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Optogenética do peixe-zebra: ativando neurônios somatossensoriais geneticamente modificados para estudar respostas comportamentais larvais

30 de abril de 2023

Neste artigo

Resumo

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Fonte: Palanca A. M. S., et al. Ativação optogenética de neurônios somatossensoriais de peixe-zebra usando ChEF-tdTomato. J. Vis. Exp. (2013).

Este vídeo descreve técnicas optogenéticas ativando neurônios somatossensoriais geneticamente modificados e registrando a resposta comportamental provocada com uma câmera de vídeo de alta velocidade.

Protocolo

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1. Monte larvas para experimentos de comportamento

  1. Faça 1,5% de agarose de baixo ponto de fusão em ddH2O e armazene em um bloco de calor de 42 ° C para evitar que solidifique.
  2. Usando uma pipeta Pasteur de vidro, transfira uma das larvas pré-selecionadas para um tubo de agarose de baixo ponto de fusão a 1,5% com o mínimo possível de água azul/embrião.
  3. Transfira as larvas em uma gota de agarose para uma pequena placa de Petri.
  4. Sob um microscópio de dissecação, posicione a larva dorsal para cima.
  5. Quando a agarose solidificar, corte a agarose com uma lâmina de barbear fina (bisturi # 11), deixando uma fatia de ágar ao redor de toda a larva.
  6. Faça dois cortes diagonais de cada lado da gema; tome cuidado para não cortar a larva.
  7. Encha a área ao redor da agarose com embrião/água azul.
  8. Afaste a agarose do tronco e da cauda da larva (Figura 1).

2 . Prepare o software de câmera e imagem de alta velocidade

  1. Monte a câmera de alta velocidade no escopo de dissecação.
  2. Conecte a câmera ao computador.
  3. Ligue o computador.
  4. Ligue a câmera de alta velocidade.
  5. Abra o software de vídeo/imagem (usamos o software de imagem AOS e descreveremos os procedimentos para usá-lo aqui, mas outro software de imagem é igualmente aceitável).
  6. Ajuste as configurações da câmera de acordo (ou seja, 1.000 quadros por segundo (fps), buffer de disparo de 50% ou outras configurações preferidas).
  7. Comece a gravar.

3. Ative neurônios individuais usando um laser de 473 nm

  1. Conecte o estimulador, o laser e o cabo óptico.
  2. Ligue o estimulador.
  3. Defina o estimulador para um máximo de 5 Volts e uma duração de pulso de 5 mseg.
  4. Ligue o laser de acordo com as instruções do fabricante.
  5. Use um microscópio de dissecação para posicionar a ponta do cabo óptico próximo ao corpo celular de um neurônio com expressão ChEF-tdTomato (Figura 1).
  6. Forneça pulso de luz azul para ativar o neurônio sensorial.
  7. Registre o comportamento usando uma câmera de alta velocidade definida em 500 ou 1.000 quadros por segundo.
  8. Repita o experimento conforme desejado, esperando 1 minuto entre cada ativação para evitar a habituação. (Registramos um mínimo de três respostas para cada neurônio).
  9. Para liberar as larvas, separe a agarose com uma pinça, tomando cuidado para não ferir o animal. Este animal pode se desenvolver ainda mais e o procedimento pode ser repetido em um estágio mais antigo para caracterizar o desenvolvimento do comportamento. O embrião também pode ser remontado para imagens confocais de alta resolução da célula ativada para correlacionar o comportamento com a estrutura celular, conforme descrito abaixo.
  10. Transfira a larva para a placa de cultura com água fresca azul / embrião. Usamos uma placa de 24 poços para acompanhar as larvas individuais.

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Resultados

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Figura 1. Diagrama de uma larva de peixe-zebra montada e neurônios representativos envolvidos na resposta ao toque larval. As larvas de peixe-zebra foram parcialmente montadas em 1,5% de baixa acarose de fusão (representada por linhas tracejadas ao redor da porção rostral da larva). Um neurônio trigêmeo (na cabeça) e um neurônio Rohon-Beard (no tronco) são representados em vermelho. As células de Mauthner são delineadas ...

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Agarose de baixo derretimento sigmaA9045ou equivalente
Placa de Petri (100x15 mm)qualquerqualquer
Lâminas de bisturi não estéreisFerramentas Científicas Finas, Inc.Rolamento 10011-00ou equivalente
água azul/embrião10 L ddH2O 0,6 g Instant Ocean 6 gotas de azul de metileno
Câmera de alta velocidadeAOS Technologies, Inc.X-PRI (130025-10)ou equivalente
Pipeta Pasteur de vidropescador1367820Bou equivalente (10-15 mm de diâmetro)
Laser portátil de 473 nmLasers de cristalCL-473-050ou maior potência, com opção TTL
Estimulador S48Astro-Med, Inc. Divisão de instrumentos de gramaS48Kou equivalente
TricaínasigmaRolamento A5040
Fibra óptica de 200 μmThorLabsAFS200/220Y-PERSONALIZADOCabo de remendo, comprimento: 3 m, extremidade A: FC/PC, extremidade B: FC/PC, revestimento: FT030
Fibra óptica de 50 μmThorLabsAFS50/125Y-PERSONALIZADOCabo de remendo, comprimento: 3 m, extremidade A: FC/PC, extremidade B: FC/PC, revestimento: FT030
24 placas de culturaGeneseeNº 25-102ou equivalente

Reimpressões e permissões

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Etiquetas

Zebrafish LarvaeOptogenetic ActivationSomatosensory NeuronsHigh Speed CameraRohon Beard NeuronTrigeminal NeuronChannelrhodopsin VariantAgarose MountingBlue Laser LightBehavioral Response

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