Juxtasomal Biocytin 레이블은 개별 두피 뉴런의 구조 - 기능 관계를 연구하는
Summary
신경 네트워크의 구조를 이해하기 위해, 개별 뉴런의 기능적, 형태 적 특성이 필요하다. 여기, 우리는 juxtasomal biocytin의 세포 구성에 전기 생리학 녹음을 할 수 있습니다 라벨, 아직 세포 내에서 돌기 및 축삭 아키텍처의 사후 재건 신경 레이블을 할 수있는 능력을 유지을 보여줍니다.
Abstract
대뇌 피질은 함께 네트워크로 의사 결정, 감각 유도 행위 나 메모리 등 많은 높은인지 기능에 대한 책임은 여러 계층의 많은 별개의 세포 유형의 특징입니다. 그러한 복잡한 네트워크의 연결이 이러한 작업을 수행하는 방법을 이해하기 위해, 중요한 단계는 동물인지 관련 태스크를 수행 할 때 우선적으로, 네트워크 내의 각각의 세포 유형의 기능 (또는 전기 활동)을 결정하는 것이다. 또한, 역 대뇌 피질의 네트워크를 설계 할 수 있도록 개별 뉴런의 네트워크와 형태 학적 구조의 해부학 적 구조를 결정하는 것도 중요하다. 현재 사용 가능한 기술 혁신이 기록 된 신경 세포를 식별하는 사후의 가치있는 옵션과 함께 동물 행동, 깨어있는 세포 활동을 기록 할 수 있습니다. 여기, 우리는 기록 작업 potenti을 포함 juxtasomal의 biocytin 라벨링 기술을 보여알은 기존의 패치 피펫을 사용하여 세포 (또는 느슨한 패치) 구성에 못을 박는. juxtasomal 기록 구성, 마취 진정 깨어 헤드 고정, 심지어 자유롭게 움직이는 동물 포함한, 행동 조건에 걸쳐 비교적 안정하고 적용 가능하다. 따라서,이 방법은 각각의 뉴런과 궁극적으로, 전체 대뇌 피질의 저항기의 재건에 동물의 행동 중에 세포 형 특정 활동 전위 스파이크를 연결 할 수 있습니다. 이 비디오 원고에서, 우리는 juxtasomal 구성의 개별 뉴런은 사후 식별 및 형태 학적 재구성을위한 우레탄 마취 쥐에 biocytin으로 표시 할 수있는 방법을 보여줍니다.
Introduction
네트워크의 연결은 매우 구체적인 형태 및 생리 학적 특성 1-7 특징으로 여러 종류의 세포로 구성되어 있습니다. 결과적으로, 개별 셀 유형 (예를 들어 볼 Gentet 등. 8 Burgalossi 등. 9) 네트워크 내에서 전문적인 작업을 수행 할 수 있습니다. 우리는 신경 세포의 네트워크를 통해 세포 유형 특정 기능을 이해하기 시작하고 많이 발견되고 아직도있다. 이를 위해 많은 실험실은 생리 학적 매개 변수 1,10-15을 획득 한 한 동일한 신경 인구의 형태 학적 특성의 분석을 허용 실험적인 접근 방식을 구현하고 있습니다. 여기, 우리는 biocytin로 기록 된 신경 세포의 전기 충격과 함께 세포 (따라서 비 침습적) 구성에서 기존의 패치 피펫을 사용하여 전기 생리학 기록을 포함 juxtasomal 라벨링 기술 (16, 17)을 보여줍니다.이 방법의 가장 큰 장점은 비 침습적 자연 개별 신경 세포의 활동 전위 스파이크가 (예 : 투석) 세포의 세포 내 내용을 변경하지 않고 기록을 보장한다는 것입니다. 일렉트로에 이어, juxtasomal 접근 방식은 구조 (형태)에 기능 (생리)을 연결하는 사후 세포 식별 및 재건의 옵션을 제공합니다. 일반적으로, 형태 학적 재구성은 척추 및 / 또는 Bouton에서 밀도의 정량 또는 전자 현미경을 사용하여 나노 미터 해상도의 연결 형태의도 재건에 확장 될 수있다 돌기 및 축삭 형태의 재건을 포함한다. 대부분의 연구는 생쥐 나 쥐와 같은 작은 설치류의 기술을 적용하고 있지만 juxtasomal 기록 기술은 대뇌 피질의 층에 걸쳐 생물 종의 범위에있는 하위 대뇌 피질의 영역에서 다양한 세포 유형의 생체 내 녹음에 사용할 수 있습니다. 우리의 연구는 신경 세포를 기록하고 라벨에 초점을 맞추고 있습니다쥐 차 체성 감각 피질 (S1)에서 기록 뉴런 (18)의 시각적 식별을 포함, 표준화 된 참조 프레임의 정확한 등록과 함께 수상 복원 세포 유형 특정 지역의 특성을 대뇌 피질의 네트워크 4,19 축삭 아키텍처의 자세한 재건을 리버스 엔지니어링 장거리 투사 (20)를 대상으로합니다.
웨이크 헤드 고정 (23), 또는 자유롭게 움직이는 동물 9보기, 대체 생체 기록하는 기술 (세포 내 또는 전체 세포)에 비해 juxtasomal 녹음은 상대적으로 안정적이고, 따라서 마취 21,22 포함한 행동 상태에 걸쳐 적용 할 수있는, (14)을 침착 . 우리는 선택의 많은 준비를이 기술의 일반적인 적용을 강조하지만 여기서 우리는, 우레탄 마취 쥐의 S1에서 juxtasomal 라벨을 보여줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
juxtasomal 방법은 행동 조건에서 하나의 단위에서 생체 활동 전위 급상승에 기록 할 수 있습니다 (마취 깨어 머리를 고정하거나 자유롭게 이동) biocytin-라벨 사후 세포 유형 분류 및 / 또는 3D 재건 기록 된 신경 세포의 옵션. 가장 큰 장점은 세포 (따라서 비 침습적) 구성의 생리 학적 파라미터를 획득하는 것입니다, 아직 biocytin 16,17,32과 세포 내 신경 세포에 라벨을 할 수?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 PROFS에게 감사의 말씀을 전합니다. 광범위한 지원을위한 Huibert Mansvelder 버트 Sakmann, 유익한 토론 및 기술 지원에 대한 연결을 추적하고, 브렌든 Lodder을 제공하는 박사 마르셀 Oberlaender. 데이터는 관대 R. 브루노 (컬럼비아 대학., NY, USA)에서 제공하는 LabVIEW 용 ntrode VI를 사용하여 획득 하였다. 이 연구는 막스 플랑크 사회와 전산 신경 과학, 튀빙겐에 대한 번스타인 센터에 의해 지원되었다 (독일 연방 교육 연구부 (BMBF 재정 지원, FKZ : 01GQ1002)) (RTN), Neurogenomics 및인지 연구 센터 (CNCR) , 신경 과학 캠퍼스 암스테르담 (NCA), CPJdK (NWO – ALW 번호 822.02.013와 ENC-네트워크 # 1 P3-C3)와 VU 대학 암스테르담에 자금.
Materials
| SM-6 control system | Luigs & Neumann | ||
| LN- Mini 23 XYZ | |||
| LN- Mini 55 Manipulatorblock X2 | |||
| Lynx-8 amplifier | Neuralynx | ||
| Axoclamp-2B amplifier | Axon Instruments | ||
| Osada model EXL-M40 | Osada, inc. | ||
| Piezoelectric device | Physik Instrumente | PL140.10 | |
| Labview | National Instruments, Austin, TX, USA | ||
| Ntrode Virtual Instrument | R. Bruno, Columbia Univ., NY, USA | ||
| (Labview acq. software) | |||
| Sugi absorbent swabs | Kettenbach | 30601 | |
| Cytochrome C from equine heart | Sigma | C2506 | |
| Catalase from bovine liver | Sigma | C9322 | |
| DAB | Sigma | D5637 | |
| H2O2 | Boom | 7047 | |
| Vectastain standard ABC-kit | Vector | PK6100 | |
| Triton X100 | Sigma | T9284 | |
| Urethane | Sigma | U2500 | |
| Isoflurane | Pharmachemie | 45.112.110 | |
| Lidocaine | Sigma | L5647 | |
| Simplex rapid dental cement | Kemdent | ACR308/ACR924 | |
| Biocytin | Molekula | 36219518 | |
| PFA | Merck Millipore | 8187151000 | |
| Trizma base | Sigma | T4661 | |
| Mowiol 4-88 | Aldrich | 81381 | |
| Analytical grade glycerol | Fluka | 49767 | |
| HEPES | Sigma | H3375 | |
| NaCl | Sigma Aldrich | 31434 | |
| KCl | Sigma Aldrich | 60130 | |
| CaCl | Sigma Aldrich | 22,350-6 | |
| MgCl2 | Fluka | 63072 |
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