크기, 모양, 및 결합 된 이다의 네트워크의 방향 분석

Summary

여기 astrocytic 네트워크의 조직 평가 프로토콜 선물이. 설명된 방법 셀 수, 크기, 지역, 및 핵 내의 위치 등이 네트워크의 기술적인 조치를 제공 하는 바이어스를 최소화 합니다. 이방성 vectorial 분석 평가 이다.

Abstract

그것은 이다 네트워크 수준에서 뿐만 아니라 시 냅 스 및 단일 세포 수준에서 뿐만 아니라 신경 기능 조절 점점 더 분명 되었다. 이다는 강력 하 게 서로 연결 간격 접속 점을 통해 이며 커플링이이 접합을 통해 역동적이 고 높은 규제. 새로운 개념은 astrocytic 함수는 전문화 하 고 그들은 연결 하는 신경 회로의 기능에 맞게. 따라서, 더 나은 그들의 통신을 제어 하 고 커플링 규칙을 설명 하 고 그들의 기능을 더욱 이해 하 astrocytic 네트워크의 다양 한 매개 변수를 측정 하는 방법이 필요 합니다.

여기, 이미지 분석 소프트웨어를 사용 하 여 (예., ImageJFIJI), 염료 커플링 공개 astrocytic 네트워크의 공초점 이미지를 분석 하는 방법을 설명. 이러한 방법은 허용 1)는 자동화 되 고 편견 검색 레이블이 지정 된 셀의 2) 3) 염료는 네트워크 내에서 확산과 4) 관심의 영역 내에서 네트워크의 위치에의 우선 방향 계산 네트워크의 크기의 계산 .

이 분석은 특정 영역의 astrocytic 네트워크 특성, 비교 다른 기능에 관련 된 다른 분야의 네트워크 또는 네트워크 연결에 서로 다른 영향을 서로 다른 조건 하에서 얻은 비교를 사용할 수 있습니다. 이러한 관측 기능 중요 한 고려 사항이 될 수 있습니다. 예를 들어, 우리가 어디 우리가 이전 나타났습니다 astrocytic 커플링 리듬 붕괴¹토 닉에서 그들의 발사 패턴을 전환 하는 뉴런의 기능을 위해 필수적 이다 trigeminal 핵의 astrocytic 네트워크 분석. 크기, 감 금, 그리고이 핵에서 astrocytic 네트워크의 우선 방향을 측정, 우리 그들은 등 기능 도메인에 대 한 가설을 구축할 수 있습니다. 여러 연구 결과 시상 및 몇 가지 이름으로, 시각 피 질에 신 피 질, 측면 우수한 올리브, 후 각 glomeruli, 및 감각 핵을 포함 하 여 다른 몇몇 두뇌 지역 유사한 분석 으로부터 혜택을 받을 수는 것이 좋습니다.

Introduction

많은 연구는 어떻게 하위 셀룰러 또는 시 냅 스 수준에서 신경-사이토 대화 신경 기능 및 시 냅 스 전송에 영향을 가질 수 있습니다 설명 했습니다. 그것은 잘 이다 주변 신경 활동에 민감합니다 설립 사실, 그들은 많은 신경 전달 물질 등 조미료, GABA, 아 세 틸 콜린, ATP (이전에 게시 리뷰^2,,34참조)에 대 한 수용 체가 있다. 반환에서는, astrocytic 처리 ensheath 시 냅 스 요소와 영향 신경 활동 거기와 extrasynaptic 사이트에 extracellular 이온 항상성 조절 하 고 여러 요인 또는 송신기 조미료, D-떠들고, ATP 등을 발표 하 여 ^{5 , 6 , 7}.

Astrocytic 커플링은 공간적으로 통제 되 고 취소 해 부 특징 영역에서 신경 세그먼트에 해당 하는 증거 이다 네트워크 수준에서 신경 기능 조절 또한 수 아이디어가 나왔다 (같은 감각 표현 영역), 구획 이다 보다는 그냥 그 근처는 같은 기능을 제공 하는 다른 이다에 커플 것입니다 나타냅니다. 측면 우수한 올리브에서 예를 들어, 가장 astrocytic 네트워크는⁸tonotopic 축 직교 방향 신 피 질 또는 olfactoty glomeruli 이다 간의 통신 배럴 또는 glomeruli 훨씬 더 강한 반면 그리고 인접 한 것 들^9,10사이 약한. 두 경우 모두, astrocytic 네트워크는 glomerule 또는 배럴^9,10의 중심을 향해 지향.

우리는 최근 astrocytic 활동의 extracellular 캘리포니아^{2 +} 농도 감소 시켜 신경 발포 변조 보였다 ([캘리포니아^{2 +}]_e), S100β, 캘리포니아^{2 +}의 출시를 통해 아마도-바인딩 단백질¹¹. 감각 trigeminal 메인의 등 쪽 부분에 trigeminal rhythmogenic 뉴런의 인구에서 시연 되었다는 사실에서 유래한 다 핵 (NVsnpr, masticatory의 생성에 중요 한 역할을 생각),이 효과 이러한 뉴런에 리듬 발사는 영구 나⁺ 현재 [캘리포니아^{2 +}]_e^11,12의 감소에 의해 추진에 따라 달라 집니다. 이러한 뉴런에 리듬 발사 그들의 입력의 자극 또는 인공 감소 [캘리포니아^{2 +}]_e의 “순수” elicited 수 있습니다. 우리는 더 astrocytic 커플링 신경 리듬 발사¹필요 이었다는 것을 보여주었다. 이 astrocytic 네트워크 신경 활동을 동기화 할 수 및 조정 circumscribed 기능 도메인을 형성 수 있습니다 가능성 제기. 이 가설을 평가 하기 위해 우리가 먼저를 엄격 하 게 NVsnpr 내에서 이러한 네트워크의 조직 방법을 개발 필요 합니다.

Astrocytic 네트워크에 대 한 이전 연구 대부분 휴대폰 번호와 밀도 및 영역 결합의 정도 설명 했습니다. Astrocytic 네트워크의 형태와 염료-커플링의 방향 평가 하려고 했다 주로 배럴 피⁹, 마^13,14, 두 개의 축 (x와 y)에 따라 네트워크의 크기를 비교 하 여 수행 ¹⁵, barreloid 분야 시상¹⁶, 측면 우수한 올리브⁸, 후 각 glomeruli¹⁰, 피 질¹⁴의. 여기에 설명 된 메서드는 네트워크에 있는 레이블된 셀의 편견된 수와 그들이 커버 영역의 추정 가능 우리는 또한 네트워크 내에서 연결의 기본 설정된 방향을 정의 하 고 핵의 또는 다른 방향에서 중심으로 원하는 방향 인지 평가 도구를 개발 했다. 이전에 사용한 방법에 비해이 프로토콜 조직 및 알려진 취소 해 부가 없는 지 trigeminal 주 감각 핵 같은 구조에 astrocytic 네트워크의 방향을 설명 하는 수단 제공 서입니다. 위의 연구에서 네트워크 방향으로 이미 문서화 구조 자체의 모양에 관계 설명 (예., 시상, 피 질, 배럴에에서 barreloid 해 마와 피 질,에서 glomeruli 레이어 후 각 전구, 등입니다.)입니다. 또한, vectorial 분석 방향 밝혀 다른 조건 하에서 커플링의 비교에 대 한 수 있습니다. 이러한 매개 변수는 핵 내에서 네트워크의 위치에 따라 변경 여부 분석, 우리는 또한 핵의 경계에 관하여 각 네트워크를 대체 하는 방법을 개발. 이러한 도구는 연결 된 셀의 조사 네트워크에 대 한 다른 지역에 쉽게 적응 될 수 있다.

Protocol

모든 절차는 건강 연구의 캐나다 학회 규칙에 의해 거주 하 고 몬트리올의 대학 동물 보호와 사용 위원회에 의해 승인 했다. 1입니다. 쥐 뇌 조각의 준비 자당 기반 솔루션 (표 1)의 1 리터와 표준 인공 뇌 척추 액체 (실제) (표 2) 1 리터를 준비 합니다. 95% O2 , 5% CO2 (carbogen) 30 분의 혼합으로 자당 기반 솔루션 솔루션 감기 하…

Representative Results

뇌에서 세포 간의 결합 정적 하지만 오히려 동적으로 많은 요인에 의해 규제 되지 않습니다. 다른 조건 하에서 공개 astrocytic 네트워크를 분석 하 고 NVsnpr에 그들의 조직을 이해 하기 설명 하는 방법 개발 되었다. 이러한 결과 출판된1에 이미 있다. 우리는 세 가지 다른 조건에서 NVsnpr의 등 쪽 부분에 단일 이다 biocytin 작성 수행: 캘리포니아2 +(제어 …

Discussion

Electrophysiological 방법의 수 이다^23,24사이 결합 기능을 평가 하기 위해 존재 한다. 그러나,이 메서드는 astrocytic 네트워크의 해부학 적 배열에 대 한 정보를 제공 하지 않습니다. 많은 연구를 이미 그 “염료 또는 추적 프로그램-커플링”, 다 여기, 발생의 일부분에만 electrophysiological 방법^25,26,27<…

Materials

NaCl	Fisher Chemicals	S671-3
KCl	Fisher Chemicals	P217-500
KH2PO4	Fisher Chemicals	P285-500
MgSO4	Fisher Chemicals	M65-500
NaHCO3	Fisher Chemicals	S233-500
C6H12O6 Dextrose anhydrous	Fisher Chemicals	D16-500
CaCl2 dihydrated	Sigma	C70-500
Sucrose	Sigma	S9378
D-gluconic acid potassium salt	Sigma	G45001
MgCl2 anhydrous	Sigma	M8266
HEPES	Sigma	H3375
EGTA	Sigma	E4378
ATPTris Salt	Sigma	A9062
GTPTris Salt	Sigma	G9002
Biocytin	Sigma	B4261
Carbenoxolone disodium salt	Sigma	C4790
avidin-biotin complex : ABC kit	Vestor laboratories	PK-4000
Streptavidine-alexa 594	Molecular Probes	S11227
Triton	Fisher Chemicals	BP151-500
Xylene	Fisher Chemicals	X5-1
Aqueous mounting medium 1 : Fluoromount-G	SouthernBiotech	0100-01
Toluen-based synthetic resin mounting medium : Permount	Fisher Chemicals	SP15-100
Slide Drying Bench	Fisherbrand	11-474-470
Vibratome	Leica	VT 1000S
Microscope cover glass	Fisherbrand	12-544A
Microscope slide ColorFrost	Fisherbrand	12-550-413
PFA	Fisherchemicals	04042-500
Olympus FluoView FV 1000 Confocal microscope	Olympus
40X water-immersion lens	Olympus	LUMPLFLN40XW
20X water-immersion lens	Olympus	XLUMPLFL20XW
4X water-immersion lens	Olympus	XLFLUOR4X/340
Micropipette puller	Sutter Instrument	P97
Micromanipulator	Sutter Instrument	MP 225
Camera CCD	Sony	CX-ST50
Black and white monitor	Sony	SSM-125
Digidata	Molecular devices	1322A
Patch Clamp amplifier	Axon instrument	Mulitclamp 700A
Electrophysiology acquisition software	Molecular devices	pClamp 8
Electrophysiology analysis software	Molecular devices	Clampfit 8
Imaging analysis software	ImageJFIJI	Open source software. FIJI version including plug in package.
Vector image editor	Adobe	Illustrator CS4
Spreadsheet application	Microsoft Office	Excel 2010