En la configuración típica utilizada aquí, se puede obtener una imagen de todo el cerebro de un tití adulto (Figura 5) con una resolución de ~1,3 x 1,3 μm/píxel con un intervalo de sección de 50 μm en aproximadamente 1 semana. Esto equivale a ~650 imágenes coronales en tres canales después de la unión de imágenes. Con un objetivo de 16x (Nikon 16xW CFI75 LWD; NA = 0,80), el campo de visión de un solo disparo es de aproximadamente 1 x 1 mm. La imagen de toda la superficie coronal se obtiene uniendo estas tomas (Figura 5A). La alineación en la dirección Z es excelente y se obtiene una buena imagen 3D simplemente apilando los datos de la imagen coronal (Figura 5B,E). Para la estandarización, la plantilla STPT para el cerebro de tití11 se puede utilizar para el registro 3D-3D (Figura 5F). Esta transformación de datos es uno de los aspectos clave de la neuroanatomía del cerebro completo, en la que a una región de interés se le asigna una coordenada de espacio absoluta independiente de la anotación anatómica. Una vez que la muestra de cerebro se registra en el espacio estándar, se pueden extraer fácilmente las subregiones de interés para su posterior análisis (Figura 5F, G). En particular, las regiones corticales se pueden transformar en un mapa plano utilizando un parámetro predeterminado (Figura 5H).
Las secciones generadas durante la toma de imágenes se pueden utilizar para diversos fines histológicos. Como se muestra en la Figura 4A, B, las imágenes retroiluminadas sin tinción proporcionan un patrón muy similar a la tinción de mielina auténtica. Esta puede ser una excelente alternativa a la tinción de mielina. Además, si la imagen retroiluminada se obtiene antes de la tinción de Nissl, se puede utilizar la misma sección para obtener los patrones de tinción tanto de mielina como de Nissl, proporcionando así información útil para identificar áreas y capas (Figura 5C-E). Estas secciones también se pueden utilizar para la tinción inmunológica. En la Figura 5J, la sección alrededor del centro de inyección se contratiñó con anticuerpo NeuN para estimar la eficiencia de transducción del virus AAV. También es una buena estrategia inyectar trazadores no fluorescentes además de los trazadores fluorescentes y detectarlos histológicamente después de la extracción de la sección. En nuestro estudio anterior, combinamos trazadores verdes anterógrados con vectores "cre" retrógrados, que luego fueron detectados por el anticuerpo anti-cre10. En un ejemplo de la Figura 6A-E, se inyectó BDA en el lado contralateral del trazador verde (trébol) y se detectó con fluorescencia. Tenga en cuenta que las señales rojas de BDA se pueden registrar en la imagen de TissueCyte para localizarlas en toda la coordenada del cerebro. En otro ejemplo de la Figura 6F-I, se inyectó smFP-myc en el área parietal (Figura 6G), mientras que el trazador verde se inyectó en el área frontal. De esta manera, se pueden inyectar múltiples trazadores en el mismo animal sin interferir con las imágenes. Una gran ventaja de usar las secciones STPT para tinción adicional es que la relación entre los trazadores fluorescentes y no fluorescentes se puede determinar para el mismo cerebro. De este modo, pudimos determinar la reciprocidad de las proyecciones corticocorticales con alta precisión10. Otra ventaja es que las coordenadas 3D de las secciones manchadas se pueden mapear a los datos STPT y luego a la plantilla estándar. Por lo tanto, puede que no sea necesario utilizar todas las secciones recuperadas para teñir. Para una mejor interpretación, se pueden seleccionar secciones para la tinción a fin de agregar más contexto a los datos STPT.

Figura 1: Preparación de la muestra para el STPT. (A) Eliminación de meninge con hisopos de algodón. Las meninges que rodean el tronco encefálico se pueden extirpar con pinzas de punta fina. Las meninges que rodean el cerebro del tití se extraen manualmente frotándolas con bastoncillos de algodón. La foto muestra las meninges peladas desde el interior del surco lateral. (B) La caja de acrílico utilizada para la incrustación de agarosa. Los pines son móviles y se utilizan para ajustar el ángulo del cerebro para que esté cerca de la posición fija estereotáxicamente20. (C) Un portaobjetos magnético hecho de vidrio deslizante de 76 mm x 52 mm y cuatro imanes de neodimio unidos por adhesivo epoxi. El bloque de agarosa se fija a la etapa magnética con superpegamento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Efecto de las meninges en las imágenes. (A) Las meninges que permanecen sin cortar flotan hacia arriba, como lo muestra la flecha blanca. En este ejemplo, se observa una protuberancia extensa de las meninges porque no se eliminaron antes de la inclusión de la agarosa. Por lo general, las meninges permanecen sin cortar solo en varias regiones difíciles. (B) Un ejemplo de mal corte debido a la presencia de meninges entre el cuerpo calloso y la parte superior del tálamo. En este caso, un mal corte llevó a la alternancia de un corte profundo (329) y un corte relativamente normal (330). #78-329 representa la muestra n.º 78, sección n.º 329 en el portal de datos Brain/MINDS (C) Otro ejemplo de malas imágenes. En el peor de los casos, el núcleo pulvinar mostrado por la flecha roja puede desprenderse por completo. Barras de escala: 0,5 mm (panel superior), 0,5 μm (panel inferior). (D) Otro ejemplo de mala imagen. Las meninges profundas dentro del surco calcarino son difíciles de eliminar. Las sombras que se ven en las secciones 469 y 470 son causadas por las meninges flotantes que cayeron debajo del objetivo. Barras de escala: 0,5 mm (panel superior), 0,5 μm (panel inferior). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Alineación de las secciones de tejido en orden. (A) Hasta 50 secciones coronales de tití se pueden alinear correctamente en orden en un contenedor de plástico (31 cm x 22,5 cm). Para visualizar las estructuras detalladas, el contenedor se coloca sobre papel negro y se ilumina desde un lado. Estas secciones primero se alinean aproximadamente en orden y luego se someten a una alineación precisa. (B) La alineación precisa utiliza el vaso sanguíneo como marcador. La corteza cerebral contiene muchos vasos sanguíneos que atraviesan verticalmente las capas corticales. Se identifican como agujeros alargados que cambian sistemáticamente de posición dentro de las capas corticales (flechas blancas). Con este método, incluso las secciones con intervalos de 50 μm se pueden alinear con precisión. Estos orificios de los vasos sanguíneos se pueden identificar en las imágenes de la sección SPTP para su confirmación. Barra de escala: 5 mm (panel superior), 1 mm (panel inferior). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Imagen a contraluz como sustituto de la tinción de mielina. (A,B) La sección idéntica se utilizó para la imagen a contraluz y la tinción de mielina. En primer lugar, la sección se montó en el vidrio del portaobjetos, se secó, se rehidrató con PBS, se cubrió y se obtuvieron imágenes con un microscopio óptico (Tabla de materiales). Después de retirar el cubreobjetos, se utilizó la misma sección para la tinción de mielina21 y se obtuvieron imágenes con un microscopio de fluorescencia. La imagen retroiluminada se registró en la imagen de mielina utilizando el plugin bUnwarpJ de ImageJ. Los cuadros verdes muestran las vistas ampliadas de cada imagen. Tenga en cuenta que estas imágenes muestran patrones casi idénticos, excepto que la tinción de mielina visualiza mejor las estructuras fibrosas. (C-E) La sección idéntica se utilizó para la obtención de imágenes a contraluz y la tinción de Nissl. La máscara de umbral bajo para la imagen retroiluminada se registró por primera vez con la máscara de umbral bajo para la imagen de Nissl usando el complemento bUnwarpJ, y la imagen original se transformó usando el mismo parámetro. Tenga en cuenta que los vasos sanguíneos (puntas de flecha blancas) coinciden bien entre las dos imágenes. Debido a que estas dos imágenes son para la misma sección, la coincidencia es casi perfecta y se pueden comparar directamente los patrones de mielina y Nissl para la identificación de las capas corticales. Barras de escala: 5 mm (paneles A-E). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Resultado típico de las imágenes STPT. (A) Un mosaico simple de imágenes Ch2 (verde) de una sección de ejemplo (sección 310 de la muestra #21). Sin corrección de fondo, los bordes de cada mosaico son visibles. En la columna del medio, las baldosas se cosieron con corrección de fondo para Ch1 (rojo) y Ch2 (verde), respectivamente. Para reducir las señales de lipofuscina (ver panel C), las señales Ch1 se restaron de Ch2 y se mostraron en verde. Para reducir las señales de lipofuscina de Ch1, se utilizó el comando "Remove Outilers.." antes de coser por ImageJ. En la columna de la derecha, las señales trazadoras fueron segmentadas por la tubería de procesamiento de imágenes11. Las puntas de flecha (c, d) muestran las ubicaciones donde se muestran las vistas ampliadas en los paneles C y D. Barra de escala: 2 mm. (B) Descripción general de las secciones en serie para la muestra # 21. STPT generó 635 imágenes coronales de alta resolución para esta muestra. (C) Una vista de gran aumento mostrada por la punta de flecha c en el panel A. Se trata de una simple superposición de Ch1 (rojo) y Ch2 (verde) sin más procesamiento. Los triángulos muestran señales de fluorescencia de lipofuscina, que muestran un espectro amplio. El algoritmo de segmentación del trazador distingue con precisión las señales del trazador del fondo de lipofuscina a pesar de tener una forma muy similar (panel derecho). Barra de escala: 100 μm. (D) Otro ejemplo de una vista de gran aumento. Tenga en cuenta que las fibras finas de los axones en la capa 1 pueden ser bien visibles. Barra de escala: 100 μm. (E) La reconstrucción en 3D de imágenes STPT originales. Las 635 imágenes coronales de baja resolución que se muestran en el panel B se utilizaron como pila tiff para la visualización en 3D utilizando fluorandra22. Barra de escala: 5 mm. (F) La reconstrucción en 3D de las señales trazadoras segmentadas registradas en la plantilla STPT (gris). Las señales trazadoras en diferentes regiones del cerebro se mostraron con diferentes colores. Estas regiones se recortaron utilizando la anotación que se muestra en el panel G. Barra de escala: 5 mm. (G) Plantilla STPT superpuesta con anotación de diferentes regiones cerebrales. Barra de escala: 5 mm. (H) La señal trazadora cortical que se muestra en el panel F se mostró en forma de mapa plano. (I) Identificación del lugar de inyección por la fluorescencia de Ch3, que es menos sensible a la fluorescencia del trazador y permanece insaturada. Barra de escala: 1 mm. (J) La tinción de la sección alrededor del centro de inyección con el anticuerpo NeuN mostró que aproximadamente el 30 % de las neuronas muestran una fuerte expresión de fluorescencia verde de trébol. Barra de escala: 40 μm. Abreviaturas: Cx; corteza, St; cuerpo estriado, Th; tálamo, SC; Colículo superior. Amy; amígdala, cadera; hipocampo, Cb; cerebelo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Histología post-STPT que muestra múltiples trazadores no fluorescentes. (A-C) Comparación de la imagen STPT con la imagen teñida con BDA. En esta muestra, se inyecta BDA en el lado contralateral de la inyección de Trébol. Los paneles A y C muestran la imagen Ch2 y la segmentación del trazador de los datos STPT. El panel B muestra la tinción posterior a STPT para BDA. La fluorescencia del trébol disminuye debido al tratamiento con metanol de la sección. Barra de escala: 2 mm. (D,E) Los cuadros punteados de los paneles A y B están ampliados. Barra de escala: 100 μm. (F,G) Comparación de la imagen STPT con la tinción de anticuerpos anti-myc tag. En esta muestra, la inyección de trébol se realiza en el PFC, mientras que el AAV-smFP-myc se inyecta en la corteza parietal contralateral. Los rectángulos blancos se amplían en los paneles H e I. Barra de escala: 4 mm. (H) La segmentación del trazador se muestra en verde. Barra de escala: 200 μm. (I) La tinción myc se muestra en rojo. La fluorescencia del trébol se muestra en verde. Barra de escala: 200 μm. Las señales verdes en los paneles H e I están presentes en una posición similar pero no idénticas porque STPT recupera solo una sección óptica de ~ 10 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Protocolo de tinción fluorescente BDA | |
| Eliminar la agarosa | |
| Lavado TBS | 10 minutos (2x) |
| 1% H2O2 en la solución de Dent | 10 minutos |
| Lavado TBS | Breve |
| 0.5% de bloqueo de TNB | 1 h |
| StAvHRP (1:4000) en TNB | 2 noches |
| Lavado con TNT | 10 minutos (3x) |
| TSA Biotina (1:4000) en borato 0,1 M (pH8,5) + 0,003% H2O2 | 2 h |
| Lavado con TNT | 10 minutos (3x) |
| Cy3-estreptavidina (1:1000) en TNT | 3 h |
| Lavado con TNT | 10 minutos (2x) |
| Lavado TBS | Mantenga la sección hasta el montaje |
| Monte la sección en el vidrio deslizante utilizando un medio de montaje antidecoloración |
| |
| Protocolo de tinción fluorescente anti-MYC |
| Eliminar la agarosa | |
| Lavado TBS | 10 minutos (2x) |
| Bloqueo en IB | 1 h |
| Anti-Myc (1:4000) en IB | 2 durante la noche |
| Lavado con TNT | 10 minutos (3x) |
| Anti-ratón Cy3 (1:1000) en TNT | 3 h |
| Lavado con TNT | 10 minutos (2x) |
| Lavado TBS | Mantenga la sección hasta el montaje |
| Monte la sección en el vidrio deslizante utilizando un medio de montaje antidecoloración |
| |
| Tampones/soluciones | Composición |
| 0.5% TNB | 0.5% Reactivo de bloqueo TSA en TS7.5 |
| La solución de Dent | 20% DMSO, 80% metanol |
| Tampón de inmersión (IB) | 10% FBS, 2% BSA 0.5% TritonX100 en TBS |
| TBS (solución salina tamponada con Tris) | 25 mM Tris, 137 mM NaCl, 2,7 mM KCl (pH 7,4) |
| TNT | 0.05 % Tween20 en TS7.5 |
| TS7.5 | 0,1 m TRIS-HCl, pH 7,5, 0,15 m NaCl |
Tabla 1: Protocolo de tinción fluorescente BDA y anti-myc fluorescente
| Plásmido para trazador AAV | Addgene No. | Anticuerpo recomendado | Dilución sugerida | Resultado esperado |
| pAAV-EF1_Cre | 201198 | Clon de Millipore 2D8 | 1:1000 | Bueno para las células |
| pAAVCam1.3_smFP_Myc | 201205 | MBL M192 My3 (ratón) | 1:4000 | Excelente |
| pAAVCam1.3_smFP_HA | 201206 | CST C29F4 (conejo) | 1:1000 | Bueno para las células |
| pAAVCam1.3_smFP_FLAG | 201207 | MBL PM020B (conejo) | 1:1000 | De acuerdo |
| AAVTRE3_smFP_Myc | 201208 | | | |
| AAVTRE3_smFP_HA | 201209 | | | |
| AAVTRE3_smFP_FLAG | 201210 | | | |
Tabla 2: Lista de plásmidos Addgene disponibles para la producción de trazadores no fluorescentes. La construcción cre se dirige al núcleo y es adecuada para el trazado retrógrado envuelto por AAV2 retro. smFP_HA constructo es bueno para la detección de cuerpos celulares (y retrógrado).
Video complementario: Vista microscópica de la extracción de meninges. Haga clic aquí para descargar este video.