Эта статья имеет метод для тестирования monosynaptic связей между нейронами, используя Тетродотоксин и устойчивостью Тетродотоксин натриевых каналов, NaChBac.
Методическая статья
Эта статья имеет метод для тестирования monosynaptic связей между нейронами, используя Тетродотоксин и устойчивостью Тетродотоксин натриевых каналов, NaChBac.
Здесь новый метод называется Tetrotoxin (TTX) инженерии сопротивления для зондирования синапсов (TERPS) применяется для проверки на monosynaptic связей между нейронами целевой. Метод основан на совместное выражение трансгенных активатор с каналом Тетродотоксин стойкие натрия, NaChBac, в конкретных Пресинаптический нейрон. Соединения с предполагаемым пост синаптических партнерами определяются поклеточного записи присутствии TTX, который блокирует электрической активности нейронов, которые не выражают NaChBac. Этот подход может быть изменен для работы с любой активатор или кальция изображений как репортер соединений. TERPS добавляет растущий набор инструментов для определения подключения в сети. Однако TERPS является уникальным в том, что он также достоверно сообщает, сыпучих или объем передачи и распространения передачи.
Одной из основных целей нейронауки является сопоставление связей между нейронами, чтобы понять, как информация течет через схемы. Многочисленные подходы и ресурсы стали доступны для тестирования для функциональной связи между нейронами в диапазоне моделей систем1,2. Для генерации наиболее точных электросхемы с помощью электрофизиологии, важно решить, являются ли наблюдаемые соединения между двумя ячейками прямой и monosynaptic против косвенной и полисинаптические. Золотой стандарт для изготовления это различие в млекопитающих нейронов является измерить задержку между одной action potentials в пресинаптическом клеток и начала возбуждающих постсинаптических токов (EPSCs) в второй нейрон. Monosynaptic соединения должны иметь короткие задержки несколько миллисекунд и низкой изменчивости3. Этот подход может быть сложным в беспозвоночных нейронов, потому что синапсы могут возникнуть в их дендритов далеко от соматических записи сайта, вызывая задержки в обнаружения благодаря давно electrotonic расстояния между постсинаптических проводимости и запись электрод. Такие задержки могут внести неясность в отношении поли-против monosynaptic взносов. Кроме того небольшие синаптических события могут распадаться до достижения соматических записи сайта и вождения сильнее Пресинаптический деятельности, вероятно, привлечь полисинаптические события.
Различные методы были разработаны для проверки для monosynaptic соединений в беспозвоночных. Один подход использует высокий двухвалентной катион растворы (Hi-ди), содержащие избыток мг++ и Ca++. Это решение блокирует полисинаптические соединения путем уменьшения вероятности выпуска и увеличение порога потенциал действия в пользу обнаружения monosynaptic ввода4,5. Определение точного соотношения мг++ ЦС++ требуется, однако, не является тривиальным и полисинаптические взносов может сохраняться даже скромные стимуляции6. Альтернативный подход, называемый GFP восстановление через Synaptic партнеров (ГРАСП) принимает преимущество близости между предварительной и постсинаптической мембраны, найдены на синапсы вывести monosynaptic подключения 7. Здесь компонент зеленого флуоресцентного белка (ГПУП) выражается в один нейрон, и дополнительный фрагмент молекулы выражается в предполагаемый постсинаптических партнера. Наличие флуоресценции указывает, что две нейроны находятся в достаточно тесной близости разрешить восстановление GFP молекулы и подразумевает существование синапса. ХВАТКА может сообщить синапсы ложно, хотя, если две клетки тесно соединенный мембраны, как нерв или брошюре. Варианты ГРАСП ликвидации таких ложных срабатываний, привязывая Пресинаптический фрагмент GFP непосредственно к Синаптобревин, таким образом позволяя восстановление только на активных синапсы8. В то время как ХВАТКА и его варианты играют важную роль в определении функциональной связи у дрозофилы ЦНС, некоторые соединения могут не быть сделаны видимыми ГРАСП если расстояния между предварительной и постсинаптических партнеров относительно большой. Это особенно актуально в оценке объема передачи, связанные с neuromodulation9 или ингибирования ГАМК10.
Здесь взаимодополняющими и Роман метод показан для тестирования прямой monosynaptic соединений в дрозофилы ЦНС. Этот метод, называемый Тетродотоксин инженерии сопротивления для зондирования синапсов (TERPS), работает совместно выражением Тетродотоксин (TTX)-устойчивые натриевых каналов, NaChBac и активатор optogenetic в пресинаптической клетке во время записи от предполагаемого 9постсинаптических партнеров. Присутствии TTX вся деятельность, потенциал действия опосредованной подавляется в клетках отличных выражения NaChBac. NaChBac канал выборочно восстанавливает возбудимости в пресинаптическом целевой ячейки, разрешительные свет вызвала синаптической передачи. Этот метод позволяет сильный активации нейронов пресинаптическом, таким образом, что подключения могут быть решены что соматические записи при одновременном снижении вероятности вербовки полисинаптические цепей. Важно отметить, что эта техника позволяет исследование объема передачи и раскрывает распространения передатчика, освобождены от одного нейрона всей цепи. Кроме того TERPS может выявить химической природы связи через обычные фармакологии. TERPS подходит для использования в любой системе модель, которая позволяет трансгенных выражение TTX-нечувствительным натриевых каналов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Подготовьте мух и идентифицировать GAL4 промоутер линии
2. подготовить TTX фондовой
3. подготовить мух для электрофизиологии
4. получить поклеточного запись
5. Проверка синаптических подключения
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
TERPS используется для различения между моно - и полисинаптические взносов в синаптических связей между нейронами. Хотя слабые стимуляции ячейки могут быть использованы для проверки прямых соединений, вождение более Пресинаптический деятельности часто новобранцев полисинаптические соединения (рис. 1A). TERPS работает путем совместного выражения TTX-нечувствительным натриевых каналов NaChBac и активатор optogenetic и тестирование соединения присутствии TTX для...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
TERPS анализ дополняет текущие методы, используемые для цепи, растрескивание, позволяя обнаружения синапсов между выявленными нейронов. В частности подход показывает monosynaptic соединения широко глушителей потенциалы действия с TTX при восстановлении возбудимости в совокупность нейронов с TTX-нечувствительным натриевых каналов NaChBac. Синаптических выпуска вызвало optogenetic стимуляция хотя постсинаптических события контролируются с поклеточного записей. TERPS отличает себя от других подходов, таких как ГРАСП, будучи...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Мы хотели бы поблагодарить Джошуа певица, Джонатан Шенк, а также продуманный рецензентам для комментариев по рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить Бен Уайт и Гарольд закон для обсуждения вопроса о технике. Джонатан Шенк представила данные на рисунке 3A. Эта работа была поддержана грантом фонда Уайтхолла и NIH R21 на QG.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| UAS-csChrimson | Bloomington Drosophila Stock Center | 55135 | Используется в качестве нейроактиватора |
| UAS-NaChBac | Bloomington Drosophila Stock Center | 9466 | Resotores возбудимость в клетках в TTX |
| Тетродотоксин | Tochris | 1078 | Для покупки TTX может потребоваться специальное разрешение, так как это контролируемое вещество |
| все транс-ретиналы | Sigma-Aldrichall trans-Retinal | R2500 | Требуется кофактор для каналродопсина |
| Свариваемый 321 Нержавеющая сталь Лист, 0.002" Толстый, 10" Широкий | McMaster Carr | 3254K7 | Используется для изготовления индивидуального держателя для мух. Изготовленная на заказ фольга может быть вырезана лазером в pololu.com из предоставленного PDF-файла |
| Препарирование Микроскоп | Zeiss | Stemi 2000-C | Используется для препарирования |
| препарата Waxer | Almore | Eectra Waxer 66000 | Используется во время вскрытия для фиксации мухи в фольге |
| Парафин | Joann | 4917217 | Используется с ваксером |
| Щипцы No 5 | Fine Science Tools | #5CO | Используется для пресечения и обнажения |
| Ножницы для препарирования | Fine Science Tools | 15001-08 | Используется для удаления частей кутикулы при рассечении |
| Вольфрамовая проволока | A-M Systems | 797500 | Используется с электролизом для изготовления заточенных игл для рассечения |
| Возвратный перистальтический насос | Simply Pumps (Amazon) | PM200S | для рециркуляции TTX |
| Регулятор скорости для перистальтический насос | Zitrades (Amazon) | Н/Д | Контроллер затемнения ШИМ для светодиодных фонарей или ленты, 12 Вольт 8 ампер, регулируемый яркость выключателя света Контроллер диммера DC12V 8A 96 Вт для светодиодной ленты B |
| Versa-Mount Прецизионный регулятор сжатого воздуха | McMaster Carr | 1804T1 | Для подачи положительного давления при наложении заплатки |
| Стеклянные капилляры | World Precision Instruments | TW150F-3 | Для патч-пипеток |
| Многоцелевой манометр | McMaster Carr | 3846K431 | Манометр для регулятора давления |
| Электрофизиологическая камера | Dage MTI | IR-1000 | Подойдет любая камера, которая работает в ИК диапазоне (850 нм). Вы не хотите использовать красную подсветку, так как это может активировать csChrimson |
| IR LED | Thorlabs | M850F2 | Для косого освещения |
| волоконно-оптический для ИК светодиода | Thorlabs | M89L01 | Couples to IR LED |
| объектив объектива | Olympus 40X | LUMPlanFLN | Это можно использовать на большинстве микросципов, и он хорошо подходит для визуализации нейронов мухи. |
| Янтарный светодиод | Thorlabs | M590L3d | Для визуализации RFP и mCherry |
| Blue LED | Thorlabs | M470L3dДля | визуализации GFP |
| GFP набор фильтров | Chroma | 49011Для | визуализации GFP или стимуляции канала2rhodopsin |
| Пользовательский набор фильтров mCherry Chroma | et580/25x и t600lpxr (из набора 49306), но с барьерной/эмиссионной оптикой et610lp | Используйте только если вы хотите пропатчить идентифицированные нейроны с channel2rhodopsin | |
| Dichroic для объединения янтарного и синего LED | Thorlabs | DMLP550R | Используйте только патч под mCherry и возбуждайте channel2rhodopsin синим светом. |
| Красные | светодиодыПоддержка | Cree XPE 620 - 630 нм | Используется для управления светодиодами csChrimson |
| LED Driver | LEDSupply | 3021-D-E-1000 | Используется для управления светодиодами для оптогенетической стимуляции |
| Манипулятор | Sutter Instruments | MP-225 | Используется для позиционирования пипетки во время записи |
| Patchclamp Amplifier | A-M Systems | Модель 2400 | Подходит |
| Бессельский фильтр | Warner Instruments | LPF 202A | Вспомогательный фильтр, используемый для фильтрации кривой тока к осциллографу во время коммутации. |
| Система сбора данных | Национальные инструменты | NI PCIe-6321 781044-01 | Используется для записи данных с усилителя на компьютер |
| Соединительный блок - BNC Terminal BNC-2090A | National Instruments | 779556-01 | Используется для подключения усилителя к плате сбора данных. |
| Стальная фольга | McMaster Carr | 3254K7 | Стальная фольга для нестандартной записывающей камеры |
| Магниты | K& J Magnetics | D42 | Для крепления записывающей камеры к кольцевой стойке |
| 1/16" Cell Cast Acrylic Clear | Pololu | Используется для изготовления записывающей камеры на заказ. Акрил можно вырезать лазером в pololu.com из предоставленного PDF-файла |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение