Neuroscience
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Modelado 3D de espinas dendríticas con plasticidad sináptica
Chapters
Summary May 18th, 2020
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El protocolo desarrolla un modelo tridimensional (3D) de un segmento dendrítico con espinas dendríticas para modelar plasticidad sináptica. La malla construida se puede utilizar para el modelado computacional del tráfico de receptores AMPA en la plasticidad sináptica a largo plazo utilizando el programa de software Blender con CellBlender y MCell.
Transcript
Modelado Geométrico 3D computacional de la reacción de especies químicas a través de la fusión. es un método útil para estudiar los mecanismos de tráfico de receptores dentro y fuera de la columna vertebral dendrítica está haciendo plasticidad sináptica. Esta técnica tiene la ventaja de crear un entorno enriquecido para hacer hipótesis y proyecciones sobre sistemas no lineales con un gran número de variables.
Para crear una malla de una sola columna vertebral dendrítica con una cabeza de columna vertebral y un cuello de columna vertebral utilizando una esfera modificada. Primero abra Blender. Con Cell Blender ya instalado y pulse 5 en el teclado, para cambiar de la perspectiva a la vista ortogonal.
Pulse 1 para cambiar a la vista frontal y pulse Mayús C para centrar el cursor. Para crear la cabeza de la columna vertebral, pulse Mayús A para abrir la paleta Malla y seleccione malla. Seleccione Esfera UV y en la opción Añadir esfera UV, establezca el tamaño en 0.25 y los anillos en 32.
Para que la parte superior de la cabeza sea plana, pulse Tab para cambiar Blender del modo Objeto al modo De edición. Pulse B para seleccionar los tres cuartos superiores de la esfera y pulse Suprimir, seleccione Vértices e Intro para eliminar los vértices. Pulse B y seleccione la parte superior de la esfera.
Pulse E, S, 0 y Intro para sellar la parte superior de los vértices aún seleccionados. Y mueva la flecha azul hacia abajo para alinearla a la parte superior de la cabeza de la columna vertebral. Para aumentar la resolución de malla en la parte superior de la columna vertebral, seleccione Herramienta y cuchillo y utilice el cuchillo para cortar un círculo alrededor del centro de la parte superior.
Luego selecciona Corte de Herramienta y Bucle y desliza cuatro veces para crear cuatro círculos concéntricos alrededor del centro de la parte superior. Para crear el cuello de la columna vertebral pulse B y seleccione la parte inferior de la malla. Pulse Eliminar vértices y B y seleccione la parte inferior de la malla.
Presione E y Z y seleccione menos 0,45 para crear una extrusión a la posición del eje Z, a menos 0,45 micro metros. Para que la malla sea compatible con la celda M, presione Ctrl T para triangular la malla y seleccione Herramienta y Eliminar dobles. Para crear una dendrita de varias columnas, pulse Mayús A para abrir la paleta Malla y seleccione Malla y Cilindro.
En el menú Añadir cilindro, establezca el radio 0,3 micrómetros y la profundidad en dos micrómetros y pulse Intro. Pulse 3 para obtener una vista frontal del cilindro y pulse Z para que la malla sea transparente.
Utilice la flecha normal azul para mover la base de la columna vertebral al interior del cilindro y haga clic con el botón derecho para seleccionar la Dendrita. Seleccione Modificador y Agregar modificador y seleccione Boolean, Operation Union y seleccione Object Spine. Haga clic en Aplicar para crear una malla de unión de la Dendrita y la columna vertebral.
A continuación, utilice el ratón para seleccionar la malla de la columna vertebral aislada, cambiando la posición y el ángulo para insertar cada nueva columna vertebral en una posición fisiológica. Para crear AMPAR, seleccione Moléculas e inserte una nueva molécula. Cambie el nombre a AMPAR y cambie el tipo de molécula a Molécula de superficie.
Luego cambie la constante de difusión 0.05 por 10 a los octavos centímetros cuadrados por segundo. Para trazar los anclajes enlazados a los AMPAR, en el PSD1 durante la condición basal, abra Configuración de salida de trazado y pulse para definir las moléculas. A continuación, establezca la molécula en Anchor_AMPAR, el objeto en dendrita y la región en PSD1.
Para ejecutar una simulación de Condición basal, seleccione Ejecutar simulación. Y establezca las iteraciones en 30.000 y el paso de tiempo en una por 10 en menos tres segundos. Haga clic en Exportar y ejecutar y espere a que finalice la simulación.
Al final de la simulación, seleccione Recargar datos de visualización, Reproducir animación, Trazar configuración de salida y trazar para visualizar los resultados temporales espaciales. Para ejecutar la condición de potenciación homosynáptica, seleccione Colocación de moléculas y rel_anchorLTP_psd1. Seleccione rel_anchorLTP_psd1 y cambie Cantidad a Liberar a 200.
A continuación, cambie Cantidad a Liberar a cero. Seleccione rel_anchor_psd1. Cambie Cantidad para liberar a cero y ejecute la simulación como se acaba de demostrar.
La plasticidad sináptica se puede verificar aproximadamente a través de cambios en el número de especies de AMPAR unidos a anclajes en cada columna vertebral. Para el cálculo exacto de la aparición de plasticidad sináptica. Se recomienda calcular la variación del número total de AMPAR anclados y libres en la sinapsis.
La potenciación y la depresión homosinápticas AMPAR se pueden verificar a través de aumentos y disminuciones en el número de AMPAR anclados respectivamente, causados por cambios en la afinidad de ampanadores por anclajes en comparación con la condición basal. Por ejemplo, la inducción homosináptica a largo plazo a largo plazo en una sola columna vertebral, crea un efecto de depresión heterosináptica a largo plazo en las espinas vecinas. Después de este procedimiento, el modelo se puede ampliar para investigar el proceso de inducción de LTP y LTD en espinas dendríticas.
Este método permite la prueba de hipótesis sobre el funcionamiento de sistemas no lineales complejos con un gran número de variables.
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