Artykuł metodologiczny

Optyczny zapis aktywności neuronalnej w wycinkach mózgu barwionych barwnikiem wrażliwym na napięcie

851 wyświetleń

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Źródło: Tominaga, Y., et al. Wide-field Single-photon Optical Recording in Brain Slices Using Voltage-sensitive Dye. J. Vis. Exp. (2019).

Ten film demonstruje procedurę obserwacji zmian w aktywności neuronalnej w wycinku mózgu zabarwionym barwnikiem wrażliwym na napięcie. Barwnik odzwierciedla zmiany w potencjale błonowym neuronu poprzez zmianę jego intensywności fluorescencji. Dzięki zastosowaniu bodźców elektrycznych i zaawansowanych technik obrazowania, proces ten umożliwia wizualne śledzenie zmian potencjału błony neuronalnej w czasie rzeczywistym w oparciu o fluorescencję VSD.

Protokół

Wszystkie procedury dotyczące próbek zwierzęcych zostały sprawdzone i zatwierdzone przez odpowiednią komisję ds. oceny etycznej zwierząt.

1. Codzienne przygotowanie aparatury doświadczalnej

  1. Włącz wzmacniacz, komputer i system kamery, a następnie sprawdź, czy oprogramowanie jest uruchomione.
  2. Umieść sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy (ACSF) w probówce o pojemności 50 ml i bąbelkuj karbogenem.
  3. Użyj pompy perystaltycznej do cyrkulacji ACSF. Dostosuj natężenie przepływu do około 1 ml/min.
  4. Wyreguluj wysokość pipety ssącej tak, aby poziom cieczy w komorze doświadczalnej był zawsze stały.
    nuta: Poziom roztworu jest ważny dla uzyskania stabilnego zapisu, dlatego regulację należy wykonać za pomocą mikromanipulatora.
  5. Zainstalować elektrodę uziemiającą wykonaną z żółtego wióra wypełnionego 3 M agarem KCl (2%) w uchwycie z drutem Ag-AgCl z niewielką ilością roztworu 3 M KCl.
  6. Napełnij niewielką ilość ACSF (około dwóch trzecich objętości) szklaną elektrodą (1 mm średnicy zewnętrznej, 0,78 mm średnicy wewnętrznej pociągniętą ściągaczem do mikropipet) za pomocą zwężającej się cienkiej żółtej końcówki rurki i umieść ją w uchwycie elektrody.
  7. Przymocuj uchwyt do pręta zainstalowanego w manipulatorze. Upewnij się za pomocą amplifier, że rezystancja elektrody wynosi około 1 MΩ.
    nuta: Elektroda krosowa z długim trzpieniem i szerokim otworem (4-8 μm) powinna być dobra do nagrywania w terenie i jako elektroda stymulująca.

2. Rozpoczynanie sesji nagraniowej

  1. Weź plasterek preparatu z wilgotnej komory za pomocą kleszczy.
  2. Szybko umieść plasterek w komorze doświadczalnej pod mikroskopem (Rysunek 1).
  3. Mocno wciśnij krawędź pierścienia w silikonowy O-ring. Uważaj, aby nie uszkodzić membrany ani dna komory doświadczalnej.
    nuta: Kierunek warstwy powinien być brany pod uwagę w odniesieniu do kierunku elektrod stymulujących i rejestrujących w polu view. Zdrowy plasterek powinien przykleić się do filtra membranowego, aby nie było potrzeby używania innych urządzeń do mocowania plastrów, takich jak ciężarki i siatki nylonowe.
  4. Umieść końcówkę elektrody stymulującej i elektrodę rejestrującą potencjał pola na plastrze pod mikroskopem ze światłem przechodzącym.
  5. Użyj systemu rejestracji elektrofizjologicznej, aby sprawdzić odpowiedź. Potwierdź zwykły (niezabarwiony) zapis elektrofizjologiczny z podaną konfiguracją.
    nuta: Elektrodę rejestrującą można pominąć, ale jest ona przydatna do sprawdzenia fizjologii wycinka.
  6. Dostosuj natężenie światła wzbudzającego do około 70-80% maksymalnej pojemności w kamerze, co odpowiada 13-15 mW/cm2 na próbce podczas próbkowania z częstotliwością 10 kHz za pomocą soczewki obiektywowej zanurzonej w wodzie 5x i soczewki tubowej 1x PLAN APO. Długość fali światła wzbudzenia wynosi 530 nm, a filtr emisyjny musi mieć > 590 nm.
    nuta: Użyj migawki, aby zminimalizować ilość światła wzbudzającego. Ciągła ekspozycja na światło może pogorszyć fizjologię plastru. Ewentualny szkodliwy wpływ światła zależy od intensywności i czasu trwania światła. Użyj zapisu elektrofizjologicznego, aby ocenić wpływ światła. W przypadku wytrzymałości 13-15 mW/cm2 górną granicą tolerancji powinna być ekspozycja około 1 s.
  7. Dostosuj ostrość za pomocą systemu akwizycji za pomocą fluorescencyjnego źródła światła, ponieważ ostrość może być różna w zależności od długości fali i rozpocznij akwizycję.
  8. Sprawdź dane w oprogramowaniu do akwizycji obrazów.
    nuta: Do szczegółowej analizy wykorzystaliśmy autorski pakiet mikroprogramistyczny oprogramowania do analizy numerycznej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

figure-results-1
Rysunek 1. System rejestracji sygnałów optycznych z preparatów plastrów. (A) Fotografia mikroskopu użytego do zobrazowania wycinków w bieżącym rękopisie. Układ optyczny składa się z soczewki obiektywu (5x NA0,60), skrzynki lustrzanej na filtr dichroiczny (580 nm) oraz soczewki projekcyjnej (tubusowej) (PLAN APO x1,0). Szybka kamera jest przymocowana do górnej części obiektywu projek...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
System szybkiej akwizycji obrazuBrainvision co. Sp. z o.o.MiCAM - UltimaSystem obrazowania
System szybkiej akwizycji obrazuBrainvision co. Sp. z o.o.MiCAM 02System obrazowania
Macroscepe do obrazowania szerokokątnegoBrainvision co. Sp. z o.o.Makroskop THTMakrozakres
System oświetlenia LED o wysokim natężeniu z stabilizatorem fotodiododowymBrainvision co. Sp. z o.o.LEX-2GOświetlenie LED
Oprogramowanie do akwizycji obrazówBrainvision co. Sp. z o.o.BV-anaoprogramowanie do akwizycji obrazów
Wielofunkcyjny stymulator elektrycznyBrainvision co. Sp. z o.o.ESTM-8Izolator bodźców + konwerter AD / DA
Filtr membranowy do podparcia plastrówMerk Millipore Ltd., MA, Stany ZjednoczoneOmnipore, pory JHWP01300, 0,45 μm,Filtr membranowy/ 0,45 13
Oprogramowanie do analizy numerycznejWavemetrics Inc., Oregon, Stany ZjednoczoneIgorProOprogramowanie analityczne
Izolator stymulacjiWPI Sp. z o.o.Samolot A395Izolator bodźca
Przetwornik AD/DAInstrutechSamolot ITC-18Przetwornik AD/DA
Barwnik wrażliwy na napięcie Di-4-ANEPPSInvitrogen, Thermo-Fisher Scientific, Waltham, MA, Stany Zjednoczonenumer katalogowy: D-1199Napęd VSD: Di-4-ANEPPS
Polietylenotleniowany olej rycynowySigma-AldrichCremophor EL C5135Polietylenowany olej rycynowy
powiedział: powiedział:

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Stymulacja elektrycznaobrazowanie fluorescencyjnepotencja czynno ciowypotencja b onowyelektrofizjologiaakwizycja obrazu

Powiązane artykuły