Здесь мы опишем процедуру для очистки ткани, люминесцентные маркировки и крупномасштабных изображений мыши мозговой ткани, которая, таким образом, позволяет визуализации трехмерных организации типов клеток коры головного мозга.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы опишем процедуру для очистки ткани, люминесцентные маркировки и крупномасштабных изображений мыши мозговой ткани, которая, таким образом, позволяет визуализации трехмерных организации типов клеток коры головного мозга.
Неокортекс млекопитающих состоит из многих типов возбуждающих и ингибирующих нейронов, каждый с конкретными электрофизиологических и биохимических свойств, синаптических связей, и в естественных условиях функции, но их основные функциональные и анатомические плохо понимается Организация от сотовой сети шкалой. Здесь мы описываем метод для трехмерных изображений дневно меченых нейронов через большие участки мозга для расследования кортикального слоя клеточной организации. Конкретные типы нейронов помечены введения флуоресцентных Ретроградная нейрональных Трейсеры или выражением флуоресцентных белков у трансгенных мышей. Блока мозга образцы, например, полушария, готовятся после фиксации, прозрачными с ткани, очистка методов и подвергается флуоресцентный immunolabeling типов конкретных клеток. Большие площади, проверяются с помощью конфокальной или два Фотон Микроскопы, с большого расстояния рабочих целей и моторизованных этапов. Этот метод может решить периодической организации конкретного типа microcolumn функциональных модулей ячейки в коры головного мозга мыши. Процедура может быть полезным для изучения трехмерной сотовой архитектуры в областях различных мозга и других сложных тканей.
Неокортекс млекопитающих состоит из большого числа типов клеток, каждый с картин выражения определенного гена, электрофизиологических и биохимических свойств, синаптических связей, и в естественных условиях функции1,2 ,3,4,5,6,7. Ли эти типы клеток организованы неоднократные структуры был неясным. Корковых столбцы, включая столбцы визуальные ориентации и соматосенсорные бочки, повторили структур, но их клеточной Организации остается неясным8,9. Они присутствуют в конкретных областях, коры и не мозг всей системы.
В слое 5 кортикальное значительное большинство нейронов, подразделяются на четыре основных типа. Основной тип возбуждающих нейронов, югу мозгового проекции нейронов, проекты аксоны подкорковых целей, включая Понс, спинного мозга и четверохолмия и, таким образом, представляет основные корковые выходной путь10. Проекции корковых нейронов, другой основной тип возбуждающих нейронов, иннервируют коры10. Ингибирующих нейронов также содержит два основных класса: выражая Парвальбумин и соматостатина выражая клетки11.
Недавние анализы показывают, что типы четыре ячейки организованы в неоднократных структуры12,,1314. Югу мозгового проекции нейронов12,13,14 и корковые проекции нейронов14 организовать в конкретных microcolumns тип ячейки диаметром 1 – 2 клетки. Парвальбумин выражая и соматостатина выражая клетки выровнять специально с microcolumns югу мозгового проекции нейронов, но не с microcolumns проекции корковых нейронов14. Microcolumns, сами периодически выровнять форма шестиугольная решетка массива14 и присутствуют в нескольких корковых областях, включая визуальные и соматосенсорные мотор районы мыши мозга12,14 и на языке области человеческого мозга13. Нейронов в отдельных microcolumn выставку синхронизированной активности и имеют аналогичные сенсорные ответы14. Эти наблюдения показывают, что слой 5 типов клеток организовать в структуру решетки microcolumn, представляющий первый известный мозг всей Организации повторения функциональных модулей.
Microcolumns имеют радиус около 10 мкм и пространственной периодичности приблизительно 40 мкм. Кроме того параллельно с их апикальных дендритов и изменения в зависимости от их позиции в коре14ориентации microcolumns. Таким образом система microcolumn трудно анализировать с помощью обычных корковых ломтики с типичной толщиной в несколько десятков микрометров. Кроме того анализ периодичности требует трехмерных данных от широкий спектр областей мозга и, следовательно, типичный визуализации области конфокальной микроскопии или в естественных условиях 2-фотонных изображений является слишком узким.
Недавно были разработаны методы для очистки толстые ткани15,16. Здесь мы описываем применение этих методов для получения типов основных клеток мыши кортикальное слоя 5 крупномасштабных, трехмерные изображения, которые составляют систему microcolumn. Subcerebral проекции нейронов помечены путем ретроградного маркировки или выражение расширенной Зеленый флуоресцирующий белок в Панамакс egfp трансгенных мышей12и корковые проекции, которые нейронами помечены путем ретроградного маркировки или выражением tdTomato в Tlx3-cre/Ai9 мышей17. Парвальбумин выражая и соматостатина выражая клетки помечены, иммуногистохимия. Метод (антитела шкалы S) AbScale18 используется для антитело пятная экспериментов, в то время как для других экспериментов используется метод SeeDB (см. глубокие мозга)19 . Эти методы преодоления вышеуказанных трудностей обычных методов обработки изображений и выявить точные клеточной организации слой 514.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все экспериментальные процедуры были одобрены RIKEN Wako животных эксперименты Комитета и Комитета по безопасности RIKEN генетической рекомбинации эксперимент и соответствии организационных руководящих животных зал RIKEN мозга науки Институт.
1. Подготовка изображений камер
2. tracer инъекций
Примечание: Сделать инъекции в Понс (2.1) или четверохолмия (2.2). Инъекции в Понс лейбл югу мозгового проекции нейронов в широкий мозга регионе, включая визуальные и мотор районах, тогда как инъекции в четверохолмия этикетки югу мозгового проекции нейронов в области визуального. Для управления экспериментов придать солевых вместо дневно меченых холеры токсин Субблок б. Для поддержания стерильные условия использования стерилизовать оборудование и резиновые перчатки, очищены с этанолом.
3. Фиксация и обрезки
4. Очистка без антитело пятная (метод SeeDB)
5. Очистка с антитело пятная (метод elAbSca)
6. Определение положения ячейки
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы помечены корковых проекции нейронов выражением tdTomato в Tlx3-cre/Ai9 трансгенных мышей и визуализированы югу мозгового проекции нейронов путем впрыскивать Ретроградная трассировщик CTB488 в Понс. Левое полушарие мозга был подвергнут к методу SeeDB и сканирование с помощью двух Фотон микроскоп оснащен-погружения в воду долгий расстояние цель (25 X, н.а. 1.1, рабочее расстояние 2 мм) и моторизованного столика. Стек 401 изображений (512 x 512 пикселов; размер пикселя =...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы представили процедуры для получения крупных трехмерные изображения клетки конкретного типа организации типов основных клеток мыши кортикальное слоя 5. По сравнению с обычных ломтик окрашивание, метод является более полезным в определении трехмерной Организации коры головного мозга. Этот метод позволяет захвата изображений из более широких и более глубоких зонах мозга по сравнению с типичными в естественных условиях 2-Фотон микроскопии или обычных confocal микроскопии и, таким образом, можно разрешить всесторо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Мы благодарим Atsushi Miyawaki и Хироси Хама за их советы по AbScale эксперименты, Чарльз Yokoyama для редактирования рукописи, Эрико Ohshima и Миюки Кишино для их технической помощи. Эта работа была поддержана исследовательских фондов от RIKEN т.г. и дотаций для научных исследований от министерства образования, культуры, спорта, науки и техники (МПКСНТ) Японии т.г. (инновационных областей «Мезоскопических Neurocircuitry»; 22115004) и С.С. (25890023).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Трансгенные мыши Crym-egfp | MMRRC | 012003-UCD | |
| Tlx3-cre трансгенные мыши | MMRRC | 36547-UCD | |
| ROSA-CAG-flox-tdTomato мыши | Jackson Laboratory | JAX #7909 | |
| Лист из силиконовой резины | AS ONE | 6-611-01 | толщина 0,5 мм |
| Лист из силиконовой резины | AS ONE | 6-611-02 | Толщина 1,0 мм |
| Силиконовый резиновый лист | AS ONE | 6-611-05 | толщина 3,0 мм |
| Чашки Петри | Falcon | 351008 | |
| Cover glass | Мацунами | C022241 | |
| Холерный токсин субъединица B (рекомбинантный), Alexa Fluor 488 конъюгат | Invitrogen | C22841 | |
| Холерный токсин субъединица B (рекомбинантный), Alexa Fluor 555 конъюгат | Invitrogen | C22843 | |
| Субъединица холерного токсина B (рекомбинантная), Alexa Fluor 594 конъюгат | Invitrogen | C22842 | |
| Холерный токсин субъединица B (рекомбинантная), Alexa Fluor 647 конъюгат | Invitrogen | C34778 | |
| 26 г Гамильтон Шприц | Hamilton | 701N | |
| Инжекторный насос | KD Scientific | KDS 310 | Pons Инъекционный |
| насос | KD Scientific | KDS 100 | Superior colliculus Инъекционный |
| манипулятор | Narishige | SM-15 | |
| Пентобарбитал | натрия Kyoritsu Seiyaku | Сомнопентилизофлуран | |
| Pfizer | |||
| Лидокаин | AstraZeneca | Ксилокаин для инъекций 1% с эпинефрином | |
| Drill | Toyo Associates | HP-200 | |
| Avitene microfibrillar hemostat | Davol Inc | 1010090 | |
| Alonalfa | Daiichi-Sankyo | Alonalpha A | |
| Хирургический шелк | Ethicon | K881H | |
| Инкубатор | UVP | HB-1000 Гибридизатор | |
| Стеклянная пипетка | Drummond Scientific Company | 2-000-075 | |
| Съемник электродов | Sutter Instrument Company | P-97 | |
| Парафин жидкий, легкий | Nacalai tesque | 26132-35 | |
| Физиологический раствор | Otsuka | 1326 | |
| Параформальдегид | Nacalai tesque | 26126-54 | |
| Вольфрамовая игла | Inter medical | Φ 0,1 *L200 мм | |
| Вибратом | Leica | VT1000S | |
| 50 мл пластиковая трубка | Falcon | 352070 | |
| &альфа;-тиоглицерин | Nacalai tesque | 33709-62 | |
| D(-) Фруктоза | Nacalai tesque | 16315-55 | |
| BluTack | Bostik | CKBT-450000 | |
| Двухфотонный микроскоп | Nikon | A1RMP | |
| Водно-иммерсионные объективы для большого рабочего расстояния | Nikon | CFI Apo LWD 25XW, NA 1.1, WD 2 мм | |
| Водоиммерсионные объективы для большого рабочего расстояния | Nikon | CFI LWD 16XW, NA 0.8, WD 3 мм | |
| Моторизованный столик | COMS | PT100C-50XY | |
| Фильтр | Semrock | FF01-492/SP-25 | |
| Фильтр | Semrock | FF03-525/50-25 | |
| Фильтр | Semrock | FF03-575/25-25 | |
| Фильтр | Semrock | FF01-629/56 | |
| Фильтр | Chroma | D605/55m | |
| 5 мл пластиковая трубка | как один | vio-5B | |
| 2 мл пластиковая трубка | Eppendorf | ||
| Мочевина | Nacalai tesque | 35905-35 | |
| Triton X-100 | Nacalai tesque | 35501-15 | |
| Glyserol | Sigma-aldrich | 191612 | |
| D(-)-сорбит | Wako | 191-14735 | |
| Метил-&бета;-циклодекстрин | Токийская химическая промышленность | M1356 | |
| γ- Циклодекстрин | Wako | 037-10643 | |
| N-ацетил-L-гидроксипролин | Основные активные вещества кожи | 33996-33-7 | |
| DMSO | Nacalai tesque | 13445-45 | |
| Бычья сыворотка Альбумин | Sigma-aldrich | A7906 | |
| Tween-20 (1,1 г/мл) | Nacalai tesque | 35624-15 | |
| Козий антимышиный IgG (H+L) Перекрестная адсорбция вторичная Антитело, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A21422 | |
| Козье антитело против кролика IgG (H+L) Перекрестно-адсорбированное вторичное антитело, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A21428 | |
| Козье антитело против мыши IgG (H+L) Перекрестно-адсорбированное вторичное антитело, Alexa Fluor 647 | Invitrogen | A21235 | |
| Козье антитело против мыши IgG (H+L) с высокой степенью перекрестной адсорбции, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11029 | |
| Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) Высокоадсорбированное вторичное антитело, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A21206 | |
| Конфокальный микроскоп | Olympus | FV1000 | |
| Водно-иммерсионные объективы для большого рабочего расстояния | Olympus | XLUMPLFLN 20XW, NA 1.0, WD 2 мм | |
| Anti-NeuN | Millipore | MAB377 | |
| Anti-NeuN | Millipore | ABN78 | |
| Anti-CTIP2 | Abcam | ab18465 | |
| Anti-Statb2 | Abcam | ab51502 | |
| Anti-GAD67 | Millipore | MAB5406 | |
| Anti-GABA | Sigma | A2052 | |
| Anti-Parvalbumin | Swan | 235 | |
| Anti-Parvalbumin | Frontier Institute | PV-Go-Af460 | |
| Анти-парвальбумин | Sigma | P3088 | |
| Анти-парвальбумин | Abcam | ab11427 | |
| Анти-соматостатин | Peninsula Laboratories | T-4103 | |
| Анти-c-Fos | CalbioChem | PC38 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.