Myelinated akson in Situ üzerinde spektral Reflectometric mikroskobu

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Burada, myelinated aksonlar üzerinde spektral reflectometry dayalı teknik görüntüleme bir etiket ücretsiz Nano kullanarak sabit beyin dilim içinde görüntüleme için adım adım bir iletişim kuralı mevcut.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Kwon, J., Choi, M. Spectral Reflectometric Microscopy on Myelinated Axons In Situ. J. Vis. Exp. (137), e57965, doi:10.3791/57965 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Memeli bir sinir sisteminde miyelin axon lifler çok katmanlı bir sarmal içinde enwrapping tarafından bir elektrikli yalıtım sağlar. Son derece organize hücre altı mimarisi esinlenerek, biz son zamanlarda geliştirilen canlı myelinated akson içinde in situbenzeri görülmemiş etiket ücretsiz Nano görüntüleme sağlayan spektral reflectometry (SpeRe), adlı yeni bir görüntüleme yöntemidir. Temel prensibi çok katmanlı hücre altı yapısı yansıma spektrum analiz ederek nanostructural bilgi elde etmektir. Bu makalede, biz bir temel SpeRe görüntüleme bir beyaz ışık lazer ve ayarlanabilir bir filtre ile donatılmış bir ticari confocal mikroskobik sistemiyle sinir dokuları gerçekleştirmek için ayrıntılı adım adım protokol tanımlamak. Biz numune hazırlama, spektral verileri ve görüntü nanostructural bilgi almak için işleme yordamları kapsar.

Introduction

Memeli sinir sisteminde miyelin hızlı sinir iletim ve aksonal bütünlüğü axon lifleri çok katmanlı zar kılıfı ile enwrapping tarafından sağlar. Çok katmanlı yapısı nano ince plazma zarı oluşur filimler alternatif oluşmaktadır (~ 5 nm), sitozol (~ 3 nm) ve hücre dışı alanlarda (~ 7 nm)1,2. Optik mikroskobu son süper çözünürlük mikroskobu, dahil olmak üzere, nano miyelin dinamikleri nedeniyle optik kırınım3,4,5onların yetersiz çözünürlük nedeniyle gözlemlemek için uygun değildir. Elektron mikroskobu miyelin nanostructure ince detaylar sağlamasına karşın, kimyasal fiksasyonu ve ultrasectioning6,7 içeren son derece invaziv örnek hazırlıkları nedeniyle yaşayan biyolojik sistemler ile uyumlu. . Yakın zamana kadar ortada hiçbir teknik myelinated akson içinde in situdinamikleri nano gözlemlemek için uygulanabilir.

Schain ve ark. daha önce myelinated akson renkli ışık yansıma8sergi bildirdi. Yansıyan ışık spektroskopik analizine benimseyerek, yeni bir görüntüleme yöntemidir myelinated akson, spektral reflectometry (SpeRe)9adlı nano görüntüleme için tasarladılar. SpeRe miyelin Kılıf (Şekil 1) çok katmanlı yapısı içinde meydana gelen ince film girişim temel alır. Çeşitli aksonlar üzerinde optik simülasyon tarafından biz-si olmak kâşif yansıma spektrum wavenumber ve onun periyodik olarak periyodik bir fonksiyonudur (Equation 1) akson çapı (d) ters orantılıdır. Bu basit ilişki (Equation 2) akson çapı facile miktar SpeRe verileri sunar. Bu kullanmak, hafif travmatik beyin hasarı bizim önceki rapor altında şişkin yaygın axon ortaya koydu.

SpeRe sistemi confocal mikroskobu dayanmaktadır ve özel Lazer kaynağı oluşur ve filtreler (Şekil 2). Geniş bant spektral çıkış için kızılötesi bölgeleri görünür sağlayan bir beyaz ışık lazer giriş kaynağıdır. Spektral tarama sistemi iki acousto optik cihazlarla donatılmıştır: Seçili yol gösterici yansıyan için seçili bir dalga boyu giriş geniş bant kaynağı ve bir acousto-optik ışın splitter (AOBS) teslim etmek için bir acousto-optik ayarlanabilir filtresi (AOTF) belgili tanımlık bulmak için dalga boyu. Hyperspectral confocal mikroskobu ( Tablo malzemelerigörmek) sırayla çeşitli giriş dalga boylarında, yansıma görüntüleri elde etmek için özelleştirilebilir spektral tarama seçeneği sunar. Buna ek olarak, renk sapmaları eleştirel spektral ölçüm engelleyebilir; Bu nedenle, bir apochromat objektif lens kullanılması tavsiye edilir.

Dikkat, beyaz ışık lazerler düzensiz bir spektral çıktı üretmek ve optik bileşenleri de spektral profil etkiler. Bu nedenle, alınan spectra sonraki kantitatif analiz için ayarlanması gerekir. Korumalı bir gümüş ayna genellikle tam görünür bölge üzerinde hemen hemen sürekli yansıma (> % 97'si) sağlayan bir başvuru olarak kullanılır. Edinsel spectra sonra ayna üzerinden başvuru spectra tarafından ayrılır.

Spektral tarama için spektral adım boyu edinme hızını belirler; Bu nedenle, optimize edilmiş olması gerekir. Bir daha yüksek spektral dönemi büyük bir akson vardır gibi ince spektral örnekleme gerektirir. Örneğin, bir akson 10 µm, en büyük fizyolojik aksonlar biri büyüklüğündeki bir spektral ~ 8 vardır nm. Nyquist örnekleme ölçüt uygulayarak, çalıştırmaya başladık spektral örnekleme aralığı 4 nm fare sinir dokularında fizyolojik aksonlar kapsayacak. Bu yaklaşım genellikle birkaç saniye boyunca tam spektral tarama devre dışı bırakır ve böylece nerede fizyolojik hareket (Örneğin solunum ve kalp atışı) istikrarlı spektral edinme müdahale vivo uygulamaları için uygun değildir. Daha önce bu sorunu bir dizi spektrometre (satın alma hızı ≈ 30 ms her piksel için) kullanarak her noktası için tam spektrum elde etmek için tasarlanmış özelleştirilmiş dik mikroskop, işaretleme tarafından çözüldü.

Bu raporda, biz SpeRe görüntüleme bir ticari hyperspectral mikroskobu gerçekleştirilebilir bir sabit beyin dilim üzerinde detaylı bir protokol tanımlamak ( Tablo malzemelerigörmek). Böylece, protokol Denemecileri optik Araçları'nda uzmanlık olmadan tarafından tamamlanabilir. Biz de olası sorunları ve satın alma ve SpeRe veri analizi için sorun giderme kapsar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm cerrahi işlemler kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Sungkyunkwan Üniversitesi tarafından onaylanmıştır.

1. numune hazırlama

Not: Otoklav hayvan işleme önce tüm cerrahi aletler. Cerrahi işlemler için özel bir odada tüm cerrahi performans kuralları. Steril Cerrahi Önlük ve eldiven cerrahi odasında tüm personeli tarafından her zaman giyilmelidir.

  1. Doku fiksasyon
    1. Her fosfat tamponlu tuz çözeltisi (PBS) ve % 4 paraformaldehyde (PFA) PBS ile dolu iki 10 mL şırınga hazırla.
    2. 7-12-hafta-yaşlı fare, (C57BL/6J veya herhangi bir fare çizgi ya cinsiyet ile) zoletil ve xylazine (1:1, 20 mg/kg) veya (Örneğin, 80 mg/kg ketamin ve 10 mg/kg karışımı bir alternatif uygun anestezi rejimi karışımı yönetmek anestezi xylazine) mayi iğne ile.
    3. Fare anestezi (ayak çimdik-yanıt yöntemi kullanın) cerrahi uçağa ulaştı sonra kalp makasla keserek cilt ve göğüs kafesi maruz.
    4. Sağ atrium kanı ve bir iğne ile PBS ve İngiltere'de yılın solution'ı sırayla sol ventrikül sıvı küçük makas ile makasla kesme (perfüzyon oranı 4 mL/dk, birim = her çözüm için 10 mL =).
      Not: Fare yordamı başarıyla tamamlanırsa sert olur. Göz merhem veya sterilizasyon yordamı terminal olduğu gibi gerekli değildir. Fiksasyon işlemi atlanabilir. Ancak, bu adımı yapısal deformasyonlar mekanik doku hasarı ve iskemik aksonal şişme gibi en aza indirmek için tavsiye edilir. Doku fiksasyon hakkında daha fazla ayrıntı için Gage, G. J. vd tarafından makaleye başvurun 10
  2. Beyin dilim hazırlanması
    1. Fare aracılığıyla ventral göğüs ve karında cerrahi makas ile başını kesmek.
    2. Kafa derisi ve kafatası tamamen açığa kadar uygun küçük bir makas kullanarak kapaklarini kaldırın.
    3. Frontal kemik kırmak ve kafatası beyin zarar vermemesi için özenle küçük makas kullanarak oksipital kemikten sagittal dikiş boyunca kesti.
    4. Yavaşça kafatası ve dura mater sırayla iyi forseps kullanarak çıkarın.
    5. Beyin doku zarar vermemeye dikkat çekici bir yumuşak plastik kaşık kullanarak ayıklayın.
    6. Durulama ve % 4 İngiltere'de yılın çözüm 4 ° C'de 30 dk için ayıklanan beyinde emmek
    7. Sabit beyin 100 – 150 µm bölüme bir vibratome kullanma dilim.
      Not: doku hazırlık hakkında daha fazla ayrıntı için makalesine bakın tarafından Segev vd. 11. sonraki işlemler için doku bölümlere spacer kalınlığı ince dilimlenmiş.
  3. Beyin dilim montaj
    1. 2 kare kapak gözlük (22 × 22 × 0,17 mm) ve 1 cam slayt her doku dilim için hazır olun.
    2. Bir kare kapak gözlük ikiye ayırmak (iki dikdörtgen parça) bir cam kesici kullanarak.
    3. İki süper yapıştırıcı kullanarak slayt camına yarıya kapak bardak ekleyin.
      Not: İki yarıya gözlük arasındaki boşluk biraz doku dilim boyutundan daha büyük olmalıdır.
    4. Bir fırça veya bir pipet kullanarak beyin dilim hasat ve spacer arasında slayt cam doku yatıyordu. Doku kat değil için dikkat ediniz.
    5. PBS 100 μL doku yüzeyi dağıtmak.
    6. Diğer kare kapak cam doku üstüne yerleştirin. Hava kabarcıkları eklenmesi bu aşamasında kaçının.
    7. PBS buharlaşma ve diğer yabancı maddelerden toz tarafından sonraki görüntüleme oturumu sırasında önlemek için tırnak cilası (veya alternatif olarak uygun yapıştırıcılar) kullanarak kapak cam etrafında mühür.
      Not: Bu aşamada deneyci duraklatabilirsiniz.

2. Kalibrasyon

  1. Mikroskop en az 1 h geçiş ( Tablo malzemelerigörmek) lazer termal stabilizasyon izin vermek için önce görüntüleme kaynak. Sonra spektral tarama ( Tablo malzemelerigörmek) için belgili tanımlık bilgisayar yazılımı açın ve üst kısmında GUI (Şekil 3a). Al düğmesini tıklatın
  2. Beyaz ışık lazer (WLL) ve photomultiplier tüp (PMT) (Şekil 3a) için yazılım çekim açın.
  3. Aşağı açılan listedeki xyΛ modu içinde Satın alma moduseçin ve sonra lazer giriş modu otomatik olarak Sabit güçiçin sürekli yüzde değiştirilir. Otomatik SPhareketinin onay kutusundaki işareti kaldırın. Ve sonra 470-670 nm ve spektral adım boyu 4 giriş lazer spektral pencere ayarlayın nm ΛTarih-uyarma Lambda tarama ayarları (Şekil 3b).
  4. Devresel_ödeme spektral Aralık çift tıklatarak veya spektral Aralık (Şekil 3 c) için ayar çubuğu hareket 450-690 için ayarlayın.
    Not: Bu spektral Aralık tam bant genişliği giriş kaynağı içermelidir.
  5. Bir su-daldırma objektif lens, yüksek bir sayısal diyafram ile uygun seçin (NA > 0,7) ve devresel ödeme ve lazer güç için AOBS yapılandırma ve Live tarama düğmesini etkinleştirmek için herhangi bir değer vermek. Optik yol anahtarını belirtmezseniz AOBS yapılandırma (şekil 3d) yansıma kontrol ederek.
  6. Bir başvuru ayna monte ( Tablo malzemelerigörmek) mikroskop sahnede. Ayna yüzey objektif lens karşı karşıya. Eğer ayna mikroskop sahneye koymak kolay değil, bir ayna üzerine düz plaka (Örneğin slayt cam) bağ.
  7. Denetim odak düzlem ayna yüzeyine hizalamak için mikroskop sahne.
  8. Devresel_ödeme kazanç ve dedektör dinamik aralığını dikkate alınarak lazer güç ayarlamak ve sonra sürekli yüzde Sürekli güçiçin lazer giriş modunu değiştirin.
    Not: tipik olarak, bir devresel ödeme kazanmak 500 (V) ve göreceli lazer güç % 0.1 570 kullanılır nm.
  9. Dalga boyu aralığı boyunca hiçbir doygunluk olup olmadığını denetlemek için bir sahte renk modunda onaylayın. Doygunluk gözlem yapılırsa, lazer güç (Şekil 3a) indir.
  10. Lambda tarama edinme çalıştırın.
  11. Sahne Alanı'ndan, yansıtmayı kaldırma ve karanlık başvuru (yani, karanlık sapma) elde etmek için bir örnek olmadan aynı edinme tekrarlayın.
  12. Veri Multistacked TIF biçiminde kaydedin.

3. SpeRe resim alma

  1. Bağlı doku mikroskop sahnesinde yerini. Kabaca dokusu objektif lens odak düzlemi ile hizalamak için bir göz-parça aracılığıyla geniş alanlı floresans modunu kullanın.
  2. Odak düzlemi doku ilgi bölgesine hizalamak için Live inceden inceye gözden geçirmek ile denetim mikroskop sahne üzerinde. Kapak notu arka plan gürültü önlemek için cam doku arabirimden en az 15 μm kalınlığında derinlik hedef bölgeyi seçin.
  3. 2.1-2,10 adımlarda açıklandığı gibi aynı yordam kullanılarak hedef bölge için spektral görüntü yığını elde etmek.
  4. İçin doku ve karanlık ofset Multistacked TIF biçiminde kaydedin.
    Not: Bu aşamada deneyci duraklatabilirsiniz.

4. görüntü işleme ve analiz

  1. Başvuru ayna ve beyin dokusu için spektral verileri (multistacked TIF) ImageJ içinde açın.
  2. ROIs (faiz bölgelerinde) için açılan görüntü yığınları seçin — başvuru ayna ve bir akson elyaf beyin dokusu için segment için merkez alan.
  3. Ham spectra seçili ROIs için çalışan görüntüyığınları → tarafından elde Arsa z ekseni profil ImageJ menüsünden.
  4. Karanlık mahsup verileri, bir başvuru ayna ve diğer alınan beyin dokusu için alınan açın.
  5. Spectra karanlık uzaklıklar için çalışan görüntüyığınları → tarafından elde Arsa z ekseni profil ImageJ menüsünden.
  6. Edinsel spectra kopyalama ve yapıştırma seçenekleri kullanarak kaydedin.
    Not: SpeRe görüntüleme için eksen dışı optik anomalileri en aza indirmek için merkezi görüntüleme alanının kullanımı önerilir. Axon lifleri yapısal olarak kendi uzunluğu boyunca heterojen olabilir. Bu nedenle, yatırım getirisi bir küçük axon kesimindeki seçerek, genellikle < 5 µm, kısmi hacimli eserdir en aza indirmek için tavsiye edilir.

5. temel düzeltme ve SpeRe Sinyal Analizi

  1. Başvuru ayna ve beyin dokuları spectra dan mahsup spectra çıkarma.
  2. Her spektrum yelpazenin en fazla yoğunluk bölerek normalize.
  3. Axon normalleştirilmiş spektrum referans ayna normalleştirilmiş spektrum tarafından bölmek ve normalleştirilmiş spektrum DC ofset çıkarın.
  4. Wavenumber frekans sinüsoidal bir için edinsel spektrum yaklaştırarak ölçmek ( Tablo malzemelerigörmek) eğri ve sonra alınan wavenumber alarak karşılıklı tarafından periodicity için dönüştürün.
  5. Wavenumber periyodik olarak Şekil 4 cdenklemi kullanarak akson çapı dönüştürün.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Protokole göre bir sabit beyin dilim eksojen boyama ile miyelin hedefleme fluorophore hazırlanan ( Tablo malzemelerigörmek). SpeRe görüntüleme (Şekil 4a) görüntüleme confocal floresan ile birlikte ticari hyperspectral confocal mikroskop kullanarak beyin dilim üzerinde gerçekleştirildi. SpeRe için giriş optik yoğunluğu 5 µW/µm2 ~ 1 µs piksel topla temas süresi ile ayarlandı. Bu hafif doz bir-in-büyüklük üzerinde ise geleneksel floresan confocal mikroskobu12' den daha düşük. ~ 17 alır üzerinden spektral tarama için s 4 aralığını nm'de 470-670 nm (51 resimler).

SpeRe sinyal myelinated akson merkezi optik yansıma geometri tarafından beklendiği gibi yerelleştirilmiş. Bir akson kesimini yansıma spektrum daha sonra akson çapı (Şekil 4b, c) dönüştürüldü wavenumber periyodik olarak alındı. SpeRe tarafından ölçülen çap iyi anlaşma ile floresan tabanlı ölçüm (Şekil 4 d) bulundu. Artık küçük hata ya geometrik kırınım-sınırlı çözünürlük floresans tabanlı yöntemi veya eksik kökenli SpeRe için model.

SpeRe görüntüleme optik yansıması dayanır, böylece bir silika tabanlı coverslip bir önemli arka plan paraziti üretebilir. Coverslip üzerinden görüntüleme derinliği az 5 mikron ancak görüntüleme derinliği 15 µm (Şekil 5) büyük olduğunda kaçınılması bizim Optik Kurulum, arka plan gürültü önemli idi.

Figure 1
Resim 1 : SpeRe prensibi. Myelinated akson çok katmanlı bir ince film yapısı vardır. Olay ışık kısmen kapalı arabirimleri Fresnel'ın yasalarca tanımlandığı gibi yansıtılır. Bunlar ışık dalgalarını birbirine karışmasına yansıyan; Bu nedenle, sonuç yansıyan ışık nanostructural bilgi kodlar. Spektral Reflectometry (SpeRe) nanostructural bilgi myelinated akson yansıtılan ışıktan çözerek elde eder. Bu rakam Kwon, J. ve ark. yayımlanmaktadır 9 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : SpeRe sistem yerleşimini. SpeRe sistem confocal yansıma mikroskobunun dayanmaktadır. Spektral tarama için üç ek bileşen uyarma yol boyunca ihtiyaç vardır: (1) bir supercontinuum lazer, (2) acousto-optik ayarlanabilir filtresi (AOTF) ve (3) acousto-optik ışınla splitter (AOBS). Geniş bant Lazer kaynak hayalice dar bant genişliği ile seçilen bir dalga iletimi için AOTF tarafından filtre uygulanır. AOBS bir ışın ayırıcı örnek için uyarma ışık kılavuzu seçilen dalga boyu için işlev görür. O zaman olay örneği Galvanometrik bir tarayıcı ve bir objektif lens aracılığıyla nurudur. Örnekten yansıyan ışık descanned, dağınık şekilde confocal bir iğne deliği tarafından filtre ve photomultiplier tüp (PMT) tarafından toplanan. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Yazılım kurulumu. (bir) grafik kullanıcı arabirimi (GUI). Ana penceresinde, esas olarak beş alt paneller vardır: düşsel Kur, lazer Kur, optik kurulum, dedektör kurulum ve resim görüntüleyici. (b) görüntüleme modunu seçmek için damla-aşağı yemek listesi. SpeRe için xyλ seçilir. (c) dedektörü için spektral penceresi ayarlamak için belgili tanımlık kapı aynası. (d) acousto-optik ışın Bölümlendiricinin (AOBS) ayarı için panel. 'Yansıma' yansıyan ışık bulmak-e doğru kılavuz için seçilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Bir beyin dokusu üzerinde SpeRe. (bir) A SpeRe görüntüsünü bir fare beyin dokusu ile floresan miyelin (fluoromyelin) counterstaining lekeli. (b) A temsilcisi yansıma spektrum elde edilen beyaz kesikli kutusundan içinde (a). (c) spektral periodicity üzerinden akson çapı tahmin etmek için bir simüle başvuru eğrisi. Mavi yıldız (b) elde edilen veri noktasıdır. (d) Floresan yoğunluk kutulu bölgesinden enine profil içinde (a). Floresans sinyal kullanarak tahmin miyelin dış çapı ~ 760 olduğunu nm, de SpeRe ölçüm ile kabul eder. Artık makul floresans tabanlı ölçüm kırınım hatadan hatadır. Scalebar, 5 µm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Bir kapak notu etkisi. (bir, b) Yansıma görüntüleri aynı lateral pozisyonda beyin dokusunun farklı derinliklerde doku-coverslip arabirimi üzerinden satın aldı: 3 µm (a) ve 15 µm (b). Scalebar, 10 µm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

SpeRe canlı myelinated akson nano bilgileri sunan ilk kez spektral Interferometry dayalı bir yeni etiket içermeyen görüntüleme yöntemi var. Geçerli edinme protokolünde, akson çapı için uzamsal çözünürlük 10 sipariş olduğunu nm. Ayrıca, SpeRe diğer süper çözünürlük microscopies göre büyüklüğü Siparişler alt hafif doz kullanır; Böylece, fototoksisite ve photobleaching ücretsizdir. SpeRe myelinated akson dinamikleri nano eğitimi için yeni bir cadde sağlayacaktır.

Burada açıklanan protokolü acousto-optik ve bir nokta dedektör (yani, Devresel_ödeme) tarafından aracılı spektral tarama üzerinde dayanır. Bu yaklaşım görünümün tam alan-in-spektral görüntüleri elde etme için avantajlıdır. Ancak, zaman çözünürlüğü spektral tarayarak genellikle bizim geçerli yapılandırma > 15 s olduğu sınırlıdır. Alternatif olarak, yüksek hızlı bir spektroskop küçük bir görünüm alan9gerçek zamanlı gözlem etkinleştirmek için dahil edilebilir. Bu sistem sadece geleneksel bir confocal sisteminden bir spektroskop ve bir beyaz ışık lazer ekleyerek Devresel_ödeme geçiş yaparak inşa edilebilir. Satın alma yazılımı, galvanometre pozisyon spektroskop ile çalışan eşitlenmesi gerekiyor. Bir tek nokta ölçüm durumunda zamansal çözünürlük > 10 kHz-ebilmek var olmak için son ultrafast spectroscopes spektroskop kare hızı belirler. Bu alt milisaniyelik zamansal çözünürlük yeterli myelinated akson içinde vivofizyolojik dinamikleri çoğu gözlem için. SpeRe ışık yansıması dayanır; Bu nedenle, aynı dalga giriş ışık olarak algılanan ışık vardır. Aksine, floresans spektral ÜSTKRKT (yani, Stokes kayması) içerir Böylece, algılanan ışık giriş ışıktan hayalice ayrılabilir. Bu Özellik ( Şekil 4' te gösterildiği gibi) aynı anda SpeRe edinimi ve floresan üzerinde aynı örnek için yararlı olur. Bir fluorophore tarafından giriş ışık emme SpeRe ölçüm etkileyebilir ama tipik floresan boyama üzerinden emme negligibly düşüktür (< %1).

Not, SpeRe akson görüntüleme uçağa neredeyse paralel tespit edilebilir bir sınırlı açısal algılama salt aralığı vardır. Bu açısal SpeRe ± 13.5 ° 9bu kadar. İlgi belirli yönlendirme almak için örnek eğilmiş. Zebra balığı embriyo gibi şeffaf numuneler durumunda tam hacimsel edinme numune döndürerek mümkün olabilir. Bir ek pratik bir örnek üzerinde monte edilmiş bir coverslip Şekil 5' te gösterildiği gibi yüksek arka plan sinyal üretimi için önde gelen güçlü arka yansıma üretir kısıtlamadır; Bu yüzeysel yörenin kaçınılması gerektiğini tavsiye edilir. Görünür ışık dayalı SpeRe ve beyin dokularda ~ 20 µm 1/e zayıflama uzunluğu vardır. Güvenilir spektral bilgi edinme ~ 100 µm. daha derin görüntüleme için sınırlı olduğu için tipik doku penetrasyon derinliği bir artık bu giriş kaynağı kullanılırsa mümkün olabilir. Sonunda, SpeRe doğrulama kırınım-sınırlı floresans mikroskobu ile karşılaştırarak gösterilir. Görünüşe göre bu nano duyarlık (Şekil 4) değerlendirmek için yeterli idi. Bağdaşık ışık-elektron mikroskobu ve genişleme mikroskobu, gibi son teknikleri nano rejimi13,14SpeRe doğrulamak için bir yol sunacak.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar rakip mali çıkarlarının ilan: J. Kwon ve M. Choi mucitler Bu makalede açıklanan patent bekleyen teknoloji vardır.

Acknowledgments

Bu eser tarafından temel bilim Enstitüsü (IBS-R015-D1) ve temel bilim araştırma programı aracılığıyla Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (Eğitim Bakanlığı (2017R1A6A1A03015642) tarafından finanse edilen NMG) tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Glass cutter - - Can be purchased in a local convenience store or online stores.
Nail polish - - Can be purchased in a local convenience store or online stores.
Apochromat objective 40×, NA 1.1 Leica Microsystems 15506357 Water-immersion type
Fluoromyelin Green Thermo Fisher F34651 Alternatively, Fluoromyelin Red (F34652) can be used.
Leica SP8 TCS microscope Leica Microsystems SP8 Refer to the "Configuration of microscope" in Introduction Section for details.
Imaging software Leica Microsystems LAS-X -
Matlab MathWorks - -
Mirror Thorlabs PF10-03-P01 Coated with protected silver.
Phosphate-buffered saline (PBS) Life technologies 14190-136 -
Paraformaldehyde Biosolution BP031a 4% v/v in PBS
Cover slip Thermo Fisher 3306 Thickness: #1 (0.13 to 0.17 mm)
Slide glass Muto Pure Chemicals 5116-20F Thickness: ~1 mm
Super glue Henkel Loctite 406 Use a dispensing equipment to avoid skin or eye contact.
Syringe pump Brainetree Scientific BS-8000 DUAL -
Vibratome Leica Biosystems VT1200S -
White-light laser NKT photonics EXB-6 EXB-6 was discontinued and replaced by EXU-6.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fernandez-Moran, H., Finean, J. B. Electron microscope and low-angle x-ray diffraction studies of the nerve myelin sheath. Journal of Cell Biology. 3, (1957).
  2. Blaurock, A. E. The spaces between membrane bilayers within PNS myelin as characterized by X-ray diffraction. Brain Research. 210, 383-387 (1981).
  3. Shim, S. -H., et al. Super-resolution fluorescence imaging of organelles in live cells with photoswitchable membrane probes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 13978-13983 (2012).
  4. Urban, N. T., Willig, K. I., Hell, S. W., Nägerl, U. V. STED nanoscopy of actin dynamics in synapses deep inside living brain slices. Biophysics Journal. 101, 1277-1284 (2011).
  5. Manley, S., et al. High-density mapping of single-molecule trajectories with photoactivated localization microscopy. Nature Methods. 5, 155-157 (2008).
  6. Peters, A., Sethares, C. Is there remyelination during aging of the primate central nervous system? Journal of Comparative Neurology. 460, 238-254 (2003).
  7. De Campos Vidal, B., Silveira Mello, M. L., Caseiro-Filho, A. C., Godo, C. Anisotropic properties of the myelin sheath. Acta Histochemica. 66, 32-39 (1980).
  8. Schain, A. J., Hill, R. A., Grutzendler, J. Label-free in vivo imaging of myelinated axons in health and disease with spectral confocal reflectance microscopy. Nature Medicine. 20, 443-449 (2014).
  9. Kwon, J., et al. Label-free nanoscale optical metrology on myelinated axons in vivo. Nature Communication. 8, 1832 (2017).
  10. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents. JoVE. (65), e3564 (2012).
  11. Segev, A., Garcia-Oscos, F., Kourrich, S. Whole-cell Patch-clamp Recordings in Brain Slices. JoVE. (112), e54024 (2016).
  12. Waldchen, S., Lehmann, J., Klein, T., Van De Linde, S., Sauer, M. Light-induced cell damage in live-cell super-resolution microscopy. Scientific Reports. 5, 15348 (2015).
  13. Chang, J. B., et al. Iterative expansion microscopy. Nature Methods. 14, 593-599 (2017).
  14. Polishchuk, R. S., et al. Correlative light-electron microscopy reveals the tubular-saccular ultrastructure of carriers operating between Golgi apparatus and plasma membrane. Journal of Cell Biology. 148, 45-58 (2000).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics