder Bänder, 12 Volt 8 Ampere, einstellbare Helligkeit Lichtschalter Dimmer Controller DC12V 8A 96W für LED-Streifenlicht B
Versa-Mount  Präzisions-DruckluftreglerMcMaster Carr1804T1Zum Anlegen von Überdruck beim Patchen
GlaskapilareWorld Precision InstrumentsTW150F-3Für Patch-Pipetten
Mehrzweck-ManometerMcMaster Carr3846K431Manometer für Druckregler
Elektrophysiologie KameraDage MTI IR-1000Jede Kamera, die im IR-Bereich (850 nm) arbeitet, funktioniert. Sie möchten keine rote Beleuchtung verwenden, da dies csChrimson
IR LEDThorlabs aktivieren kann M850F2Für schräge Beleuchtungsfaseroptik
für IR-LEDThorlabsM89L01Kopplung an IR-LED-Objektiv
 Olympus 40XLUMPlanFLNDies kann auf den meisten Mikroskopen verwendet werden und eignet sich gut zur Visualisierung von Fliegenneuronen.
Amber LEDThorlabsM590L3dZur Visualisierung von RFP und mCherry
Blue LEDThorlabsM470L3dZur Visualisierung von GFP
GFP FiltersetChroma49011Zur Visualisierung von GFP oder zur Stimulation von channel2rhodopsin
Custom mCherry Filter SetChroma  et580/25x und t600lpxr (aus dem 49306-Set), jedoch mit einer et610lp Barriere-/EmissionsoptikVerwenden Sie diese Option nur, wenn Sie identifizierte Neuronen mit channel2rhodopsin
Dichroic patchen möchten, um bernsteinfarbene und blaue LED-Thorlabs zu kombinieren. DMLP550RVerwenden Sie nur das Pflaster unter mCherry und regen Sie channel2rhodopsin mit blauem Licht an.
RoteLED-LEDSupplyCree XPE 620 - 630 nmZur Ansteuerung des csChrimson
LED-TreibersLEDSupply3021-D-E-1000Zur Ansteuerung von LEDs für die optogenetische
Stimulation ManipulatorSutter InstrumentsMP-225Zur Positionierung der Pipette während der Aufnahme
Patchclamp AmplifierA-M SystemsModell 2400Ein gleichwertiger Verstärker ist geeignet
Bessel FilterWarner Instruments LPF 202AHilfsfilter zum Filtern der Stromspur zum Oszilloskop während des Patchens.
Datenerfassungssystem National InstrumentsNI PCIe-6321            781044-01Zum Aufzeichnen von Daten vom Verstärker zum Computer
Anschlussblock - BNC-Anschluss BNC-2090ANational Instruments779556-01Zum Anschließen des Verstärkers an die Datenerfassungskarte.
Stahlfolie McMaster Carr3254K7Stahlfolie für kundenspezifische Aufnahmekammer
MagneteK& J MagneticsD42Zum Befestigen der Aufnahmekammer am Ringständer
1/16" Zelle Gegossenes Acryl KlarPololuWird verwendet, um eine benutzerdefinierte Aufnahmekammer herzustellen. Acryl kann bei pololu.com aus der bereitgestellten PDF-Datei lasergeschnitten werden
Für verwendet

Referenzen

  1. Petreanu, L., Huber, D., Sobczyk, A., Svoboda, K. Channelrhodopsin-2-assisted circuit mapping of long-range callosal projections. Nat Neurosci. 10, 663-668 (2007).
  2. Yao, Z., Macara, A. M., Lelito, K. R., Minosyan, T. Y., Shafer, O. T. Analysis of functional neuronal con....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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