Summary

Visualisation des Modules corticales dans cortex mammifère aplatie

Published: January 22, 2018
doi:

Summary

Cet article décrit une méthodologie détaillée pour obtenir aplaties sections tangentielles des cortex mammifère et visualiser les modules corticales en utilisant histochimiques et méthodes immunohistochimiques.

Abstract

Le cortex du cerveau chez les mammifères est parcellated en sous-structures distinctes ou modules. Corticales modules généralement se positionner parallèles à la fiche corticale et peuvent être délimités par certaines méthodes histochimiques et immunohistochimiques. Dans cette étude, nous mettons en évidence une méthode pour isoler le cortex du cerveau chez les mammifères et aplatir pour obtenir parallèle de sections à la fiche corticale. Nous avons en outre point culminant choisi histochimiques et méthodes immunohistochimiques pour traiter ces aplati sections tangentielles pour visualiser les modules corticales. Dans le cortex somatosensoriel de divers mammifères, nous effectuons l’histochimie cytochrome oxydase pour révéler des cartes de corps ou corticales modules représentant les différentes parties du corps de l’animal. Dans le cortex entorhinal médial, une zone où les cellules de la grille sont générés, nous utilisons des méthodes immunohistochimiques pour mettre en évidence des modules de neurones génétiquement déterminés qui sont disposées en forme de grille dans la fiche corticale chez plusieurs espèces. Dans l’ensemble, nous fournissons un cadre pour isoler et préparer schichtweisen aplati sections corticales et visualiser les modules corticales en utilisant histochimiques et méthodes immunohistochimiques dans une grande variété de mammifères cerveaux.

Introduction

Certains des changements plus importants dans la structure du cerveau dans la phylogénie peuvent être observée dans le cortex cérébral. Malgré les différences significatives, le cortex des animaux suit un modèle commun et peut être largement divisé de deux manières distinctes, par couches et domaines1. Les couches corticales se positionner parallèles à la surface du cerveau et varient en nombre de 3 couches en cortex Reptilien2 à 6 couches de mammifère cortex1. Aires corticales sont quant à eux des régions distinctes du cortex qui correspondent en grande partie aux fonctionnalités distinctes, par exemple, le cortex somatosensoriel est impliqué dans la sensation de toucher ou le cortex visuel dans le traitement des entrées visuelles. Ces aires corticales peuvent souvent être subdivisés en3modules ou correctifs, qui répètent régulièrement les structures anatomiques, trouves essentiellement parallèles à la surface pial du cerveau. Modules corticales peuvent être limités à un calque particulier4ou étendent à travers plusieurs couches5.

Méthodes standard de sectionnement du cerveau impliquent sections perpendiculaires à la surface du cerveau, comme coronale ou sagittal. Alors que ces méthodes peuvent être utilisées pour visualiser les modules corticales, une multitude de fonctionnalités intéressantes peut être révélée lorsque les modules corticales sont visualisées tangentiellement, dans un plan parallèle à la surface du cerveau. Par exemple, modules somatosensoriels dans le cerveau de rongeur qui représentent les moustaches, apparaissent comme des barils quand visualisé perpendiculairement à la surface du cerveau, et donc les régions tirent le cortex de baril de nom. Cependant, sur la visualisation des barriques dans une orientation tangentielle, ils révèlent une moustache-carte, avec les barils étant disposées dans une orientation topographique la disposition exacte des moustaches à la surface externe de la mise en miroir. Dans certains cas, arrangement modulaire a même échappé de détection pendant une longue période, lorsque visualisé de manière non-tangentielle. Le cortex entorhinal médial, est connu pour la présence de cellules de la grille, les neurones qui se déclenchent selon un arrangement hexagonal régulier lorsqu’un animal parcourt un environnement. Même si c’est une zone fortement étudiée, jusqu’à récemment, la présence de plaques ou de modules de cellules dans le cortex entorhinal médial, qui sont physiquement disposées dans un arrangement hexagonal6, avait échappé à détection. La présence et l’arrangement de ces modules, dans le cerveau de rat, a été facilitée par des sections tangentielles du cortex entorhinal médial et étudie la cytoarchitecture de manière layer-wise.

À la suite de sectionnement, l’aspect particulier de la visualisation des modules corticales aussi peut être réalisé que de multiples façons. Classiquement, des études ont délimité des modules basés sur des cellules densité ou fibre mise en page1. Une autre méthode populaire est l’utilisation de la cytochrome oxydase histochimie, qui révèle des zones d’activité supérieur8. Des approches plus récentes incluent regardant des types de cellules génétiquement déterminée, distinguées sur la base de leur protéine expression profils6,8.

Dans cette étude, nous mettons en évidence les méthodes pour isoler le cortex du cerveau chez les mammifères, obtenir des sections tangentielles aplaties et visualiser les corticales modules basés sur la cytochrome oxydase histochimie et immunohistochimie de protéines spécifiques de type cellulaire.

Protocol

Toutes les procédures expérimentales ont été effectuées selon les directives allemandes sur le bien-être animal sous la supervision des comités d’éthique locaux (LaGeSo). Humaine et bat cerveau données proviennent de Naumann et al. 5 la procédure suivante est effectuée sur un rat de Wistar adulte mâle (souche : RJHan:WI). 1. la perfusion et l’Extraction de cerveau NOTE : Afin d’obtenir un cerveau homogène fixe et s…

Representative Results

Nous avons obtenu aplaties sections corticales du cortex somatosensoriel dans une variété de cerveaux et eux pour histochimie cytochrome oxydase de visualiser les modules somatotopique représentant les différentes parties du corps traitées. Cette approche comparative permet d’étudier les forces évolutives que cortex de la forme, par exemple, indiquer la répartition hautement conservée des vibrissae mystacial chez les rongeurs et lagomorpha barils21</s…

Discussion

Modularité dans le cortex cérébral a été identifiée à l’aide d’une variété de techniques. Les premiers modules corticale études généralement identifiés en soit visualisant cellulaires denses régions, ou l’absence de fibres1. Les méthodes suivantes ont utilisé la présence de faisceaux dendritiques24, afférences d’une région donnée25ou enrichissement des neurotransmetteurs26. Nous démontrons ici deux…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par Humboldt Universität zu Berlin, Bernstein Center for Computational Neuroscience Berlin, le Centre allemand pour les maladies neurodégénératives (DZNE), le ministère fédéral allemand de l’éducation et la recherche (BMBF, Förderkennzeichen 01GQ1001A), NeuroCure et la Gottfried Wilhelm Leibniz prize de la DFG. Nous remercions Shimpei Ishiyama d’excellent graphisme et Juliane Diederichs excellente assistance technique.

Materials

Cytochrome oxidase staining
Cytochrome c from equine heart Sigma-Aldrich C2506
3,3'Diaminobenzidine tetrahydrochloride hydrate Sigma-Aldrich D5637
D(+)-Saccharose Carl Roth  4621.1
Ammonium nickel(II) sulfate hexahydrate Sigma-Aldrich A1827
HEPES Carl Roth  9105.4
Name Company Catalog Number Comments
Antigen retrieval
Trisodium citrate dihydrate Sigma-Aldrich S1804
Citric acid monohydrate Sigma-Aldrich C1909
Name Company Catalog Number Comments
Phosphate buffer/phosphate-buffered saline/prefix/PFA
Potassium dihydrogen phosphate Carl Roth 3904.2
Sodium chloride Carl Roth 9265.1
Di-Sodium hydrogen phosphate dihydrate Carl Roth 4984.3
Paraformaldehyde Carl Roth 0335.3
TRITON-X 100 Carl Roth 3051.3
Name Company Catalog Number Comments
Immunohistochemistry
Calbindin D-28k puriefied from chicken gut, Mouse monoclonal Swant RRID: AB_10000347
Calbindin D-28k from recombinant rat calbindin D-28k, Rabbit polyclonal Swant RRID: AB_10000340
Albumin Fraction V, biotin free Carl Roth 0163.4
Name Company Catalog Number Comments
Mounting or freezing media
Fluoromount (immunofluorescence) Sigma-Aldrich F4680
Eukitt (histochemistry) Sigma-Aldrich 03989
Tissue freezing medium Leica Biosystems NC0696746
Name Company Catalog Number Comments
Alcohol dehydration
Ethanol 100% Carl Roth 9065.3
Ethanol 96% Carl Roth P075.3
2-Propanol Carl Roth 6752.4
Xylene substitute Fluka 78475
Name Company Catalog Number Comments
Devices/tools
Microm HM 650V Thermo Scientific
Jung RM2035 Leica Biosystems
Dumont #55 Forceps – Inox Fine Science Tools 11255-20
Dumont #5 Forceps – Inox Biology Tip Fine Science Tools 11252-30
Dumont #5SF Forceps – Inox Super Fine Tip Fine Science Tools 11252-00
Bone Shears – 24 cm Fine Science Tools 16150-24
Friedman Rongeur Fine Science Tools 16000-14
Blunt Scissors Fine Science Tools 14000-18
Surgical Scissors – Large Loops Fine Science Tools 14101-14
Surgical Scissors – Sharp-Blunt Fine Science Tools 14001-13
Fine Iris Scissors Fine Science Tools 14094-11

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Cite This Article
Lauer, S. M., Schneeweiß, U., Brecht, M., Ray, S. Visualization of Cortical Modules in Flattened Mammalian Cortices. J. Vis. Exp. (131), e56992, doi:10.3791/56992 (2018).

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