Name: Revealing Neural Circuits Topographie in Multi-Color (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-11-14T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Erfahren Sie die In-vivo-Tracing-Methode mit WGA-Alexa-Fluorophoren zur Kartierung neuronaler Schaltkreise im Kleinhirn, Kortex und Rückenmark. Dieses Protokoll ermöglicht schnelle bidirektionale Tracer-Transporte und hochauflösende Ganzpräparat-Bildgebung.

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Diese Arbeit wurde vom neuen Ermittler Anschubfinanzierung von Albert Einstein College of Medicine der Yeshiva University RVS unterstützt.

<ol><li>Apps, R., Hawkes, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+cortical+organization%3A+a+one-map+hypothesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cerebellar cortical organization: a one-map hypothesis.</a> Nat. Rev. Neurosci. 10, 670-681 (2009).</li>
<li>Grishkat, H. L., Eisenman, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+spinocerebellar+projection+in+the+prenatal+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Development of the spinocerebellar projection in the prenatal mouse.</a> J. Comp. Neurol. 363, 93-108 (1995).</li>
<li>Mesulam, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMesulam%2C+M+%22Tracing+neural+connections+with+horseradish+peroxidase%22">Tracing neural connections with horseradish peroxidase</a>. , Wiley. New York. (1982).</li>
<li>Reeber, S. L., Sillitoe, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+expression+of+a+cocaine-+and+amphetamine+regulated+transcript+%28CART%29+peptide+reveals+complex+circuit+topography+in+the+rodent+cerebellar+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Patterned expression of a cocaine- and amphetamine regulated transcript (CART) peptide reveals complex circuit topography in the rodent cerebellar cortex.</a> Journal of Comparative Neurology. , (2011).</li>
<li>Reeber, S. L., Gebre, S. A., Sillitoe, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+mapping+of+afferent+topography+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Struct.+Funct%22%5BJournal%5D)">Fluorescence mapping of afferent topography in three dimensions.</a> Brain. Struct. Funct. , (2011).</li>
<li>Sillitoe, R. V., Stephen, D., Lao, Z., Joyner, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engrailed+homeobox+genes+determine+the+organization+of+Purkinje+cell+sagittal+stripe+gene+expression+in+the+adult+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Engrailed homeobox genes determine the organization of Purkinje cell sagittal stripe gene expression in the adult cerebellum.</a> J. Neurosci. 28, 12150-12162 (2008).</li>
<li>Sillitoe, R. V., Vogel, M. W., Joyner, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engrailed+homeobox+genes+regulate+establishment+of+the+cerebellar+afferent+circuit+map%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Engrailed homeobox genes regulate establishment of the cerebellar afferent circuit map.</a> J. Neurosci. 30, 10015-10024 (2010).</li>
<li>Vig, J., Goldowitz, D., Steindler, D. A., Eisenman, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compartmentation+of+the+reeler+cerebellum%3A+segregation+and+overlap+of+spinocerebellar+and+secondary+vestibulocerebellar+fibers+and+their+target+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Compartmentation of the reeler cerebellum: segregation and overlap of spinocerebellar and secondary vestibulocerebellar fibers and their target cells.</a> Neuroscience. 130, 735-744 (2005).</li>
<li>Vogel, M. W., Prittie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topographic+spinocerebellar+mossy+fiber+projections+are+maintained+in+the+lurcher+mutant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Topographic spinocerebellar mossy fiber projections are maintained in the lurcher mutant.</a> J. Comp. Neurol. 343, 341-351 (1994).</li>
<li>Voogd, J., Broere, G., van Rossum, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+medio-lateral+distribution+of+the+spinocerebellar+projection+in+the+anterior+lobe+and+the+simple+lobule+in+the+cat+and+a+comparison+with+some+other+afferent+fibre+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatr.+Neurol.+Neurochir%22%5BJournal%5D)">The medio-lateral distribution of the spinocerebellar projection in the anterior lobe and the simple lobule in the cat and a comparison with some other afferent fibre systems.</a> Psychiatr. Neurol. Neurochir. 72, 137-151 (1969).</li>
<li>Wu, H. S., Sugihara, I., Shinoda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+patterns+of+single+mossy+fibers+originating+from+the+lateral+reticular+nucleus+in+the+rat+cerebellar+cortex+and+nuclei%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Projection patterns of single mossy fibers originating from the lateral reticular nucleus in the rat cerebellar cortex and nuclei.</a> J. Comp. Neurol. 411, 97-118 (1999).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Wir haben die operative und technische Details für eine erfolgreiche axonalen und dendritischen Tracing unter Verwendung eines neuartigen Fluoreszenz-basierten Ansatz für die schnelle Kennzeichnung neuronalen Projektionen in der Entwicklung und erwachsenen Mäusen erforderlich beschrieben. Mit WGA-Alexa zeigen wir, wie Tracer und Marker für die Analyse von strukturierten Topografie elektrischer Schaltungen mit hoher Auflösung und in drei Dimensionen verwendet werden kann. Viele Indikatoren si...

<table border="1"><tbody><tr><td> Equipment / Reagenzien </td><td> Model / Katalog-Nummer </td><td> Firma </td></tr><tr><td> Bead-Sterilisator </td><td> Modell Steri 250 Cat. # 18000-45 </td><td> Feine Science Tools </td></tr><tr><td> Cauterizer </td><td> Cat. # 18000-00 </td><td> Feine Science Tools </td></tr><tr><td> Borosilikatglas Kapillaren </td><td> Cat. # 300056 </td><td> Harvard Apparatus </td></tr><tr><td> Zweistufige Glasmikropipette Puller </td><td> Modell 001-PC-10 </td><td> Narishige </td></tr><tr><td> Mikrometer Spritze </td><td> Cat. # GS-1100 </td><td> Gilmont Instruments </td></tr><tr><td> Small Animal stereotaktische Instrument </td><td> Modell 940-A </td><td> Kopf Instrumentation </td></tr><tr><td> Electrode Manipulator </td><td> Modell 960 </td><td> Kopf Instrumentation </td></tr><tr><td> Vetcare Kammer </td><td> Cat. #340508 </td><td> Harvard Apparatus </td></tr><tr><td> Heizkissen </td><td> Cat. # 341241 </td><td> Harvard Apparatus </td></tr><tr><td> Leica DFC360 FX Kamera </td><td> DFC360 FX </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica DFC490 Kamera </td><td> DFC490 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica DM5500 Mikroskop </td><td> DM5500 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica DFC3000 FX-Kamera </td><td> DFC3000 FX </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica MZ16 FA-Mikroskop </td><td> MZ16 FA </td><td> Leica </td></tr><tr><td> CY3 Filter </td><td> Model # 11600231 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> FITC Filter </td><td> Model # 11513880 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> A4 DAPI / UV-Filter </td><td> Model # 11504162 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Weizenkeimagglutinin, Alexa Fluor 488-Konjugat </td><td> Cat. # W11261 </td><td> Invitrogen </td></tr><tr><td> Weizen germ Agglutinin, Alexa 555-Konjugat </td><td> Cat. # W32464 </td><td> Invitrogen </td></tr></tbody></table>

revealing neural circuits topographie in multi-color

Revealing Neural Circuit Topography in Multi-Color

Neuronale Schaltkreise sind in funktionale topografische Karten organisiert. Um komplexe Schaltung Architektur visualisieren wir entwickelten einen Ansatz, um zuverlässig Etikett der globalen Strukturierung von mehreren topographischen Projektionen. Das Kleinhirn ist ein ideales Modell, um die geordnete Anordnung der neuronalen Schaltkreise zu untersuchen. Zum Beispiel hat die räumliche Organisation der spinozerebellären Moosfasern sich als unverzichtbare System für das Studium Moosfaser Strukturierung werden. Wir konnten kürzlich zeigen, dass Weizenkeimagglutinin (WGA) konjugiert Alexa 555 und 488 können für die Rückverfolgung spinozerebellären Moosfaser Projektionen in der Entwicklung und erwachsenen Mäusen verwendet werden (Reeber et al. 2011). Wir fanden drei großen Eigenschaften, die die WGA-Alexa Tracer wünschenswert Tools machen für die Kennzeichnung neuronalen Projektionen. Erstens sind Alexa Fluorophore intensive und ihre Helligkeit lässt wholemount Bildgebung direkt nach Tracing. Zweitens Label WGA-Alexa Tracer die gesamte Flugbahn des sich entwickelnden und adulten neuralen projections. Drittens WGA-Alexa Tracer sind schnell in beide retrograde und anterograde Richtungen transportiert. Hier beschreiben wir detailliert, wie die Tracer und andere erforderliche Tools, wie die Operation für spinozerebellären Tracing durchführen und wie man am besten zum Bild zurück Projektionen in drei Dimensionen vorzubereiten. Zusammenfassend stellen wir eine Schritt-für-Schritt-Tracing-Protokoll, das von Nutzen sein wird für die Entschlüsselung der Organisation und Vernetzung der funktionellen Karten nicht nur im Kleinhirn, sondern auch in der Hirnrinde, Hirnstamm und Rückenmark.

Wir bieten eine praktische Anleitung für die Bereitstellung von Tracer<em&gt; In vivo</em&gt; Und die spinozerebellären Weg als Modellsystem, um wesentliche Schritte für eine erfolgreiche Analyse neuronaler Schaltkreise in Mäusen zu demonstrieren. Wir beschreiben im Detail unsere vielseitigen Tracing-Protokoll, das Weizenkeimagglutinin (WGA) konjugiert Alexa Fluorophore Exploits.

Revealing Neural Circuits Topographie in Multi-Color

Neurale Schaltkreise sind in funktionalen topografischen Karten organisiert. Um komplexe Schaltkreisarchitekturen zu visualisieren, haben wir einen Ansatz entwickelt, um zuverlässig ...

Dieses Verfahren beschreibt ein vielseitiges in vivo-Tracing-Protokoll, das Weizenkeim-Glutinin, konjugiert mit Alexa-Fluorophoren, nutzt, um neuronale Schaltkreise nachzuverfolgen. Zunächst wird ein Schnitt in den unteren thorakalen und oberen lumbalen Bereich durchgeführt, und die Faszie sowie die oberflächlichen Rückenmuskeln werden durchtrennt. Im zweiten Schritt erfolgt eine dorsale Laminektomie.Danach wird die Mikroelektrode eingerichtet und am Mikromanipulator befestigt. Anschließend erfolgt die Druckinjektion von neuronalen Tracern in das Rückenmark. Der letzte Schritt dieses Verfahrens besteht darin, während der Erholungsphase eine angemessene postoperative Versorgung sicherzustellen und ausreichend Zeit für den Transport der Tracer entlang der Zielbahnen einzuräumen.Schließlich können Ergebnisse erzielt werden, die die Organisation und Konnektivität topographischer Karten in der Kleinhirnrinde, im Hirnstamm und im Rückenmark mittels Immunfluoreszenzmikroskopie zeigen. Der Hauptvorteil dieses Tracers gegenüber bestehenden Tracern wie BDA oder W-G-A-H-R-P besteht darin, dass WGA-Alexa-Tracer hell genug sind, um unmittelbar nach der Markierung eine Abbildung der gesamten Prä

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Ein grundlegendes Problem in unserem Verständnis der kortikalen Schaltung ist, wie Netzwerke in verschiedenen kortikalen Schichten kodieren sensorische Informationen. Hier beschreiben wir elektrophysiologische Techniken unter Verwendung von Multi-Contact-laminar Elektroden an Single-Einheiten und lokale Feld Potenziale und vorliegenden Analysen Datensatz kortikalen Schichten zu identifizieren.

Untersuchen Local Network Processing mit Multi-Contact-Laminar Electrode Recording

Dieses Papier stellt einen Ansatz der Kombination von Laser-Scanning-Photostimulation mit Ganzkeim Aufnahmen in transgenen Mäusen, die GFP in begrenzten hemmende Neuronen Populationen. Die Technik ermöglicht die umfassende Abbildung und quantitative Analyse der lokalen synaptischen Schaltungen des spezifischen inhibitorischen kortikalen Neuronen.

Mapping hemmende neuronale Schaltungen durch Laser Scanning Photostimulation

Neuronale Schaltkreise sind topographisch in Funktionsräume mit spezifischen molekularen Profile organisiert. Hier bieten wir Ihnen die praktischen und technischen Schritte zur Aufdeckung globale Gehirn Topographie mit einem vielseitigen wholemount immunhistochemische Färbung Ansatz. Wir demonstrieren den Nutzen der Methode mit dem wohlverstandenen Zytoarchitektur und Schaltung des Kleinhirns.

Wholemount Immunhistochemie für die Aufdeckung von komplexen Gehirn Topographie

Es wird ein Verfahren zur Markierung von Neuronen mit Fluoreszenzfarbstoffen in vorbestimmten funktionellen Mikrodomänen des Neokortex beschrieben. Zuerst wird intrinsische Signal Abbildungsoptik verwendet werden, um eine funktionelle Karte zu erhalten. Dann Zweiphotonenmikroskopie wird Etiketts und Bild Neuronen innerhalb eines Mikro-Domäne von der Karte verwendet.

Gezielte Labeling von Neuronen in einem bestimmten Functional Micro-Domäne des Neocortex durch Kombination Intrinsic Signal-und Zwei-Photonen-Imaging

Dieses Protokoll beschreibt groß angelegte Rekonstruktion selektiver neuronaler Populationen, etikettiert folgende retrograden Infektion mit einem modifizierten Tollwutvirus Fluoreszenzmarker exprimieren, und unabhängig, unvoreingenommen Clusteranalysen, umfassende Charakterisierung der morphologischen Metriken unter verschiedene neuronale Subklassen ermöglichen.

Großflächige Rekonstruktionen und Independent, Unvoreingenommene Clustering Basierend auf Morphologische Metriken Klassifizieren Neurons in Selective Populations

Hier stellen wir ein Verfahren zur Durchführung einer großformatigen Ca 2+ -Bildgebung mit zellulärer Auflösung über mehrere kortikale Schichten in frei beweglichen Mäusen vor. Hunderte von aktiven Zellen können gleichzeitig mit einem Miniatur-, Kopf-Mikroskop gekoppelt mit einer implantierten Prismensonde beobachtet werden.

Mehrschicht-Cortical Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Imaging in frei beweglichen Mäusen mit Prisma-Sonden und miniaturisierte Fluoreszenzmikroskopie

In Kombination mit einer Kopfplatte und einem optischen Design, das sowohl mit Einzel- als auch mit Zwei-Photonen-Mikroskopen kompatibel ist, bietet die Mikroprismenlinse einen erheblichen Vorteil bei der Messung neuronaler Reaktionen in einer vertikalen Säule unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich gut kontrollierter Experimente in kopffesten Zuständen oder natürlicher Verhaltensaufgaben bei frei beweglichen Tieren.

Langzeitbildgebung identifizierter neuronaler Populationen mit Mikroprismen bei frei beweglichen und kopffixierten Tieren

Primäre sensorische Areale im Neokortex zeigen während der Entwicklung einzigartige spontane Aktivitäten. In diesem Artikel wird beschrieben, wie einzelne Neuronenaktivitäten und primäre sensorische Areale visualisiert werden können, um bereichsspezifische synchrone Aktivitäten bei neugeborenen Mäusen in vivo zu analysieren.

In vivo Visualisierung der spontanen Aktivität im sensorischen Kortex von Neonatalen Mäusen mit einer Auflösung von einzelnen Neuronen

Hier verwenden wir HD-MEA, um in die Computerdynamik großer neuronaler Ensembles einzutauchen, insbesondere in Hippocampus-, Riechkolbenschaltkreisen und menschlichen neuronalen Netzwerken. Die Erfassung der raumzeitlichen Aktivität in Kombination mit Computerwerkzeugen bietet Einblicke in die Komplexität neuronaler Ensembles. Die Methode verbessert das Verständnis der Gehirnfunktionen und identifiziert möglicherweise Biomarker und Behandlungen für neurologische Störungen.

Aufzeichnung und Analyse der multimodalen Dynamik großskaliger neuronaler Ensembles auf einem CMOS-integrierten Mikroelektrodenarray mit hoher Dichte

Hier stellen wir zwei Protokolle für die Aufzeichnung von Mikro-Elektrokortikographie (μEcoG) mit hoher Dichte bei Ratten und Mäusen vor, einschließlich chirurgischer, Implantations- und Aufzeichnungsmethoden. μECoG-Aufzeichnungen werden entweder in Kombination mit laminarer Polytrodenaufzeichnung im auditorischen Kortex der Ratte oder mit optogenetischer Manipulation der neuronalen Aktivität im somatosensorischen Kortex der Maus durchgeführt.

Multiskalige Untersuchungen der kortikalen Prozessierung durch Integration laminarer Polytroden und Optogenetik mit Mikroelektrokortikographie bei Nagetieren

Erfahren Sie die In-vivo-Tracing-Methode mit WGA-Alexa-Fluorophoren zur Kartierung neuronaler Schaltkreise im Kleinhirn, Kortex und Rückenmark. Dieses Protokoll ermöglicht schnelle bidirektionale Tracer-Transporte und hochauflösende Ganzpräparat-Bildgebung.

Revealing Neural Circuits Topographie in Multi-Color

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