אנו מתארים שתי שיטות להדמיה וכימות של ארבוריזציה דנדריטית בהיפוקמפוס של מודלים של עכברים: הדמיה בזמן אמת ועומק שדה מורחב. בעוד שהשיטה הראשונה מאפשרת מעקב טופוגרפי מתוחכם וכימות של היקף ההסתעפות, השנייה מאפשרת הדמיה מהירה של העץ הדנדריטי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מתארים שתי שיטות להדמיה וכימות של ארבוריזציה דנדריטית בהיפוקמפוס של מודלים של עכברים: הדמיה בזמן אמת ועומק שדה מורחב. בעוד שהשיטה הראשונה מאפשרת מעקב טופוגרפי מתוחכם וכימות של היקף ההסתעפות, השנייה מאפשרת הדמיה מהירה של העץ הדנדריטי.
הוכח כי ארבוריזציה דנדריטית היא סמן אמין לבחינת שלמות מבנית ותפקודית של נוירונים. ואכן, המורכבות וההיקף של ארבוריזציה דנדריטית מתואמות היטב עם הפלסטיות הסינפטית בתאים אלה. יש צורך בשיטה אמינה להערכת ארבוריזציה דנדריטית כדי לאפיין את ההשפעות המזיקות של הפרעות נוירולוגיות על מבנים אלה ולקבוע את ההשפעות של התערבויות טיפוליות. עם זאת, כימות המבנים הללו הוכיח את עצמו כמשימה אדירה בהתחשב באופי המורכב והדינמי שלהם. למרבה המזל, ניתן לשלב טכניקות הדמיה מתוחכמות עם שיטות צביעה קונבנציונליות כדי להעריך את מצב הארבוריזציה הדנדריטית, ולספק אמצעי הערכה אמין ומהיר יותר. להלן דוגמה לאופן שבו טכניקות הדמיה אלה שולבו עם שיטות צביעה כדי לאפיין את העצבים הדנדריטיים בעכברים מסוג בר. ניתן להשתמש בשיטות הדמיה משלימות אלו כדי להעריך באופן איכותי וכמותי עצים דנדריטיים המשתרעים על שטח רחב למדי באזור ההיפוקמפוס.
שינויים דינמיים במספר ובמבנה של סינפסות הם מסימני היכר של פיתוח, הזדקנות, והפרעות ניווניות רבות 1-3. היכולת של נוירונים לקבל ולשלב מידע הסינפטי תלויה מורפולוגיה הדנדריטים ושינויים דינמיים בקשרים סינפטיים. ואכן, נמצא מתאם חיובי בין עמוד השדרה הדנדריטים ומספר סינפסה, ששניהם משפיעים על תפקוד הקוגניטיבי 4. לפיכך, אין זה מפתיע שdecrements במספר עמוד השדרה דנדריטים נקשר עם תפקוד קוגניטיבי לקוי במספר הפרעות נוירולוגיות 5-7, מה שגרם עניין רב בכימות עמוד השדרה הדנדריטים. אף על פי כן, כימות של צפיפות עמוד השדרה נשארה זמן רב ומשימה מייגעת שלא מצליח לייצר מידע שימושי בנוגע לטופוגרפיה וההפצה של סינפסות על פני העץ הדנדריטי. למרבה המזל, בשיטות צביעה (למשל, Golgi-קוקס וdoublecortin (DCX)) בשיתוףבעזרת שיטות הדמיה מתוחכמות יכול להיות מנוצל כדי להתגבר על מחסומים הנוכחיים ולהפיק תמונות ברזולוציה גבוהה של arborization הדנדריטים באופן אמין ומהיר. בעוד ששיטת צביעת Golgi-קוקס ניתן לפרוס על מנת להעריך את המצב של arborization הדנדריטים בכל הנוירונים 8, ניתן לפרוס DCX לתייג נוירונים שזה עתה נולד במיוחד ברכס המשונן ואזור subventricular 9, שיקול חשוב בהתחשב בכך שneurogenesis מתרחשת בשני אזורים אלה בתוחלת החיים 10,11.
בעקבות צביעה, שתי שיטות הדמיה נפרסו להעריך מאפיינים דנדריטים: i) הדמיה בזמן אמת (RTI) ו- II) עומק מורחב של הדמיה שדה (EDFI). טכניקת RTI מספקת בממוצע לאתר ולכמת את האורך וסדר arborization לאורך המקטעים דנדריטים הפרט וסניפים. כך שהוא מאפשר לאמוד את השטח ונפח שנכבש על ידי כל עץ הדנדריטי הכולל. עוד specifically, בשיטת RTI המשתמש ברציפות מזהה את הקטעים והפניה מחודש איטרטיבי כנוירון התחקות תוכנה אוסף את x, y, z וקואורדינטות של המבנה הדנדריטי ומשחזר את מסלולו של המבנה הדנדריטי ב3D. יחסית, שיטת EDFI מספקת אמצעי פשוט למדי ומזורז להערכת צפיפות דנדריטים בדגימות רקמה עבות למדי על ידי יצירת תמונה מורכבת, מתן מידע על Z- הציר כולו. לשם כך, המשתמש רשומות קבצי וידאו בחדות גבוה בכל העובי של הסעיף ולאחר מכן משתמש בתוכנה כדי לחפש מסגרות וידאו לזהות נקודות בי פיקסל הוא לגמרי בפוקוס. בהמשך לכך, פיקסלים ממוקדים מתמזגים ומשתלבים ברזולוציה גבוהה, תמונת 2D מורכבת. תמונה מורכבת זה מכילה את כל הפיקסלים שהיו בפוקוס, ללא קשר למיקום שלהם בציר z. ניתוח איכותי וכמותי של תמונות 2D אלה יכול לשמש לאחר מכן כדי לקבוע את הצפיפותשל הדנדריטים הסתעפות בכל תחום.
לבסוף, אנו מציגים שיטת פנורמי ליצירת מאוד תמונות ברזולוציה גבוהה לניתוח וההערכה של דנדריטים באזור כולו של עניין. טכניקה זו ניתן לפרוס כדי להתגבר על חוסר הנגישות לרזולוציה גבוהה מאוד ומצלמות דיגיטליות יקרות. באמצעות שיטה זו, אחד לוכד תמונות סידורי במקומות שונים לאורך הקואורדינטות x ו- y צירים ולאחר מכן באופן אוטומטי תפרים אותם יחד באמצעות תוכנה חופשית (למשל, תמונה מורכבת עורך). יש לציין, שיטה זו יכולה לשמש להערכה איכותית וכמותית של arborization הדנדריטים באזור רחב למדי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: ניסויים נערכו בהתאם לסטנדרטים האתיים אושרו על ידי הוועדה למחקר בבעלי חיים במערכת הבריאות לענייני יוצאי צבא פאלו אלטו.
1. Golgi-קוקס מכתים
2. Doublecortin מכתים
3. ויזואליזציה
4. EDFI
הערה: שיטה זו מאפשרת למשתמש להקליט במהירות מספר רב של תמונות דרך Z- הציר של כל שדה וליצור תמונת 2D המכילה את כל הפיקסלים ממוקדים לאורך ציר z. התוצאה תהיה תמונה מורכבת המכילה את כל הפיקסלים ממוקדים מתמונות שנאספו.
5. יצירת תמונות ברזולוציה מאוד גבוהות
הערה: שיטה זו מאפשרת למשתמש ליצור באופן אוטומטי בהגדלה נמוכה ומאוד תמונות ברזולוציה גבוהה מתמונות ברזולוציה גבוהה בהגדלה גבוהה באופנת automatized.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
של arborization הנובע מתאי גרגיר המשונן קיימים ושזה עתה נולדו המידה נותחה בעכברים מסוג בר או באמצעות Golgi-קוקס או הכתמת DCX (איור 1). מגזרי דנדריטים של תאי DCX-חיוביים נמצאו להיות ארוך 13-36 מיקרון. ההתפלגות הנורמלית של אורך דנדריטים נבדקה באמצעות מבחן קולמוגורוב-סמירנוב (D = .1217, p <0.01, p Liliefors <0.001; איורים 4 ו -5).
בניתוח האורך של מגזרים לכל הס...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, שתי שיטות שתוארו לכמת את היקף arborization הדנדריטים בתאים בוגרים וזה עתה נולד בשיטות צביעה קונבנציונליות בשיתוף עם RTI וEDFI. הרכישה של תמונות ברזולוציה גבוהה של תאי עצב מספקת שיטה מאוד שימושית לבדיקת ההשפעות המזיקות של הפרעות ניווניות ו, בתורו, מספקת אמצעי להערכת אסטרטגיות טיפוליות המתמקדות בתאי עצב בהיפוקמפוס.
בעוד שיטת RTI נוצלה כדי ללכוד את הנתונים לעומק הנוגעים להיקף arborization וטופוגרפיה, שיטת EDFI ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עמלות פרסום לכתבה זו ממומנות על ידי MBF Bioscience.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים מקרן LuMind, Research Down Syndrome ואיגוד האלצהיימר (AS). CP נתמך חלקית על ידי מענק פיתוח סגל מהמכללה לסיעוד ומקצועות הבריאות באוניברסיטת ארקנסו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תמיסת צביעה גולגי-קוקס שונה | NA של המכללה הרפואית וייל קורנל | ב-4° C עד לשימוש | |
| 1x פתרון פיתוח (מלאי 10x) | Weill Cornell Medical College | NA | ב-4° C עד לשימוש 30 |
| % סוכרוז, | Sigma | CAS # 57-50-1 | מכינים טרי ב ddH2O |
| 0.3% ג'לטין | סיגמא | CAS # 9000-70-8 | NA |
| תמיסות אתנול מדורגות (20%, 30%, 40%, 50%, 80%. 90%, 95%. 100%) | Sigma | CAS 603-003-00-5 | NA |
| קסילן | סיגמא | CAS # 1330-20-7 | NA |
| DPX בינוני | EMS | #13510 | |
| NA Superfrost (+) | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 71869-10 | NA |
| Coverslip 22x50 מ"מ (VWR #48393-059) | VWR | #4811-703 | |
| NA DCX נוגדן | סנטה קרוז ביוטכנולוגיה | sc-8066 | 4 C |
| DAB | Sigma | מספר CAS 91-95-2 | -20 |
| OCT | Tissue-tek | 4583 | NA |
| Tris | Sigma | מספר CAS 77-86-1 | נה |
| ABC Lite | וקטור | PK4000 | NA |
| מיקרוסקופ | Nikon | Eclipse 80i | |
| מצלמה דיגיטלית | Nikon | DS-Ri1 | |
| מצלמת 12 סיביות | QImaging | 01 MBF2000RF-CLR-12 | |
| Neurolucida System | MBF Bioscience | V.10 | |
| Image Composite Editor | Microsoft | 1.4.4.0 | |
| NIS Elements | Nikon | F 3.0 | |
| Image Pro Plus | Mediacy | Versin 7.00 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.