Summary

平坦化された哺乳類の皮質皮質モジュールの可視化

Published: January 22, 2018
doi:

Summary

この記事では、哺乳類の皮質から接線方向の平坦化されたセクションを取得し、皮質モジュールによる組織化学的および免疫組織化学的方法を視覚化する詳細な方法について説明します。

Abstract

哺乳類の大脳皮質は異なる部分やモジュールに parcellated です。皮質モジュールは通常そこに皮質のシートを平行し特定の組織化学的および免疫組織化学的方法で線引きすることができます。この研究では、哺乳類の脳の皮質を分離し、皮質のシートに平行にセクションを取得するそれらを平坦化する方法を強調表示します。さらに、組織化学的選択したハイライト、これらを処理する免疫組織化学的方法は、皮質モジュールを可視化する接線方向のセクションを平坦化します。各種哺乳動物の体性感覚皮質では、体表や動物の体のさまざまな部分を表す皮質モジュールを明らかにするチトクロム酸化酵素組織化学的研究を実行します。内側内嗅領皮質、グリッド セルの生成場所、領域は皮質のシートにグリッド パターンのいくつかの種の間で整理される遺伝のニューロンのモジュールを強調表示する免疫組織化学的方法を駆使します。全体的にみて、分離し、layer-wise を準備するためのフレームワーク皮質のセクションを平坦化、化学を用いた皮質モジュールとさまざまな哺乳類の脳での免疫組織化学的方法を視覚化を提供いたします。

Introduction

大脳皮質における系統間の頭脳の構造の最も重要な変更のいくつかを観察できます。重要な違いにもかかわらず動物の大脳皮質共通パターンに従います、レイヤーとエリア1では 2 つの異なる方法で大きく分類されます。皮質層はそこに脳の表面に平行と哺乳類の皮質1で 6 層に爬虫類野2の 3 レイヤーの数が異なります。皮質は一方で主など個別の機能に対応する大脳皮質の異なる領域、体性感覚野はタッチや視覚入力の処理の視覚皮質の感覚に関与します。これらの皮質頻繁に分割できますパッチまたはモジュール3、解剖学的構造は、基本的に脳の軟膜の表面に平行を見つけては繰り返し定期的にします。皮質モジュールが特定のレイヤー4に限られることがあります。 またはいくつかのレイヤー5に 。

脳の標準断面方法は、コロナや矢のような脳の表面に正常のセクションを含みます。皮質モジュールを可視化するこれらのメソッドを使用できますが、皮質のモジュールは、脳の表面に平行な平面で接線方向、視覚化されたときは、興味深い機能の多くを明らかになることができます。例えば、脳表面に垂直に視覚化されたときバレルとしてひげを表す齧歯動物の脳の体性感覚のモジュールが表示され、従って地域派生名バレル皮質。ただし、接線方向にバレルの視覚化の彼らは外部の体表面のひげの正確なレイアウトをミラーリング地形向きで配置されてバレルとウィスカ マップを明らかに。特定のケースでモジュール式の配置はかなりの期間のための検出をエスケープも非接線方法で視覚化されたとき。内側嗅は、グリッド セル、動物が環境を走査するとき規則的な六角形パターンで発射するニューロンの存在を知られています。にもかかわらず、最近では、パッチの有無や内側嗅細胞のモジュールまで大きく調査エリアは、6の六角形のパターンでレイアウトする物理的に検出を逃れていた。プレゼンスおよびラット脳におけるこれらのモジュールの配置は、内側嗅の接線方向のセクションを作ると、細胞構築を層ごとに調査によって促進されました。

断面後、皮質モジュールの可視化の特定の側面は、複数の方法で実現できます。従来、研究細胞密度や繊維レイアウト1に基づいてモジュールの輪郭を描いた。高い活動8の領域を明らかにするチトクロム酸化酵素組織化学を使用する人気のある方法です。新しいアプローチは、遺伝的に決定細胞型のタンパク質発現プロファイル6,8に基づいて区別を見ています。

この研究では、哺乳類の脳の皮質を分離、平面的な接線方向のセクションを取得およびチトクロム酸化酵素組織化学および細胞型特定の蛋白質の免疫組織化学に基づいて大脳皮質のモジュールを可視化する方法を強調表示します。

Protocol

すべての実験の手順は、ローカル倫理委員会 (LaGeSo) の監督の下で動物福祉に関するドイツのガイドラインに従って行われました。人間バット脳データはナウマンらから派生した、5雄 Wistar ラットに次の手順を実行 (ひずみ: RJHan:WI)。 1. 血流と脳領域抽出 注: 既存固定と血液-無料脳を得るために動物の transcardial 潅流推奨されて?…

Representative Results

様々 な脳の体性感覚野の皮質のセクションを平らを, チトクロム酸化酵素組織化学別の身体の部分を表現するシミュレーション モジュールを可視化するためにそれらを処理します。この比較のアプローチにより、その形状野、例えば、齧歯動物および兎のバレル21 (図 2) mystacial ヒゲの非常に節約された表現を示す進化の…

Discussion

大脳皮質のモジュールは、さまざまな技術を使用して識別されています。早いいずれかの可視化による研究通常識別される皮質モジュール セルの密集した地域または繊維1の不在。それ以降のメソッドは、有無樹状束2425の特定の領域からの求心性神経の神経伝達物質26の充実に活用しています。ここで 2 つの技術、(i) ?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、神経変性疾患 (DZNE) は、ドイツ連邦教育省および研究 (BMBF、Förderkennzeichen の zu ベルリンのフンボルト大学, 計算の神経科学のベルリンのための Bernstein の中心, ドイツ語センターによって支えられました。01GQ1001A)、NeuroCure とゴットフリート ・ ヴィルヘルム ・ ライプニッツ賞 DFG。優れたグラフィック デザインの平石山とユリアーネ Diederichs の優秀なテクニカル サポートに感謝します

Materials

Cytochrome oxidase staining
Cytochrome c from equine heart Sigma-Aldrich C2506
3,3'Diaminobenzidine tetrahydrochloride hydrate Sigma-Aldrich D5637
D(+)-Saccharose Carl Roth  4621.1
Ammonium nickel(II) sulfate hexahydrate Sigma-Aldrich A1827
HEPES Carl Roth  9105.4
Name Company Catalog Number Comments
Antigen retrieval
Trisodium citrate dihydrate Sigma-Aldrich S1804
Citric acid monohydrate Sigma-Aldrich C1909
Name Company Catalog Number Comments
Phosphate buffer/phosphate-buffered saline/prefix/PFA
Potassium dihydrogen phosphate Carl Roth 3904.2
Sodium chloride Carl Roth 9265.1
Di-Sodium hydrogen phosphate dihydrate Carl Roth 4984.3
Paraformaldehyde Carl Roth 0335.3
TRITON-X 100 Carl Roth 3051.3
Name Company Catalog Number Comments
Immunohistochemistry
Calbindin D-28k puriefied from chicken gut, Mouse monoclonal Swant RRID: AB_10000347
Calbindin D-28k from recombinant rat calbindin D-28k, Rabbit polyclonal Swant RRID: AB_10000340
Albumin Fraction V, biotin free Carl Roth 0163.4
Name Company Catalog Number Comments
Mounting or freezing media
Fluoromount (immunofluorescence) Sigma-Aldrich F4680
Eukitt (histochemistry) Sigma-Aldrich 03989
Tissue freezing medium Leica Biosystems NC0696746
Name Company Catalog Number Comments
Alcohol dehydration
Ethanol 100% Carl Roth 9065.3
Ethanol 96% Carl Roth P075.3
2-Propanol Carl Roth 6752.4
Xylene substitute Fluka 78475
Name Company Catalog Number Comments
Devices/tools
Microm HM 650V Thermo Scientific
Jung RM2035 Leica Biosystems
Dumont #55 Forceps – Inox Fine Science Tools 11255-20
Dumont #5 Forceps – Inox Biology Tip Fine Science Tools 11252-30
Dumont #5SF Forceps – Inox Super Fine Tip Fine Science Tools 11252-00
Bone Shears – 24 cm Fine Science Tools 16150-24
Friedman Rongeur Fine Science Tools 16000-14
Blunt Scissors Fine Science Tools 14000-18
Surgical Scissors – Large Loops Fine Science Tools 14101-14
Surgical Scissors – Sharp-Blunt Fine Science Tools 14001-13
Fine Iris Scissors Fine Science Tools 14094-11

Referencias

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Citar este artículo
Lauer, S. M., Schneeweiß, U., Brecht, M., Ray, S. Visualization of Cortical Modules in Flattened Mammalian Cortices. J. Vis. Exp. (131), e56992, doi:10.3791/56992 (2018).

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