In vivo Кальциевая визуализация реакции ганглионных нейронов мыши на вкусовые стимулы

Ключевым компонентом периферической вкусовой системы млекопитающих является геникулированный ганглий. В дополнение к некоторым соматосенсорным нейронам, которые иннервируют ушную конечность уха, геникулят состоит из клеточных тел вкусовых нейронов, иннервирующих передний язык и небо. Подобно другим периферическим сенсорным нейронам, геникулятные ганглиозные нейроны являются псевдоуниполярными с длинным аксоном, выступающим периферически к вкусовым рецепторам и центрально к ядру ствола мозга одиночного тракта^1. Эти нейроны активируются в первую очередь высвобождением АТФ клетками вкусовых рецепторов, реагирующих на вкусовые раздражители в ротовой полости^2,3. АТФ является важным нейромедиатором для передачи сигналов вкуса, а рецепторы P2rx, экспрессируемые вкусовыми ганглиозными нейронами, необходимы для их активации^4. Учитывая, что клетки вкусовых рецепторов экспрессируют специфические вкусовые рецепторы для определенной модальности вкуса (сладкий, горький, соленый, умами или кислый), было выдвинуто, что реакции вкусовых ганглиозных нейронов на вкусовые стимулы также будут узко настроены^5.

Целые нервные записи показали, что как хорда tympani, так и большие высшие петрозальные нервы проводят вкусовые сигналы, представляющие все пять вкусовых модальностей к геникулированному ганглию^6,7. Однако это все еще оставлял вопросы о специфичности нейронных реакций на данный вкус: есть ли вкусовая модальность специфических нейронов, полимодальных нейронов или смеси того и другого. Одиночные записи волокон дают больше информации об активности отдельных волокон и их химической чувствительности^8,9,10,но эта методология ограничивается сбором данных из небольшого количества волокон. Аналогичным образом, электрофизиологические записи in vivo отдельных геникулятных ганглиозных нейронов крыс дают информацию об ответах отдельных нейронов^11,12,13,но все же теряют активность популяции и дают относительно мало нейронных записей на одно животное. Чтобы проанализировать паттерны реакции нейронных ансамблей, не упуская из виду активность отдельных нейронов, необходимо было использовать новые методы.

Визуализация кальция, особенно с использованием генетически закодированных показателей кальция, таких как GCaMP, обеспечила этот технический прорыв^{14,15,16,17,18.} GCaMP использует кальций в качестве прокси для активности нейронов, увеличивая зеленую флуоресценцию по мере повышения уровня кальция в клетке. Продолжают разрабатываться новые формы GCaMP для улучшения отношения сигнал/шум, регулировки кинетики связывания и адаптации к специализированным экспериментам^19. GCaMP обеспечивает разрешение одного нейрона, в отличие от записи всего нерва, и может одновременно измерять ответы ансамблей нейронов, в отличие от записи одного волокна или одной клетки. Кальциевая визуализация геникулятных ганглиев уже предоставила важную информацию о профилях настройки этих нейронов у мышей дикого типа^16,20и выявила периферические вкусовые искажения фенотипов у генетически манипулируемых мышей^18.

Одна из основных трудностей применения методов визуализации кальция in vivo к геникулятному ганглию заключается в том, что он инкапсулирован в костную тимпаническую буллу. Чтобы получить оптический доступ к геникуляту, требуется деликатная операция по удалению слоев костей, сохраняя при этом ганглий нетронутым. С этой целью мы создали это руководство, чтобы помочь другим исследователям получить доступ к геникулятному ганглию и изобразить опосредованные GCaMP флуоресцентные реакции этих нейронов на вкус стимулов in vivo.