Analizzando dendritiche Morfologia in colonne e strati

Chun-Yuan Ting; Philip G. McQueen; Nishith Pandya; Evan S. McCreedy; Matthew McAuliffe; Chi-Hon Lee

doi:10.3791/55410

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Articolo metodologico

Analizzando dendritiche Morfologia in colonne e strati

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DOI:

10.3791/55410

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23 marzo 2017

Chun-Yuan Ting¹ , Philip G. McQueen² , Nishith Pandya³ , Evan S. McCreedy³ , Matthew McAuliffe³ , Chi-Hon Lee¹

¹Section on Neuronal Connectivity, Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development, National Institutes of Health (NIH), ²Mathematical and Statistical Computing Laboratory, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH), ³Biomedical Imaging Research Services Section, Center for Information Technology, National Institutes of Health (NIH)

In questo articolo

Sommario

Qui mostriamo come analizzare dendritica instradamento dei neuroni midollo Drosophila in colonne e strati. Il flusso di lavoro comprende una tecnica di imaging dual-view per migliorare la qualità delle immagini e strumenti computazionali per tracciare, registrare mandrini dendritiche alla matrice di colonna di riferimento e per analizzare le strutture dendritiche nello spazio 3D.

Abstract

In molte regioni del sistema nervoso centrale, come le mosche lobi ottici e corteccia vertebrato, circuiti sinaptici sono organizzati in strati e colonne per facilitare il cablaggio cervello durante lo sviluppo e l'elaborazione delle informazioni in animali sviluppati. neuroni post-sinaptici dendriti elaborati nei modelli specifici del tipo a livelli specifici di sinapsi con opportuni terminali presinaptici. Il neuropil mosca midollare è composto da 10 livelli e circa 750 colonne; ogni colonna è innervato dal dendriti di oltre 38 tipi di neuroni midollo, che corrispondono con i terminali degli assoni di alcuni 7 tipi di afferenze in maniera specifica per tipo. La presente relazione illustra le procedure per l'immagine e analizzare dendriti dei neuroni midollo. Il flusso di lavoro prevede tre sezioni: (i) la sezione di imaging dual-view combina due pile immagine confocale raccolti a orientamenti ortogonali ad alta risoluzione di immagini 3D di dendriti in; (Ii) il dendrite tracciamento e la sezione di registrazione tracce dendritichepergole in 3D e registri tracce dendritiche nella matrice colonna di riferimento; (Iii) la sezione di analisi dendritica analizza i modelli dendritiche rispetto alle colonne e strati, tra cui la direzione di terminazione e la proiezione planare specifico strato di gazebo dendritiche, e deriva stime di frequenze ramificazione e terminazione dendritiche. I protocolli utilizzano plug-in personalizzati costruiti sulla MIPAV open-source (Medical Imaging elaborazione, l'analisi e la visualizzazione) di piattaforma e personalizzati toolbox nella lingua di laboratorio della matrice. Insieme, questi protocolli forniscono un flusso di lavoro completo per analizzare l'instradamento dendritica di Drosophila neuroni midollo in strati e colonne, per identificare i tipi di cellule, e determinare difetti di mutanti.

Introduzione

Durante lo sviluppo, i neuroni dendriti elaborati in complesse ma stereotipati modelli ramificati per formare sinapsi con i loro partner presinaptici. modelli di ramificazioni dendritiche correlano con l'identità e le funzioni dei neuroni. Le posizioni di pergole dendritiche determinano il tipo di ingressi presinaptiche che ricevono, mentre il dendritica ramificazione complessità e dimensioni del campo governano il numero di input. Così, dendritiche proprietà morfologiche sono fattori determinanti per la connettività sinaptica e computazione neuronale. In molte regioni del cervello complessi, come le mosche lobi ottici e retina dei vertebrati, circuiti sinaptici ....