Name: Revealing Neurale Circuit Topografie in Multi-Color (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-11-14T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Leer een in vivo traceringstechniek met WGA-Alexa-fluoroforen voor neurale circuitmapping in het cerebellum, cortex en ruggenmerg van muizen. Deze methode biedt heldere driedimensionale beelden van topografische projecties.

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

Dit werk werd ondersteund door de nieuwe onderzoeker start-up gelden van Albert Einstein College of Medicine van de Yeshiva University aan RVS.

<ol><li>Apps, R., Hawkes, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+cortical+organization%3A+a+one-map+hypothesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cerebellar cortical organization: a one-map hypothesis.</a> Nat. Rev. Neurosci. 10, 670-681 (2009).</li>
<li>Grishkat, H. L., Eisenman, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+spinocerebellar+projection+in+the+prenatal+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Development of the spinocerebellar projection in the prenatal mouse.</a> J. Comp. Neurol. 363, 93-108 (1995).</li>
<li>Mesulam, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMesulam%2C+M+%22Tracing+neural+connections+with+horseradish+peroxidase%22">Tracing neural connections with horseradish peroxidase</a>. , Wiley. New York. (1982).</li>
<li>Reeber, S. L., Sillitoe, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+expression+of+a+cocaine-+and+amphetamine+regulated+transcript+%28CART%29+peptide+reveals+complex+circuit+topography+in+the+rodent+cerebellar+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Patterned expression of a cocaine- and amphetamine regulated transcript (CART) peptide reveals complex circuit topography in the rodent cerebellar cortex.</a> Journal of Comparative Neurology. , (2011).</li>
<li>Reeber, S. L., Gebre, S. A., Sillitoe, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+mapping+of+afferent+topography+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Struct.+Funct%22%5BJournal%5D)">Fluorescence mapping of afferent topography in three dimensions.</a> Brain. Struct. Funct. , (2011).</li>
<li>Sillitoe, R. V., Stephen, D., Lao, Z., Joyner, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engrailed+homeobox+genes+determine+the+organization+of+Purkinje+cell+sagittal+stripe+gene+expression+in+the+adult+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Engrailed homeobox genes determine the organization of Purkinje cell sagittal stripe gene expression in the adult cerebellum.</a> J. Neurosci. 28, 12150-12162 (2008).</li>
<li>Sillitoe, R. V., Vogel, M. W., Joyner, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engrailed+homeobox+genes+regulate+establishment+of+the+cerebellar+afferent+circuit+map%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Engrailed homeobox genes regulate establishment of the cerebellar afferent circuit map.</a> J. Neurosci. 30, 10015-10024 (2010).</li>
<li>Vig, J., Goldowitz, D., Steindler, D. A., Eisenman, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compartmentation+of+the+reeler+cerebellum%3A+segregation+and+overlap+of+spinocerebellar+and+secondary+vestibulocerebellar+fibers+and+their+target+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Compartmentation of the reeler cerebellum: segregation and overlap of spinocerebellar and secondary vestibulocerebellar fibers and their target cells.</a> Neuroscience. 130, 735-744 (2005).</li>
<li>Vogel, M. W., Prittie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topographic+spinocerebellar+mossy+fiber+projections+are+maintained+in+the+lurcher+mutant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Topographic spinocerebellar mossy fiber projections are maintained in the lurcher mutant.</a> J. Comp. Neurol. 343, 341-351 (1994).</li>
<li>Voogd, J., Broere, G., van Rossum, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+medio-lateral+distribution+of+the+spinocerebellar+projection+in+the+anterior+lobe+and+the+simple+lobule+in+the+cat+and+a+comparison+with+some+other+afferent+fibre+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatr.+Neurol.+Neurochir%22%5BJournal%5D)">The medio-lateral distribution of the spinocerebellar projection in the anterior lobe and the simple lobule in the cat and a comparison with some other afferent fibre systems.</a> Psychiatr. Neurol. Neurochir. 72, 137-151 (1969).</li>
<li>Wu, H. S., Sugihara, I., Shinoda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+patterns+of+single+mossy+fibers+originating+from+the+lateral+reticular+nucleus+in+the+rat+cerebellar+cortex+and+nuclei%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Projection patterns of single mossy fibers originating from the lateral reticular nucleus in the rat cerebellar cortex and nuclei.</a> J. Comp. Neurol. 411, 97-118 (1999).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

We hebben de chirurgische en technische details die nodig zijn voor een succesvolle axonale en dendriet traceren met behulp van een nieuwe tl-gebaseerde aanpak voor snel etikettering van neurale projecties in het ontwikkelen en volwassen muizen. Met behulp van WGA-Alexa laten we zien hoe tracers en markers kan gebruikt worden voor het analyseren van patronen circuit topografie met een hoge resolutie en in drie dimensies. Veel tracers zijn beschikbaar voor het traceren van neuronale circuits ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Apparatuur / Reagentia </td><td> Model / Catalogus nummer </td><td> Vennootschap </td></tr><tr><td> Bead sterilisator </td><td> Model Steri 250 Cat. # 18000-45 </td><td> Fine Science Tools </td></tr><tr><td> Cauterizer </td><td> Cat. # 18000-00 </td><td> Fine Science Tools </td></tr><tr><td> Borosilicaatglas haarvaten </td><td> Cat. # 300056 </td><td> Harvard Apparatuur </td></tr><tr><td> Dual stage Glas Micropipet Puller </td><td> Model 001-PC-10 </td><td> Narishige </td></tr><tr><td> Micrometer spuit </td><td> Cat. # GS-1100 </td><td> Gilmont Instruments </td></tr><tr><td> Small Animal stereotaxische Instrument </td><td> Model 940-A </td><td> Kopf Instrumentatie </td></tr><tr><td> Electrode Manipulator </td><td> Model 960 </td><td> Kopf Instrumentatie </td></tr><tr><td> Vetcare kamer </td><td> Cat. #340508 </td><td> Harvard Apparatuur </td></tr><tr><td> Verwarming Pad </td><td> Cat. # 341241 </td><td> Harvard Apparatuur </td></tr><tr><td> Leica DFC360 FX camera </td><td> DFC360 FX </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica camera DFC490 </td><td> DFC490 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica DM5500 microscoop </td><td> DM5500 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica DFC3000 FX camera </td><td> DFC3000 FX </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Leica MZ16 FA microscoop </td><td> MZ16 FA </td><td> Leica </td></tr><tr><td> CY3 Filter </td><td> Model # 11600231 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> FITC-filter </td><td> Model # 11513880 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> A4 DAPI / UV-filter </td><td> Model # 11504162 </td><td> Leica </td></tr><tr><td> Tarwekiemen agglutinine, Alexa Fluor 488 conjugaat </td><td> Cat. # W11261 </td><td> Invitrogen </td></tr><tr><td> Tarwe germ agglutinine, Alexa Fluor 555 conjugaat </td><td> Cat. # W32464 </td><td> Invitrogen </td></tr></tbody></table>

revealing neurale circuit topografie in multi-color

Revealing Neural Circuit Topography in Multi-Color

Neurale circuits worden georganiseerd in functionele topografische kaarten. Om de complexe schakeling architectuur te visualiseren we een aanpak ontwikkeld om op betrouwbare wijze het etiket van de wereldwijde patronen van meerdere topografische projecties. Het cerebellum is een ideaal model om de ordelijke rangschikking van neurale circuits te bestuderen. Zo heeft de organisatie van de compartimenteel spinocerebellaire bemoste vezels bewezen een onmisbaar systeem voor het bestuderen van bemoste vezels patronen worden. We hebben onlangs aangetoond dat tarwekiem agglutinine (WGA) geconjugeerd aan Alexa 555 en 488 kan worden gebruikt voor het opsporen van spinocerebellaire bemoste vezels projecties in het ontwikkelen en volwassen muizen (Reeber et al.. 2011). We vonden drie belangrijke eigenschappen die de WGA-Alexa tracers wenselijk tools te maken voor de etikettering neurale projecties. De eerste, Alexa fluoroforen zijn intens en de helderheid zorgt voor wholemount imaging direct na tracing. Ten tweede, WGA-Alexa tracers label het gehele traject van het ontwikkelen en volwassen neurale projections. Derde, WGA-Alexa tracers snel vervoerd in zowel de retrograde en anterograde richtingen. Hier beschrijven we in detail hoe de tracers en andere benodigde gereedschappen, hoe u de chirurgie voor spinocerebellaire tracing presteren en de beste manier om de afbeelding getraceerd projecties in drie dimensies te bereiden. Kortom, we bieden een stap-voor-stap tracing protocol dat nuttig zal zijn voor het ontcijferen van de organisatie en de connectiviteit van de functionele kaarten niet alleen in de kleine hersenen, maar ook in de cortex, de hersenstam en het ruggenmerg.

Wij bieden een praktische gids voor het leveren van tracers<em&gt; In vivo</em&gt; En gebruik de spinocerebellaire route als modelsysteem om essentiële stappen voor een succesvolle neuronale circuit analyse bij muizen aan te tonen. We beschrijven in detail onze veelzijdige tracing-protocol, dat tarwekiem agglutinine (WGA) geconjugeerd aan Alexa fluoroforen exploits.

Revealing Neurale Circuit Topografie in Multi-Color

Neurale circuits zijn georganiseerd in functionele topografische kaarten. Om complexe circuitarchitectuur te visualiseren, hebben we een methode ontwikkeld om betrouwbaar ...

Deze procedure beschrijft een veelzijdig in vivo traceringsprotocol dat gebruikmaakt van tarwekiemglutenine geconjugeerd aan Alexa-fluorforen om neurale circuits te traceren. Eerst wordt een incisie gemaakt in de lagere thoracale regio en de bovenste lumbale regio, waarna de fascia en de oppervlakkige rugspieren worden doorgesneden. De tweede stap is het uitvoeren van een dorsale laminectomie.Vervolgens wordt de micro-elektrode klaargemaakt en bevestigd aan de micromanipulator. Hierna volgt de drukinjectie van neurale tracers in het ruggenmerg. De laatste stap van deze procedure is het bieden van de juiste postoperatieve zorg tijdens het herstel en het toewijzen van voldoende tijd zodat de tracers door de doelsporen kunnen worden getransporteerd.Uiteindelijk kunnen er resultaten worden verkregen die de organisatie en connectiviteit van topografische kaarten in de cerebellumcortex, hersenstam en het ruggenmerg aantonen via immunofluorescentiemicroscopie. Het belangrijkste voordeel van deze tracer ten opzichte van bestaande tracers zoals BDA of W-G-A-H-R-P, is dat WGA Alexa-tracers helder genoeg zijn voor beeldvorming van alle preparaten direct na het traceren. Deze methode zou kunne

revealing-neural-circuit-topography-in-multi-color

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Een fundamenteel probleem in ons begrip van corticale circuit is hoe netwerken in verschillende corticale lagen coderen zintuiglijke informatie. We beschrijven hier elektrofysiologische technieken gebruik te maken van multi-contact laminaire elektroden voor single-eenheden en lokale veld mogelijkheden en de huidige analyses opnemen corticale lagen te identificeren.

Het onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode

Deze paper introduceert een benadering van het combineren van laser scanning fotostimulering met hele cel opnames in transgene muizen die GFP in beperkte remmende neuron populaties. De techniek maakt uitgebreide mapping en kwantitatieve analyse van lokale synaptische circuits specifieke remmende corticale neuronen.

Het in kaart brengen Remmende neuronale circuits door Laser Scanning fotostimulatie

Neurale circuits topografisch georganiseerd in functionele compartimenten specifieke moleculaire profielen. Hier bieden wij de praktische en technische stappen voor het openbaren van globaal brein topografie met behulp van een veelzijdige wholemount immunohistochemische kleuring aanpak. We zien het nut van de methode met behulp van de goed begrepen morfologie en de circuits van cerebellum.

Wholemount Immunohistochemie voor het openbaren van Complex Brain Topografie

Een werkwijze wordt beschreven voor het labelen neuronen met fluorescente kleurstoffen in voorafbepaalde functionele micro-domeinen van de neocortex. Eerst wordt intrinsieke optisch imaging gebruikt om een ​​functionele kaart te verkrijgen. Dan twee-foton microscopie wordt gebruikt om het etiket en beeld neuronen binnen een micro-domein van de kaart.

Gerichte Labeling van neuronen in een specifiek functioneel Micro-domein van de neocortex door combinatie van intrinsieke signaal en twee-foton Imaging

Dit protocol beschrijft grootschalige reconstructies van selectieve neuronale populaties, het label na retrograde infectie met een gemodificeerde rabiësvirus uiten van fluorescerende markers, en onafhankelijke, onpartijdige cluster analyses waarmee uitgebreide karakterisering van morfologische metrics onder verschillende neuronale subklassen.

Grootschalige Reconstructies en Onafhankelijk, Unbiased Clustering Gebaseerd op morfologische Metrics om neuronen te classificeren in Selective Populaties

Hier presenteren we een procedure voor het uitvoeren van grootschalig Ca 2+ beeldvorming met cellulaire resolutie over meerdere corticale lagen in vrij bewegende muizen. Honderden actieve cellen kunnen tegelijkertijd worden waargenomen met behulp van een miniatuur kop microscoop gekoppeld met een geïmplanteerde prisma sonde.

Multi-layer Cortical Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Beeldvorming in vrij bewegende muizen met prisma sonde en geminiaturiseerde fluorescentiemicroscopie

Wanneer geïntegreerd met een kopplaat en een optisch ontwerp dat compatibel is met zowel enkelvoudige als twee-fotonmicroscopen, biedt de microprismalens een aanzienlijk voordeel bij het meten van neurale reacties in een verticale kolom onder verschillende omstandigheden, waaronder goed gecontroleerde experimenten in hoofdvaste toestanden of natuurlijke gedragstaken bij vrij bewegende dieren.

Langetermijnbeeldvorming van geïdentificeerde neurale populaties met behulp van microprisma's in vrij bewegende en met het hoofd gefixeerde dieren

Primaire sensorische gebieden in de neocortex vertonen unieke spontane activiteiten tijdens de ontwikkeling. Dit artikel beschrijft hoe individuele neuronactiviteiten en primaire sensorische gebieden kunnen worden gevisualiseerd om gebiedsspecifieke synchrone activiteiten bij neonatale muizen in vivo te analyseren.

In vivo visualisatie van spontane activiteit in de sensorische cortex van neonatale muizen met een resolutie van één neuron

Hier gebruiken we HD-MEA om ons te verdiepen in de computationele dynamica van grootschalige neuronale ensembles, met name in hippocampussen, olfactoriusbolcircuits en menselijke neuronale netwerken. Het vastleggen van spatiotemporele activiteit, gecombineerd met computationele tools, geeft inzicht in de complexiteit van neuronale ensembles. De methode verbetert het begrip van hersenfuncties en identificeert mogelijk biomarkers en behandelingen voor neurologische aandoeningen.

Vastleggen en analyseren van multimodale grootschalige neuronale ensembledynamiek op CMOS-geïntegreerde micro-elektrode-array met hoge dichtheid

Hier presenteren we twee protocollen voor de registratie van micro-elektrocorticografie met hoge dichtheid (μEcoG) bij ratten en muizen, inclusief chirurgische, implantatie- en registratiemethoden. μECoG-opnames worden uitgevoerd in combinatie met laminaire polytrode-opname in de auditieve cortex van de rat of met optogenetische manipulatie van neurale activiteit in de somatosensorische cortex van de muis.

Multischaalonderzoek van corticale verwerking door integratie van laminaire polytrodes en optogenetica met micro-elektrocorticografie bij knaagdieren

Leer een in vivo traceringstechniek met WGA-Alexa-fluoroforen voor neurale circuitmapping in het cerebellum, cortex en ruggenmerg van muizen. Deze methode biedt heldere driedimensionale beelden van topografische projecties.

Revealing Neurale Circuit Topografie in Multi-Color

Meer video's verkennen