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Optogenetica del pesce zebra: attivazione di neuroni somatosensoriali geneticamente modificati per studiare le risposte comportamentali larvali

April 30th, 2023

In This Article

Abstract

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Fonte: Palanca A. M. S., et al. Attivazione optogenetica dei neuroni somatosensoriali del pesce zebra utilizzando ChEF-tdTomato. J. Vis. Exp. (2013).

Questo video descrive le tecniche optogenetiche attivando neuroni somatosensoriali geneticamente modificati e registrando la risposta comportamentale suscitata con una videocamera ad alta velocità.

Protocol

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1. Larve montate per esperimenti comportamentali

  1. Preparare l'1,5% di agarosio a basso punto di fusione in ddH2O e conservare in un blocco termico a 42 °C per evitare che si solidifichi.
  2. Utilizzando una pipetta di vetro Pasteur, trasferire una delle larve pre-selezionate in un tubo di agarosio a basso punto di fusione all'1,5% con meno acqua blu/embrionale possibile.
  3. Trasferire le larve in una goccia di agarosio su una piccola capsula di Petri.
  4. Sotto un microscopio da dissezione, posizionare la larva dorsalmente verso l'alto.
  5. Quando l'agarosio si è solidificato, taglialo via con una lama di rasoio sottile (bisturi #11), lasciando uno spicchio di agar attorno all'intera larva.
  6. Fate due tagli diagonali ai lati del tuorlo; fate attenzione a non intaccare la larva.
  7. Riempire l'area circostante l'agarosio con embrione/acqua blu.
  8. Allontanare l'agarosio dal tronco e dalla coda della larva (Figura 1).

2 . Preparazione della fotocamera ad alta velocità e del software di imaging

  1. Montare la telecamera ad alta velocità sul cannocchiale da dissezione.
  2. Collegare la fotocamera al computer.
  3. Accendi il computer.
  4. Accendi la fotocamera ad alta velocità.
  5. Apri il software di video/imaging (utilizziamo il software di imaging AOS e descriveremo le procedure per utilizzarlo qui, ma altri software di imaging sono ugualmente accettabili).
  6. Regola le impostazioni della fotocamera di conseguenza (ad es. 1.000 fotogrammi al secondo (fps), buffer di attivazione del 50% o altre impostazioni preferite).
  7. Avvia la registrazione.

3. Attiva singoli neuroni utilizzando un laser a 473 nm

  1. Collegare lo stimolatore, il laser e il cavo ottico.
  2. Accendi lo stimolatore.
  3. Impostare lo stimolatore su un massimo di 5 Volt e una durata dell'impulso di 5 msec.
  4. Accendere il laser secondo le istruzioni del produttore.
  5. Utilizzare un microscopio da dissezione per posizionare la punta del cavo ottico vicino al corpo cellulare di un neurone con espressione ChEF-tdTomato (Figura 1).
  6. Eroga un impulso di luce blu per attivare il neurone sensoriale.
  7. Registra il comportamento utilizzando una telecamera ad alta velocità impostata su 500 o 1.000 fotogrammi al secondo.
  8. Ripetere l'esperimento come desiderato, aspettando 1 minuto tra ogni attivazione per evitare l'assuefazione. (Registriamo un minimo di tre risposte per ogni neurone).
  9. Per liberare le larve, staccare l'agarosio con una pinza, facendo attenzione a non ferire l'animale. Questo animale può essere lasciato sviluppare ulteriormente e la procedura può essere ripetuta in una fase più avanzata per caratterizzare lo sviluppo del comportamento. L'embrione può anche essere rimontato per l'imaging confocale ad alta risoluzione della cellula attivata per correlare il comportamento con la struttura cellulare, come descritto di seguito.
  10. Trasferire la larva sulla piastra di coltura con acqua fresca blu/embrione. Utilizziamo una piastra a 24 pozzetti per tenere traccia delle singole larve.

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Results

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Figura 1. Diagramma di una larva di zebrafish montata e neuroni rappresentativi coinvolti nella risposta al tocco larvale. Le larve di zebrafish erano parzialmente montate in agarosio a basso punto di fusione all'1,5% (rappresentato da linee tratteggiate che circondano la porzione rostrale della larva). Un neurone trigemino (nella testa) e un neurone Rohon-Beard (nel tronco) sono raffigurati in rosso. Le cellule di Mauth...

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Agarosio a basso punto di fusione sigmaCodice: A9045o equivalente
Piastra Petri (100x15 mm)qualunquequalunque
Lame per bisturi non steriliStrumenti scientifici fini, Inc.Codice 10011-00o equivalente
acqua blu/embrione10 L ddH2O 0,6 g Instant Ocean 6 gocce blu di metilene
Telecamera ad alta velocitàTecnologie AOS, Inc.X-PRI (130025-10)o equivalente
Pipetta in vetro PasteurpescatoreCodice 1367820Bo equivalente (diametro 10-15 mm)
Laser portatile da 473 nmLaser a cristalloCL-473-050o potenza superiore, con opzione TTL
Stimolatore S48Astro-Med, Inc. Divisione Grass InstrumentS48Ko equivalente
TricainasigmaCodice: A5040
Fibra ottica da 200 μmThorLabsAFS200/220Y-PERSONALIZZATOCavo patch, Lunghezza: 3 m, Estremità A: FC/PC, Estremità B: FC/PC, Giacca: FT030
Fibra ottica da 50 μmThorLabsAFS50/125Y-CUSTOMCavo patch, Lunghezza: 3 m, Estremità A: FC/PC, Estremità B: FC/PC, Giacca: FT030
24 piastre di colturaGenesee25-102o equivalente

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Zebrafish LarvaeOptogenetic ActivationSomatosensory NeuronsHigh Speed CameraRohon Beard NeuronTrigeminal NeuronChannelrhodopsin VariantAgarose MountingBlue Laser LightBehavioral Response

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