Met behulp van de Horseshoe Crab, Limulus Polyphemus, In Vision Research
Summary
In deze video voeren we electrogram opname, oogzenuw opnemen en intraretinal opnemen met de Amerikaanse hoefijzer krab,<em> Limulus Polyphemus</em>. Deze elektrofysiologische paradigma's kunnen worden gebruikt voor het onderzoeken van de neurale basis van de visie in een onderzoek of onderwijs lab.
Abstract
De Amerikaanse degenkrab, Limulus Polyphemus is een van de oudste wezens op aarde, en het dier blijft spelen een onmisbare rol in biomedisch onderzoek. Niet alleen hun bloed bevat speciale cellen die wetenschappers gebruiken om bacteriotoxins op te sporen in onze geneesmiddelen, maar hun ogen bevatten ook een neuraal netwerk dat heeft veel inzicht over de fysiologische processen die actief zijn in ons visuele systeem, zoals licht aanpassing en laterale inhibitie. De degenkrab blijft een aantrekkelijk model voor de visie onderzoek, omdat het dier is groot en winterharde voor een ongewerveld, zijn netvlies neuronen zijn groot en gemakkelijk bereikbaar, het visuele systeem is compact en uitgebreid bestudeerd, en de visuele gedrag is goed gedefinieerd. Bovendien is de structuur en functie van de ogen worden gemoduleerd op een dagelijkse basis door een circadiane klok in de hersenen van het dier is. In het kort, het visuele systeem van de hoefijzer krabben is eenvoudig genoeg is om nog te begrijpen complex genoeg om interessant zijn.
In deze video geven we drie elektrofysiologische paradigma's voor het onderzoek naar de neurale basis van de visie dat kan in vivo worden uitgevoerd met Limulus. Ze zijn electrogram opname, oogzenuw opnemen en intraretinal opname. Electroretinogram (ERG) opnames te meten met een oppervlakte elektrode de opgetelde elektrische respons van alle cellen in het oog met een flits van licht. Ze kunnen worden gebruikt om de algemene gevoeligheid van het oog voor de verlenging van tijd te controleren. Oogzenuw opnames meten de stekelige activiteit van enkele zenuw vezels met een extracellulair microsuction elektrode. Ze kunnen worden gebruikt om visuele boodschappen van het oog naar de hersenen als circadiane klok berichten teruggekoppeld van de hersenen naar de ogen te bestuderen. Intraretinal opnames meten met een intracellulaire micro-elektrode de spanningsschommelingen veroorzaakt door het licht in de individuele cellen van het oog. Ze kunnen worden gebruikt om cellulaire mechanismen van het netvlies verwerking toe te lichten.
Protocol
Discussion
We hebben geïllustreerd hoe ERG opnames, oogzenuw opnamen en intraretinal opnamen op hoefijzer krabben in vivo uit te voeren. De opname technieken die elk bieden verschillende inzichten in de neurale basis van visie, en ze kunnen allemaal worden gebruikt om de functie van de retina in levende dieren, dankzij de grote van de krab in de ogen en de harde rugschild te bestuderen. Oogzenuw activiteit kan zelfs worden opgenomen van vrij gedragen dieren in de oceaan met de juiste constructie van de elektroden (4). Deze techni…
Acknowledgements
De auteurs willen dr. Birgit Werner erkennen voor haar hulp bij het produceren van deze video artikel. Dit onderzoek werd gefinancierd door een NSF Career Award.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| LED | Light source | Newark Inc | 33C1292 | |
| Suction electrode | Electrode | A-M Systems, Inc | 573000 | |
| XCell 3*4-Channel Extracellular Amplifier | Amplifier | FHC Inc. | 40-40-8B | |
| Intracellular Recording | Amplifier | Cygnus | IR-283A | |
| APM | Neural Spike Discriminator | FHC Inc. | APM | |
| Bits++ | Video Board | Cambridge Research Systems Inc | Bits++ | |
| Piezopatch Manipulator | Micropositioner | WPI Inc | PPM5000 | |
| Square Pulse Stimulator | Nerve Stimulator | Grass Instrument Division, Astro-Med, Inc. | Model S48 | |
| P-97 | Micropipette Puller | Sutter Instruments | Model P-97 | |
| Borosilicate Glass Capillary | Electrode glass | WPI Inc | 1B150-4 | |
| Horseshoe crab (Limulus polyphemus) | Animal | Marine Biological Laboratories | ||
| Micropipette Puller | Glass Puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| Zoom Stereoscope | Microscope | Jed Pella Inc. | SMZ-168 |
References
- Barlow, R. B. Circadian rhythms in the Limulus visual system. J. Neurosci. 3, 856-870 (1983).
- Passaglia, C. L., Dodge, F. A., Barlow, R. B. Cell based model of the Limulus lateral eye. J. Neurophysiol. 80, 1800-1815 (1998).
- Snodderly, D. M. Processing of visual inputs by the brain of Limulus. J. Neurophysiol. 34, 588-611 (1971).
- Passaglia, C., Dodge, F., Herzog, E., Jackson, S., Barlow, R. Deciphering a neural code for vision. Proc. Natl. Acad. Sci. 94, 12649-12654 (1997).
- Barlow, R. B., Kaplan, E. Limulus lateral eye: properties of receptor units in the unexcised eye. Science. 174, 1027-1029 (1971).
- Bolbecker, A. R., Lewis, A. R., Swan, A. A., Carlson, K., Fleet, J. R., Beck, K. E., Wasserman, G. S. Stable Bellows Cup Electrode Demonstrates Low-frequency Properties of Long-term Electroretinographic Recordings in the Limulus Lateral Eye. J. Neurosci. Meth. 159, 252-260 (2007).
