Abstract
כאן אנו מדגימים את הנתיחה של חוט עצב בטן הסרטנים. ההכנה כוללת את הגרעינים שעבר שני חזה (T4, T5) ושרשרת של גרעיני בטן (A1 לA6). שרשרת זו של הגרעינים כוללת את החלק של מערכת העצבים המרכזית (CNS) שמניעה את התנועה מתואמת של pleopods (swimmerets): מערכת swimmeret. זה ידוע במשך למעלה מחמישה עשורים שבסרטנים כל swimmeret הוא מונע על ידי הליבה שלה עצמאי דפוס יצירה שיוצרת פעילות לסירוגין קצבי 1-3. הנוירונים המוטוריים innervating השרירים של כל swimmeret מהווים שני אנטומית ותפקודי אוכלוסיות נפרדות 4. אחת מהן הוא אחראי לביטול (שבץ הכח, PS) של swimmeret. האחרים מניע את ההימשכות (מכה החוזרת, RS) של swimmeret. הנוירונים מוטוריים של מערכת swimmeret מסוגלים לייצר באופן ספונטני דפוס מוטורי פיקטיווי, שהוא זהה לדפוס שנרשם בvivo 1.
מטרת דו"ח זה היא להציג את מערכת מודל מעניינת ונוחה ללימוד רשתות מניבת קצב ותיאום של שבבים עצמאיים לקורסי המעבדה המעשיים של התלמידים. הפרוטוקול סיפק כולל הוראות שלב-אחר-צעד לנתיחה של חוט עצב הבטן של הסרטנים, מצמיד של השרשרת בודדת של הגרעינים, גרעיני desheathing והקלטת הדפוס המוטורי הפיקטיבי swimmerets extracellularly ממערכת העצבים המבודדים.
בנוסף, אנו יכולים לפקח על הפעילות של תאי עצב swimmeret נרשמו intracellularly מהדנדריטים. כאן אנו גם מתארים בקצרה את הטכניקות הללו ולספק כמה דוגמאות. יתר על כן, המורפולוגיה של תאי עצב swimmeret ניתן להעריך באמצעות טכניקות צביעה שונות. כאן אנו מספקים דוגמאות של תאית (על ידי iontophoresis) נוירונים צבע מלא וbackfills של בריכות של הנוירונים מוטוריים swimmeret. במעבדה שלנואנו משתמשים בתכשיר זה ללמוד פונקציות בסיסיות של תנועה פיקטיבית, את ההשפעה של משוב תחושתי בפעילות של מערכת העצבים המרכזית, ותיאום בין שבבים ברמה תאית.
Introduction
Swimmerets של הסרטנים לשרת פונקציה בשליטה על יציבה והכה בקצב שבו החיות לשחות קדימה, לאוורר המחילות או הנקבות שלהם לאוורר את ביציהן 5, 6. Swimmerets של סרטני האות, leniusculus Pacifastacus, מתרחש בזוגות משניים לחמישית קטע בטן, עם איבר אחד בכל צד של 7 הבטן. מערכת העצבים המרכזית מייצרת בלהג שלו הקצבי המנוע אשר מניע את תנועת swimmeret בחיה שלמה, כמו גם בהכנת חוט עצב בודדת. כאשר אין משוב תחושתי או יורדים קלט נוכחי דפוס מנוע הקצבי מיוצר נקרא תנועה פיקטיבית 1, 2. במערכת swimmeret דפוס מנוע זה אינו שונה בכל פרמטר מהפעילות של swimmerets נמדד בבעלי החיים ללא פגע.
התנועה של כל swimmeret היא מונעת על ידי microcircuit שנמצא ובמוגבל לג אחדorresponding hemiganglion 1 -. 3 בכל microcircuit יש גרעין דפוס יצירה שמורכב מחמש interneurons spiking שאינו מזוהה. הם יכולים להיות מאופיינים מבחינה תפקודית כמונעים או של שבץ כוח (IPS) או מונעי של שבץ שבות (IRS) 8. שב"ס אלה וinterneurons IRS אינם מתנדים אנדוגני, ולא הפעילות לסירוגין היא מונע על ידי עיכוב הדדי 9. בגלל interneurons אלה מעכבת את הנוירונים המוטוריים swimmeret ישירות, תנועת PS-RS לסירוגין נוצרה 10. תנועה עם זאת, לא רק דורשת הדור של פעילות, אלא גם תיאום של השבבים העצמאיים השונים. במערכת swimmeret תיאום כזה היא הוקם על ידי microcircuit התיאום אשר מבטיח כי איברים פעילים בזמנים נכונים. microcircuit זה נבנה על ידי שלושה נוירונים שזוהו בכל מגזר 11-15.
פרוטוקול זה מספק עבור ההדואר הפעם הראשונה מדריך לנתיחה צעד-אחר-צעד לבודד את השרשרת של הגרעינים (T4 לA6, איור 1). אנו מראים כיצד להצמיד חוט עצב הבטן המבודד וdesheathe כל גנגליון. בהכנת מערכת עצבים מבודדת זה, תאי העצב אחראים לתנועת swimmeret מוכנים לשימוש בניסויי אלקטרו ומורפולוגי. בחלקו השני של פרוטוקול זה מדגים את התכונות העיקריות של הדפוס המוטורי swimmeret. זה כולל מדריך צעד-אחר-צעד לשיא extracellularly הפעילות של הנוירונים מוטוריים swimmeret. האקסונים של תאי עצב מוטורי RS להקרין באמצעות הסניף הקדמי של N1 עצב, בעוד האקסונים של תאי עצב מוטוריים PS להקרין באמצעות הסניף האחורי של אותו העצב (איור 1) 4. לכן הפעילות שלהם ניתן להקליט מענפים אלה עם אלקטרודות סיכת ההפרש.
איור 1: מערכת עצבים מבודדת מגנגליון חזה 4 (T4) לגנגליון בטן 6 (A6) ותרשים סכמטי שלו T4:. גנגליון חזה 4; T5: גנגליון חזה 5; A1, A2 ... A6 הגנגליון בטן 1, הגנגליון בטן 2 ... הגנגליון בטן 6; N1: עצב N1; N2: עצב N2; N3: עצב N3; PS: שבץ-כוח; RS: שבץ-שיבה. קיצורים כיוונית: = קדמי; P = אחורי.
הליך זה לנתיחה וטכניקת אלקטרו הפגינה נוחים לסטודנטים לתואר ראשון ועשוי להשלים קורסים מעשיים סטודנט בפיזיולוגיה. השרשרת בודדת של הגרעינים נעשתה שימוש במספר הניסויים כדי ללמוד לתפקד במערכת עצבים, תיאום, או אפנון של שבבי swimmeret 6, כמו גם שליטה עצבית של התנהגות מסתגלת בתנועה 16, 17. מערכת swimmeret הסרטנים וכך מספקת כמות עצומה הוראה או לא מענייניםגשם הזדמנויות שכל להתחיל עם דיסקציה של חוט עצב הגחון של סרטנים והקלטה תאית של הדפוס המוטורי הפיקטיבי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הליך זה לנתיחה הוא בהתאם לקהילות האירופיות הנחיית המועצה של 22 ספטמבר 2010 (2010/63 / איחוד אירופי).
1. הכנה
- להשיג סרטנים, leniusculus Pacifastacus (דנה), משני המינים ≥8 סנטימטר בגודל. להבטיח כי בעלי החיים הם חיוניים וגפי בטן ובטן הם ללא פגע.
- תשמור על עצמך כדי לבדוק את השריון ושציפורן זה קשה ונוקשה. יש לפני ובעלי החיים postmolt שריון רך ואינם מתאימים לניסויים, כי במהלך תהליך הנשרת פרמטרים רבים לשנות (למשל, ירידה בפעילות של תנועה).
- להרכיב את כל הכלים וחומרים המשמשים במהלך הניתוח, מצמיד וdesheathing של חוט העצב שמוצג באיור 2 ומופיעים במוספים סיפקו.
הדלי גדול מלא בקרח (1); (2) מלוח סרטנים; (3) מנפק מלוח; (4) מיקרוסקופ לנתיחה; (5) צלחת לנתיחה; (6) מספריים חזקים; (7) מלקחיים (8) מספריים אביב; (9) צלחת פטרי מרופד בsylgard ברור; (10) סיכות תיקון; (11) מקור מנורה קר. 2. גרוס Dissection 3. פיין Dissection 4. הצמדת חוט העצב לתוך צלחת פטרי הערה: השתמש בסיכות קטנות לחתוך מחוט נירוסטה (ראה תוספים) להצמיד חוט העצב. לגעת רק העצב מסתיים עם המלקחיים ולא squeezדואר connectives או הגרעינים. 5. Desheathing הגרעינים 6. תאי הקלטות ממנוע נוירונים
איור 2:
הערה: השלבים (2.12-4.8) הבאים כוללות הוראות כיוונית החלים על הנסיינים ימניים. בשלבים הבאים (2.12-6.8) חשוב להחליף מלוחים סרטנים במרווחים זמן קבועים, כל דקות 20-30 עם מי מלח קר, כדי לשמור על מערכת העצבים בריאים.
הערה: גרעיני החזה ועצבים הקשורים מכוסים בחלקן על ידי שרירי הרגל וSterna cephalothoracic. Sterna cephalothoracic ליצור שלד שמפריד בין החללים ממוקמים הרוחבית של רגלי הליכה אחד מהשני והמחלל המדיאלי בי חוט עצב הגחון מתגורר.
הערה: חוט העצב יהיה פגום בתהליך כל כך להימנע מלהרים את nervכבל e מספר פעמים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
עם ההקלטות תאי בו-זמנית מRS וPS, הנוירונים מוטוריים של גנגליון אחד, הפעילות לסירוגין של בריכות הנוירון מוטורי אלה, יכול להיות במעקב (איור 18), המייצגת את דפוס התנועה הפיקטיבי.
איור 18: סכמטי של גנגליון אחד ומיקום של האלקטרודה סיכת ההפרש הקלטה תאית של תאי עצב מוטוריים RS (זכר עליון) ותאי עצב מוטורי PS (זכר נמוך)..
פעילות PS תאית של PS ipsilateral 2 לPS 5 הנוירונים מוטוריים מדגישה היבטים מעניינים של תיאום בין-מיגזריות במערכת swimmeret (איור 19 א).
ראשית, הפעילות מתחילה תמיד בפרץ PS בA5 (איור 19 א, סימן 4 th) וגל העירור מתפשט בכיוון הקדמי (<strong> איור 19 א, קו ירוק). שנית, התקופה (שהוא הזמן שנמדד מתחילת פרץ אחד לתחילתה של ההתפרצות הבאה) בכל מגזר נשאר קבוע (איור 19 א, חץ ציאן). זה נכון, כל עוד זרימת המידע מגנגליון אחד למשנהו היא שלמה ותנאי הניסוי לא משתנים.
בהכנות שונות או בתנאי ניסוי שונים תקופות ומשכים פרצו יכולים להשתנות באופן משמעותי: מתקופות של 0.25 ל1 שניות. על מנת להשוות בין פרמטרים אלה הכנות שונות, הם צריכים להיות מנורמלים וגרף בהיסטוגרמה שלב (איור 19). זה חושף את ההיבט המעניין השלישי של תבנית מנוע: שלב הפיגור בין מגזרים, עיכוב מיגזריות, נשאר קבוע ובלתי תלוי בתדירות של קצב.
כדי לחשב היסטוגרמה שלב, המדידות והחישובים הבאים necessary:
ראשית, עקבות התייחסות צריכה להיות נבחרו. בדרך כלל אנו משתמשים בשמץ PS של גנגליון האחורי ביותר (לדוגמא, PS 5) כנקודת התייחסות (בינתיים 0) להיסטוגרמה שלב של קצב swimmeret נרשם על פני מספר מגזרים (איור 19 א) .ואז, למדוד את התקופה (באלפיות שני ) של קצב מתחילת פרץ PS 5 אחד (זמן 0, איור 19 א, קו מקווקו כתום) לתחילת פרץ PS 5 הבא (איור 19 א, חץ ציאן) .Within מחזור זה, למדוד את זמני השיהוי (באלפיות שני ) בין תחילת פרץ PS 5 (זמן 0) וההתחלה (ההתחלה פרצה, איור 19 א 'וב', חצים כתומים) וסופו של הדבר (בקיזוז איור 19 א 'וב', חצים סגולים) של PS פרץ בכל אחד מהגרעינים האחרים . לכן על מנת לחשב את תחילת השלב וקוזז לכל פרצו latencies מחולק לפי תקופה המקבילה. מדידות אלה יגרמו מספרי values בין 0 ל -1 לבסוף, העלילה ערכים אלה בהיסטוגרמה שלב כפי שמוצג באיור 19 ב.
ההיסטוגרמה וכתוצאה מכך השלב (איור 19) מכילה מידע על מחזור העבודה של PS פרץ בכל מגזר. ושלב פיגור מיגזריות של ~ 0.25 בין מגזרים השכנים נראה בבירור.
איור 19: (א) סכמטי של מיקום האלקטרודה והקלטה תאית של PS ipsilateral 5 ל2. מדידות PS (B) וחישובים דרושים להיסטוגרמה השלב. היסטוגרמה השלב מחושבת מעשרה פרצים ברציפות (n = 10) מציגה את עיכוב שלב מיגזריות של ~ 0.25.
במשך יותר הנסיינים מתקדמים, הקלטות תאיות עם microelectrodes חדה מהדנדריטים של הנוירונים מוטוריים יכולות להיות שימושיות. פוטנציאלי הקרוםשל פרט הנוירונים מוטוריים PS נרשמו intracellularly להראות תנודות במופע עם הפעילות נרשמה extracellularly של כל הנוירונים המוטוריים PS של אותו hemiganglion (איור 20, פנלים אפורים). לחלופין, ניתן להקליט הנוירונים מוטוריים RS או interneurons intracellularly באותה הדרך (מידע לא מוצג).
איור 20:. סכמטי של מיקום האלקטרודה פוטנציאל הממברנה של תא עצב אחד נרשם intracellularly PS מנוע (זכר עליון) נע בשלב (פנלים אפורים) עם הפעילות נרשמה extracellularly PS (זכר נמוך).
לזיהוי תאי עצב נרשם intracellularly (interneurons או נוירונים מוטוריים), תאים יכולים להיות צבע שמלאו באמצעות microelectrodes וiontophoresis (ראה דיון) חדים. באיור 21, שני הנוירונים מוטוריים PS intracellularly צבע שמלאו מוצגים. somata גחונםנמצאים אחורי לבסיס של N1 העצב. פרויקטי neurite העיקרי anteriorly (איור 21 ב-2) וסניפים בתוך הרוחב neuropil (איור 21 א ו- B-3); פרויקטי האקסון באמצעות הסניף האחורי של N1 העצב לשרירי swimmeret (איור 21 ב-4).
איור 21: (א) סכמטי של הגנגליון בטן (B) שני הנוירונים מוטוריים PS intracellularly מוכתמים.. (1) somata; (2) neurites הראשונית; (3) דנדריטים הסתעפות בneuropil הרוחב; (4) האקסונים פרויקט באמצעות הסניף האחורי של העצב N1; בר = 100 מיקרומטר.
לנסיינים פחות מתקדמים, או למי שרוצה ללמוד את המורפולוגיה של הגנגליון הבטן, backfills מברכות נוירון PS ומנוע RS באמצעות N1 העצב, הם תרגיל מעניין. באיור 2 2, RS והנוירונים מוטוריים PS של hemiganglion אחד הוכתמו Co 2 + (RS) ויונים Ni 2 + (PS), בהתאמה. Somata של הנוירונים מוטוריים PS נמצא אחורי לבסיס של N1 העצב (איור 22-1). כל somata של הנוירונים מוטוריים RS נמצא קדמי לבסיס של העצב N1 (איור 22-2).
איור 22: Backfills מהקדמי (כתום, Co 2+) ואחורי (הכחול, Ni 2 +) סניף של העצב N1 (1) somata של הנוירונים מוטוריים PS;. (2) somata של הנוירונים מוטוריים RS. בר = 100 מיקרומטר.
איור 3: הסרת הציפורניים (1) וuropods (2). קווים אדומים (1) ו- (2) מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים. בר = 5 סנטימטר.
= "Jove_content" fo: לשמור-together.within-page = "תמיד">
איור 4:. () בעלי החיים הוא ניצח צד גחון וקבוע בtelson (B) הסרטנים exsanguinated דרך הפתח הטופר עם מי מלח קר. ברים = 5 סנטימטר.
איור 5: (א) עריפת ראש וההסרה (ב) לרגלי הליכה. קווים אדומים מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים. ברים = 1 סנטימטר.
איור 6: (A, B, C ו- D) הסרת הקדמית והחלקים לרוחב של cephalothorax. פתיחת א 'של הבטן בצד לרוחב.קווים אדומים (1), (2), (4), ו- (5) מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים. (3) בלוטת עיכול. חיצים אדומים מצביעים על חלל הבטן נפתח כבר. ברים = 1 סנטימטר.
איור 7: (א) הדגימה היא תפס בפתיחת רגלי ההליכה (חצים אדומים) גדילי השרירים הגב (ב) (1) הם transected תוך הדגימה נפתחה.. חץ לבן מתאר את הכיוון שבו צלחת sternal נמשכת. סקירה (C) של חלל הבטן עם עורק sternal (2) וחוט עצב (3).
איור 8: תצוגה רוחבית של בטן הסרטנים עם גדילי שרירים גב קבוע (1) ועורק sternal (2); קווים אדומים (3) ו- (4) מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים. ברים = 5 מ"מ.
איור 9: הגבי וחלקי הגחון של הבטן מופרדים אחד מהשני (1) קו אדום מציין מיקום של חתך.. צלחת sternal (2) עם חוט עצב הגחון; הגבה חלק של הבטן (3).
איור 10:.. () פוזיציות של המלקחיים כדי להסיר את Sterna cephalothoracic הקדמי קווים אדומים (ב) (1) ו- (2) מציינים היכן לחתוך את השרירים בין Sterna cephalothoracic נותר עצבי החזה (C) הם transected ב הקווים האדומים (3) כדי לבודד את גרעיני החזה מן הרקמה הסובבת. קו אדום (4) מציין את החתך בין T3 ו- T4. ברים = 5 מ"מ.
ther.within-page = "תמיד">
איור 11: (A ו- B) צפה בצלחת sternal בA2. העצב N1 מבודד מהרקמה עם חתך לאורך infolding האחורי sternal cuticular (1) והקדמי לשני infoldings cuticular sternal (B 2). (ג) הגדלה גבוהה של האזור סביב A2, עם העצב הבודד N1. ( בידוד D) של N1 העצב בצד הנגדי עם חתכים דומים. קווים אדומים (2) ו- (3) מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים; קדמי (1) ואחורי infoldings cuticular sternal; ברים = 5 מ"מ.
איור 12: (A ו- B) A6 מבודד מהרקמה וחוט העצב יכול להיות הרים בעצבים של A6 (C). (D) מבודד מועבר לתוך צלחת פטרי מרופדת בsylgard ברור ומלא מלוחים. קווים אדומים מצביעים על עמדותיהם של קיצוצים. ברים = 5 מ"מ.
איור 13: תצוגה לרוחב של אחד גנגליון זיהוי של הגב וצד הגחון (קו שחור) של חוט העצב.. בר = 5 מ"מ
איור 14: הסניף הקדמי של העצב N1 מופרד מהסניף האחורי בר = 5 מ"מ..
איור 15: יוונים לdesheathing של מיקום של החתך הקטן הראשון הגנגליון בטן () דרך מעטה connectives (חץ אדום), הונחו לרוחב ואחורי לגנגליון. החתך לאחר מכן דרך הנדן מעל החיבור מסומן בקו האדום (1). (ב) קווים אדומים (1) ו- (2) לסמן החתכים לאורך הגבולות לרוחב של גנגליון. הנדן לאחר מכן ניתן למשוך מגנגליון. ברים = 1 מ"מ.
איור 16:. סקירה (א) להגדרת הקלטת חומרים (B) וכלים הדרושים להקלטות תאיים. ג ציוד נחוץ להקלטת אלקטרו. (1) מקור מנורה קר; (2) כלוב פאראדיי; (3) מיקרוסקופ סטריאו; (4) אוויר-שולחן; (5) שולחן מיקרוסקופ; (6) ראי; (7) אלקטרודות סיכת ההפרש; (8) מזרק מלא בנפטריבה; (9) פלסטלינה; (10) מלקחיים; (11) סילוק פסולת נוזלי; digitizer (12); (13) מגבר תאי; (14) מחשב, מצויד בתוכנת הקלטה וצג.
איור 17: (A ו- B) הקבוצה של הקלטה (1) וההתייחסות (2) אלקטרודה סיכה. (C ו- D) הסניף האחורי של העצב N1 הוא עיקול סביב האלקטרודה ההקלטה. א 'הבסיס (4) לאלקטרודה ההקלטה מבודד עם וזלין. פ האלקטרודה הקלטה מלאה מבודדת עם וזלין מפתרון האמבטיה. (3) מזרק מלא בוזלין. ברים = 2 מ"מ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
האנטומיה של סרטנים וגרעיני הבטן שלהם כבר תיארו בעבר 5, 18, 19, 20, ומומלץ להכיר אותם לפני הנתיחה על מנת להימנע מחיתוך של עצבים חשובים.
זה קריטי כדי לשמור על ההכנה בטמפרטורות מתחת 23 ° C כדי למנוע השפלה של חוט העצב הבודד. זו יכולה להיות מושגת בקלות על ידי החלפה של פתרון הים כל דקות 20-30 עם מי מלח סרטנים קר. בנסיבות אלה השרשרת של הגרעינים יכולה לשמש לניסויי אלקטרו במשך שעה עד 12.
לפעמים הנוירונים מוטוריים swimmeret אינם פעילים ואינו מראים כל פעילות התפוצצות ספונטנית. Carbachol אגוניסט כולינרגית משמש כדי לגרום פעילות התפוצצות בהכנות אלה. מומס במלוח סרטנים קרים, יישומי אמבטיה של 1-3 carbachol מיקרומטר מספיקים כדי להפעיל את קצב swimmeret 21.
ove_content "> התנועה הפיקטיבית ובמיוחד התיאום של הגפיים שנרשמו במערכת זו מספקים הרבה מידע על המאפיינים הסלולריים של פעילות ותיאום קצביים. במערכת זו המרכיבים עצבי 8-10 של השבבים המקומיים מזוהות ובנוסף רשת תיאום ידועה בפירוט סלולארי 11,14,15. התוצאות נמשכות מהניסויים שבוצעו עם הקלטות תאיים, מאפשרות כבר תחזיות למודלים מתמטיים ולroboticists.כל הנוירונים swimmeret להראות דנדריטים הסתעפות בתוך neuropil הרוחב ויכול להיות מוקלט intracellularly מהדנדריטים אלה. באיור 20, הקלטה תאית של הנוירון מוטורי PS מוצגת. לmicroelectrode חד זה (ראה תוספים) מלא עם 1 M כץ + 0.1 M KCl (התנגדות האלקטרודה בין 35-45 MΩ) ממוקם מעל neuropil הרוחב. פוטנציאלי קרום נדנוד כwקוצים ell מהדנדריטים של הנוירונים מוטוריים PS וRS ניתן להקליט כאשר האלקטרודה מוכנסת ליד הבסיס של העצב N1.
כדי להכתים נוירונים בודדים (לדוגמא, תאי עצב מוטורי) intracellularly כפי שמוצג באיור 21, microelectrode החד חייב להיות מלא בנוסף עם צבע פלואורסצנטי (למשל, טקסס אדומה 1% dextran, ראו תוספים) מומס ב 1 M כץ + 0.1 M KCl. כדי למלא את הנוירונים מוטוריים intracellularly ידי iontophoresis, קיטוב פולסים של 1 Na עם משך זמן של 250 ms ב -2 הרץ מוחלים במשך לפחות 10 דקות. לצבעים טעונים חיובי להשתמש depolarizing קטניות ולצבעים טעונים שלילי להשתמש פולסים hyperpolarizing. ממלא יותר לגרום לנוירון שכותרתו חזק יותר. להדמיה חייב להיות קבוע חוט העצב, מיובש, ועלה 22.
שיטה אחת להכתים בריכה של הנוירונים מוטוריים היא להשתמש backfills מN1 העצב (איור 22) 4, 23. מניחים גם של וזלין סביב הסניף האחורי של N1 החוצפה לגבות את הבריכה של הנוירונים מוטוריים PS. להכתים את הבריכה של מנוע RS נוירונים גם ממוקם על הענף הקדמי של N1 העצב. מלוח הסרטנים בבאר הוא הוחלף על ידי DDH 2 O. ואז לחתוך העצב הזה בתוך היטב ולהשאיר אותה במשך 15 דקות בDDH 2 O בטמפרטורת חדר (RT). לאחר מכן, להחליף את DDH 2 O בבארות עם או 5% CoCl 2 - או 5% NiCl 2 - פתרון (מומס בDDH O 2) וקרובות בארות עם וזלין. המדגם צריך להיות טופח במשך לפחות 15 שעות על 4 מעלות צלזיוס. פתח את הבארות, להסיר את הצבע ולשטוף המדגם 3 פעמים עם מי מלח. לזרז את Ni 2 + או יוני Co 2 + עם 10 טיפות של Dithiooxamid (פתרון רווי מומס ב100% EtOH) לכל מי מלח 10 מיליליטר סרטנים בצלחת פטרי, מתחת למכסת המנוע במשך 20 דקות ב RT. Ni 2 + - יונים יהיה להאיץ לNi הכחול (SCH) וCo 2 +
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
אנו מודים Jos Burgert על עזרה עם כמה מהדמויות. אנו מודים לאינגו Selbach (והקבוצה "Edelkrebsprojekt NRW") על מאמציו לספק את המעבדה עם חיות ניסוי. אנו מודים לאנה ג שניידר להגהת גרסאות הראשונות של כתב היד. מחקר זה נתמך על ידי SM אמי Noether DFG מענק 206 / 3-1 ומענק הפעלה של אוניברסיטת קלן לסגל נשי.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4-channel extracellular amplifier: MA 102 | Amplifier | Elektroniklabor, Zoologie, Universität zu Köln, Germany | |
air-table | Technical Manufacturing Corporation (TMC) a unit of AMETEK Ultra Precision Technologies, Peabody, MA, USA |
63-534 | |
Axon Digidata 1440A | Digitizer | Axon Instruments, Molecular Devices Design, Union City, CA | DD1440A |
big bucket | |||
Clampex & Clampfit | pClamp 10, recording and analysis software | Molecular Devices Design, Union City, CA | pClamps 10 Standard |
cold lamp source | with flexible light guide (fiber optic bundle) | Euromex microscopes holland, Arnhem, BD | LE.5211 & LE.5235 |
computer and monitor | equipped with recording software | ||
container and pipette for liquid waste | |||
crayfish saline | contains (in mM): 5.4 KCl, 2.6 MgCl2, 13.5 CaCl2, and 195 NaCl, buffered with 10mM Tris base and 4.7mM maleic acid; aerated for 3 hours. Adjust at pH of 7.4. | ||
dextran, Texas Red (3000MW, lysine fixable) | fluorescent dye, lysine fixable | Life Technologies GmbH, Darmstadt, Germany | D3328 |
dissection dish | (l x w x h) 15x7x5 cm; linned with black silicone | ||
faraday cage | |||
fixing pins | |||
forceps (biology, Dumont #5) | Forceps: Biology, tip 0.05 x 0.02 mm, length 11cm, INOX | Fine Science Tools (FST), Germany | 11252-20 |
forceps (biology, Dumont #55) | Forceps: Biology, tip 0.05 x 0.02 mm, length 11cm, INOX | Fine Science Tools (FST), Germany | 11255-20 |
forceps (electronic, Dumont #5) | Forceps: Standard, tip 0.1 x 0.06 mm, length 11cm, INOX | Fine Science Tools (FST), Germany | 11251-20 |
intracellular electrode | Borosilicate glass capillaries (outer/inner diameter: 1mm/0.5mm), with filament | Sutter Instruments, Novato, CA | BF100-50-10 |
Leica S8 Apo StereoZoom | Dissection Microscope Zoom 1x - 8x | Leica, Germany | 10446298 |
microscope table | |||
mirror | to illuminate preparation from below | ||
modeling clay | |||
Olympus SZ61 | Dissection Microscope Zoom 0.67x - 4.5x | Olympus, Germany | |
petri dish | 94 x 16 mm; lined with clear silicone | Greiner bio-one, Germany | 633180 |
ring scissors | ThoughCut, cutting edge: sharp/blunt, straight: 13cm | Fine Science Tools (FST), Germany | 14054-13 |
spring scissors or alternative: Vannas spring scissors | cutting edge: 8 mm, tip diameter: 0.2mm, straight: 10cm or cutting edge 2.5 mm, tip diameter 0.075 mm, straight: 8cm | Fine Science Tools (FST), Germany | 15024-10 or 15000-08 |
student Vannas spring scissors or alternative: Moria Spring Scissors | cutting edge: 5mm, tip diameter: 0.35mm, straight: 9cm or cutting edge: 5mm, tip diameter 0,1 mm, straight: 8 cm | Fine Science Tools (FST), Germany | 91500-09 or 15396-00 |
sylgard | 184 Silicone Elastomer Base and Curing Agent; for black sylgard add activated carbon | Dow Corning, Midland, MI, USA | |
syringe filled with petroleum jelly and equipped with a 20 gauche needle with rounded tip |
References
- Hughes, G. M., Wiersma, C. A. G. The Co-Ordination of Swimmeret Movements in the Crayfish, Procambarus-Clarkii (Girard). J Exp Biol. 37 (4), 657-670 (1960).
- Mulloney, B., Smarandache, C. Fifty Years of CPGs: Two Neuroethological Papers that Shaped the Course of Neuroscience. Front Behav Neurosci. 4, 45 (2010).
- Murchison, D., Chrachri, A., Mulloney, B. A Separate Local Pattern-Generating Circuit Controls the Movements of Each Swimmeret in Crayfish. J Neurophys. 70 (6), 2620-2631 (1993).
- Mulloney, B., Hall, W. M. Functional organization of crayfish abdominal ganglia. III. Swimmeret motor neurons. J Comp Neurol. 419 (2), 233-243 (2000).
- Davis, W. J. Lobster Righting Responses and Their Neural Control. Proc R Soc Ser B-Bio. 170 (1021), 435-456 (1968).
- Mulloney, B., Smarandache-Wellmann, C.
Neurobiology of the crustacean swimmeret system. Prog Neurobiol. 96 (2), 242-267 (2012). - Huxley, T. H. The crayfish: An introduction to the study of zoology. , MIT Press. Cambridge, MA. (1980).
- Smarandache-Wellmann, C., Weller, C., Wright, T. M., Mulloney, B. Five types of nonspiking interneurons in local pattern-generating circuits of the crayfish swimmeret system. J Neurophys. 110 (2), 344-357 (2013).
- Skinner, F. K., Mulloney, B. Intersegmental coordination of limb movements during locomotion: mathematical models predict circuits that drive swimmeret beating. J Neurosci. 18 (10), 3831-3842 (1998).
- Mulloney, B. During fictive locomotion, graded synaptic currents drive bursts of impulses in swimmeret motor neurons. J Neurosci. 23 (13), 5953-5962 (2003).
- Smarandache-Wellmann, C., Grätsch, S. Mechanisms of coordination in distributed neural circuits: Encoding coordinating information. J Neurosci. 34 (16), 5627-5639 (2014).
- Mulloney, B., Hall, W. M. Local commissural interneurons integrate information from intersegmental coordinating interneurons. J Comp Neurol. 466 (3), 366-376 (2003).
- Mulloney, B., Harness, P. I., Hall, W. M. Bursts of information: Coordinating interneurons encode multiple parameters of a periodic motor pattern. J Neurophys. 95 (2), 850-861 (2006).
- Smarandache, C., Hall, W. M., Mulloney, B. Coordination of Rhythmic Motor Activity by Gradients of Synaptic Strength in a Neural Circuit That Couples Modular Neural Oscillators. J Neurosci. 29 (29), 9351-9360 (2009).
- Smarandache-Wellmann, C., Weller, C., Mulloney, B. Mechanisms of Coordination in Distributed Neural Circuits: Decoding and Integration of Coordinating Information. J Neurosci. 34 (3), 793-803 (2014).
- Chrachri, A., Neil, D., Mulloney, B. State-Dependent Responses of 2 Motor Systems in the Crayfish, Pacifastacus leniusculus. J Comp Physiol A. 175 (3), 371-380 (1994).
- Chrachri, A., Neil, D. M. Interaction and Synchronization between 2 Abdominal Motor Systems in Crayfish. J Neurophys. 69 (5), 1373-1383 (1993).
- Skinner, K. The Structure of the 4th Abdominal-Ganglion of the Crayfish, Procambarus-Clarki (Girard) II. Synaptic Neuropils. J Comp Neurol. 234 (2), 182-191 (1985).
- Skinner, K. The Structure of the 4th Abdominal-Ganglion of the Crayfish, Procambarus-Clarki (Girard) I. Tracts in the Ganglionic Core. J Comp Neurol. 234 (2), 168-181 (1985).
- Mulloney, B., Tschuluun, N., Hall, W. M.
Architectonics of crayfish ganglia. Microsc Res Techniq. 60 (3), 253-265 (2003). - Braun, G., Mulloney, B. Cholinergic modulation of the swimmeret motor system in crayfish. J Neurophys. 70 (6), 2391-2398 (1993).
- Davis, W. J. Motoneuron Morphology and Synaptic Contacts - Determination by Intracellular Dye Injection. Science. 168 (3937), 1358-1360 (1970).
- Altman, J. S., Tyrer, N. M. Filling Selected Neurons with Cobalt through Cut Axons. Neuroanatomical Techniques. Strausfeld, N. J., Miller, T. A. , Springer. New York, NY. 373-402 (1980).