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Neurociência

वयस्क सेरेबेलर स्लाइस में दीर्घकालिक अवसाद प्रेरण का आकलन

Published: October 16, 2019
doi:
10.3791/59859
,
1Laboratory for Behavioral Genetics, Center for Brain Science,RIKEN, 2Senior Adviser’s Office, Center for Brain Science,RIKEN

Summary

कुछ जीन-मैन्युलेटेड जानवरों में, एक एकल प्रोटोकॉल का उपयोग कर के लिए सेरेबेलर Purkinze कोशिकाओं में लिमिटेड प्रेरित करने में विफल हो सकता है, और वहाँ लिमिटेड और मोटर सीखने के बीच एक विसंगति हो सकती है. जीन-मैन्युलेटेड पशुओं में लिमिटेड-इनक्शन का मूल्यांकन करने के लिए एकाधिक प्रोटोकॉल आवश्यक हैं। मानक प्रोटोकॉल दिखाए जाते हैं।

Abstract

Synaptic plasticity सीखने और स्मृति के लिए एक तंत्र प्रदान करता है. सेरेबेलर मोटर सीखने के लिए, समानांतर फाइबर (पीएफ) से पारकिंजे कोशिकाओं (पीसी) से synaptic प्रसारण की लंबी अवधि के अवसाद (LTD) मोटर सीखने के लिए आधार माना जाता है, और दोनों लिमिटेड और मोटर सीखने की कमी विभिन्न में मनाया जाता है जीन-मैन्युलेटेड जानवर। आम मोटर लर्निंग सेट, जैसे ऑप्टोकाइनेटिक रिफ्लेक्स (ओकेआर), वेस्टिबुलर-ऑकुलर रिफ्लेक्स (वॉर) और रोटारोड परीक्षण मोटर सीखने की क्षमता के मूल्यांकन के लिए इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, GluA2-carboxy टर्मिनस संशोधित दस्तक में चूहों से प्राप्त परिणाम ों VOR और OKR के सामान्य अनुकूलन का प्रदर्शन किया, पीएफ-एलटीडी की कमी के बावजूद. उस रिपोर्ट में, लिमिटेड के प्रेरण केवल कमरे के तापमान पर उत्तेजना प्रोटोकॉल का एक प्रकार का उपयोग करने का प्रयास किया गया था. इस प्रकार, केरेबेलर लिमिटेड प्रेरित करने के लिए शर्तों के पास शारीरिक तापमान पर विभिन्न प्रोटोकॉल का उपयोग कर एक ही दस्तक में म्यूटेंट में पता लगाया गया. अंत में, हम उत्तेजना प्रोटोकॉल पाया, जिसके द्वारा लिमिटेड इन जीन में प्रेरित किया जा सकता है-manipulated चूहों. इस अध्ययन में, प्रोटोकॉल का एक सेट लिमिटेड प्रेरण का मूल्यांकन करने के लिए प्रस्तावित है, जो अधिक सही लिमिटेड और मोटर सीखने के बीच कारण संबंध की परीक्षा की अनुमति देगा. अंत में, प्रयोगात्मक स्थितियों महत्वपूर्ण हैं जब जीन में लिमिटेड का मूल्यांकन-मैन्युअल चूहों.

Introduction

सेरेबेलर प्रांतस्था के विस्तृत न्यूरोनल नेटवर्क के synaptic संगठन, पीसी से बना, आणविक परत interneurons (बास्केट और स्टेलेट कोशिकाओं), Golgi कोशिकाओं, ग्रेन्युल कोशिकाओं से पीएफ, काई फाइबर और चढ़ाई फाइबर (CFs), स्पष्ट किया गया है उत्तेजना/अवरोध और विचलन/समन्वय के संदर्भ में, और सुव्यवस्थित परिपथ आरेख ने सुझाव दिया है कि सेरिबैलम एक “न्यूरोनल मशीन”1है, हालांकि इस “मशीन” के उद्देश्य के बारे में पहले से कोई विचार नहीं था। बाद में मरर ने प्रस्ताव किया कि पीसी को पीएफ इनपुट में ट्रिपल लेयर साहचर्य लर्निंग नेटवर्क2का गठन किया गया है . उन्होंने यह भी सुझाव दिया कि प्रत्येक CF मौलिक आंदोलन2के लिए एक मस्तिष्क अनुदेश को व्यक्त करता है . उन्होंने माना कि पीएफ और सीएफ के एक साथ सक्रियण से पीएफ-पीसी synapse गतिविधि में वृद्धि होगी, और पीएफ-पीसी synapse की दीर्घकालिक क्षमता (एलटीपी) का कारण होगा। दूसरी ओर, Albus मान लिया कि पीएफ और CF के तुल्यकालिक सक्रियण PF-पीसी synapses3पर लिमिटेड के परिणामस्वरूप. दोनों उपरोक्त अध्ययन एक अद्वितीय स्मृति डिवाइस के रूप में सेरिबैलम की व्याख्या, जो की शामिल करने के लिए सेरेबेलर cortical नेटवर्क में Marr-Albus मॉडल सीखने की मशीन मॉडल के गठन की ओर जाता है.

इन सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के बाद, सबूत की दो लाइनों सेरिबैलम में synaptic प्लास्टिक की उपस्थिति का सुझाव. सबूत की पहली पंक्ति floculus के शारीरिक संगठन द्वारा सुझाव दिया गया था; यहाँ वेस्टिबुलर अंग मूल के एमएफ रास्ते और रेटिना मूल के CF रास्ते पीसी4पर एकाग्र होते हैं . इस अद्वितीय अभिसरण पैटर्न से पता चलता है कि एक synaptic plasticity flocculus में होने वाली वेस्टिबुलो-ओकुलर प्रतिवर्त की उल्लेखनीय अनुकूलनक्षमता का कारण बनता है. दूसरा, पीसी की प्रतिक्रिया की रिकॉर्डिंग फ्लैक्कुलस में और फ्लैक्यूलस के घाव ने भी उपर्युक्त परिकल्पना5,6,7का समर्थन किया । इसके अलावा, एक बंदर के हाथ आंदोलन8 के अनुकूलन के दौरान पीसी निर्वहन पैटर्न synaptic प्लास्टिक परिकल्पना का समर्थन किया, विशेष रूप से Albus है लिमिटेड-हाइपोथेसिस3.

सीधे synaptic प्लास्टिक की प्रकृति का निर्धारण करने के लिए, बार-बार संयोजक उत्तेजना (CJs) PFs और CF के एक बंडल है कि विशेष रूप से vivo में पीसी innervates के एक बंडल के PF-पीसी synapses9के संचरण प्रभावकारिता के लिए लिमिटेड प्रेरित करने के लिए दिखाया गया था, 10,11. बाद में इन विट्रो अन्वेषणों में एक सेरिबेलर टुकड़ा12 और सुसंस्कृत पीसी का उपयोग कर, सह-संस्कृत ग्रेन्युल सेल उत्तेजना और जैतून सेल उत्तेजना के संयोजन13 या iontophoretically लागू ग्लूटामेट और दैहिक के संयोजन depolarization14,15 कारण लिमिटेड. एलटीडी-इनक्शन के तहत सिग्नल ट्रांसडक्शन तंत्र की भी इन विट्रो तैयारियों16,17में गहन जांच की गई .

VOR और OKR के रूपांतरों अक्सर सेरेबेलर मोटर सीखने पर जीन हेरफेर प्रभाव के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए इस्तेमाल किया गया, क्योंकि वेस्टिब्यूल-सेरेबेलर प्रांतस्था VOR18 के अनुकूली सीखने में आवश्यक मूल साबित हो गया था ,19,20 और ओकेआर19,21 लिमिटेड-इनक्शन की विफलता और व्यवहार मोटर लर्निंग की हानि के बीच सहसंबंध को इस बात के प्रमाण के रूप में लिया गया है कि लिमिटेड मोटर में एक आवश्यक भूमिका निभाता है शिक्षण तंत्र22| इन विचारों को सामूहिक रूप से मोटर लर्निंग की लिमिटेड परिकल्पना, या Marr-Albus-Ito परिकल्पना23,24,25,26के रूप में संदर्भित किया जाता है .

आंख आंदोलन के अनुकूली सीखने इसी तरह के प्रोटोकॉल का उपयोग कर मापा गया था, जबकि विभिन्न प्रयोगात्मक शर्तों टुकड़ा तैयारी में लिमिटेड प्रेरित करने के लिए इस्तेमाल किया गया27,28,29,30,31 . हाल ही में, Schonewille एट अल26 की सूचना दी है कि कुछ जीन हेरफेर चूहों सामान्य मोटर सीखने का प्रदर्शन किया, लेकिन सेरेबेलर स्लाइस लिमिटेड नहीं दिखा था, और इस तरह निष्कर्ष निकाला कि लिमिटेड मोटर सीखने के लिए आवश्यक नहीं था. हालांकि, लिमिटेड के प्रेरण केवल कमरे के तापमान पर प्रोटोकॉल का एक प्रकार का उपयोग करने का प्रयास किया गया था। इसलिए, हमने लगभग 30 डिग्री सेल्सियस पर रिकॉर्डिंग शर्तों के तहत कई प्रकार के एलटी-प्रेरित प्रोटोकॉल का उपयोग किया, और हमने पुष्टि की कि लिमिटेड को लगभग शारीरिक तापमान32पर इन प्रोटोकॉल का उपयोग करके जीन-मैन्युलेटेड चूहों में मज़बूती से प्रेरित किया गया था।

हालांकि, संयोजक उत्तेजना के बुनियादी गुणों के बारे में कुछ सवाल बने हुए हैं। पहला जटिल कील के आकार और लिमिटेड के आयाम के बीच संबंध है. दूसरा, पीएफ-उत्तेजना और दैहिक विध्रुवण के साथ संयोजन के रूप में, चाहे इस्तेमाल किए गए उत्तेजनाओं की संख्या आवश्यक थी या नहीं मायावी थी। वर्तमान अध्ययन में, इन सवालों जंगली प्रकार (WT) चूहों का उपयोग कर जांच की गई.

Protocol

प्रयोगों में पशुओं की देखभाल और उपयोग के संबंध में आरआईकेएन समिति द्वारा सभी प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को अनुमोदित किया गया था। चूहे अच्छी तरह से नियंत्रित तापमान के तहत मस्तिष्क विज्ञान के लिए RIKEN कें?…

Representative Results

इस अध्ययन में सेरेबेलर लिमिटेड को प्रेरित करने के लिए चार प्रोटोकॉल का उपयोग किया गया था। पहले दो प्रोटोकॉल (प्रोटोकॉल 1 और 2) में, पीएफ-उत्तेजना और CF-उत्तेजना का संयोजन वर्तमान-क्लैम्प शर्तों के तहत लाग?…

Discussion

चार प्रोटोकॉल के बीच अंतर

LTD-inducing प्रोटोकॉल 1 और 2 में, CJs 300 बार 1 हर्ट्ज पर सेरेबेलर लिमिटेड प्रेरित करने के लिए पर्याप्त है. CF की उत्तेजना आवृत्ति एक शारीरिक रेंज में लग रहा था, क्योंकि सतर्क वयस्क च…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

हम उसकी तकनीकी सहायता के लिए ए ओबा को धन्यवाद देते हैं। इस शोध को आंशिक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए अनुदान-इन-एड द्वारा समर्थित किया गया था (सी) 17K01982 K.Y.

Materials

Amplifier Molecular Devices-Axon Multiclamp 700B
Borosilicate glass capillary Sutter BF150-110-10
Digitizer Molecular Devices-Axon Digidata1322A
Electrode puller Sutter Model P-97
Isoflurane FUJIFILM Wako Pure Chemical 26675-46-7
Isolator A.M.P.I. ISOflex
Linear slicer Dosaka EM PRO7N
Microscope NIKON Eclipse E600FN
Peristaltic pump Gilson MP1 Single Channel Pump
Picrotoxin Sigma-Aldrich P1675
Pure water maker Merck-Millipore MilliQ 7000
Software for experiment Molecular probe-Axon pClamp 10
Software for statistics KyensLab KyPlot 5.0
Stimulator WPI DS8000
Temperature controller Warner TC-324B
Tetrodotoxin Tocris 1078
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Citar este artigo
Yamaguchi, K., Ito, M. Assessment of Long-term Depression Induction in Adult Cerebellar Slices. J. Vis. Exp. (152), e59859, doi:10.3791/59859 (2019).
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