다목적 신경 과학 기술을 위한 적응가능한 각진 입체 적 접근 법
Summary
여기에 설명된 것은 각진 관상 접근 법을 사용하여 도전적이고 도달하기 어려운 뇌 영역(공간 제한으로 인해)을 표적으로 할 수 있는 입체적 절차입니다. 이 프로토콜은 마우스와 쥐 모델에 모두 적응할 수 있으며, 바이러스 구조의 캐뉼라 이식 및 미세 주입을 포함하여 다양한 신경 과학 응용 분야에 적용 될 수있다.
Abstract
입체 수술은 현대 신경 과학 실험실에서 필수적인 도구입니다. 그러나 도달하기 어려운 뇌 영역을 정확하고 정확하게 표적으로 삼는 능력은 여전히 어려움을 겪고 있으며, 특히 미드라인을 따라 뇌 구조를 대상으로 할 때 더욱 그렇다. 이 도전은 우수한 처상 부비동과 세 번째 심실의 피하고 일관되게 선택적이고 이산적인 두뇌 핵을 표적으로 하는 기능을 포함합니다. 또한, 보다 진보된 신경과학 기술(예를 들어, 광유전학, 광섬유 광측정, 2광화상)은 뇌에 중요한 하드웨어의 표적 이식에 의존하고 있으며, 공간적 한계는 일반적인 장애물이다. 여기에 제시된 각진 관상 접근 방식을 사용하여 설치류 뇌 구조물의 입체 적 표적을 위한 수정 가능한 프로토콜이 있습니다. 그것은 1) 마우스 또는 쥐 모델, 2) 다양한 신경 과학 기술, 및 3) 여러 뇌 영역에 적응 할 수있다. 대표적인 예로, 광유전학억제실험을 위한 마우스 시상하부 환원핵(VMN)의 표적화를 위한 스테레오전술 좌표의 계산을 포함한다. 이 절차는 광에 민감한 염화물 채널(SwiChR+++)을 크레의존 마우스 모델에 인코딩한 아데노 관련 바이러스(AAV)의 양자 간 미세 주입으로 시작하여 광섬유 캐뉼라의 각진 양자 이식이 뒤따릅니다. 이 접근법을 사용하여, 사실 인정은 인슐린 유도한 저혈당에 대한 포도당 반규제 반응을 위해 VMN 뉴런의 서브세트의 활성화가 필요하다는 것을 보여줍니다.
Introduction
행동, 먹이 주기 및 신진 대사의 신경 제어는 매우 복잡 한의 조정을 포함, 통합, 그리고 중복 신경 회로. 신경 과학 분야의 운전 목표는 신경 회로 구조와 기능 사이의 관계를 해부하는 것입니다. 고전적인 신경 과학 도구 (즉, 병변, 국소 약리학적 주사 및 전기 자극)는 행동과 신진 대사를 제어하는 특정 뇌 영역의 역할에 관한 중요한 지식을 발견했지만, 이러한 도구는 특이성과 가역성의 부족에 의해 제한됩니다1.
신경 과학 분야의 최근 발전은 높은 현시성 해상도를 가진 세포 형 특정 방식으로 회로 기능을 심문하고 조작하는 능력을 크게 향상했습니다. 변성2 및 화학 유전학3 접근은, 예를 들면, 자유롭게 움직이는 동물의 유전으로 정의된 세포 모형에 있는 활동의 급속하고 가역적인 조작을 허용합니다. 광유전학은 신경 활동을 통제하기 위하여, 관상자극증이라고 칭한 광과민이온 채널의 사용을 관련시킵니다. 이 기술의 핵심은 채널로독신의 유전자 전달과 opsin을 활성화하는 빛의 원천입니다. 유전자 전달을 위한 일반적인 전략은 1) 유전자 조작 마우스의 조합을 통해 이산 뉴런에서 Cre-recombinase를 발현하고, 2) 채널로독신을 코딩하는 Cre-의존하는 바이러스 벡터.
광유전학은 신경 활동을 제어하는 우아하고 매우 정밀한 수단을 제공하지만, 이 방법은 정의된 뇌 부위로 바이러스 벡터 및 광섬유 배치의 성공적인 입체 미세 주입에 달려 있습니다. 입체적 절차는 현대 신경과학 실험실 내에서 흔히 볼 수 있지만 (그리고 이 절차를 설명하는 몇몇 우수한 프로토콜이 있다)4,5,6,미드라인을 따라 이산 뇌 영역을 일관되고 재현적으로 표적으로 할 수 있는 (즉, 내분비 시상 하부, 홈 모성 기능의 조절에 중요한 뇌 영역7)추가 과제를 제시한다. 이 도전은 우수한 처상 부비동, 제 3 심실 및 인접한 시상하믹 핵의 피하는 것을 포함합니다. 또한, 억제 연구에 필요한 하드웨어의 양자 이식에 상당한 공간 적 한계가 있다. 이러한 과제를 염두에 두고, 본 원에서 이 프로토콜은 각진 입체적 접근법을 통해 이산 뇌 영역을 대상으로 하는 수정 가능한 절차를 제시합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
신경 과학의 최근 발전은 뇌 신경 회로의 활동과 기능에 대한 고급 통찰력과 이해를 지원했습니다. 이것은 생체 내의 이산 신경 인구 및 그들의 투영 사이트를 활성화하거나 침묵하기 위하여 optogenetic 및 화학 유전학 기술의 응용을 포함합니다. 최근에는 유전적으로 인코딩된 칼슘 지표(예를 들어, GCaMP, RCaMP) 및 기타 불소 측정 생체 센서(예: 도파민, 노르에피네프린)의 개발을 포함하고 있으며, 자…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 당뇨병 및 소화 및 신장 질환 연구소 (NIDDK)가 F31-DK-113673 (C.L.F.), T32-GM-095421 (C.L.F.), DK-089056 (G)에 의해 지원되었습니다..M 미국 당뇨병 협회 혁신적인 기초 과학 상(#1-19-IBS-192 ~ G.J.M)과 NIDDK 가 자금을 지원하는 영양 비만 연구 센터(DK-035816), 당뇨병 연구 센터(DK-017047) 및 당뇨병, 비만 및 신진 대사 훈련 그랜트 T32 DK0007247 (T.H.M) 워싱턴 대학에서.
Materials
| Fiberoptic Cannulae | Doric Lenses | MFC_200/230-0.57_###_MF1.25_FLT | Customizable |
| Kopf Model 1900 Stereotaxic Alignment System | Kopf | Model 1900 | |
| Kopf Model 1900-51 Center Height Gauge | Kopf | Model 1900-51 | |
| Kopf Model 1905 Alignment Indicator | Kopf | Model 1905 | |
| Kopf Model 1911 Stereotaxic Drill | Kopf | Model 1911 | |
| Kopf Model 1915 Centering Scope | Kopf | Model 1915 | |
| Kopf Model 1922 60-Degree Non-Rupture Ear Bars | Kopf | Model 1922 | |
| Kopf Model 1923-B Mouse Gas Anesthesia Head Holder | Kopf | Model 1923-B | |
| Kopf Model 1940 Micro Manipulator | Kopf | Model 1940 | |
| Micro4 Microinjection System | World Precision Instruments | — | |
| Mouse bone screws | Plastics One | 00-96 X 1/16 | |
| Stereotaxic Cannula Holder, 1.25mm ferrule | Thor Labs | XCL | |
| Surgical Drill | Cell Point Scientific | Ideal Micro Drill |
References
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