$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rdzeniowe MN są częścią ośrodkowego układu nerwowego, ale unerwiają mięśnie obwodowe, aby kontrolować ruch. W rozwijającym się rdzeniu kręgowym komórki progenitorowe MN (pMN) są ustalane zgodnie z sygnałami emanującymi ze struny grzbietowej i sąsiednich somitów. Wszystkie zróżnicowane postmitotyczne MN są następnie generowane z pMN, ostatecznie dając początek serii podtypów MN wzdłuż osi rostrocaudalnej rdzenia kręgowego1,2. Rdzeniowe MN są dobrze zorganizowane topograficznie i anatomicznie. Ich układ morfologiczny koreluje z pozycją odpowiedniego celu na peryferiach3. Po dotarciu do docelowych mięśni aksony otrzymują komórkowe i egzogenne czynniki neurotroficzne, które skłaniają je do rozciągania się i rozgałęziania w głąb mięśni. Wady unerwienia i rozgałęzień mogą przyczyniać się do zaniku tworzenia połączeń nerwowo-mięśniowych (NMJ). Na przykład Pea3 indukowany przez czynniki neurotroficzne pochodzenia glejowego (GDNF) jest niezbędny do arboryzacji aksonów w mięśnie skórne maksymalne (CM) i najszersze grzbietu (LD)4,5. Ponadto zarodki myszy z nokautem DINE wykazują wadliwą arboryzację nerwów przeponowych w przeponie, powodując niewydolność oddechową i śmiertelność natychmiast po urodzeniu6,7. Dlatego ten ostatni etap dojrzewania MN (tj. projekcja aksonalna i rozgałęzianie) ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia komunikacji między neuronami a komórkami docelowymi.
Aby wyświetlić wzorce arboryzacji, badacze zwykle przeprowadzają obrazowanie konfokalne lub mikroskopię fluorescencyjną dwufotonową próbek podzielonych na sekcje lub w całości zamontowanych8,9,10. Obie te techniki mikroskopowe generują akceptowalną rozdzielczość i penetrację głębokości. Mikroskopia światła fluorescencji dwufotonowej polega na wzbudzeniu fluoroforów poprzez jednoczesną absorpcję dwóch fotonów o niższej energii11. Ponieważ wzbudzenie dwufotonowe wykorzystuje promieniowanie bliskiej podczerwieni, zmniejszona częstotliwość wzbudzenia przyczynia się do zmniejszenia rozpraszania i lepszej penetracji tkanek do 1 mm w tkance, umożliwiając w ten sposób obrazowanie z większą głębokością. Mikroskopia konfokalna usuwa za pomocą filtrów nieostre sygnały i zbiera światło tylko w płaszczyźnie ogniskowej12. Dzięki takiemu podejściu obrazy próbek z różnych płaszczyzn ogniskowych można łączyć w celu uzyskania trójwymiarowego (3D) obrazu za pomocą funkcji Z-stack. Niemniej jednak intensywność sygnału jest zmniejszona, ponieważ większość światła jest blokowana, a duże apertury numeryczne przesłaniają głębię ostrości. Co ważniejsze, obie techniki przyczyniają się do poważnych uszkodzeń fotologicznych i fototoksyczności, ponieważ cała próbka jest oświetlona nawet wtedy, gdy w danym momencie obrazowana jest tylko jedna płaszczyzna.
Aby obejść te niedociągnięcia, LSFM stał się preferowaną alternatywą, z zaletami szybkości, wydajności światła i mniej fototoksyczności13,14. Ponadto LSFM umożliwia obrazowanie w wielu widokach. Podejście to jest szczególnie przydatne do wizualizacji aksonów motorycznych i ich końcówek rozpraszających się w miarę rozprzestrzeniania się w przestrzeni 3D. LSFM przewyższa pozostałe dwie opcje, ponieważ próbki są montowane na stoliku, który umożliwia obrót wokół osi pionowej i ruchy wzdłuż osi x, y i z. Taka konfiguracja pozwala nie tylko na minimalnie zablokowany widok próbki, ale także na wybór pożądanej ścieżki oświetlenia, co jest wadą mikroskopii dwufotonowej i konfokalnej, które wymagają montażu próbek na płaskim szkiełku. Dlatego LSFM jest najbardziej odpowiednim narzędziem do obrazowania 3D arboryzacji aksonów i do ilościowego oznaczania zakończeń nerwów ruchowych w zarodkach myszy.