私たちは、マウスモデルの海馬における樹状突起形成の可視化と定量化のための2つの方法、すなわちリアルタイムイメージングと拡張被写界深度イメージングについて説明します。前者の手法では、高度な地形トレースや分岐範囲の定量化が可能になるのに対し、後者では樹状突起樹のスピーディーな可視化が可能です。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
私たちは、マウスモデルの海馬における樹状突起形成の可視化と定量化のための2つの方法、すなわちリアルタイムイメージングと拡張被写界深度イメージングについて説明します。前者の手法では、高度な地形トレースや分岐範囲の定量化が可能になるのに対し、後者では樹状突起樹のスピーディーな可視化が可能です。
樹状突起樹状突起形成は、ニューロンの構造的および機能的完全性を調べるための信頼できるマーカーであることが示されています。実際、樹状突起の樹状化の複雑さと程度は、これらの細胞のシナプス可塑性とよく相関しています。樹状突起の樹状突起形成を評価するための信頼性の高い方法は、これらの構造に対する神経障害の有害な影響を特徴付け、治療的介入の影響を決定するために必要です。しかし、これらの構造の定量化は、その複雑で動的な性質を考えると、手ごわい作業であることが証明されています。幸いなことに、高度なイメージング技術を従来の染色方法と組み合わせて樹状突起の樹状化の状態を評価することができ、より信頼性が高く迅速な評価手段を提供します。以下は、これらのイメージング技術を染色方法と組み合わせて、野生型マウスの樹状突起樹状突起形成を特徴付けた例です。これらの補完的なイメージング法は、海馬領域内のかなり広い領域にまたがる樹状突起の樹状突起化を定性的および定量的に評価するために使用できます。
シナプスの数と構造の動的な変化は、開発の特徴で、高齢化、および多数の神経変性疾患1-3である。シナプスの情報を受信し、統合するための神経細胞の能力は、樹状形態とシナプス結合の動的な変化に依存している。確かに、正の相関が樹状突起棘と認知機能4に影響を与えるの両方シナプス数、間に存在する。従って、樹状突起棘の数のデクリメントが樹状突起棘の定量化に大きな関心を促し、神経疾患5-7多数の認知機能障害と関連していることは驚くべきことではない。それにもかかわらず、背骨密度の定量化は、樹状ツリー全体のシナプスの地形や流通に関する有用な情報を生成するのに失敗し、時間がかかり、面倒な作業のまま。一緒に幸いなことに、染色方法( 例えば 、ゴルジ-コックスとダブルコルチン(DCX))高度なイメージング技術と現在の障壁を克服し、信頼性が高く、迅速な方法で樹枝状分岐の高解像度画像を生成するために利用することができる。ゴルジ-コックス染色法は、すべてのニューロン8の樹樹枝状分岐の状態を評価するために展開することができますが、DCXは、特に歯状回と脳室下帯9で新たに生まれたニューロンを標識するために展開することができ、重要な考慮事項は、神経新生の両方で発生していることを与えられた寿命10,11を通じて、これらの地域。
染色後、つの撮像方法は、樹状特性を評価するために配備された:i)のリアルタイムイメージング(RTI)及びフィールドイメージング(EDFI)のii)の拡張深度。 RTI技術は、個々の樹状セグメントと枝に沿って樹枝状分岐の長さと順序をトレースし、定量化するための平均値を提供します。したがって、それぞれの樹状ツリー占める総面積と体積を推定するために1を可能にします。以上のSpecifically、RTIの方法では、ユーザは、連続的セグメントを識別し、ソフトウェアを追跡するニューロンは、樹枝状構造のx、y、およびz座標を収集するように反復的に再集束及び3Dにおける樹枝状構造の軌道を再構成する。比較的、EDFI方法は全体z軸に関する情報を提供し、合成画像を生成することではなく、厚い組織標本において、樹状密度を評価するための比較的単純かつ迅速な手段を提供する。そうするために、ユーザは、セクションの厚さ全体の高解像度ビデオファイルを記録し、画素に焦点が完全であることを特徴とするポイントを識別するためにビデオフレームを検索するためのソフトウェアを使用する。その後、フォーカスピクセルがマージされ、高解像度、合成2D画像に統合される。この合成画像は関係なく、z軸での位置の中で、焦点となったすべてのピクセルが含まれています。これらの2D画像の定性的および定量的分析は、濃度を決定するためにその後に使用することができの樹状突起の各分野での分岐。
最後に、関心領域全体における樹枝状結晶の分析および評価のために非常に高解像度の画像を生成するパノラマの方法を提示する。この技術は、非常に高解像度で高価なデジタルカメラへのアクセスの欠如を克服するために展開することができる。この方法を使用して、一方がx軸とy軸に沿った異なる位置で連続画像を取得し、自動的にそれらを一緒にフリーウェアを使用してステッチ( 例えば 、画像のコンポジット·エディタ)。特に、この方法は、かなり広範囲に樹状樹枝状分岐の定性的および定量的評価のために使用することができる。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
注:実験は、退役軍人パロアルトヘルスケアシステムにおける動物研究委員会によって承認された倫理基準に従って行った。
1.ゴルジ - コックス染色
2.ダブルコルチン染色
3.可視化
4. EDFI
注:この方法は、迅速に各フィールドのz軸を介して多数の画像を記録し、z軸全体のすべての集中画素を含む二次元画像を生成することを可能にする。その結果、収集した画像からのすべての集中画素を含む合成画像になります。
5.極めて高解像度の画像を生成
注:この方法では、ユーザーは自動的に自動化された方法で、高倍率·高解像度画像から低倍率で非常に高解像度の画像を生成することを可能にする。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
現存及び新生歯状回顆粒細胞から生じる樹枝状分岐の程度は、ゴルジコックスまたはDCX染色( 図1)のいずれかを使用して、野生型マウスにおいて分析した。 DCX陽性細胞の樹状突起セグメントは、13-36ミクロンの長いことが判明した。樹状長さの正規分布は、コルモゴロフ-スミルノフ検定を用いて試験した(D = 0.1217のp <0.01、Liliefors pは<0.001; 図4および図5)。
樹枝状分岐のオーダーごとのセグメントの長さの分析では、最も長いセグメントは、樹枝状分岐の最初の注文(38.38 + 1.45ミクロン)で発見された。同様のパターンは、表面(111.98 + 3.93平方ミクロン)と体積(27.93 + 1.03立方ミクロン)について見出された。これらのセグメントによって占められたセグメントの長さおよび表面積及び/または体積の間の線形相関も試験した。表面た(p = 0.001、rは2 = 0.873)およびボリュームた(p = 0...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここでは、2つの方法がRTIとEDFIと組み合わせて、従来の染色法を用いて、成熟した、新たに生まれたニューロンにおける樹状突起樹枝状分岐の程度を定量化するために記載された。ニューロンの高解像度画像の取得は、神経変性障害の有害な影響を試験するための非常に有用な方法を提供し、ひいては、海馬神経細胞を標的とする治療戦略を評価するための手段を提供する。
RTI方法は樹枝状分岐、および地形の程度に関係の深いデータをキャプチャするために利用されたが、EDFI方法は、個体のセグメントまたは木の複雑さに関する情報を提供することができない。それにもかかわらず、EDFI方法の利点は、高価なハードウェアを購入する必要がなく、少ない時間を消費しているという事実にある。
画像解析プログラムは、ビデオファイルにEDFIを実行するために使用された。高分解能かつ高速のアクセスを有するカメラは、各フィールドの厚さ全体にわたって多数の画像の収集を可能にし、真のx、y、およびz寸法を表す画像を生成する。 EDFI方法の1つの欠点は、複数の画素(同じxおよびy)z...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
この記事の発行手数料はMBFバイオサイエンスが主催している。
この研究は、LuMind Foundation、Research Down Syndrome、およびAlzheimer's Association(AS)からの助成金によって支援されました。CPは、アーカンソー州立大学のCollege of Nursing and Health Professionsからのファカルティディベロップメント助成金によって部分的に支援されました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 改変ゴルジコックス染色液 | ワイルコーネル医科大学 | NA | ストア4°C till use |
| 1x Developing Solution (Stock 10x) | Weill Cornell Medical | NA | store at 4°Cは |
| 30%スクロースを使用するまで、 | シグマ | CAS#57-50-1 | は新鮮に ddH2O |
| 0.3%ゼラチン | シグマ | CAS#9000-70-8 | NA |
| 等級エタノール溶液(20%、30%、40%、50%、80%、90%、95%、100%) | シグマ | CAS 603-003-00-5 | NA |
| キシレン | シグマ | CAS#1330-20-7 | NA |
| DPXミディアム | EMS | #13510 | NA |
| スーパーフロスト(+)白色 | 電子顕微鏡科学 | 71869-10 | NA |
| カバースリップ22x50mm(VWR#48393-059) | VWR | #4811-703 | NA |
| DCX 抗体 | Santa Cruz Biotechnology | sc-8066 | 4 C |
| DAB | Sigma | CAS 番号 91-95-2 | △20 |
| OCT | Tissue-tek | 4583 | NA |
| Tris | Sigma | CAS番号77-86-1 | NAの |
| ABC Lite | Vector | PK4000 | NA |
| 顕微鏡 | Nikon | Eclipse 80i | |
| デジタルカメラ | Nikon | DS-Ri1 | |
| 12ビットカメラ | Q想像 | 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 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。