Nörokimyasal ve davranışsal anormalliklerin altında yatan nöronlar ve dendritik dikenlerde potansiyel morfolojik değişikliklerin değerlendirilmesi için kritik olan piramidal nöronları etiketlemek ve analiz etmek için bir protokol salıyoruz.
Yöntem makalesi
Nörokimyasal ve davranışsal anormalliklerin altında yatan nöronlar ve dendritik dikenlerde potansiyel morfolojik değişikliklerin değerlendirilmesi için kritik olan piramidal nöronları etiketlemek ve analiz etmek için bir protokol salıyoruz.
Dendritik dikenlerin büyüklüğü ve şeklinin yapısal plastisite ile ilişkili olduğu bildirilmiştir. Piramidal nöronların ve dendritik dikenlerin morfolojik yapısını belirlemek için balistik etiketleme tekniği nden yararlanılabilir. Bu protokolde, piramidal nöronlar DilC18(3) boya ile etiketlenmiş ve nöronal morfolojive dendritik dikenleri değerlendirmek için nöronal rekonstrüksiyon yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Nöronal yapıyı araştırmak için, dendritik dallanma analizi ve Sholl analizi yapılır, araştırmacılar dendritik dallanma karmaşıklığı ve nöronal arbor karmaşıklığı hakkında çıkarımlar çizmek için izin, sırasıyla. Dendritik dikenlerin değerlendirilmesi, rekonstrüksiyon yazılımının ayrılmaz bir parçası olan ve omurgaları dört kategoriye ayıran otomatik destekli sınıflandırma algoritması kullanılarak yapılır (örn. ince, mantar, güdük, filopodia). Ayrıca dendritik omurga morfolojisindeki değişiklikleri değerlendirmek için ek üç parametre (uzunluk, kafa çapı ve hacim) seçilir. Balistik etiketleme tekniğinin geniş uygulama potansiyelini doğrulamak için, in vitro hücre kültüründen piramidal nöronlar başarıyla etiketlendi. Genel olarak, balistik etiketleme yöntemi benzersiz ve farelerde farklı beyin bölgelerinde nöronları görselleştirmek için yararlıdır, hangi sofistike yeniden yapılanma yazılımı ile birlikte, araştırmacılar altta yatan olası mekanizmaları açıklamak için izin verir nörokognitif disfonksiyon.
2000 yılında, Gan ve ark bireysel nöronlar ve çeşitli lipophilic boyalar kombine sinir sisteminde glia için hızlı bir etiketleme tekniği açıklanan, farklı renklerde birçok beyin hücrelerinin eşzamanlı etiketleme için izin1,2. Daha yakın zamanda, bir balistik etiketleme tekniği Seabold ve ark.3 tarafından bu floresan boyalar tanıttı (Dil) beyin dilimleri nöronların içine. Çok yönlü bir boyama tekniği olan balistik etiketleme, birden fazla hayvan türünde ve çok çeşitli yaşlarda kullanılabilme yeteneğinden dolayı takdir edilmektedir. Ayrıca, beyin hücrelerinin alt popülasyonları belirlemek için immünboyama ile kombine edilebilir3. Geleneksel tekniklerle karşılaştırıldığında (örneğin, Golgi-Cox gümüş emprenye, mikroenjeksiyon)4, balistik etiketleme daha net morfolojik özellikleri ayırt etmek için bir fırsat sunuyor, dendritik dikenler de dahil olmak üzere, nöronal karmaşıklık ve sinaptik bağlantı hakkında çıkarımlar çizim için kritik bir özellik5.
Uyarıcı piramidal nöronlar tek, büyük apikal dendrit, birden fazla kısa bazal dendritler ve dendritik omurgalar binlerce ile karakterizedir6. Piramidal nöronlar yüksek derecede bilişsel işleme ile ilgili birden fazla beyin bölgelerinde bulunur, prefrontal korteks dahil (PFC) ve hipokampus. PFC'de piramidal nöronlar II/III ve V tabakasında gözlenir ve her biri benzersiz morfoloji sergiler. Özellikle, PFC katman II / III piramidal nöronlar daha kısa apikal dendrite ve katman Vpiramidalnöronlar daha az dallanma var 6 . Hipokampus içinde, piramidal nöronlar ca1 ve CA3 bölgelerinde hem de bulunan, her farklı morfolojileri gösteren. Özellikle, CA1 bölgesindeki piramidal nöronlar daha belirgin bir apikal dendit sergilerler, dallanma somadan daha uzakta meydana gelen, CA3 bölgesine göre6.
Hem PFC hem de hipokampuspiral nöronlar üzerinde Dendritik dikenler uyarıcı sinapsların birincil site7. Klasik olarak üç ana kategoriye (yani ince, güdük veya mantar8)ayrılır, dendritik dikenlerin morfolojik özellikleri, uyarıcı sinaps9'unbüyüklüğüile ilişkilidir. İnce dikenler, uzun, ince boyun ile karakterize, küçük soğanlı kafa, ve küçük postsinaptik yoğunlukları, daha kararsız ve zayıf bağlantılar geliştirmek. Ancak, mantar dikenleri, daha büyük bir dendritik omurga kafası var, güçlü sinaptik bağlantılar oluşturmak için tanınan, onların büyük boyutu kaynaklanan bir etki. Keskin kontrast olarak, güdük dikenler bir omurga boyun yoksun, yaklaşık eşit baş ve boyun hacim oranı sergileyen8. Hipokampus içinde, dallı dikenler de görülebilir, omurga aynı dendritik omurga boyun ortaya birden fazla başları vardır nerede10. Bu nedenle, dendritik dikenlerin morfolojik değişiklikleri işlevselliği ve yapısal kapasiteyi yansıtabilir. Ayrıca, çalışmalar dendritik dikenlerin boyutu ve şekli yapısal plastisite ile ilgili olduğunu göstermiştir, küçük dikenler öğrenme ve dikkat dahil olduğu fikrine yol açan, daha büyük ise, daha istikrarlı dikenler, bellek dahil olmak üzere uzun vadeli süreçlerde yer almaktadır11. Ayrıca, dendrit boyunca dendritik dikenlerin dağılımı sinaptik bağlantıileilişkili olabilir 5,12.
Böylece, mevcut metodolojik kağıt üç hedefleri vardır: 1) bir başarı oranı ile kullanılmıştır balistik etiketleme için protokol mevcut (yani, nöronlar seçim kriterleri toplantı ve analiz için uygun) 83.3%5,12,13 ve birden fazla beyin bölgeleri arasında (yani, PFC, çekirdek accumbens, hipokampus); 2) Tekniğin genellenebilirliğini ve in vitro olarak yetiştirilen nöronlara uygulanmasını göstermek; 3) Nöronal rekonstrüksiyon yazılımında kullanılan metodolojiyi ve bu verilerden çıkarılabilen çıkarımları ayrıntılı olarak inceleyin.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan protokolleri Gözden geçirildi ve Güney Carolina Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı (federal güvence numarası: D16-00028).
1. DiI/Tungsten boncuk tüp hazırlanması
2. Beyin bölümlerinin hazırlanması
NOT: Yetişkin erkek F344/N sıçanlar 12/12 ışık altında kontrollü bir ortamda barındırılabildiler: yiyecek ve suya reklam libitum erişimi ile karanlık döngü. Tüm hayvanlar, Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'nda Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından belirlenen yönergeleri kullanarak bakıldı.
3. Beyin bölümlerinin balistik etiketleme ve görselleştirilmesi
4. Metodolojinin hücre kültürü ile birlikte kullanılması
5. Nöronal analiz ve dendritik omurga nicelleştirme
6. Veri analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 2A'da,sıçan beyin bölümlerinde hipokampal bölgede tipik piramidal nöronlar balistik etiketleme teknolojisi ile tespit edildi, bir büyük apikal dendrit ve soma etrafında birkaç küçük bazal dendrit ile karakterize. Şekil 2B, soma tespit edildikten sonra nöronal rekonstrüksiyon kantitatif analiz yazılımında nöronu gösterir, dendritik dallar izlenebilir ve omurgalar saptanmıştır. Daha sonra veriler nöronal rekonstrüksiyon kantitatif analiz yazılımı kullanılara...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolde, hem sıçan beyninden nöronlar hem de in vitro yetiştirilenler için çok yönlü bir etiketleme tekniğini tanımlıyoruz. Ayrıca nöronal morfoloji ve dendritik dikenleri değerlendirmek için nöronal rekonstrüksiyon yazılımı ve nöronal rekonstrüksiyon kantitatif analiz yazılımını kullanma metodolojisini de rapor ediyoruz. Nöronal morfoloji ve dendritik dikenlerin değerlendirilmesi dendritik dallanma karmaşıklığı, nöronal arbor karmaşıklığı, dendritik omurga morfolojisi ve sinaptik bağlantı değişiklikleri belirlemek...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların hiçbirinin beyan etmesi gereken çıkar çatışmaları yok.
Bu çalışma NIH tarafından finanse edilmiştir HD043680, MH106392, DA013137, ve NS100624.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 20Gx25mm PrecisionGlide iğne | BD | 305175 | |
| 24 oyuklu hücre kültürü plakası | Costar | 3562 | |
| 35 mm Cam Alt Tabaklar | MatTek Corporation | P35G-1.5-20-C | |
| Antibiyotik-Antimikotik çözelti | Cellgro | 30004CI | 100X |
| B-27 takviyesi | Yaşam Teknolojileri | 17504-044 | 50X |
| Namlu astarı | BIO-RAD | 165-2417 | |
| Boraks | Sigma | B9876 | |
| Borik asit | Sigma | B0252 | |
| Kartuş tutucu | BIO-RAD | 165-2426 | |
| Konfokal görüntüleme yazılımı | Nikon | EZ-C1 | sürüm 3.81b |
| Konfokal mikroskop | Nikon | TE-2000E | |
| Kapak cam | VWR | 637-137 | |
| DilC18 (3) | Fisher Scientific | D282 | |
| DMEM / F12 orta | Yaşam Teknolojileri | 10565-018 | |
| Dumont # 5 Forseps | Dünya Hassas Aletler | 14095 | |
| Dumont # 7 Forseps | Dünya Hassas Aletler | 14097 | |
| F344 sıçan | (Harlan Laboratuvarları, Indianapolis, IN) | ||
| Glikoz | VWR | 101174Y | |
| GlutaMax | Yaşam Teknolojileri | 35050-061 | 100X |
| HBSS | Sigma | H4641 | 10X |
| Helios difüzyon ekranları | BIO-RAD | 165-2475 | |
| Helios gen tabancası kiti | BIO-RAD | 165-2411 | |
| Helios gen tabancası sistemi | BIO-RAD | 165-2431 | |
| Helyum hortumu tertibatı | BIO-RAD | 165-2412 | |
| İris Forseps | Dünyası Hassas Aletler | 15914 | |
| İris Makas | Dünyası Hassas Aletler | 500216 | |
| Metilen klorür | Fisher Scientific | D150-1 | |
| Nörobazal ortam | Yaşam Teknolojileri | 21103-049 | |
| Neurolucida 360 yazılımı | mbf biyobilim | dendritik omurga analizi | |
| Paraformaldehit | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehit | Sigma | P6148 | |
| Poli-L-Lizin | Sigma | P9155 | |
| Polivinilpirolidon | Fisher Scientific | 5295 | |
| ProLong Altın antifade reaktifi | Fisher Scientific | P36930 | montaj ortamı |
| Sıçan beyin matrisi, 300 - 600g, Koronal, 0,5 mm | Ted Pella | 15047 | |
| Sevofluran | Merritt Veteriner Malzemeleri | 347075 | |
| Sodyum Bikarbonat | Yaşam Teknolojileri | 25080 | |
| SuperFrost Plus Slaytlar | Fisher Scientific | 12-550-154% | |
| Şırınga kiti | BIO-RAD | 165-2421 | |
| Tefzel boru | BIO-RAD | 165-2441 | |
| Tripsin-EDTA | Yaşam Teknolojileri | 15400-054 | |
| Boru kesici | BIO-RAD | 165-2422 | |
| Boru Hazırlık istasyonu | BIO-RAD | 165-2418 | |
| Tungsten M-25 Mikro taşıyıcı 1.7 ve mikro; m | BIO-RAD | 165-2269 | |
| Vannas Makas Dünyası | Hassas Aletler | 500086 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste