Name: Mechanische Manipulatie van Neuronen om axonale Development Controle (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-04-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 2 s
Description: Leer axonale ontwikkeling bestuderen door neuronen mechanisch te manipuleren met gekalibreerde glasnaalden. Deze methode meet krachten in het microdyne-bereik tijdens axonverlenging.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij dankbaar erkennen de belangrijke bijdragen van dr. Robert E. Buxbaum in de ontwikkeling van deze methodologie.

<ol><li>Zheng, J., Buxbaum, R. E., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+growth+cone+adhesion+to+culture+surfaces+by+micromanipulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Measurements of growth cone adhesion to culture surfaces by micromanipulation.</a> J Cell Biol. 127, 2049-2060 (1994).</li>
<li>Chada, S., Lamoureux, P., Buxbaum, R. E., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytomechanics+of+neurite+outgrowth+from+chick+brain+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Cytomechanics of neurite outgrowth from chick brain neurons.</a> J Cell Sci. 110, 1179-1186 (1997).</li>
<li>Heidemann, S. R., Lamoureux, P., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeidemann%2C+SR+%22The+Neuron+in+Tissue+Culture%22">The Neuron in Tissue Culture</a>. Haynes, L. W. , J. Wiley and Sons. 105-119 (1999).</li>
<li>Lamoureux, P., Altun-Gultekin, Z. F., Lin, C., Wagner, J. A., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rac+is+required+for+growth+cone+function+but+not+neurite+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Rac is required for growth cone function but not neurite assembly.</a> J Cell Sci. 110, 635-641 (1997).</li>
<li>Lamoureux, P., Ruthel, G., Buxbaum, R. E., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+tension+can+specify+axonal+fate+in+hippocampal+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanical tension can specify axonal fate in hippocampal neurons.</a> J Cell Biol. 159, 499-508 (2002).</li>
<li>Lamoureux, P., Heidemann, S. R., Martzke, N. R., Miller, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+and+elongation+within+and+along+the+axon%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Growth and elongation within and along the axon.</a> Dev Neurobiol. 70, 135-149 (2010).</li>
<li>Dennerll, T. J., Lamoureux, P., Buxbaum, R. E., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cytomechanics+of+axonal+elongation+and+retraction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The cytomechanics of axonal elongation and retraction.</a> J Cell Biol. 109, 3073-3083 (1989).</li>
<li>Heidemann, S. R., Kaech, S., Buxbaum, R. E., Matus, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+observations+of+the+mechanical+behaviors+of+the+cytoskeleton+in+living+fibroblasts%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Direct observations of the mechanical behaviors of the cytoskeleton in living fibroblasts.</a> J Cell Biol. 145, 109-122 (1999).</li>
<li>Yoneda, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+Exerted+by+a+Single+Cilium+of+Mytilus-Edulis+.1%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Force Exerted by a Single Cilium of Mytilus-Edulis .1.</a> Journal of Experimental Biology. 37, (1960).</li>
<li>Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+Tension+Produced+by+Nerve-Cells+in+Tissue-Culture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Science%22%5BJournal%5D)">Mechanical Tension Produced by Nerve-Cells in Tissue-Culture.</a> Journal of Cell Science. 37, 391-410 (1979).</li>
<li>Pfister, B. J., Iwata, A., Meaney, D. F., Smith, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extreme+stretch+growth+of+integrated+axons%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Extreme stretch growth of integrated axons.</a> J Neurosci. 24, 7978-7983 (2004).</li>
<li>Fass, J. N., Odde, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tensile+force-dependent+neurite+elicitation+via+anti-beta1+integrin+antibody-coated+magnetic+beads%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Tensile force-dependent neurite elicitation via anti-beta1 integrin antibody-coated magnetic beads.</a> Biophys J. 85, 623-636 (2003).</li>
<li>Yang, S., Saif, M. T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+Force+Sensors+and+Their+Applications+in+the+Study+of+Cell+Mechanical+Response%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">Microfabricated Force Sensors and Their Applications in the Study of Cell Mechanical Response.</a> Exp Mech. 49, 135-151 (2009).</li>
<li>Bernal, R., Melo, F., Pullarkat, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drag+Force+as+a+Tool+to+Test+the+Active+Mechanical+Response+of+PC12+Neurites%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Drag Force as a Tool to Test the Active Mechanical Response of PC12 Neurites.</a> Biophysical Journal. 98, 515-523 (2010).</li>
<li>Lamoureux, P., Buxbaum, R. E., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+evidence+that+growth+cones+pull%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Direct evidence that growth cones pull.</a> Nature. 340, 159-162 (1989).</li>
<li>Heidemann, S. R., Lamoureux, P., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+cone+behavior+and+production+of+traction+force%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Growth cone behavior and production of traction force.</a> J Cell Biol. 111, 1949-1957 (1990).</li>
<li>O'Toole, M., Lamoureux, P., Miller, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+physical+model+of+axonal+elongation%3A+force%2C+viscosity%2C+and+adhesions+govern+the+mode+of+outgrowth%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">A physical model of axonal elongation: force, viscosity, and adhesions govern the mode of outgrowth.</a> Biophys J. 94, 2610-2620 (2008).</li>
<li>Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axonal+growth+in+response+to+experimentally+applied+mechanical+tension%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Axonal growth in response to experimentally applied mechanical tension.</a> Dev Biol. 102, 379-389 (1984).</li>
<li>Heidemann, S. R., Lamoureux, P., Ngo, K., Reynolds, M., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-dish+incubator+for+live+cell+imaging+with+an+inverted+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Open-dish incubator for live cell imaging with an inverted microscope.</a> Biotechniques. 35, 708-708 (2003).</li>
</ol>

Technieken toe te passen en te meten cellulaire krachten hebben een lange geschiedenis 9. Onze methode werd oorspronkelijk ingegeven door het werk van Dennis Bray, die vroeger glas naalden vergelijkbaar met die van ons met &#39;slepen&#39; neuronen met een constante snelheid met behulp van een gemotoriseerd hydraulische inrichting 10. Er zijn veel alternatieve middelen van de toepassing van krachten om cellen die onder andere: stappenmotoren 11, 12 magnetische korrels, microfabricated ba...

<table><tbody><tr><td>R-6 capillaire buis</td><td>Drummond Scientific</td><td>9-000-3111</td><td>R-6 glas OD 0.9mm, ID 0.6 mm, 8&quot;</td></tr><tr><td>BB-CH puller</td><td>Mecanex S.A., Genève, Zwitserland</td><td>BB-CH puller</td><td>Gebruik Mode 4 Alt bij CP=100, PP=10, SP1=1000, SP2=1000</td></tr><tr><td>0.001&quot; Chromel-draad</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>SPCH-001-50</td><td>ongeïsoleerde thermokoppeldraad, spoel van 50ft, nu bekend als Chromega</td></tr><tr><td>0.003&quot; Constatan-draad</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>SPCI-003-50</td><td>ongeïsoleerde thermokoppeldraad, spoel van 50 ft</td></tr><tr><td>fijne pincet</td><td>Fine Science Tools</td><td>91150-20</td><td>Dumont Inox #5</td></tr><tr><td>universele microscooparmstatief</td><td>Nikon Instruments</td><td>76135 of 90430</td><td>de meeste merken of typen armstatieven zijn geschikt voor dit gebruik</td></tr><tr><td>mechanische micromanipulator</td><td>Narishige International</td><td>M-152</td><td>direct-drive grove micromanipulator met drie assen</td></tr><tr><td>hydraulische micromanipulator</td><td>Narishige International</td><td>MO-203</td><td>nu beschikbaar als MMO-203, type met drie beweegbare assen</td></tr><tr><td>naaldhouder</td><td>Leica Microsystems</td><td>11520145</td><td>set van 3</td></tr><tr><td>enkelvoudige instrumenthouder</td><td>Leica Microsystems</td><td>11520142</td><td></td></tr><tr><td>dubbele instrumenthouder</td><td>Leica Microsystems</td><td>11520143</td><td></td></tr><tr><td>mechanische micromanipulator</td><td>Leica Microsystems</td><td>39430001</td><td>paalmontage, 1 probehouder, RH Model 430001</td></tr><tr><td>joystick mech. micromanipulator</td><td>Leica Microsystems</td><td>11520137</td><td></td></tr><tr><td>Leica DM IRB</td><td>Leica Microsystems</td><td></td><td>omgekeerde microscoop</td></tr><tr><td>Vibraplane isolatietafel</td><td>Kinetic Systems</td><td>1200 serie</td><td>ons model is 1201-02-12</td></tr><tr><td>Ringcubator</td><td>Zelfgebouwd (zie referentie 19)</td><td></td><td>referentie 19, vereist bijgewerkte controller zoals hieronder vermeld</td></tr><tr><td>programmeerbare temperatuurcontroller</td><td>Instrumart.com</td><td>Fuji Electric PXR3</td><td>vervangt de uitgefaseerde PXV3 temperatuurcontroller</td></tr><tr><td>Nikon Diaphot TMD</td><td>Nikon Instruments</td><td></td><td>omgekeerde microscoop, circa 1980</td></tr><tr><td>Nikon SMZ-10 binoculair dissectiemicroscoop</td><td>Nikon Instruments</td><td></td><td>andere dissectiemicroscopen zijn ook geschikt</td></tr></tbody></table>

mechanische manipulatie van neuronen om axonale development controle

Mechanical Manipulation of Neurons to Control Axonal Development

Cel manipulaties en uitbreiding van de neuronale axonen kan worden bereikt met gekalibreerde glazen micro-vezels geschikt voor het meten en toepassen van krachten in van 10-1000 μdyne range 1,2. Force metingen worden verkregen door observatie van de Hookean buigen van het glas naalden, die worden gekalibreerd door een directe en empirische methode 3. Apparatuur eisen en procedures voor het fabriceren, kalibreren, behandelen, en het gebruik van de naalden op cellen worden volledig beschreven. De kracht regimes eerder gebruikte en de verschillende celtypes waarop deze technieken zijn toegepast tonen de flexibiliteit van de methodologie en worden gegeven als voorbeelden voor toekomstig onderzoek 4-6. De technische voordelen zijn de continue &#39;visualisatie&#39; van de krachten die door de manipulaties en de mogelijkheid om rechtstreeks in te grijpen in een verscheidenheid van cellulaire gebeurtenissen. Deze omvatten directe stimulatie en regulering van de axonale groei en terugtrekking 7, evenals onthechting en mechanische metingen op elk type van de gekweekte cellen 8.

Toepassing en directe metingen van de krachten op neuronen in de 2-1000 microdyne serie worden bereikt met een hoge precisie met geijkte glas naalden. Deze methodiek kan gebruikt worden om de controle en meten van verschillende aspecten van axonale ontwikkeling, waaronder axonale initiatie, axonale spanning, snelheid van axonale rek, en kracht vectoren.

Mechanische Manipulatie van Neuronen om axonale Development Controle

Celmanipulaties en de verlenging van neuronale axonen kunnen worden uitgevoerd met gekalibreerde glazen microvezels die in staat zijn om krachten te meten en uit te oefenen in de ...

Het doel van dit experiment is om een axon te verlengen terwijl de krachten nauwkeurig worden gemeten. Dit wordt bereikt door een direct gekalibreerde referentienaald van draad te maken waarna, na kalibratie van de referentienaald, gekalibreerde, intermediaire en werknaalden in het gewenste krachtbereik worden voorbereid. Vervolgens worden groeikegels met een werknaald voortgetrokken om een axon te verlengen.De resulterende axonale verlenging wordt geregistreerd en krachten worden gemeten op basis van de buiging van de gekalibreerde naald. Deze methode kan belangrijke vragen beantwoorden over de biofysica van axonale verlenging. Begin deze procedure door een instelbare micronaalden-trekker en glazen capillaire buizen te gebruiken om naalden te vervaardigen met taps toelopende punten van ongeveer vier millimeter lang.Bewaar de naalden in een afgedekte Petrischaal van 160 millimeter. Maak vervolgens een kalibratienaald van draad door een chromal-draad van 0,001 inch door de binnenkant van een glazen naald met een afgebroken punt te steken. Trek de draad tot een lengte van 26 millimeter uit de punt en lijm deze op zijn plaats met secondelijm.Buig de distale ene millimeter van de draad

mechanical-manipulation-of-neurons-to-control-axonal-development

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Een unieke tissue engineering methode werd ontwikkeld om een ​​groot aantal zenuwvezels in de cultuur langwerpig door indient axon stretch groei, een vorm van het zenuwstelsel waarbij de groei van zenuwen langwerpig in combinatie met een groei van de zich uitbreidende lichaam.

Axon Stretch groei: de Mechanotransductie van neuronale groei

Genetische Studie van de regeneratie van axonen met gekweekte volwassen dorsale wortel ganglion neuronen

Neuronale morfogenese en migratie zijn cruciale gebeurtenissen ten grondslag liggen aan een goede ontwikkeling van de hersenen. Hier beschrijven we methoden om genetisch manipuleren gekweekte cerebellaire granule neuronen en de ontwikkelingslanden cerebellum voor de beoordeling van de morfologie en trekkende kenmerken van neuronen.

Genetische Manipulatie van Cerebellaire Korrel Neuronen<em&gt; In Vitro</em&gt; En<em&gt; In Vivo</em&gt; Om te studeren Neuronale morfologie en Migratie

Twee-foton beeldvorming, gekoppeld aan laser nanodissection, zijn nuttige hulpmiddelen om degeneratieve en regeneratieve processen te bestuderen in het centrale zenuwstelsel met subcellulaire resolutie. Dit protocol laat zien hoe u een label, afbeelding en ontleden enkele klimmen vezels in de cerebellaire schors in vivo.

Laser nanosurgery van Cerebellar Axonen<em&gt; In Vivo</em

Lichtmicroscooptechnieken gekoppeld aan biochemische analyses verduidelijken de betrokkenheid van SNARE-gemedieerde exocytose bij netrine-afhankelijke axonvertakking. Deze combinatie van technieken maakt identificatie mogelijk van moleculaire mechanismen die axonvertakking en celvormverandering controleren.

Gebruik makend van gecombineerde methoden om de rol van de plasmamembraan Delivery Tijdens Axon vertakking en neuronale Morphogenesis Definieer

Dit protocol beschrijft de isolatie van dorsale wortelganglion (DRG) neuronen geïsoleerd uit ratten en de kweek van DRG neuronen op een statisch voorgerekt celkweeksysteem om de uitlijning van axonen te verbeteren, met daaropvolgende co-cultuur van Schwann-cellen (SC's) om myelinisatie te bevorderen.

Een aanpak ter verbetering van Alignment en Myelination van dorsale wortel ganglion Neuronen

Dit manuscript bevat informatie over de fabricage van micro-tissue-gemanipuleerde neurale netwerken: driedimensionale micron-grootte constructies die bestaan ​​uit lange uitgelijnd axonale tracten die de geaggregeerde neuronale populatie (n) in een buisvormige hydrogel bekleden. Deze levende steigers kunnen dienen als functionele relais om neurale circuits te reconstrueren of te moduleren of als biofidelische testbedden die grijze-witte materie-neuroanatomie nabootsen.

Anatomisch Geïnspireerde Driedimensionale Microweefsel Geanimeerde Neurale Netwerken voor Nervous System Reconstructie, Modulatie en Modellering

Deze procedure beschrijft hoe snel neurieten georganiseerd in microfluïdische kamers kunnen initiëren, verlengen en verbinden met behulp van poly-D-lysine beklede kralen die zijn bevestigd aan micropipetten die leiden tot neuriet verlenging.

Rewiring Neuronal Circuits: een nieuwe methode voor snelle neuritische verlenging en functionele neuronale verbinding

Neriet-uitgroeianalyses bieden een kwantitatieve waarde over regeneratieve neuronale processen. Het voordeel van deze semi-automatische software is dat het cellichamen en neurieten afzonderlijk segmenteert door een masker te maken en verschillende parameters meet, zoals neurietlengte, aantal vertakkingspunten, cel-lichaamclusteroppervlak en aantal celclusters.

Standaardisatie van een nieuwe semi-automatische software voor het meten van de uitgroei van je nauriet 

Dit protocol beschrijft een microfluïdisch systeem dat neuronale metabole dynamiek modelleert na axonale verwonding, waardoor beeldvorming, multi-omics-analyse en mechanistische studies van intrinsieke metabole remodellering mogelijk zijn.

Microfluïdische chip voor axonale letselmodellen, constructie en het mogelijk maken van multi-omics-analyse

Leer axonale ontwikkeling bestuderen door neuronen mechanisch te manipuleren met gekalibreerde glasnaalden. Deze methode meet krachten in het microdyne-bereik tijdens axonverlenging.

Mechanische Manipulatie van Neuronen om axonale Development Controle

Meer video's verkennen