Moderne neurowetenschappen moeten verschillen onderzoeken tussen veel soorten, waaronder laboratoriumknaagdieren en mensen. Toch ontstaan er technische problemen wanneer groothersenzoogdieren betrokken zijn. Deze benadering richt zich op intersoortelijke variatie van neuronale populaties bij zeer verschillende zoogdieren, wat vergelijkbare resultaten oplevert die in kaart kunnen worden gebracht om evolutionaire patronen te onthullen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een vergelijkende benadering voor kwantitatieve celtellingsstudies in zeer verschillende zoogdierhersenen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De meeste neurobiologische studies worden uitgevoerd op laboratoriumknaagdieren. Ondanks veel overeenkomsten tussen zoogdierhersenen bestaan er ook belangrijke verschillen, die misleidend kunnen zijn in de vertaling. Duidelijke verschillen tussen soorten zijn gevonden in hersenplasticiteit, met name neurogenese. Verschillende neurogene processen kunnen veel voorkomen door evolutionaire afwegingen, waarbij variatie tussen hersenstructuren en zoogdieren wordt getoond en het potentieel voor plasticiteit verschuivt bij uiteenlopende soorten, zoals muizen en mensen. Het vergelijken van sterk verschillende soorten roept meerdere kwesties op: vergelijkende studies ondervinden technische moeilijkheden wanneer grote hersenen betrokken zijn; Het gebruik van heterogene experimentele benaderingen door verschillende laboratoria kan de vergelijking van resultaten beperken; Heterogeniteit kan verband houden met verschillende tijdsverloop van neuro-ontwikkelingsprocessen bij zoogdieren, waardoor variabelen aan de vergelijking worden toegevoegd.
Om deze beperkingen aan te pakken, werd een benadering ontwikkeld om de intersoortvariatie van een populatie van laag II-corticale onvolwassen neuronen bij zoogdieren te bestuderen die sterk verschilden in hersengrootte, gyrencefalie, socio-ecologische niche en leeftijd. Ondanks enkele variabelen die niet volledig gestandaardiseerd kunnen worden, wordt een methode voorgesteld die verminderde heterogeniteit bij het verzamelen van hersenen combineert met het vaststellen van gemeenschappelijke anatomische structuren als referentiepunten voor het tellen van cellen op overeenkomstige hersenniveaus. Verkregen gegevens (bijv. celdichtheden) kunnen worden gekoppeld aan fylogenetische bomen om evolutionaire patronen te onthullen en geanalyseerd op covariantie met neuroanatomische kenmerken (bijv. hersengrootte, corticaal oppervlak). Deze benadering heeft opmerkelijke variatie aangetoond in het aantal corticale onvolwassen neuronen tussen fylogenetische groepen en covariatie met hersengrootte ontdekt. De methode kan ook worden gebruikt om verschillen te kwantificeren in verschillende ontwikkelingsstadia binnen dezelfde soort en kan worden uitgebreid naar andere diverse zoogdieren en biologische processen om vergelijkbare resultaten in kaart te brengen die een nauwkeurigere kwantificering van verschillende celpopulaties in volwassen hersenen mogelijk maken ter ondersteuning van plasticiteit.
Inleiding
Neurowetenschappelijk onderzoek gebruikt grotendeels inteeltmuizen en ratten om resultaten naar mensen te vertalen. Ondanks veel moleculaire, cellulaire en zelfs anatomische overeenkomsten bestaan er ook belangrijke intersoortelijke verschillen, wat misleidend kan zijn voor de interpretatie van preklinische gegevens 1,2. Hoewel vergelijkende studies nodig zijn, worden ze belemmerd door technische en praktische moeilijkheden wanneer grote hersenen betrokken zijn (bijvoorbeeld van een gemiddelde van 0,5 g bij muizen naar 1300 g bij mensen; Figuur 1A). Bovendien kunnen heterogene exp....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle dierbehandelingen voldeden aan de relevante nationale en institutionele regelgeving. Muizenweefsels werden verkregen van het Neurowetenschappelijk Instituut Cavalieri Ottolenghi (NICO), Orbassano, Italië, met toestemming van het Italiaanse Ministerie van Volksgezondheid (RRID: MGI:3696370), met dank aan Serena Bovetti en Charles River Laboratories. Naakte molrattenweefsels werden direct na euthanasie verzameld aan de Queen Mary University of London (VK) volgens Schedule 1 van de Animals (Scientific Procedures) Act 1986. Konijnenexperimenten volgden de Europese Gemeenschappen Richtlijn 86/609/EU en de Italiaanse wetgeving (DL.vo 116/92), met goedkeuring van het It....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De DCX+-cellen in de hersenschors van alle bestudeerde soorten delen consequent een reeks kenmerken die wijzen op het bestaan van een goed bewaarde populatie van ongedifferentieerde neuronen (Figuur 4A). Kort gezegd zijn ze: (i) topografisch gerangschikt om een monolaag te vormen langs corticale laag II; (ii) de morfologische subtypen laten zien die zijn beschreven voor verschillende rijpingsstadia in onvolwassen neuronen, (a) met een grote prevalentie van kleine, unipolaire/bipolaire cellen.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De hier beschreven methode levert vergelijkbare kwantitatieve gegevens wanneer verschillende soorten worden beschouwd die sterk verschillen in hersengrootte en neuroanatomie. Het kan worden gebruikt om de consistentie van celpopulaties in de gehele hersenen van diverse zoogdieren te beoordelen, evenals om hun ontwikkeling in één soort te volgen over volgende stadia, van postnataal tot veroudering. Het begint met de aanname dat een relatief groot aantal hersenen (hele hemisferen) en soort.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Wij danken Matteo Piumatti en Chiara La Rosa voor hun bijdrage aan het definiëren van het hier gerapporteerde protocol voor corticale onvolwassen neuronen. Het werk werd ondersteund door Fondazione CRT - Cassa di Risparmio di Torino (subsidie RF=2022.0618) aan LB; PRIN2022 (subsidie 2022LB4X3N) aan LB; National Science Foundation (verleent: EF-2021785, DRL-2219759) en National Institutes of Health (verleent: NS092988, AG067419) aan CCS.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 10% formalin | Sigma-Aldrich | HT501128 | |
| 2-methylbutaan | Sigma-Aldrich | 320404 | Isopentaan |
| 3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride hydraat | Sigma-Aldrich | D5637 | |
| 4% paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 441244 | |
| Rund serumalbumine | Sigma-Aldrich | A9647 | |
| Citroenzuur | Sigma | C0759 | |
| DPX-bevestigingsmiddel voor histologie | Sigma-Aldrich | 06522 | |
| Ethanol | Merck | 1.00983 | |
| Ethyleenglycol | Sigma-Aldrich | 102466 | |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G7893 | |
| Waterstofperoxide-oplossing | Sigma-Aldrich | H1009 | |
| Killik - O.C.T. Compound | Bio-optica | 05-9801 | |
| Mesquite-software | Mesquite Project | Mesquite versie 3.81 (build 955) | |
| Neo-mount | Sigma-Aldrich | 1.09016 | |
| Fosfaat gebufferd (PB) | na | na | Op maat gemaakt |
| Fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) | na | na | Op maat gemaakt |
| Natriumhydroxide | Riedel-de Haen | 6213 | |
| Natriumfosfaat dibasisch dihydraat | Sigma-Aldrich | 71645 | |
| Natriumfosfaat monobasisch dihydraat | Sigma-Aldrich | 71500 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S9378 | |
| Toluidine Blauw | Sigma-Aldrich | 89640 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P9416 | |
| VECTASTAIN Elite ABC-HRP Kit Peroxidase (Standard) | Vector Laboratories | PK-6100 | |
| Xylol | Sigma-Aldrich | 247642 |
Referenties
- Brenowitz, E. A., Zakon, H. H. Emerging from the bottleneck: benefits of the comparative approach to modern neuroscience. Trends Neurosci. 38 (5), 273-278 (2015).
- Bolker, J. A. Animal models in translational research: rosetta stone or stumbling block.....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
