Name: Activité des neurones afférents de la ligne latérale postérieure pendant la baignade chez le poisson zèbre (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 34 s
Description: Découvrez l'électrophysiologie patch pour enregistrer l'activité des neurones afférents de la ligne latérale postérieure chez les larves de Danio rerio. Cette méthode permet d'étudier les circuits des cellules ciliées liés aux troubles auditifs humains.

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Nous remercions J.C.L. du soutien du National Institute of Health (DC010809), de la National Science Foundation (IOS1257150, 1856237) et du Whitney Laboratory for Marine Biosciences. Nous tenons à remercier les membres passés et présents du Liao Lab pour leurs discussions stimulantes.

<ol><li>Trapani, J. G., Nicolson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+of+spontaneous+activity+in+afferent+neurons+of+the+zebrafish+lateral-line+organ%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Mechanism of spontaneous activity in afferent neurons of the zebrafish lateral-line organ.</a> The Journal of Neuroscience. 31 (5), 1614-1623 (2011).</li>
<li>Haehnel-Taguchi, M., Akanyeti, O., Liao, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afferent+and+motorneuron+activity+in+response+to+single+neuromast+stimulation+in+the+posterior+lateral+line+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Afferent and motorneuron activity in response to single neuromast stimulation in the posterior lateral line of larval zebrafish.</a> Journal of Neurophysiology. 112 (6), 1329-1339 (2014).</li>
<li>Levi, R., Akanyeti, O., Ballo, A., Liao, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+response+properties+of+primary+afferent+neurons+in+the+posterior+lateral+line+system+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Frequency response properties of primary afferent neurons in the posterior lateral line system of larval zebrafish.</a> Journal of Neurophysiology. 113 (2), 657-668 (2015).</li>
<li>Harris, G. G., Fishkopf, L. S., Flock, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptor+potentials+from+hair+cells+of+the+lateral+line%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Receptor potentials from hair cells of the lateral line.</a> Science. 167 (3914), 76-79 (1970).</li>
<li>Dow, E., Jacobo, A., Hossain, S., Siletti, K., Hudspeth, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connectomics+of+the+zebrafish%27s+lateral+line+neuromast+reveals+wiring+and+miswiring+in+a+simple+microcircuit%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Connectomics of the zebrafish's lateral line neuromast reveals wiring and miswiring in a simple microcircuit.</a> eLife. 7, 33988(2018).</li>
<li>Obholzer, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vesicular+glutamate+transporter+3+is+required+for+synaptic+transmission+in+zebrafish+hair+cells%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Vesicular glutamate transporter 3 is required for synaptic transmission in zebrafish hair cells.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (9), 2110-2118 (2008).</li>
<li>Keen, E. C., Hudspeth, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+characteristics+of+the+hair+cell%27s+afferent+synapse%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Transfer characteristics of the hair cell's afferent synapse.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (14), 5537-5542 (2006).</li>
<li>Li, G., Keen, E., Andor-Ardó, D., Hudspeth, A. J., von Gersdorff, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+unitary+event+underlying+multiquantal+EPSCs+at+a+hair+cell%27s+ribbon+synapse%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The unitary event underlying multiquantal EPSCs at a hair cell's ribbon synapse.</a> The Journal of Neuroscience. 29 (23), 7558-7568 (2009).</li>
<li>Manley, G. A., Robertson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+spontaneous+activity+of+auditory+neurons+in+the+spiral+ganglion+of+the+guinea-pig+cochlea%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Analysis of spontaneous activity of auditory neurons in the spiral ganglion of the guinea-pig cochlea.</a> The Journal of Physiology. 258 (2), 323-336 (1976).</li>
<li>Kiang, N. Y. S., Watanabe, T., Thomas, E., Clark, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKiang%2C+NYS+%22Discharge+patterns+of+single+fibers+in+the+cat%27s+auditory+nerve%22">Discharge patterns of single fibers in the cat's auditory nerve</a>. , MIT Press. Cambridge MA. (1965).</li>
<li>Corey, D. P., Hudspeth, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionic+basis+of+the+receptor+potential+in+a+vertebrate+hair+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ionic basis of the receptor potential in a vertebrate hair cell.</a> Nature. 281 (5733), 675-677 (1979).</li>
<li>Trapani, J. G., Nicolson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+recordings+from+zebrafish+lateral-line+hair+cells+and+afferent+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Physiological recordings from zebrafish lateral-line hair cells and afferent neurons.</a> Methods in Cell Biology. 100, 219-231 (2010).</li>
<li>Reinig, S., Driever, W., Arrenberg, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+descending+diencephalic+dopamine+system+is+tuned+to+sensory+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">The descending diencephalic dopamine system is tuned to sensory stimuli.</a> Current Biology. 27 (3), 318-333 (2017).</li>
<li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptically+silent+sensory+hair+cells+in+zebrafish+are+recruited+after+damage%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Synaptically silent sensory hair cells in zebrafish are recruited after damage.</a> Nature Communications. 9 (1), 1388(2018).</li>
<li>Pichler, P., Lagnado, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+behavior+selectively+inhibits+hair+cells+activated+forward+motion+in+the+lateral+line+of+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Motor behavior selectively inhibits hair cells activated forward motion in the lateral line of zebrafish.</a> Current Biology. 30 (1), 150-157 (2020).</li>
<li>Olszewski, J., Haehnel, M., Taguchi, M., Liao, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+larvae+exhibit+rheotaxis+and+can+escape+a+continuous+suction+source+using+their+lateral+line%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">Zebrafish larvae exhibit rheotaxis and can escape a continuous suction source using their lateral line.</a> PloS One. 7 (5), 36661(2012).</li>
<li>Suli, A., Watson, G. M., Rubel, E. W., Raible, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheotaxis+in+larval+zebrafish+is+mediated+by+lateral+line+mechanosensory+hair+cells%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Rheotaxis in larval zebrafish is mediated by lateral line mechanosensory hair cells.</a> PLoS One. 7 (2), 29727(2012).</li>
<li>Oteiza, P., Odstcil, I., Lauder, G., Portugues, R., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+mechanism+for+mechanosensory-based+rheotaxis+in+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A novel mechanism for mechanosensory-based rheotaxis in larval zebrafish.</a> Nature. 547 (7664), 445-448 (2017).</li>
<li>McHenry, M. J., Feitl, K. E., Strother, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Larval+zebrafish+rapidly+sense+the+water+flow+of+a+predator%27s+strike%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+Letters%22%5BJournal%5D)">Larval zebrafish rapidly sense the water flow of a predator's strike.</a> Biology Letters. 5 (4), 477-479 (2009).</li>
<li>Stewart, W. J., Cardenas, G. S., McHenry, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+larvae+evade+predators+by+sensing+water+flow%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Zebrafish larvae evade predators by sensing water flow.</a> The Journal of Experimental Biology. 216, Pt 3 388-398 (2013).</li>
<li>Mekdara, P. J., Schwalbe, M. A. B., Coughlin, L. L., Tytell, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+lateral+line+ablation+and+regeneration+in+schooling+giant+danios%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The effects of lateral line ablation and regeneration in schooling giant danios.</a> The Journal of Experimental Biology. 221, Pt 8 175166(2018).</li>
<li>Palmer, L. M., Giuffrida, B. A., Mensinger, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+recordings+from+the+lateral+line+in+free-swimming+toadfish%2C+Opsanus+tau%5BTitle%5D)+AND+%22The+Biological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Neural recordings from the lateral line in free-swimming toadfish, Opsanus tau.</a> The Biological Bulletin. 205 (2), 216-218 (2003).</li>
<li>Ayali, A., Gelman, S., Tytell, E. D., Cohen, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+line+activity+during+undulatory+body+motions+suggests+a+feedback+link+in+closed-loop+control+of+sea+lamprey+swimming%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Zoology%22%5BJournal%5D)">Lateral line activity during undulatory body motions suggests a feedback link in closed-loop control of sea lamprey swimming.</a> Canadian Journal of Zoology. 87 (8), 671-683 (2009).</li>
<li>Mensinger, A. F., Van Wert, J. C., Rogers, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+line+sensitivity+in+free-swimming+toad+fish+Opsanus+tau%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Lateral line sensitivity in free-swimming toad fish Opsanus tau.</a> The Journal of Experimental Biology. 222, Pt 2 190587(2019).</li>
<li>Montgomery, J., Bodznick, D., Halstead, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hindbrain+signal+processing+in+the+lateral+line+system+of+the+dwarf+scorpionfish+Scopeana+papillosus%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Hindbrain signal processing in the lateral line system of the dwarf scorpionfish Scopeana papillosus.</a> The Journal of Experimental Biology. 199, Pt 4 893-899 (1996).</li>
<li>Montgomery, J. C., Bodznick, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+adaptive+filter+that+cancels+self-induced+noise+in+the+electrosensory+and+lateral+line+mechanosensory+systems+of+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">An adaptive filter that cancels self-induced noise in the electrosensory and lateral line mechanosensory systems of fish.</a> Neuroscience Letters. 174 (2), 145-148 (1994).</li>
<li>Palmer, L. M., Deffenbaugh, M., Mensinger, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitivity+of+the+anterior+lateral+line+to+natural+stimuli+in+the+oyster+toadfish%2C+Opsanus+tau+%28Linnaeus%29%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Sensitivity of the anterior lateral line to natural stimuli in the oyster toadfish, Opsanus tau (Linnaeus).</a> The Journal of Experimental Biology. 208, Pt 18 3441-3450 (2005).</li>
<li>Russell, I. J., Roberts, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+spontaneous+lateral-line+activity+of+efferent+nerve+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Inhibition of spontaneous lateral-line activity of efferent nerve stimulation.</a> The Journal of Experimental Biology. 57, 77-82 (1972).</li>
<li>Lunsford, E. T., Skandalis, D. A., Liao, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efferent+modulation+of+spontaneous+lateral+line+activity+during+and+after+zebrafish+motor+commands%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Efferent modulation of spontaneous lateral line activity during and after zebrafish motor commands.</a> Journal of Neurophysiology. 122 (6), 2438-2448 (2019).</li>
<li>Russell, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pharmacology+of+efferent+synapses+in+the+lateral-line+system+of+Xenopus+laevis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The pharmacology of efferent synapses in the lateral-line system of Xenopus laevis.</a> The Journal of Experimental Biology. 54 (3), 643-659 (1971).</li>
<li>Roberts, B. L., Russell, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+activity+of+lateral-line+efferent+neurons+in+stationary+and+swimming+dogfish%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The activity of lateral-line efferent neurons in stationary and swimming dogfish.</a> The Journal of Experimental Biology. 57 (2), 435-448 (1972).</li>
<li>Flock, A., Russell, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+post-synaptic+action+of+efferent+fibres+in+the+lateral+line+organ+of+the+burbot+Lota+lota%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">The post-synaptic action of efferent fibres in the lateral line organ of the burbot Lota lota.</a> The Journal of Physiology. 235 (3), 591-605 (1973).</li>
<li>Montgomery, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noise+cancellation+in+the+electrosensory+system+of+the+thornback+ray%3B+common+mode+rejection+of+input+produced+by+the+animal%27s+own+ventilatory+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Noise cancellation in the electrosensory system of the thornback ray; common mode rejection of input produced by the animal's own ventilatory movement.</a> Journal of Comparative Physiology. 155, 103-111 (1984).</li>
<li>Tricas, T. C., Highstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action+of+the+octavolateralis+efferent+system+upon+the+lateral+line+of+free-swimming+toadfish%2C+Opsanus+tau%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Action of the octavolateralis efferent system upon the lateral line of free-swimming toadfish, Opsanus tau.</a> Journal of Comparative Physiology. 169 (1), 25-37 (1991).</li>
<li>Weeg, M. S., Land, B. R., Bass, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vocal+pathways+modulate+efferent+neurons+to+the+inner+ear+and+lateral+line%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Vocal pathways modulate efferent neurons to the inner ear and lateral line.</a> The Journal of Neuroscience. 25 (25), 5967-5974 (2005).</li>
<li>Elgoyhen, A. B., Johnson, D. S., Boulter, J., Vetter, D. E., Heinemann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%CE%B19%3A+an+acetylcholine+receptor+with+novel+pharmacological+properties+expressed+in+rat+cochlear+hair+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">α9: an acetylcholine receptor with novel pharmacological properties expressed in rat cochlear hair cells.</a> Cell. 79 (4), 705-715 (1994).</li>
<li>Masino, M. A., Fetcho, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fictive+swimming+motor+patterns+in+wild+type+and+mutant+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Fictive swimming motor patterns in wild type and mutant larval zebrafish.</a> Journal of Neurophysiology. 93 (6), 3177-3188 (2005).</li>
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<li>Harris, G. G., Milne, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Input-output+characteristics+of+the+lateral-line+sense+organs+of+Xenopus+laevis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Input-output characteristics of the lateral-line sense organs of Xenopus laevis.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 40 (1), 32-42 (1966).</li>
<li>Liao, J. C., Haehnel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+of+afferent+neurons+in+larval+zebrafish+provides+a+functional+framework+for+lateral+line+somatotopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Physiology of afferent neurons in larval zebrafish provides a functional framework for lateral line somatotopy.</a> Journal of Neurophysiology. 107 (10), 2615-2623 (2012).</li>
<li>Song, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mathematical+modeling+and+analyses+of+interspike-intervals+of+spontaneous+activity+in+afferent+neurons+of+the+zebrafish+lateral+line%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Mathematical modeling and analyses of interspike-intervals of spontaneous activity in afferent neurons of the zebrafish lateral line.</a> Nature Science Reports. 8, 14851(2018).</li>
<li>Liao, J. C., Fetcho, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shared+versus+specialized+glycinergic+spinal+interneurons+in+axial+motor+circuits+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Shared versus specialized glycinergic spinal interneurons in axial motor circuits of larval zebrafish.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (48), 12982-12992 (2008).</li>
<li>von Holst, E., Mittelstaedt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+principle+of+reafference%3A+interactions+between+the+central+nervous+system+and+the+peripheral+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Die+Naturwissenschften%22%5BJournal%5D)">The principle of reafference: interactions between the central nervous system and the peripheral organs.</a> Die Naturwissenschften. 37, 463(1950).</li>
<li>Crapse, T. B., Sommer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corollary+discharge+across+the+animal+kingdom%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Corollary discharge across the animal kingdom.</a> Nature Reviews. Neuroscience. 9 (8), 587-600 (2008).</li>
<li>Brichta, A. M., Goldberg, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Responses+to+efferent+activation+and+excitatory+response-intensity+relations+of+turtle+posterior-crista+afferents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Responses to efferent activation and excitatory response-intensity relations of turtle posterior-crista afferents.</a> Journal of Neurophysiology. 83 (3), 1224-1242 (2000).</li>
</ol>

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent.

Le protocole expérimental décrit fournit le potentiel de surveiller les changements endogènes dans l’entrée sensorielle à travers les comportements moteurs dans un vertébré intact et se comportant. Plus précisément, il détaille une approche in vivo pour effectuer des enregistrements extracellulaires simultanés de neurones afférents à la ligne latérale et de racines motrices ventrales chez les larves de poissons zèbres. L’activité afférente spontanée a été précédemment caractérisée chez le poisson zèbre sans tenir compte ...

Les neurones afférents des systèmes mécanosensoires transmettent des informations des cellules ciliées au cerveau pendant l’audition et l’équilibre. L’électrophysiologie peut révéler la sensibilité des neurones afférents grâce à des enregistrements directs. Alors que le patchage de cellules entières à partir de cellules ciliées peut être difficile, l’enregistrement à partir de neurones afférents en aval est plus facile et permet d’évaluer les potentiels d’action en réponse à des stimulations contrôlées1,2,3. La stimulation des cellules ciliées conduit à leur déviation, ce qui modifie les structures mécanosensoires, déclenchant ainsi une augmentation des potentiels d’action (pointes) dans les neurones afférents4,5,6. En l’absence de stimuli externes, les neurones afférents piquent également spontanément en raison d’une fuite de glutamate des cellules ciliées vers les bornes post-synaptiques afférentes7,8,et il a été démontré qu’ils contribuent au maintien de la sensibilité9,10. L’enregistrement de l’activité afférente par pince patch permet d’observer la sensibilité des cellules ciliés et la dynamique du signal qui ne sont pas possibles en utilisant des techniques à résolution temporelle plus faible, telles que dans la microphonie11, 12 ou l’imageriefonctionnelle du calcium13,14,15. Le protocole suivant permettra à l’enregistrement de l’activité afférente en même temps que les commandes motrices de révéler des changements instantanés de la sensibilité des cellules ciliés.
Les poissons zèbres(Danio rerio)utilisent des cellules ciliées contenues dans les neuromastes qui composent le système de ligne latérale pour détecter le mouvement de l’eau par rapport à leur corps, ce qui se traduit par des signaux neuronaux essentiels à la navigation16,17,18,l’évitement des prédateurs, la capture des proies19,20et la scolarisation21. L’écoulement de l’eau peut également être auto-généré par les mouvements dela natation 22,23,24,de la respiration22,25,26et de l’alimentation27. Ces comportements comprennent des mouvements répétitifs qui peuvent fatiguer les cellules ciliées et altérer la détection. Par conséquent, il est essentiel que le système de ligne latérale différencie les stimuli d’écoulement externes (exafferents) et auto-générés (reafferent). Un rejet corollaire atténue les signaux d’écoulement auto-générés pendant la locomotion chez le poisson zèbre. Ce signal moteur prédictif inhibiteur est relayé via les neurones descendants vers les récepteurs sensoriels pour modifier l’entrée ou interrompre le traitement de la rétroaction reafferente28,29. Les travaux fondateurs contribuant à notre compréhension précoce de ce système d’alimentation se sont appuyés sur des préparations in vitro où la connectivité et l’activité endogène du circuit neuronal n’ont pas été maintenues28,30, 31,32,33,34,35. Ce protocole décrit une approche à la préservation d’un circuit neural intact où la dynamique endogène de rétroaction est maintenue de ce fait permettant une meilleure compréhension de la décharge corollaire in vivo.
Le protocole décrit ici décrit comment surveiller le neurone afférent de ligne latérale postérieure et l’activité de neurone moteur simultanément dans le poisson zèbre larvaire. La caractérisation de la dynamique du signal afférent avant, pendant et après les commandes motrices fournit des informations sur la rétroaction endogène en temps réel du système nerveux central qui module la sensibilité des cellules ciliées pendant la locomotion. Ce protocole décrit les matériaux qui devront être préparés avant les expériences, puis décrit comment paralyser et préparer les larves de poissons zèbres. Le protocole décrira comment établir un enregistrement lâche stable de correction des neurones afférents et des enregistrements extracellulaires de racine ventrale (VR) des neurones moteurs. Les données représentatives qui peuvent être obtenues utilisant ce protocole sont présentées à partir d’un individu d’exemple et l’analyse a été exécutée sur de multiples répétitions du protocole expérimental. Le prétraitement des données est effectué à l’aide de scripts écrits personnalisés dans MATLAB. Dans l’ensemble, ce paradigme expérimental in vivo est sur le point de fournir une meilleure compréhension de la rétroaction sensorielle lors de la locomotion dans un système modèle de cellules ciliées vertébrées.

<table><tbody><tr><td>Bécher de 100 mL</td><td>Réceptacle</td><td>PYREX</td><td>1000</td> pour graveur</tr><tr><td>Objectif à immersion dans l’eau 10x</td><td>Olympus</td><td>UMPLFLN10xW</td><td>à faible grossissement pour le positionnement des larves et l’électrode d’enregistrement</td></tr><tr><td>Objectif à immersion dans l’eau 40x</td><td>Olympus</td><td>LUMPLFLN40XW</td><td>un grossissement plus élevé pour positionner la pointe de l’électrode et établir le patch-clamp</td></tr><tr><td>abfload.m</td><td></td><td>Fichier de codage supplémentaire,</td><td>script MATLAB écrit sur mesure, pour convertir les enregistrements électrophysiologiques bruts en fichiers .mat</td></tr><tr><td>Fichier de codage supplémentaire</td><td>AffVR_preprocess.m</td><td></td>, <td>script MATLAB écrit sur mesure, pour le prétraitement des données d’enregistrement</td></tr>, <tr><td>câbles coaxiaux BNC, câbles coaxiaux</td><td>ThorLabs</td><td>2249-C-12</td><td>: connexion des canaux de l’amplificateur et du numériseur ; nécessite 4</td></tr><tr><td>capillaires en verre borosilicate avec filament</td><td>Warner Instruments</td><td>G150F-3</td><td>Diamètre intérieur : 0,86, diamètre extérieur : 1,50 ; verre capillaire utilisé pour former des électrodes d’enregistrement</td></tr><tr><td>burst_detect</td><td></td><td>un fichier de codage supplémentaire</td><td>Écriture personnalisée Fonction MATLAB nécessaire pour faire fonctionner AffVR_preprocess.m</td></tr><tr><td>ordinateur</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>tout ordinateur doit fonctionner</td></tr><tr><td>Alimentation DC</td><td>Tenma</td><td>72-420</td><td>utilisée pour la gravure électrique des broches de dissection</td></tr><tr><td>numériseur d’électrophysiologie</td><td>Axon Instruments, Molecular Devices</td><td>Axon DigiData 1440A</td><td>permet l’acquisition d’un filament de données patch-clamp</td></tr><tr><td></td><td>Sutter Instrument Company</td><td>FB255B</td><td>Filament de boîte de 2,5 mm utilisé dans l’extracteur de micropipettes</td></tr><tr><td>Pince fine</td><td>Outils de sciences fines</td><td>Dumont #5 (0,05 x 0,02 mm) Réf. 11295-10</td><td>utilisé pour manipuler les larves et insérer des broches</td></tr><tr><td>DIC à platine fixe microscope</td><td>Microscope Olympus</td><td>BX51WI</td><td>utilisé pour visualiser et établir des enregistrements patch-clamp</td></tr><tr><td>Pointe de pipette flexible et effilée</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-707-169</td><td>Les pointes flexibles permettent l’insertion dans l’électrode d’enregistrement pour distribuer une solution extracellulaire à la pointe</td></tr><tr><td>FluoroDish</td><td>World Precision Instruments Inc.</td><td>FD3510-100</td><td>couvercle plat à fond de verre plat d’enregistrement</td></tr><tr><td>KimWipe</td><td>KimTech</td><td>34155</td><td>lingette de travail utilisée pour évacuer l’excès de liquide des larves</td></tr><tr><td>Kwik-Gard</td><td>World Precision Instruments Inc.</td><td>710172</td><td>élastomère sylgard auto-mélangeant</td></tr><tr><td>MATLAB</td> Logiciel en ligne de commande <td>MathWorks</td><td>R2020b</td><td>pour le prétraitement des données</td></tr><tr><td>amplificateur de microélectrodes</td><td>Axon Instruments, Molecular Devices</td><td>MultiClamp 700B</td> amplificateur <td>à pince de patch pour les enregistrements à double canal</td></tr><tr><td>microforge</td><td>Narishige</td><td>MF-830 microforge</td><td>pour polir micromanipulateur d’électrode d’enregistrement</td></tr><tr><td> unité de commande</td><td>Siskiyou</td><td>MC1000-eR/T</td><td>Coordinateur de cadran 4 axes pour la commande du micromanipulateur</td></tr><tr><td>Extracteur de micropipettes</td><td>Sutter Instrument Company</td><td>Flaming/Brown P-97</td><td>pour l’intégration du verre capillaire dans les électrodes d’enregistrement Unité de</td></tr><tr><td>commande de microscope</td><td>Siskiyou</td><td>MC1000e</td><td>positionne le microscope autour de la platine fixe et de la préparation</td></tr><tr><td>Micromanipulateur</td> <td>motoriséSiskiyou</td><td>MX7600</td><td>positionne la tête et l’électrode d’enregistrement attachée pour l’enregistrement par patch-clamp</td></tr><tr><td>MultiClamp Commander</td><td>Molecular Devices</td><td>2.2.2</td><td>téléchargeable depuis Axon MultiClamp 700B Commander télécharger la page de téléchargement Table</td></tr><tr><td>à air optique</td><td>Newport Corporation</td><td>VH3036W-OPT</td><td>Breadboard Table d’isolation pour microscope à flotteur et minimiser les vibrations pendant les enregistrements</td></tr><tr><td>pCLAMP</td><td>Molecular Devices</td><td>10.7.0</td><td>téléchargeable depuis Axon pCLAMP 10 Acquisition de données d’électrophysiologie & Logiciel d’analyse Page de téléchargement</td></tr><tr><td>marqueur d’encre permanente</td><td></td><td>Sharpie commander de amazon.com</td><td>pour marquer le côté du bord d’attaque de l’électrode VR afin d’assurer une orientation correcte lors de l’insertion dans le porte-pipette</td></tr><tr>Boîte<td>de Pétri</td><td>Falcon</td><td>35-3001</td><td>utilisé pour immerger les larves dans un</td></tr><tr><td>porte-pipette</td> paralysant <td>Molecular Devices</td><td>1-HL-U</td><td>Tenez l’électrode d’enregistrement et connectez-vous à la scène de tête</td></tr><tr><td>transducteur pneumatique</td><td>Fluke Biomedical Instruments</td><td>DPM1B</td><td>pour le contrôle de l’électrode d’enregistrement pression interne</td></tr><tr><td>hydroxyde de potassium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221473-25G</td><td>graveur pour gravure broches de dissection</td></tr><tr><td>tube en silicone</td><td>Tygon</td><td>14-169-1A</td><td>tube pour connecter le transducteur pneumatique au porte-pipette</td></tr><tr><td>spike_detect</td><td></td><td>fichier</td> <td>de codage supplémentairefonction MATLAB écrite sur mesure nécessaire pour faire fonctionner AffVR_preprocess.m</td></tr><tr><td>stéréomicroscope</td><td>Carl Zeiss</td><td>Stemi 2000-C</td><td>utilisé pour visualiser les pointes des broches et lors de la préparation des larves lame</td></tr> de <tr><td>rasoir à bord droit</td><td>Canopus</td><td>commander de amazon.com</td><td>coupe le fil de tungstène tout en faisant des broches de dissection</td></tr><tr><td>swimbout_detect</td><td></td><td>fichier</td> <td>de codage supplémentairefonction MATLAB écrite sur mesure nécessaire pour faire fonctionner la seringue AffVR_preprocess.m</td></tr><tr><td></td><td>Becton Dickinson Compoany</td><td>309602</td><td>remplie de solution extracellulaire à injecter dans les électrodes d’enregistrement</td></tr><tr><td>pipette de transfert</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z135003-500EA</td><td>pipette à usage unique non stérile pour le transfert de larves</td></tr> de <tr><td>méthanesulfonate de tricaïne</td><td>Syndel</td><td>12854</td><td>anesthésique pharmaceutique utilisé pour euthanasier les larves à forte dose.</td></tr><tr><td>fil de tungstène</td><td>World Precision Instruments Inc.</td><td>715500</td><td>0,002 pouce, 50,8 &mu ; m de diamètre ; utilisé pour fabriquer des broches de dissection</td></tr><tr><td>unité de filtration sous vide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SCGVU11RE</td><td>des unités de filtration sous vide stériles à usage unique utilisées pour stériliser une solution extracellulaire utilisée pour l’électrophysiologie sonnerie d’électrodes</td></tr> pince de tension pince de <tr><td>courant</td><td>étage de tête Dispositifs moléculaires</td><td>CV-7B</td><td>fourni avec amplificateur MultiClamp 700B utilisé comme étages de tête gauche et droit</td></tr><tr><td>&alpha ;-bungarotoxine</td><td>ThermoFisher</td><td>B1601</td><td>pour l’immobilisation des larves avant l’enregistrement</td></tr></tbody></table>

activité des neurones afférents de la ligne latérale postérieure pendant la baignade chez le poisson zèbre

Activity of Posterior Lateral Line Afferent Neurons during Swimming in Zebrafish

Les systèmes sensoriels rassemblent des indices essentiels pour diriger le comportement, mais les animaux doivent déchiffrer quelles informations sont biologiquement pertinentes. La locomotion génère des indices reafferents que les animaux doivent démêler des indices sensoriels pertinents de l’environnement environnant. Par exemple, lorsqu’un poisson nage, le flux généré par les ondulations corporelles est détecté par les neuromastes mécanoréceptifs, comprenant des cellules ciliées, qui composent le système de la ligne latérale. Les cellules ciliées transmettent ensuite des informations de mouvement fluide du capteur au cerveau via les neurones afférents sensoriels. Simultanément, la décharge corollaire de la commande motrice est relayée aux cellules ciliées pour empêcher la surcharge sensorielle. La prise en compte de l’effet inhibiteur des signaux moteurs prédictifs pendant la locomotion est donc critique lors de l’évaluation de la sensibilité du système de ligne latérale. Nous avons développé une approche électrophysiologique in vivo pour surveiller simultanément le neurone afférent de ligne latérale postérieure et l’activité ventrale de racine de moteur dans les larves de poisson zèbre (4-7 jours après la fertilisation) qui peuvent durer plusieurs heures. Les enregistrements extracellulaires des neurones afférents sont réalisés utilisant la technique lâche de serrage de correction, qui peut détecter l’activité des neurones simples ou multiples. Les enregistrements de racines ventrales sont effectués à travers la peau avec des électrodes en verre pour détecter l’activité des motoneurones. Notre protocole expérimental offre le potentiel de surveiller les changements endogènes ou évoqués dans l’entrée sensorielle à travers les comportements moteurs chez un vertébré intact et se comportant.

Après que les larves de poisson zèbre soient correctement immobilisées et que le ganglion afférent de ligne latérale postérieure et l’enregistrement de VR soient réalisés, l’activité dans les neurones afférents et les motoneurones peut être mesurée simultanément. Les canaux d’enregistrement sont affichés à l’aide de protocoles d’enregistrement sans espace (étape 1.4) pour une surveillance continue de l’activité afférente et de la RV. En temps réel, on peut observer une diminution du taux de pointe afférent spontané en mê...

Nous décrivons un protocole pour surveiller des changements de l’activité afférente de neurone pendant des commandes de moteur dans un système de cellules de cheveux vertébré modèle.

Activité des neurones afférents de la ligne latérale postérieure pendant la baignade chez le poisson zèbre

Sensory systems gather cues essential for directing behavior, but animals must decipher what information is biologically relevant. Locomotion generates ...

Ce protocole permet au chercheur de surveiller l’activité et la réponse de neurones sensoriels uniques à une stimulation contrôlée dans une vertèbres se comportant intactes. Cette électrophysiologie patch est un moyen rapide et direct d’enregistrer à partir de l’activité de spiking des neurones individuels en temps réel. Et cela offre une meilleure résolution temporelle et une meilleure sensibilité à un coût inférieur à celui de la plupart des techniques d’imagerie optique.Les cellules ciliées de la ligne latérale sont homologues à celles de l’oreille interne humaine. Cette technique est donc sur le point de révéler les propriétés des circuits de cellules ciliées qui s’appliquent à la surdité humaine et aux troubles de l’audition. L’électrophysiologie est un métier utilisant la motricité fine qui doit être vu et imité physiquement.Les instructions textuelles ne laissent trop de place qu’à une mauvaise interprétation. Pour commencer, distribuez une fine couche d’élastomère de silicone auto-mélangeur tel que Sylgard dans un plat de culture de tissu à fond de verre de couverture pour faire un plat d’enregistrement de fond en élastomère de silicone. Pour fabriquer des broches de dissection, fournissez une charge négative de cinq volts à un bécher de 100 millilitres d’Etchant à l’aide d’une alimentation CC et fixez un fil de tungstène à la sortie chargée positivement.Plongez à plusieurs reprises la pointe du fil dans le bain Etchant jusqu’à ce que la pointe se rétrécisse à un point pointu. Sous un stéréomicroscope, coupez le fil à environ un millimètre de la pointe avec une lame de rasoir à bord droit. Répétez cela trois fois, puis insérez des broches dans le plat d’enregistrement durci à l’aide d’une pince fine.Pour préparer les électrodes d’enregistrement, tirez les tubes capillaires en verre borosilicate à l’aide d’un tireur à micropipette avec filament de boîte. L’électrode doit avoir une pointe de 30 micromètres de diamètre avec un cône qui sera utilisé pour enregistrer les neurones afférents de la ligne latérale postérieure. Tirez un tube capillaire en verre borosilicate supplémentaire dans une paire d’électrodes avec des diamètres de pointe plus petits d’un à cinq micromètres.Tenant une électrode dans chaque main, passez doucement les pointes les unes sur les autres pour casser les pointes. À l’aide d’un microforge, polir la pointe biseautée jusqu’à consistance lisse. Le diamètre final de la pointe doit être compris entre 30 et 50 micromètres.Immobilisez les larves de poissons zèbres et transférez-les dans une boîte de Pétri de 35 millimètres à l’aide d’une grande pointe pour transférer la pipette. Retirez autant que possible la solution environnante. Plongez les larves dans 10 microlitres d’alpha-Bungarotoxine à 0,1% pendant environ cinq minutes.Laver la larve paralysée avec une solution extracellulaire pendant 10 minutes. Ensuite, utilisez une pipette de transfert pour déplacer la larve du bain de solution extracellulaire vers le plat d’enregistrement à fond de silicone. Sous un stéréomicroscope, positionnez doucement les larves avec une pince à pointe fine au-dessus du centre de ce tapis de silicone, côté latéral vers le haut avec les extrémités antérieures et postérieures du corps allant de gauche à droite.À l’aide d’une pince à pointe fine, insérez orthogonalement la goupille de bord dans le silicone à travers la notochord dorsale des larves directement dorsale à l’anus. Insérez la deuxième goupille à travers le notochord près de l’extrémité de la queue et insérez la troisième broche à travers le notochord dorsal de la vessie gazeuse. Insérez la quatrième broche à travers la vésicule otique tout en assurant une légère rotation lorsque la broche s’insère dans l’encapsulant.Comme une légère rotation est appliquée, surveillez le tissu entre le cleithrum et la vésicule otique pour révéler l’amas de somata afférente. Placez la larve de goupille sous l’objectif 10 fois sur un étage fixe du microscope DIC et orientez les fentes mioceptales des blocs musculaires parallèlement au vecteur de stade de tête gauche. Placez le fil de terre dans la solution de bain et assurez-vous qu’il est connecté à l’étage de tête gauche.Remplissez l’électrode d’enregistrement VR avec 30 microlitres de solution extracellulaire à l’aide d’une pointe de pipette flexible à chargement de gel et insérez-la dans le support de pipette de l’étage de tête gauche. Augmentez le grossissement à 40 fois et abaissez la pipette d’enregistrement dans la solution de la parabole tout en appliquant une pression positive produite par un transducteur pneumatique. Amenez la pointe de l’électrode sur un myoseptum entre les deux myomères ventraux à la ligne latérale jusqu’à ce que la fente soit centrée dans l’ouverture de la pointe de l’électrode VR Abaissez la pipette jusqu’à ce que le bord en retard de l’ouverture de la pointe entre doucement en contact avec l’épithélium.Après le contact initial, manœuvrez la pipette en diagonale pour vous assurer que le bord d’attaque entre en contact et peut générer un joint. Appliquez une pression négative avec le transducteur pneumatique et maintenez-le. Dans le logiciel de pince de patch, cliquez sur le bouton Lecture de la barre d’outils pour surveiller le signal VR.Assurez-vous que l’enregistrement VR est réalisé une fois que l’activité des motoneurones avec la dynamique stéréotypée du signal de rafale de Wells est observée. Remplissez l’électrode d’enregistrement afférente avec 30 microlitres de solution extracellulaire et insérez-la dans le support de pipette de l’étage de tête droit. Abaissez-le ensuite dans la solution de la parabole tout en appliquant une pression positive produite par un transducteur pneumatique.Localisez l’électrode et apportez la pointe de l’électrode sur l’échantillon. À l’aide d’un micromanipulateur, abaissez la pointe de l’électrode afférente jusqu’à ce qu’elle tienne la position au-dessus du cleithrum. Augmenter le grossissement à 40 fois l’immersion et localiser l’intersection du nerf de la ligne latérale postérieure et du cleithrum.Amenez la pointe de l’électrode sur le ganglion afférent et abaissez la pipette jusqu’à ce que la pointe entre en contact avec l’épithélium. Manœuvrez doucement l’électrode de sorte que toute la circonférence de la pointe entre en contact avec le ganglion afférent. Appliquez une pression négative avec le transducteur pneumatique et maintenez-le.Après avoir cliqué sur Jouer dans le logiciel de pince de patch, assurez-vous que l’enregistrement de patch lâche de cellule entière des neurones afférents est réalisé quand les pointes se produisent spontanément approximativement tous les 100 à 200 millisecondes. Une fois que l’activité du neurone afférent et du motoneurone est détectée, cliquez sur le bouton Enregistrer dans la barre d’outils de la pince de crête 10 pour capturer des enregistrements simultanés sans espace dans les deux canaux. Effectuer le prétraitement des données comme décrit dans le manuscrit de texte.En utilisant ce protocole d’enregistrement sans espace, l’activité en temps réel des neurones afférents et VR peut être mesurée simultanément. Les scripts de prétraitement écrits sur mesure génèrent des tracés pour aider à la visualisation de la détection des pics à l’aide de paramètres tels que le seuil, la durée minimale et l’intervalle interspike minimal. Des signaux isolés ont été obtenus en ajustant les variables de détection de limite inférieure et de limite supérieure dans le script de prétraitement.La détection des pointes de racines ventrales suit des paramètres identiques avec des entrées supplémentaires. Les rafales dans une commande de moteur sont définies par un minimum de deux pointes dans un délai de 0,1 milliseconde d’une durée de cinq millisecondes au moins et délimitées par un minimum de trois rafales avec des intervalles d’interburst de moins de 200 millisecondes Les scripts de prétraitement superposeront des sections d’activité afférente entrées sur une période d’intérêt bien définie. Dans ce cas, l’activité spontanée moyenne montre des changements spectaculaires en réponse au début de l’activité motrice représentée sur l’axe des X comme temps égal à zéro.Des différences significatives ont été détectées dans les taux de pointes afférentes entre les taux de pointes avant la baignade et les taux de pointes des périodes de nage et de post-baignade. Des taux afférents de pointe ont été négativement corrélés avec la durée de natation. Aucune corrélation n’est détectée entre le taux de pic relatif et la fréquence de nage.La santé animale est la chose la plus importante lorsque vous essayez de tenter cette procédure. Il est crucial de surveiller le flux sanguin rapide non seulement pour assurer le bien-être des animaux, mais aussi augmenter les chances de succès de l’enregistrement neuronal. En tirant parti des outils génétiques disponibles dans le poisson zèbre, ce protocole d’électrophysiologie peut être complété par des lignées transgéniques pour étudier puissamment la connectivité des circuits anatomiques et fonctionnels dans les systèmes de cellules ciliées et au-delà.Cette modification simplifiée de la technique de pince patch nous permet de surveiller le fonctionnement in vivo des systèmes sensoriels.

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