כאן אנו מציגים את המתודולוגיה של מהיר הדמיה ברזולוציה גבוהה פלואורסצנטי מתח רגיש צבען של פעילות מפורט של נוירונים הגנגליון stomatogastric סרטן.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים את המתודולוגיה של מהיר הדמיה ברזולוציה גבוהה פלואורסצנטי מתח רגיש צבען של פעילות מפורט של נוירונים הגנגליון stomatogastric סרטן.
מתח רגיש הדמיה צבען של נוירונים היא מתודולוגיה מפתח להבנת אופן רשתות נוירונים מאורגנים וכיצד פעילות סימולטנית של הנוירונים המשתתפים מוביל הופעתה של פונקציונליות אינטגרלי של הרשת. כאן אנו מציגים את המתודולוגיה של היישום של טכניקה זו כדי לייצר נוירונים דפוס מזוהה ב הגנגליון סרטן stomatogastric. אנו מדגימים את הטעינה של הנוירונים האלה עם הניאון מתח רגיש לצבוע Di-8-ANEPPQ ואנחנו מראים כיצד התמונה את הפעילות של הנוירונים טעון לצבוע באמצעות MiCAM02 מהירות גבוהה ברזולוציה גבוהה מצלמה CCD מערכת הדמיה. אנו מדגימים את ניתוח הנתונים הדמיה רשמה באמצעות תוכנת הדמיה BVAna הקשורים MiCAM02 מערכת ההדמיה. הדמיה סימולטני מתח רגיש לצבוע פעילות מפורט של נוירונים מרובים הגנגליון סרטן stomatogastric מיושם יחד עם טכניקות מסורתיות electrophysiology (הקלטות תאיים תאית) נפתח באופן קיצוני הזדמנויות חדשות להבנה של איך לעבוד מרכזי גנרטור דפוס רשתות עצביות.
1. הכנה של מערכת העצבים סרטן Stomatogastric
למבוגרים סרטן pagurus ל נתקבלו ממקורות מקומיים (אוניברסיטת ניוקסל, דאב ימית מעבדות) ונשמרות, מי ים מסוננים סודה (10-12 ° C). בעלי חיים היו הרדים אותם על ידי אריזה קרח למשך 20-40 דקות לפני החיתוך. היינו מבודדים מערכת העצבים stomatogastric (STNS) 1. STNS היו מרותקים סיליקון מצופה אלסטומר (ELASTOSIL RT-601, וואקר, מינכן, גרמניה) צלחת פטרי superfused ברציפות (7-12 mL / min) עם תמיסת מלח צונן (10-13 ° C). תמיסת מלח פיזיולוגית מורכבת (mmol * l-1): NaCl, 440; MgCl 2, 26, CaCl 2, 13; KCl, 11; trisma בסיס, 10; חומצה maleic, 5. מלוחים נשמר בטמפרטורה קבועה של 11-13 מעלות צלזיוס, ב-pH 7.4-7.6.
הצעדים המפורטים של הניתוח STNS והכנה, כולל desheathing של הגנגליון stomatoastric (STG), מוצגים במאמר יופיטר על ידי Guttierez ו Grashow 1. כל הניסויים בוצעו בהתאם להוראה המועצה האירופית של הקהילות ה 24 נובמבר 1986 (86/609/EEC). איור 1 א מציג תרשים סכמטי של STNS ו-1B איור מראה STG desheathed טיפוסי שיש נוירונים שלו מסודרים כמו בחצי עיגול שטוח בחלקו האחורי של הגנגליון.
צלחת פטרי עם STNS הוא קבוע לפלטפורמת הפעלה של המיקרוסקופ הדמיה (BW51 WI, אולימפוס, טוקיו, יפן) עם פלסטלינה. שניהם, בשלב מיקרוסקופ מיקרוסקופ הם רכובים על השולחן רטט מבודדים (Scientifica, אוקפילד, בריטניה) כדי למנוע חפצים תנועה במהלך ההקלטה האופטי. דפוסי המנוע שנוצר הגנגליון stomatogastric (STG) מנוטרים באמצעות הקלטות תאי 2-4. הדבר נעשה באמצעות השלבים הבאים:
2. הכנת הפתרון דיי
השתמשנו פלורסנט מתח רגיש לצבוע Di-8-ANEPPQ (קיימברידג' Bioscience) 5, שבו יש מטען חיובי כפול המאפשרת טעינה של צבע באמצעות microelectrodes באמצעות פולסים הנוכחית חיובי. הפתרון לצבוע צריך להיות מוגן מפני אור ככל האפשר. הפתרון לצבוע מוכן כדלקמן:
3. טוען דיי על ידי Injection תאיים באמצעות Microelectrodes שארפ
השתמשנו microelectrodes חדה כדי לטעון את הנוירונים עם הצבע. כדי לבדוק את טעינת לצבוע אנו משתמשים במערכת הדמיה MiCAM02 (SciMedia, טוקיו, יפן) 6. מערכת הדמיה יש שתי מצלמות CCD: מצלמה HR יש שבב חיישן גדול יותר (6.4 מ"מ x 4.8 מ"מ) מספק רזולוציה מרחבית טובה יותר עם רזולוציה הזמני הכי טוב להיות 1.4 ms, המצלמה HS יש קטן יותר (2.9 מ"מ x 2.1 מ"מ) אך מהר שבב חיישן המאפשר הדמיה מהר לאחר 0.7 מילישניות כמו הפתרון הטוב ביותר שלה הזמני. השלבים של טעינת לצבוע הן כדלקמן:
4. הדמיה של נוירונים צבוע
הפעילות של נוירונים ניתן הדמיה לאחר ההליך מילוי הצבע. לחילופין שניים או יותר נוירונים עשוי להיות מלא לתמונה פעילות סימולטני של נוירונים STG מספר. בעיקרון רבים ואולי כל הנוירונים STG יכול להיות מלא עם צבע. הדמיה של נוירונים נעשית עם מערכת הדמיה 02 MiCAM שימוש במצלמה HR. ההליך של הדמיה הוא כדלקמן:
5. ניתוח של נתוני דימות אופטי
כדי לנתח את הנתונים הדמיה השתמשנו בתוכנה BVAna (גרסה 10.08; SciMedia בע"מ, טוקיו, יפן) הקשורים למערכת הדמיה MiCAM 02. התוכנה תומכת ויזואליזציה של נתונים הדמיה מספקת מגוון של כלי ניתוח גם כן. השלבים של ניתוח נתונים ופרשנות הן כדלקמן:
6. נציג תוצאות
איור 2 מראה את ההקלטה בו זמנית של שני נוירונים (LP, לרוחב השוער נוירון, פ"ד, השוער המרחיב נוירון) במחולל דפוס השוער המרכזי של סרטן STG יחד עם ההקלטה של lvn. הקלטות אופטי של הנוירונים LP ו פ"ד מזוהה על סמך הקלטות תאיים שלהם מראים כי אכן אלה תואמים היטב את הקלטות תאיים המתאים נוירונים LP ו PD. יש עיכוב עקבי 12 מילישניות בין הקלטות אופטיים lvn של פסגות ספייק (ראה הבלעה של איור 2), בשל עיכוב בהעברת axonal בין הגנגליון ואתר הקלטה תאיים. הנתונים המוצגים גם מראה כי פעילות עצבית סומה המתאים קוצים של נוירונים מוקלט ניתן לזהות בבירור.
s/ftp_upload/2567/2567fig1.jpg "alt =" איור 1 "/>
איור 1. דיאגרמה) סכמטי של מערכת העצבים stomatogastric (STNS). בורג, הגנגליון commissural; OG, הגנגליון הושט;, STG הגנגליון stomatogastric, STN, עצב stomatogastric; lvn, עצב חדרית לרוחב. ב) הגנגליון סרטן stomatogastric (STG) - התמונה מראה את הסדר אחורי בצורת חצי עיגול של נוירונים STG.

איור 2. ההקלטה סימולטני לטאטא יחיד של PD ו נוירון LP יחד עם הקלטה של lvn. הנתונים מראים כי ההקלטות אופטיים עצב להתאים היטב כי אנו יכולים לזהות את הפעילות העצבית המקביל רשמה דוקרנים בצורת עצב. הבלעה מראה כיסוי של מטאטא כמה פוטנציאל פעולה LP - הן אופטית חשמלית הקליט - ואת הממוצע שלהם הוכחת ההתאמה בין אופטית ופעילויות רשמה חשמלית. בשל העובדה כי שיטת הקלטה אופטית שלנו לא לסנן את רכיבי תדירות נמוכה של הנתונים אנחנו גם מסוגלים להקליט איטי פוטנציאל הממברנה משתנה האופייני עבור פ"ד ו LP נוירונים 14.
צבען רגיש מתח הדמיה 8,9 של STG נוירונים בשילוב עם שיטות מסורתיות electrophysiology (הקלטות אלקטרודה תוך תאית ו) מאפשר הבנה משופרת של כמה קטן זה, עובד ידוע ומורכב עדיין המערכת העצבית. STG היא אב טיפוס של גנרטור דפוס מרכזי (CPG) רשתות נוירונים (זה כולל קצב השוער ובקיבה טחנת רשתות) 10, 11, וכך להבין טוב יותר את המאפיינים תפקודית מתהווה של STG גם יעזור להבין איך בכלל רשתות CPG ליצור רמה הרשת שלהם פונקציונליות. רשתות CPG לשחק תפקיד קריטי שליטה מוטורית 12 וגם יותר פונקציות קוגניטיביות 13, וכתוצאה מכך הבנה טובה יותר של תכונות מתהוות שלהם עשויה להיות השפעה גדולה בתחומים רבים של מדעי המוח.
אנו מכירים תמיכה על ידי בית הספר למדעי מחשוב הפקולטה למדעי החקלאות, והנדסה של אוניברסיטת ניוקסל, על ידי אוניברסיטת Ulm, ועל ידי SciMedia בע"מ (טוקיו, יפן).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| MiCAM02 | SciMedia | מערכת דימוי | |
| BVAna v.10.08 | SciMedia | תוכנה לניתוח נתונים עבור מערכת הדימוי MiCAM 02 | |
| HL-151 | Moritex, Tokyo, Japan | מקור אור הלוגני בעל ריפל (ripple) נמוך במיוחד | |
| BX51 WI | Olympus Corporation | מיקרוסקופ זקוף לדימוי אפיפלורסצנציה | |
| עדשת הדימוי 20x | Olympus Corporation | XLUMPLFL20XW/0.95 | NA 0.95, WD 2.0mm |
| עדשת הדימוי 10x | Olympus Corporation | UMPLFL10XW | NA 0.30, WD 3.3mm |
| קוביות מסננים עם מסנן עירור 480-550 nm ומסנן פליטה 590nm | Olympus Corporation | MSWG2 | |
| שולחן אנטי-ויברציה | Scientifica Ltd | 63-534 | |
| מניפולטור אלקטרודות PatchStar | Scientifica Ltd | PS-7000C | מניפולטור מיקרו-אלקטרודות |
| CED Power 1401 | Cambridge Electronic Design | כרטיס רכישת נתונים | |
| DL708E Oscilloscope | Yokogawa | מגבר תוך-תאי | |
| מגבר דיפרנציאלי AC | University of Kaiserslautern, Germany | מגבר חוץ-תאי | |
| P-97 Flaming – Brown type electrode puller | Sutter Instrument Co. | מכשיר למשיכת אלקטרודות | |
| Sigma Microcentrifuge 1-14 | Sigma-Aldrich | צנטריפוגה | |
| Genex Pipettors Mline | Scientific Laboratory Supplies LTD | PIP7774 | PIP7774 |
| מיקרופיפטה מזכוכית עם פילמנט | Science Products | GB100TF 8P | זכוכית למיקרו–אלקטרודות |
| MicroFil – 34G | World Precision Instruments, Inc. | מחט Microfil | |
| Spike 2 v6.10 | Cambridge Electronic Design | תוכנת אלקטרופיזיולוגיה | |
| Di-8-ANEPPQ | Cambridge BioScience | BT61014 | צבע פלורסצנטי רגיש למתח |
| F-127 Pluronic Acid, DMSO | Invitrogen | P-3000MP | ממס |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S9888 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים |
| CaCl2 . 2H2O | Sigma-Aldrich | C3881 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים |
| KCl | Sigma-Aldrich | P3911 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים, תמיסת אלקטרוליט |
| MgCl2 . 6H2O | Sigma-Aldrich | M9272 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים |
| Trizma base | Sigma-Aldrich | T1503 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים |
| Maleic acid | Sigma-Aldrich | M0375 | רכיב לתמיסת מלח לסרטנים |
| Elastosil RT-601 | Wacker, Munich, Germany | ציפוי לכלי פטרי |