Neuroscience
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Modélisation 3D des épines dendritiques avec plasticité synaptique
Chapters
Summary May 18th, 2020
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Le protocole développe un modèle tridimensionnel (3D) d’un segment dendritique avec des épines dendritiques pour la modélisation de la plasticité synaptique. Le maillage construit peut être utilisé pour la modélisation computationnelle du trafic des récepteurs AMPA dans la plasticité synaptique à long terme à l’aide du logiciel Blender avec CellBlender et MCell.
Transcript
Modélisation géométrique computationnelle 3D de la réaction des espèces chimiques par fusion. est une méthode utile pour étudier les mécanismes du trafic de récepteurs dans et hors de la colonne vertébrale dendritique fait la plasticité synaptique. Cette technique a l’avantage de créer un environnement riche pour faire des hypothèses et des projections sur les systèmes non ligneux avec un grand nombre de variables.
Pour créer un maillage d’une seule colonne vertébrale dendritique avec une tête de colonne vertébrale et un cou de la colonne vertébrale à l’aide d’une sphère modifiée. Premier blender ouvert. Avec Cell Blender déjà installé et appuyez sur 5 sur le clavier, pour passer de la perspective à la vue orthogonale.
Appuyez sur 1 pour passer à la vue avant et appuyez sur Shift C pour centrer le curseur. Pour créer la tête de la colonne vertébrale, appuyez sur Shift A pour ouvrir la palette Mesh et sélectionnez le Maillage. Sélectionnez sphère UV et dans la sphère UV ajouter, définir la taille à 0,25 et les anneaux à 32.
Pour faire le dessus de la tête à plat appuyez sur onglet pour passer blender du mode Objet au mode Modifier. Appuyez sur B pour sélectionner les trois premiers quarts de la sphère et appuyez sur Supprimer, sélectionnez Vertices et Entrez pour supprimer les vertices. Appuyez sur B et sélectionnez le haut de la sphère.
Appuyez sur E, S, 0 et Entrez pour sceller le haut des vertices encore sélectionnés. Et déplacez la flèche bleue vers le bas pour aligner vers le haut de la tête de la colonne vertébrale. Pour augmenter la résolution du maillage en haut de la colonne vertébrale, sélectionnez outil et couteau et utilisez le couteau pour couper un cercle autour du centre du haut.
Sélectionnez ensuite outil et boucle couper et glisser quatre fois pour créer quatre cercles concentriques autour du centre du haut. Pour créer le cou de la colonne vertébrale appuyez sur B et sélectionnez le fond de la maille. Appuyez sur Supprimer Vertices et B et sélectionnez le fond de la maille.
Appuyez sur E et Z et sélectionnez moins 0,45 pour créer une extrusion à la position de l’axe Z, à moins 0,45 micromètre. Pour rendre le maillage compatible avec la presse à cellules M Ctrl T pour trianguler le maillage et sélectionner tool and remove doubles. Pour créer une colonne vertébrale multiple, appuyez sur Shift A pour ouvrir la palette Mesh et sélectionner Mesh et Cylinder.
Dans le menu Ajouter le cylindre, réglez le rayon de 0,3 micromètre et la profondeur à deux micromètres et appuyez sur Entrez. Appuyez sur R et entrez 90 pour faire pivoter le cylindre de 90 degrés et utilisez la flèche bleue pour faire glisser le cylindre vers le bas de la colonne vertébrale. Appuyez sur 3 pour obtenir une vue avant du cylindre et appuyez sur Z pour rendre le maillage transparent.
Utilisez la flèche bleue normale pour déplacer la base de la colonne vertébrale à l’intérieur du cylindre et cliquez à droite pour sélectionner le Dendrite. Sélectionnez Modifier et Ajouter Modifier et sélectionnez Boolean, Operation Union et sélectionnez Object Spine. Cliquez sur Appliquer pour créer un maillage commun du Dendrite et de la colonne vertébrale.
Ensuite, utilisez la souris pour sélectionner le maillage de la colonne vertébrale isolée, en changeant la position et l’angle pour insérer chaque nouvelle colonne vertébrale dans une position physiologique. Pour créer des AMPARs, sélectionnez Molécules et insérez une nouvelle molécule. Changez le nom en AMPAR et changez le type de molécule en molécule surface.
Ensuite, changer la constante de diffusion 0,05 fois 10 à la huitième centimètre carrée par seconde. Pour tracer les ancres liées aux AMPARs, à la PSD1 pendant l’état basal, ouvrez les paramètres de sortie de la parcelle et appuyez sur pour définir les molécules. Ensuite, réglez la molécule Anchor_AMPAR, l’objet de Dendrite et la Région à PSD1.
Pour exécuter une simulation d’état basal, sélectionnez Exécuter la simulation. Et réglez les itérations à 30 000 et le temps passe à une fois 10 à moins trois secondes. Cliquez sur Export et Exécutez et attendez la fin de la simulation.
À la fin de la simulation, sélectionnez Données de visualisation de recharge, animation de lecture, paramètres de sortie de l’intrigue et intrigue pour visualiser les résultats temporels spatiaux. Pour exécuter l’état de potentialisation homosynaptique sélectionnez Placement de molécule et rel_anchorLTP_psd1. Sélectionnez rel_anchorLTP_psd1 et modifiez la quantité pour la libérer à 200.
Ensuite, changez la quantité pour libérer à zéro. Sélectionnez rel_anchor_psd1. Modifiez la quantité pour la libérer à zéro et exécutez la simulation comme vous venez de le démontrer.
La plasticité synaptique peut être vérifiée à peu près par des changements dans le nombre d’espèces d’AMPARs liées aux ancres à chaque colonne vertébrale. Pour le calcul exact de l’apparition de la plasticité synaptique. Il est recommandé de calculer la variation du nombre total d’AMPARs ancrés et libres à la synapse.
La potentialisation et la dépression homosynaptiques ampar peuvent être vérifiées par des augmentations et des diminutions du nombre d’AMPARs ancrés respectivement, provoquées par des changements dans l’affinité des AMPARs par des ancres par rapport à l’état basal. Par exemple, l’induction de potentialisation à long terme homosynaptique à une seule colonne vertébrale, crée un effet de dépression hétérosynaptique à long terme aux épines voisines. Suite à cette procédure, le modèle peut être élargi pour étudier le processus d’induction de LTP et ltd aux épines dendritiques.
Cette méthode permet de tester des hypothèses sur le fonctionnement de systèmes non linéaires complexes avec un grand nombre de variables.
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