Zewnątrzkomórkowa identyfikacja neuronów ruchowych w puli motorycznej mięśni u Aplysia californica

Hui Lu; Jeffrey M. McManus; Hillel J. Chiel

doi:10.3791/50189

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Zewnątrzkomórkowa identyfikacja neuronów ruchowych w puli motorycznej mięśni u Aplysia californica

11.6K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/50189

⸱

25 marca 2013

Hui Lu¹ , Jeffrey M. McManus¹ , Hillel J. Chiel¹^,²^,³

¹Department of Biology, Case Western Reserve University , ²Department of Neurosciences, Case Western Reserve University , ³Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

W tym artykule

Podsumowanie

U zwierząt z dużymi zidentyfikowanymi neuronami (np.), analiza puli motorycznej odbywa się za pomocą technik wewnątrzkomórkowych^1,2,3,4. Niedawno opracowaliśmy technikę zewnątrzkomórkowej stymulacji i zapisu pojedynczych neuronów w Aplysia californica⁵. Opisujemy teraz protokół wykorzystania tej techniki do unikalnej identyfikacji i scharakteryzowania neuronów ruchowych w puli motorycznej.

Streszczenie

Ta technika zewnątrzkomórkowa ma zalety. Po pierwsze, elektrody zewnątrzkomórkowe mogą stymulować i rejestrować neurony przez osłonkę⁵, więc nie trzeba jej usuwać. W ten sposób neurony będą zdrowsze w eksperymentach zewnątrzkomórkowych niż w wewnątrzkomórkowych. Po drugie, jeśli zwoje są obracane przez odpowiednie przypięcie osłonki, elektrody zewnątrzkomórkowe mogą uzyskać dostęp do neuronów po obu stronach zwoju, co ułatwia i usprawnia identyfikację wielu neuronów w tym samym preparacie. Po trzecie, elektrody zewnątrzkomórkowe nie muszą przenikać do komórek, a zatem mogą być łatwo przenoszone tam iz powrotem między neuronami, powodując mniejsze ich uszkodzenia. Jest to szczególnie przydatne, gdy próbuje się nagrać wiele neuronów podczas powtarzających się wzorców motorycznych, które mogą utrzymywać się tylko przez kilka minut. Po czwarte, elektrody zewnątrzkomórkowe są bardziej elastyczne niż wewnątrzkomórkowe podczas ruchów mięśni. Elektrody wewnątrzkomórkowe mogą wyciągać i uszkadzać neurony podczas skurczów mięśni. W przeciwieństwie do tego, ponieważ elektrody zewnątrzkomórkowe są delikatnie dociskane do osłonki nad neuronami, zwykle pozostają nad tym samym neuronem podczas skurczów mięśni, a zatem mogą być stosowane w bardziej nienaruszonych preparatach.

Aby jednoznacznie zidentyfikować neurony ruchowe dla puli motorycznej (w szczególności mięśnia I1/I3 w Aplysia) za pomocą elektrod zewnątrzkomórkowych, można użyć cech, które nie wymagają pomiarów wewnątrzkomórkowych jako kryteriów: wielkości i lokalizacji somy, projekcji aksonalnej i unerwienia mięśni^4,6,7. Dla konkretnej puli motorycznej użytej do zilustrowania techniki, zarejestrowaliśmy nerwy policzkowe 2 i 3, aby zmierzyć projekcje aksonalne i zmierzyliśmy siły skurczu mięśnia I1 / I3, aby określić wzór unerwienia mięśni dla poszczególnych neuronów ruchowych.

Pokazujemy cały proces najpierw identyfikacji neuronów ruchowych za pomocą unerwienia mięśniowego, a następnie charakteryzowania ich czasu podczas wzorców motorycznych, tworząc uproszczoną metodę diagnostyczną do szybkiej identyfikacji. Uproszczona i szybsza metoda diagnostyczna jest lepsza w przypadku bardziej nienaruszonych preparatów, np. w zawieszonym preparacie masy policzkowej⁸ lub in vivo⁹. Proces ten może być również stosowany w innych basenach motorowych^10,11,12 w Aplysia lub w innych systemach zwierzęcych^2,3,13,14.