RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Mahesh Shivarama Shetty1,2, Mahima Sharma1,2, Neo Sin Hui1,2, Ananya Dasgupta1,2, Suma Gopinadhan1,2, Sreedharan Sajikumar1,2
1Department of Physiology, Yong Loo Lin School of Medicine,National University of Singapore, 2Neurobiology/Aging Programme, Life Sciences Institute,National University of Singapore
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu video makalesinde, kemirgenlerden alınan akut hipokampal dilimler kullanılarak CA1 piramidal nöronlarında sinaptik etiketleme, yakalama ve çapraz etiketleme gibi uzun vadeli plastisiteyi ve ilişkisel süreçlerini incelemek için deneysel prosedürler açıklanmaktadır.
Sinaptik etiketleme ve yakalama (STC) ve çapraz etiketleme, belirli bir zaman dilimi içinde nöronlarda sinaps özgüllüğünün ve ilişkilendirilebilirliğin nasıl elde edildiğini açıklayan hücresel düzeyde iki önemli mekanizmadır. Bu uzun vadeli plastisite ile ilgili süreçler, hücresel düzeyde hafıza oluşumu ve kalıcılığının temelini incelemek için önde gelen aday modellerdir. Hem STC hem de çapraz etiketleme iki seri işlemi içerir: (1) sinaptik etiketin belirli bir stimülasyon modeli tarafından tetiklendiği şekilde ayarlanması ve (2) sinaptik etiketin yeni sentezlenen plastisite ile ilgili proteinler (PRP'ler) ile etkileşime girdiği sinaptik yakalama. STC ve çapraz etiketleme kavramları hakkındaki anlayışın çoğu, hipokampusun CA1 bölgesinde yapılan çalışmalardan kaynaklanmaktadır ve teknik karmaşıklık nedeniyle laboratuvarların çoğu hala bu süreçleri inceleyememektedir. Hipokampal dilimlerin hazırlanması ve stabil geç LTP/LTD'nin kaydedilmesi için deneysel koşullar, sinaptik etiketleme/çapraz etiketlemeyi incelemek için son derece önemlidir. Bu video makalesinde, sıçanların akut hipokampal dilimlerinden elde edilen kararlı, uzun vadeli alan potansiyeli kayıtları kullanılarak CA1 piramidal nöronlarında STC ve çapraz etiketleme gibi uzun vadeli plastisite süreçlerini incelemek için deneysel prosedürler açıklanmaktadır.
Beyindeki bilgilerin kodlanması ve depolanması, sinirbilimde hala en önemli ve hevesle takip edilen zorluk olmaya devam ediyor. Yıllar geçtikçe, uzun süreli güçlenme (LTP) ve uzun süreli depresyon (LTD), hafızanın önde gelen hücresel korelasyonları olarak ortaya çıkmıştır1,2. Girdi özgüllüğü ve ilişkilendirilebilirlik sergileyen bu aktiviteye bağlı değişiklikler, nöronal ağlardaki hafıza izlerinin stabilizasyonu ile sonuçlanır 1,3,4. İki sinaptik plastisite formunun korunması, plastisite ile ilgili ürünlerin (PRP'ler) sentezini gerektirir5-10. Yeni sentezlenen proteinin sadece LTP veya LTD eksprese eden spesifik aktive edilmiş sinapslarla etkileşimini içeren sinaps özgüllüğü, hafıza için kritik öneme sahiptir. Bu özgüllük, PRP'lerin yakın zamanda aktif, 'etiketlenmiş' sinapslarla etkileşime girdiği 'Sinaptik Etiketleme ve Yakalama' (STC) kavramı ile açıklanmaktadır11,12. STC süreci, hücresel düzeyde anıların çağrışımsal özellikleri için bir çerçeve sunar. Kısa dönemli plastisite biçimlerinin, çağrışımsal ve zamana bağlı bir şekilde nasıl uzun süreli plastisite biçimlerine dönüştürüldüğüne dair kavramsal bir temel sağlar13.
STC süreci sırasında, protein sentezine bağlı geç LTP'ye yol açan bir girdide güçlü bir tetanizasyon, aynı nöron popülasyonuna başka bir bağımsız girdide indüklenen bir protein sentezinden bağımsız erken LTP'nin kalıcı bir nöron popülasyonuna takviye edilmesiyle sonuçlanır13. Geçici bir nöral aktivite ile lokal bir sinaptik etiketin ayarlanması ve güçlü nöral aktivite ile yayılabilir PRP'lerin sentezi, STC13,14 sırasındaki iki anahtar olaydır. PRP'lerin yakın zamanda güçlendirilmiş 'etiketlenmiş' sinapslar tarafından yakalanması, uzun vadeli potansiyesyonun sürdürülmesi için esastır. STC fenomeni15-17'nin varlığını doğrulamak ve aday 'etiketleri'18 ve 'PRP'leri'19 tanımlamak için birçok çalışma yapılmıştır. Kalsiyum/kalmoduline bağımlı protein kinaz II (CaMKII) ve hücre dışı sinyal regüle kinaz1/2 (ERK1/2); CaMKIV, Protein Kinaz M (PKM) ve beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) sırasıyla 'tag' ve 'PRP' için aday moleküllerden bazılarıdır19-21. Sinaptik etiketleme modeli, LTP ve LTD arasındaki pozitif çağrışımsal etkileşimleri içerecek şekilde daha da genişletilmiştir - "sinaptik çapraz etiketleme"22. Sinaptik çapraz etiketlemede, bir sinaptik girdideki geç bir LTP/LTD, bağımsız bir girdideki zıt protein sentezinden bağımsız erken LTD/LTP'yi uzun ömürlü formuna dönüştürür veya bunun tersi de geçerlidir22.
Hipokampal dilim hazırlığı, uzun süreli sinaptik plastisite çalışmalarında en yaygın kullanılan modeldir23,24. Sinaptik etiketleme ve çapraz etiketleme kavramları hakkındaki anlayışın çoğu, hipokampusun CA1 bölgesinde yapılan çalışmalardan kaynaklanmaktadır ve teknik karmaşıklık nedeniyle laboratuvarların çoğu hala bu süreçleri inceleyememektedir. Sıçan hipokampal dilimlerinin hazırlanması ve uzun saatler boyunca stabil geç LTP/LTD'nin kaydedilmesi için deneysel koşullar, sinaptik etiketleme/çapraz etiketleme23,25,26 çalışmaları için son derece önemlidir. Bu makale, sıçanların akut hipokampal dilimlerinden kararlı, uzun vadeli alan potansiyeli kayıtları kullanarak CA1 piramidal nöronlarında STC ve çapraz etiketleme gibi uzun vadeli plastisite süreçlerini incelemek için ayrıntılı deneysel prosedürleri açıklamaktadır.
Bütün hayvan prosedürleri Singapur Ulusal Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır.
Yapay Beyin Omurilik Sıvısı 1. Hazırlama (ACSF)
Arayüz Odası 2. Hazırlık
NOT: Bir arabirim beyin dilim odası, (Şekil 2B) dilimleri kuluçkaya ve elektrofizyolojik kayıtlar sırasında onları korumak için kullanılan, iki bölmeden oluşmaktadır. Alt bölme, bir sıcaklık kontrol cihazı tarafından 32 ° C 'de muhafaza damıtılmış su sürekli karbojen kabarcıkları içerir.
Akut Hipokampal Dilimleri 3. Hazırlık
NOT: Diseksiyon protokolü soğuk ACSF ve (2) İzolasyon ve hipokampus dilimleme içine hayvana beyin (1) Temizleme oluşur. Nöronlar, canlı kalır izole etmek ve hızlı bir şekilde soğuk ACSF beyin koyun ve bütün tamamlamak için sırayla3-5 dakika içinde dilimleme dahil süreci.
CA3-CA1 Synaptic Cevaplarının 4. Kayıt
NOT: Alan potansiyel kayıt için kullanılan elektrofizyoloji set-up Şekil 2A gösterilmiştir. Bir Faraelektriksel girişim elektrik ayarları düzgün topraklama sonra kontrolü dışında ise günlük kafes şiddetle tavsiye edilir. Daldırılmış ve arayüz odaları çok farklı tipte ticari olarak temin edilebilir. Ancak, arabirim odaları onları dilim sergi daha sağlam sinaptik yanıtları olarak tercih edilmektedir.
Dilim Odası ve Perfüzyon Sistemi 5. Temizlik
Açıklanan metodoloji (Wistar). Bu tür yetişkin farelerin akut hipokampal dilim sinaptik etiketleme ve çapraz yakalama olarak LTP / LTD ve ilişkisel etkileşimlerin uzun süreli formları incelemek için kullanılır olmuştur 23 Bu teknik, hem fareler ile deneyler için etkili olduğu kanıtlanmıştır ve fare çeşitli 30,31 suşları. Metodoloji kadar 8-12 saat istikrarlı LTP kayıtları için başarıyla kullanılmaktadır. 32
Erken LTP (Şekil 3B, dolu daireler S2) ve böylece dönüşüm aksi çürüyen formu (tek giriş (S1) zayıf tetanization tarafından belirlenen 'etiketi' PRPS 'Başka bağımsız ancak örtüşen girdi güçlü tetanization tarafından uyarılan yakalar uzun süreli bir bir (Şekil 3B, açık daireler) içine S1 -LTP) (WTET ile indüklenen erken LTP karşılaştırmak için) 20,33 bkz. Zayıf tarafından yakalanan PRPstetanization grubu etiketi mutlaka STET neden olduğu geç-LTP gelen gerek yoktur, ancak, aynı zamanda ÖİDÖ neden olduğu geç-LTD tarafından sağlanabilir. LTP ve LTD arasındaki olumlu etkileşimin birleştirici Bu tür 'cross-etiketleme / yakalama "olarak adlandırılır. S1 WTET kaynaklı erken LTP S2 ÖİDÖ kaynaklı geç LTD tarafından sağlanan PRPS (Şekil 3C, dolu daireler) yakalayarak geç LTP (Şekil 3C, açık daireler) ile takviye olur. Kendi baz ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı kuvvetlenmesi ve depresyon her iki durumda da S1 ve S2 muhafaza edildi (Wilcoxon testi, p <0.05).
Etiket PRP etkileşim oluşması için (zayıf-öncesi güçlü / strong-öncesi zayıf) iki olay arasındaki zaman penceresi 30-60 aralığında kaldığı sürece, iki olayın zamansal sırası sürece çok önemli değil dakika. Bu bir üçüncü bağımsız ama örtüşen sinaptik eklemek akıllıca olacaktırkoymak ve kayıtların istikrarı izlemek için bir temel kontrolü olarak kullanabilirsiniz. LTP / LTD Erken ve geç formları ikna etmek için kullanılan elektriksel stimülasyon protokolleri STC deneylerde kullanmadan önce tutarlılık ve güvenilirlik için tek giriş deneylerinde doğrulanması gerekir. Biz de bu deneylerin başarı dilimleri kalitesine dayanır çünkü protokol açıklanan dilim hazırlık metodolojisi önemini vurgulamak isterim.

Hipokampus diseksiyonu kullanılan Şekil 1. (A) Araçlar: (a) Bandaj makasları (b) İris makaslar (c) Kemik rongeur (d) İnce spatula, Yumuşak (e) Neşter sayısı 11 (f) Orak ölçekleyici (g) -bristle boya fırçası (h) Plastik Pasteur pipeti (i) filtre kağıdı (85mm) (j) filtre kağıdı (30mm) (k) petri ve beher sığdırmak için Cam bardak (l) Alüminyum soğutma blokları(m) Petri kabı. (B) Manuel doku kıyıcı. (a) Platform (b) bıçak tutucu (c) Sürmeli mikrometre, çözünürlük 10 mikron ile kol kesme. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2. Elektrofizyoloji kurulumu (A) aşağıdakilerden oluşan uyarıcıları alan potansiyeli kayıtlarında (b), bir diferansiyel yükselteç (c) bir analog-dijital dönüştürücü (d) Osiloskop (e) toplama yazılımı (f) bilgisayar titreşim dayanıklı masa üstü elektrot tutucular> 4x büyütme (h) arayüzü beyin dilim odası (i) ACSF ve karbojen kaynağı (j) sıcaklık kontrolörü (k) için bir perfüzyon sistemi bir aydınlatma kaynağı (l) manipulatör (g) mikroskop. (B) Arayüz beyin dilimodacık. (C) (D) arayüz odasında hipokampal dilimler cam kılcal imzalandı. (E) Paslanmaz çelik elektrot. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3. (A) alanı potansiyeli kayıt için bir enine hipokampal kesit ve elektrot konumu şematik gösterimi: Bu gösterimde, iki uyarıcı elektrotlar (S1 ve S2) uyarmak için CA1 bölgesinde in stratum radiatumunun merkezi içinde yerleştirilmiş iki bağımsız fakat birbiriyle örtüşen CA1 piramidal nöronlar üzerine sinaptik girdiler. İki hücre dışı kayıt elektrotları, tek apikal dendritik bölmeden alan EPSP (eksitatör post-sinaptik potansiyel) kaydetmek ve başka piramidal hücreden somatik nüfus başak kaydetmek içinorganları sırasıyla stratum radiatum ve stratum pyramidale yer almaktadır. CA1- cornu ammonis bölgesi 1, CA3- cornu ammonis bölge 3, DG- dentat girus, SC- Schaffer teminat lifleri, S1- uyarıcı elektrot 1, S2-uyarıcı elektrot 2. (B) Zayıf STC incelemek için güçlü paradigma öncesi: Zayıf tetanization (WTET) geç-LTP indüklemek için 30 dk S2 güçlü tetanization (STET) (doldurulmuş daireler), ardından erken LTP indüklemek için (içi boş daireler) S1 uygulanır. S1 erken-LTP etiketleme gösteren geç LTP takviyeli ve çapraz etiketleme incelemek için güçlü paradigma öncesi (n = 6) (C) Zayıf etkileşim yakalama alır. Erken LTP takip S1 (açık daireler) içinde WTET tarafından uyarılan 30 dakika sonra ÖİDÖ kullanılarak S2 geç LTD indüksiyonu (içi dolu daireler). S1, erken LTP çapraz-tagging ve yakalama gösteren 6 saat süren geç LTP dönüştürülür (n = 6). Tek ok erken LTP indüklemek için uygulanan zayıf tetanization temsil eder. Okların Üçüz temsilGeç-LTP indüklemek için güçlü bir tetanization. Kırık ok ÖİDÖ geç LTD indüklemek için temsili sinaptik girişine tatbik edildiği zaman noktasını temsil eder. Hata çubukları SEM gösteriyor. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Bu video makalede Açık erişim Cerebos Pasifik Limited tarafından desteklenmektedir.
Bu video makalesinde, kemirgenlerden alınan akut hipokampal dilimler kullanılarak CA1 piramidal nöronlarında sinaptik etiketleme, yakalama ve çapraz etiketleme gibi uzun vadeli plastisiteyi ve ilişkisel süreçlerini incelemek için deneysel prosedürler açıklanmaktadır.
Bu video makalesi Cerebos Pacific Limited tarafından desteklenmektedir. Bu çalışma, Ulusal Tıbbi Araştırma Konseyi İşbirlikçi Araştırma Hibesi (NMRC-CBRG-0041/2013) ve Milli Eğitim Bakanlığı Akademik Araştırma Fonu (MOE AcRF- Tier 1 - T1-2012 Ekim -02) tarafından desteklenmektedir.
| I. Diseksiyon Araçları | |||
| 1. Bandaj makası | KLS Martin, Almanya | 21-195-23-07 | |
| B-Braun/Aesculap, Almanya | LX553R | ||
| 2. İris makası | B-Braun/Aesculap, Almanya | BC140R,BC100R | |
| 3. Bone rongeur | World Precision Instruments (WPI), Almanya | 14089-G | |
| 4. Neşter Dünyası | Hassas Aletler (WPI), Almanya; | 500236-G | |
| B-Braun/Aesculap, Almanya | |||
| BB73 | |||
| 5. Neşter bıçağı#11 | B-Braun/Aesculap, Almanya | BB511 | |
| 6. Orak | ölçekleyici KLS Martin, Almanya | 38-685-00 | |
| 7. Açılı forseps | B-Braun/Aesculap, Almanya | BD321R | |
| 8. Anestezi/İndüksiyon odası | MIP Anestezi Teknolojileri (Şimdi, Patterson Scientific), Oregon | AS-01-0530-LG | |
| II. ACSF bileşen kimyasalları | |||
| 1. Sodyum klorür (NaCl) | Sigma-Aldrich | S5886 | |
| 2. Potasyum klorür (KCl) | Sigma-Aldrich | P9541 | |
| 3. Magnezyum sülfat heptahidrat (MgSO4.7H20) | Sigma-Aldrich | M1880 | |
| 4. Kalsiyum klorür dihidrat (CaCl2.2H2O) | Sigma-Aldrich | C3881 | |
| 5. Potasyum fosfat monobazik (KH2PO4) | Sigma-Aldrich | P9791 | |
| 6. Sodyum bikarbonat (NaHCO3) | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| 7. D-Glikoz susuz (C6H12O6) | Sigma-Aldrich | G7021 | |
| III. Elektrofizyoloji Aletleri | |||
| 1. Mikroskop | Olympus, Japonya | Model SZ61 | |
| 2. Sıcaklık Kontrol | Cihazı Bilimsel Sistemler Tasarım A.Ş. Kanada | PTC03 | |
| 3. Diferansiyel AC Amplifikatör | Sistemleri, ABD | Model 1700 | |
| 4. İzole Nabız Stimülatörü | Sistemleri, ABD | Model 2100 | |
| 5. Osiloskop | Rhode & Schwarz | HM0722 | |
| 6. Dijital-Analog Dönüştürücü | Cambridge Electronic Design Ltd. Cambridge, İngiltere | CED-Power 1401-3 | |
| 7. Arayüz Beyin Dilim Odası Bilimsel | Sistemler Tasarım A.Ş. Kanada | BSC01 | |
| 8. Boru Pompası | Ismatec, Idex Sağlık & Bilim, Almanya | REGLO-Analog | |
| 9. Karbojen Akış Ölçer | Cole-Parmer | 03220-44 | |
| 10. Fiber Işık Aydınlatıcı | Dolan-Jenner Industries | Fiber Lite MI-150 | |
| 11. Mikromanipülatörler | Marzhauser Wetzlar, Almanya | 00-42-101-0000 (MM-33) | |
| 00-42-102-0000 (MM-32) |