Cartographie précise du cerveau pour effectuer l’imagerie in vivo répétitive de la dynamique neuro-immune chez les souris

Kanchan Bisht; Kaushik Sharma; Ukpong  B. Eyo

doi:10.3791/61454

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Article de méthode

Cartographie précise du cerveau pour effectuer l’imagerie in vivo répétitive de la dynamique neuro-immune chez les souris

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DOI :

10.3791/61454

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7 août 2020

Kanchan Bisht¹^,² , Kaushik Sharma¹^,² , Ukpong B. Eyo¹^,²

¹Center for Brain Immunology and Glia (BIG), University of Virginia, ²Department of Neuroscience, University of Virginia

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit une technique chronique d’implantation de fenêtre crânienne qui peut être employée pour l’imagerie longitudinale des structures neuro-glio-vasculaires, des interactions, et de la fonction dans les conditions saines et malades. Il sert d’alternative complémentaire à l’approche d’imagerie transcrânienne qui, bien que souvent préférée, possède certaines limites critiques.

Résumé

Le système nerveux central (SNC) est régulé par un jeu complexe de cellules neuronales, gliales, stromales et vasculaires qui facilitent sa fonction appropriée. Bien que l’étude de ces cellules dans l’isolement in vitro ou ensemble ex vivo fournit des informations physiologiques utiles; les caractéristiques saillantes de la physiologie des cellules neuronales seront manquées dans de tels contextes. Par conséquent, il est nécessaire d’étudier les cellules neuronales dans leur environnement in vivo natif. Le protocole détaillé ici décrit l’imagerie répétitive in vivo à deux photons des cellules neuronales dans le cortex des rongeurs comme un outil pour visualiser et étudier des cellules spécifiques sur de longues périodes de temps d’heures à mois. Nous décrivons en détail l’utilisation de la vascularisation cérébrale grossièrement stable comme une carte grossière ou des dendrites fluorescentes étiquetées comme une belle carte de certaines régions du cerveau d’intérêt. En utilisant ces cartes comme clé visuelle, nous montrons comment les cellules neuronales peuvent être déplacées avec précision pour l’imagerie in vivo répétitive ultérieure. À l’aide d’exemples d’imagerie in vivo de microglies, de neurones et de cellules NG2⁺ étiquetées fluorescentement, ce protocole démontre la capacité de cette technique à permettre la visualisation répétitive de la dynamique cellulaire dans le même emplacement du cerveau sur de longues périodes de temps, ce qui peut aider à mieux comprendre les réponses structurelles et fonctionnelles de ces cellules en physiologie normale ou en suivant des insultes pathologiques. Si nécessaire, cette approche peut être couplée à l’imagerie fonctionnelle des cellules neuronales, par exemple, avec l’imagerie du calcium. Cette approche est particulièrement une technique puissante pour visualiser l’interaction physique entre les différents types de cellules du SNC in vivo lorsque des modèles de souris génétiques ou des colorants spécifiques avec des étiquettes fluorescentes distinctes pour étiqueter les cellules d’intérêt sont disponibles.

Introduction

Le système nerveux central (SNC) est régi par un jeu complexe d’interactions entre divers types de cellules résidentes, y compris les neurones, la glia et les cellules associées aux vaisseaux. Traditionnellement, les cellules neuronales ont été étudiées dans des cellules isolées, co-cultivées^1,^,²^,³^,⁴^,⁵ (in vitro) ou des tissus cérébraux excisés (ex vivo)⁶^,⁷^,⁸^,⁹^,