אנו מציגים פרוטוקול כדי לתייג ולנתח נוירונים באמצע, אשר קריטי להערכת שינויים מורפולוגיים פוטנציאליים בנוירונים ובקוצים הדנדריטים שעלולים להיות מומים נוירוכימיקלים והתנהגותיים.
מאמר שיטה
אנו מציגים פרוטוקול כדי לתייג ולנתח נוירונים באמצע, אשר קריטי להערכת שינויים מורפולוגיים פוטנציאליים בנוירונים ובקוצים הדנדריטים שעלולים להיות מומים נוירוכימיקלים והתנהגותיים.
דווח כי גודל וצורה של השדרה הדנדריטים קשורה הפלסטיות הקונסטרוקטיבי שלהם. כדי לזהות את המבנה המיורפולוגי של הנוירונים ושידולי הדנדריטים, ניתן לעשות שימוש בטכניקת תיוג בליסטיים. בפרוטוקול הנוכחי, הנוירונים העצביים מתויגים עם DilC18 (3) לצבוע וניתח באמצעות תוכנת שחזור עצבי להעריך מורפולוגיה עצבית ושפה דנדריטי. כדי לחקור את המבנה העצבי, ניתוח הסתעפות הדנדריטים וניתוח שולבה מבוצעים, ומאפשר לחוקרים לצייר מסקנות על מורכבות הסתעפות הדנדריטים והמורכבות העצבית העצביים, בהתאמה. הערכה של השדרה הדנדריטי מתבצעת באמצעות הסיווג האוטומטי באמצעות אלגוריתם מיון אינטגרלי לתוכנה שחזור, אשר מסווג את הקוצים לתוך ארבע קטגוריות (כלומר, דק, פטריות, שמנה, שמנת, פילפיאה). יתר על כן, שלושה פרמטרים נוספים (כלומר, אורך, ראש קוטר, ונפח) נבחרים גם להעריך שינויים במבנה השדרה הדנדריטי. כדי לאמת את הפוטנציאל של היישום הרחב של טכניקת תיוג בליסטי, הנוירונים בצורה מרחבית מתוך תרבות תא מבחנה בהצלחה מתויג. בסך הכל, שיטת התיוג הבליסטי היא ייחודית ושימושית להמחיש נוירונים באזורי מוח שונים בחולדות, אשר בשילוב עם תוכנת שחזור מתוחכמת, מאפשר לחוקרים להבהיר את המנגנונים האפשריים המשמשים כבסיס תפקוד נוירוקוגניטיבי.
בשנת 2000, גן ואח ' תיאר טכניקת תיוג מהירה לנוירונים בודדים ולגליה במערכת העצבים שבשילוב צבעי ליפוליים שונים, ומאפשר תיוג סימולטני של תאי מוח רבים בצבעים שונים1,2. לאחרונה, טכניקת תיוג בליסטי תוארה על ידי סיאולד ואח '3 שהוצגו צבעי פלורסנט (דיל) לתוך הנוירונים של פרוסות המוח. טכניקה מכתימה רב-תכליתי, תיוג בליסטי הוא מוערך על יכולתה להיות מנוצל במינים רבים בעלי חיים ולאורך מגוון רחב של גילאים. יתר על כן, זה יכול להיות משולב עם כתמים חיסוני לזהות אוכלוסיות משנה של תאי המוח3. לעומת טכניקות מסורתיות (למשל, Golgi-קוקס כסף הספגה, microinjection)4, תיוג בליסטי מעניקה הזדמנות להבדיל באופן ברור יותר מאפיינים מורפולוגיים, כולל השדרה הדנדריטי, תכונה קריטית לציור מסקנות על מורכבות עצבית וקישוריות סינפטית5.
מרגש הנוירונים מתאפיין באחד, דנדריטים הרשמי הגדול, מספר דנדטים בסיס קצר, ואלפי שובך הדנדריטים6. הנוירונים האלה מצויים באזורי המוח המרובים הקשורים לעיבוד קוגניטיבי גבוה יותר, כולל קליפת ראש הדור הקדמי (טוראי ראשון) ו ההיפוקמפוס. בטוראי הראשון, הנוירונים באמצע המבנה מתבוננים בשכבות II/III ושכבה V, כאשר כל אחד מהם מציג מורפולוגיה ייחודית. במיוחד, הנוירונים באמצע שכבה II/III של הטוראי הראשון יש הדנדריטים פסגה קצר יותר ופחות הסתעפות מאשר הנוירונים באמצע השכבה V6. בתוך ההיפוקמפוס, הנוירונים באמצע הפירמידה ממוקמים הן באזורים CA1 ו CA3, עם כל הצגת מורפולוגיות נפרדות. באופן ספציפי, הנוירונים באזור CA1 מוצג הדנדריטים הרשמי הייחודי יותר, עם הסתעפות המתרחשים רחוק יותר הסומה, ביחס לאזור CA36.
הדנדריטים הדנדריטי על הנוירונים באמצע הפירמידה הן הראשון ההיפוקמפוס הם האתר העיקרי של סינפסות מרגש7. מאפיינים מורפולוגיים של שתדלתיים דנדריטים, אשר מאופיינים באופן קלאסי לתוך שלוש קטגוריות ראשיות (כלומר, דק, קלוש, או פטריות8), היו קשורים בגודל של הרגש סינפסה9. השדרה הדק, המאופיינת בצוואר ארוך, דק, ראש בולבוסי קטן, וצפיפות הפוסט-סינפטית הקטנה יותר, אינם יציבים יותר ומפתחים התקשרויות חלשות יותר. עם זאת, שדרה פטריות, אשר יש ראש השדרה הדנדריטי גדול יותר, מוכרים ליצירת קשרים סינפטית חזקים יותר, אפקט כתוצאה מהגודל הגדול שלהם. בניגוד חד, שדרה שולי הוא נטול צוואר עמוד השדרה, המציגות יחס שווה ערך ראש וצוואר שווים8. בתוך ההיפוקמפוס, שדרה הסתעפות יכול להיות גם נצפתה, לפיה עמוד השדרה יש ראשים מרובים היוצאים מן הצוואר הדנדריטי זהה10. לכן, השינויים הורפולוגיים של הקוצים הדנדריטים יכולים לשקף פונקציונליות וקיבולת מבנית. יתר על כן, מחקרים הוכיחו כי הגודל והצורה של השדרה הדנדריטי מתייחס הפלסטיות הקונסטרוקטיבי שלהם, המוביל את הרעיון כי הקוצים הקטנים מעורבים בלמידה ובתשומת לב, בעוד שבעמודי השדרה הגדולים והיציבים יותר, מעורבים בתהליכים ארוכי טווח, כולל זיכרון11. בנוסף, הפצת הקוצים הדנדריטים לאורך הדנדריטים עשויה להיות קשורה לקישוריות סינפטית5,12.
לפיכך, הנייר המתודולוגי הנוכחי כולל שלוש מטרות: 1) הצגת הפרוטוקול שלנו עבור תיוג בליסטי, אשר כבר מנוצל עם שיעור הצלחה (כלומר, הנוירונים לפגוש קריטריונים הבחירה מתאים לניתוח) של 83.3%5,12,13 וברחבי מחוזות המוח מרובים (כלומר, טוראי ראשון, 2) להפגין את היכולת הגנריות של הטכניקה ואת יישומו לנוירונים שגדלו בתוך מבחנה; 3) פירוט המתודולוגיה הנמצאת בשימוש בתוכנת שחזור עצבית ומסקנות שניתן לשאוב מנתונים אלה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הפרוטוקולים בעלי חיים נבדקו ואושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת דרום קרוליינה (מספר הביטחון הפדרלי: D16-00028).
1. הכנת אבובים דיאני/טונגסטן חרוז
2. הכנת חתכי מוח
הערה: למבוגרים גברים F344/N חולדות היו זוג שוכנו בסביבה מבוקרת תחת האור 12/12: מחזור כהה עם גישה מודעת המודעה למזון ומים. כל בעלי החיים טיפלו בהנחיות שנקבעו על ידי המכון הלאומי לבריאות במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
3. תיוג והדמיה בליסטיים של סעיפים במוח
4. שימוש במתודולוגיה עם תרבית תאים
5. ניתוח עצבי וכימות עמוד השדרה הדנדריטי
6. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באיור 2A, את הנוירונים טיפוסי הפירמידה באזור ההיפוקמאל בסעיפים המוח חולדה זוהו על ידי הטכנולוגיה תיוג בליסטי, המאופיינת על ידי אחד גדול הדנדריטים הדנדריטים ומספר דנדטים בסיס קטן יותר סביב סומה. איור 2B מראה את העצב בתוך התוכנה ניתוח כמותי שחזור נוירואליות לאחר התגלתה הסומה, הענפים הדנדריטים היו מעוקבים, ושלוחות השדרה זוהו. לאחר מכן, הנתונים נותחו באמצעות תוכנה לניתוח כמותי שחזור עצבי, אשר סיפקה הזדמנות להעריך את מורכבות הסתעפות הדנדריטים (אי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בפרוטוקול זה, אנו מתארים טכניקת תיוג רב-תכליתי עבור נוירונים ממוח החולדה ואלה שגדלו בתוך מבחנה. יתרה מזאת, אנו מדווחים על המתודולוגיה לניצול תוכנת שחזור עצבית ושחזור עצבי כמותי להערכת המבנה העצבי והשדרה הדנדלית. הערכה של מורפולוגיה עצבית ושדרה דנדריטי מספק הזדמנות לקבוע שינויים במורכבות הסתעפות הדנדריטים, המורכבות העצבית, המבנה של השדרה הדנדריטי, וקישוריות סינפטית.
בעת ניהול הפרוטוקול, החוקרים צריכים להקדיש תשומת לב מיוחדת לכמה צעדים. ראשית, לאחר התיקון ב 4% בליגה במשך זמן רב מדי יפגע בשלמות ק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאף אחד מהמחברים אין ניגודי אינטרסים להכריז.
עבודה זו ממומנת על ידי NIH מענקים HD043680, MH106392, DA013137, ו NS100624.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 20Gx25 מ"מ מחט PrecisionGlide | BD | 305175 | |
| צלחת תרבית תאים 24 בארות | Costar | 3562 | |
| 35 מ"מ כלים תחתונים מזכוכית | MatTek Corporation | P35G-1.5-20-C | |
| תמיסה אנטיביוטית-אנטי-פטרייתית | Cellgro | 30004CI | 100X |
| B-27 תוסף | טכנולוגיות חיים | 17504-044 | 50X |
| תוחם חבית | BIO-RAD | 165-2417 | |
| בורקס | סיגמא | B9876 | |
| חומצה בורית | Sigma | B0252 | |
| מחזיק מחסנית | BIO-RAD | 165-2426 | |
| תוכנת הדמיה קונפוקלית | Nikon | EZ-C1 | גרסה 3.81b |
| כיסוי מיקרוסקופ קונפוקלי | Nikon | TE-2000E | |
| זכוכית | VWR | 637-137 | |
| DilC18(3) | Fisher Scientific | D282 | |
| DMEM/F12 Medium | Life Technologies | 10565-018 | |
| Dumont #5 Forceps | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dumont #7 Forceps | World Precision Instruments | 14097 | |
| F344 חולדה | (מעבדות הרלן, אינדיאנפוליס, אינדיאנה) | ||
| גלוקוז | VWR | 101174Y | |
| GlutaMax | Life Technologies | 35050-061 | 100X |
| HBSS | Sigma | H4641 | 10X |
| מסכי דיפוזיה הליוס | BIO-RAD | 165-2475 | |
| ערכת אקדח גן הליוס | BIO-RAD | 165-2411 | |
| מערכת אקדח גנים של הליוס | BIO-RAD | 165-2431 | |
| מכלול צינור הליום | BIO-RAD | 165-2412 | |
| איריס מלקחיים | מכשירים מדויקים עולמיים | 15914 | |
| מספריים איריס | מכשירי דיוק עולמיים | 500216 | |
| מתילן כלוריד | פישר סיינטיפיק | D150-1 | |
| טכנולוגיות חיים | בינוניות נוירובזאליות | 21103-049 | |
| Neurolucida 360 תוכנה | mbf bioscience | ניתוח עמוד שדרה דנדריטי | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| פולי-L-ליזין | Sigma | P9155 | |
| פוליוויניל פירולידון | פישר סיינטיפיק | 5295 | |
| ProLong Gold מגיב נגד דהייה | Fisher | Scientific P36930 | חולדה בינונית הרכבה |
| , 300 - 600 גרם, קורונלית, 0.5 מ"מ | טד פלה | 15047 | |
| Sevoflurane | Merritt אספקה וטרינרית | 347075 | |
| נתרן ביקרבונט | Life Technologies | 25080 | |
| SuperFrost Plus Slides | Fisher Scientific | 12-550-154% | |
| ערכת | מזרקBIO-RAD | 165-2421 | |
| צינורות טפזל | BIO-RAD | 165-2441 | |
| Trypsin-EDTA | Life Technologies | 15400-054 | |
| חותך צינורות | BIO-RAD | 165-2422 | |
| תחנת הכנת צינורות | BIO-RAD | 165-2418 | |
| טונגסטן M-25 Microcarrier 1.7 ומיקרו; m | BIO-RAD | 165-2269 | |
| Vannas מספריים | מכשירי דיוק עולמיים | 500086 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה