Med hjälp av Horseshoe Crab, Limulus Polyfemos, I Vision Research
Summary
I den här videon utför vi elektroretinogram inspelning, synnerven inspelning och intraretinal inspelning med den amerikanska hästsko krabba,<em> Limulus Polyfemos</em>. Dessa elektrofysiologiska paradigm kan användas för att undersöka neurala grunden för vision i en forskning eller undervisning labb.
Abstract
Den amerikanska hästsko krabba, Limulus Polyfemos är en av de äldsta varelser på jorden, och djuret fortsätter att spela en oumbärlig roll inom den biomedicinska forskningen. Inte bara deras blod innehåller speciella celler som forskarna använder för att upptäcka bacteriotoxins i våra läkemedel, men deras ögon också innehålla ett neuralt nätverk som har gett mycket insikt om fysiologiska processer som verkar i vår visuella systemet, såsom ljus anpassning och lateral hämning. Hästskon krabba förblir en attraktiv modell för synen forskning eftersom djuret är stor och tålig för ett ryggradslöst, dess näthinnans nervceller är stora och lättillgängliga, är dess visuella systemet kompakt och studerats, och dess visuella beteende är väl definierade. Dessutom struktur och funktion i ögonen moduleras på en daglig basis av en dygnsrytm klocka i djurets hjärna. Kort sagt, är den visuella system av hästsko krabbor så enkelt att förstå ändå komplicerad nog för att vara intressant.
I denna video presenterar vi tre elektrofysiologiska paradigm för att undersöka de neurala grund av vision som kan utföras in vivo med Limulus. De är elektroretinogram inspelning, synnerven inspelning och intraretinal inspelning. Elektroretinogram (ERG) inspelningar mäta med en yta elektrod den sammantagna elektriska svar av alla celler i ögat till ett ljussken. De kan användas för att övervaka den totala känslighet öga för förlänger tid. Synnerven inspelningar mäta tillsatta aktiviteten i enstaka nervtrådar med ett extracellulärt microsuction elektrod. De kan användas för att studera visuella budskapen från ögat till hjärnan liksom dygnsrytm dygnet meddelanden matas tillbaka från hjärnan till ögat. Intraretinal inspelningar mäta med en intracellulär mikroelektrod de spänningsvariationer orsakade av ljus i enskilda celler i ögat. De kan användas för att belysa cellulära mekanismer av retinala bearbetning.
Protocol
Discussion
Vi har illustrerat hur du utför ERG inspelningar synnerven inspelningar nerv, och intraretinal inspelningar på hästsko krabbor in vivo. Inspelningen tekniker varje ge olika insikter i de neurala grund av vision, och de kan alla användas för att studera retinalfunktion med levande djur tack vare den krabba stora ögon och hårda ryggskölden. Synnerven aktivitet kan även spelas in från att fritt bete djur i havet med rätt konstruktion av elektroder (4). Dessa tekniker kan också utföras på utskurna ögon med sm…
Acknowledgements
Författarna vill tacka för Dr Birgit Werner för hennes hjälp med att producera denna video artikeln. Denna forskning har finansierats av en NSF KARRIÄR Award.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| LED | Light source | Newark Inc | 33C1292 | |
| Suction electrode | Electrode | A-M Systems, Inc | 573000 | |
| XCell 3*4-Channel Extracellular Amplifier | Amplifier | FHC Inc. | 40-40-8B | |
| Intracellular Recording | Amplifier | Cygnus | IR-283A | |
| APM | Neural Spike Discriminator | FHC Inc. | APM | |
| Bits++ | Video Board | Cambridge Research Systems Inc | Bits++ | |
| Piezopatch Manipulator | Micropositioner | WPI Inc | PPM5000 | |
| Square Pulse Stimulator | Nerve Stimulator | Grass Instrument Division, Astro-Med, Inc. | Model S48 | |
| P-97 | Micropipette Puller | Sutter Instruments | Model P-97 | |
| Borosilicate Glass Capillary | Electrode glass | WPI Inc | 1B150-4 | |
| Horseshoe crab (Limulus polyphemus) | Animal | Marine Biological Laboratories | ||
| Micropipette Puller | Glass Puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| Zoom Stereoscope | Microscope | Jed Pella Inc. | SMZ-168 |
References
- Barlow, R. B. Circadian rhythms in the Limulus visual system. J. Neurosci. 3, 856-870 (1983).
- Passaglia, C. L., Dodge, F. A., Barlow, R. B. Cell based model of the Limulus lateral eye. J. Neurophysiol. 80, 1800-1815 (1998).
- Snodderly, D. M. Processing of visual inputs by the brain of Limulus. J. Neurophysiol. 34, 588-611 (1971).
- Passaglia, C., Dodge, F., Herzog, E., Jackson, S., Barlow, R. Deciphering a neural code for vision. Proc. Natl. Acad. Sci. 94, 12649-12654 (1997).
- Barlow, R. B., Kaplan, E. Limulus lateral eye: properties of receptor units in the unexcised eye. Science. 174, 1027-1029 (1971).
- Bolbecker, A. R., Lewis, A. R., Swan, A. A., Carlson, K., Fleet, J. R., Beck, K. E., Wasserman, G. S. Stable Bellows Cup Electrode Demonstrates Low-frequency Properties of Long-term Electroretinographic Recordings in the Limulus Lateral Eye. J. Neurosci. Meth. 159, 252-260 (2007).
