A simple and novel technique for recording afferent discharge due to mechanical stimulation of lanceolate terminals of palisade endings innervating mouse ear skin hair follicles is presented.
一种新颖的解剖和记录技术是用于通过在小鼠耳廓的毛发机械位移诱发监测传入击发说明。该技术是非常划算的,并在大多数电生理实验室常见的,否则容易采购的材料很容易进行。解剖简单,快速,与由专有软件控制的通用电子陶瓷晶片提供的机械位移。同样的软件还可以记录和分析了电图输出。诱发的神经活动的记录是通过连接到火抛光标准玻璃微电极商业差分放大器。温馨提示,给出了改进的准备,刺激和拍摄条件,优化刻录品质的质量。该系统适合于测定的毛囊的栅栏神经末梢的披针形端子的电性能和光学性能,以及从它们的药理学和/或遗传操作的结果。电记录用机械刺激和标签与苯乙烯基吡啶鎓活体染料相结合的一个实例。
感觉轴突的披针形端子支配毛囊哺乳动物形成围绕毛发轴上皮栅栏。他们的目的是检测它们包围的毛发的机械位移。他们是迅速,慢慢适应了主要生产活动的短脉冲响应毛发运动神经末梢的混合。活动停止很快时运动停止,即使在持续位移的存在。在这里,我们描述了结构相关研究这种小鼠耳廓模型的发展和披针形端子功能。耳廓有研究这些神经末梢许多有利的功能。首先,耳廓是皮肤的基本上两层并列背到背,很少有其他组织之间的访问的卵泡和终端干涉。皮肤非常薄,很容易解剖由于极少量的坚韧结缔组织。该神经支配是方便和识别。虽然头发folliclES都存在,他们是相对比较稀疏分布,促进卵泡的个人或小团体机械的刺激。薄底层真皮层提供良好的可访问性与药理学药物和染料的神经末梢。这使得它们特别适合于用荧光显微镜成像研究。成像可以是在活的终端,或固定和进一步的组织学处理之后。
mechanosensory神经元的响应支配毛囊历来在啮齿动物研究触须1,2,以及在较小程度上,在分离的皮肤制剂3,4。这些都告诉我们很多关于mechanosensory生理学周围毛干中神经末梢的一般原则。该vibrissal准备允许在单个毛囊的运动控制精致。然而,它可以是很难破译,由于其复杂性的输出,如vibrissal卵泡含有至少8个不同类型的解剖学不同mechanosensory结局5和这些形态类型到特定电生理反应的匹配仍然是有争议的问题。小鼠皮肤/隐神经制备一般都是在其脱毛的状态来研究触觉和疼痛反应。毛囊在这种制剂中的神经支配是较不复杂的,但毛囊的密度,再加上如此接近6三种不同卵泡类型(后卫,锥/ auchene和锯齿形的毛发)的存在下,是指研究的特异性应答单个毛囊或单一类型的结局再次挑战。此外,该制剂涉及复杂的解剖。最后,在这两个vibrissal等皮肤制剂,它是很难想象涉及而体外制剂仍然活着的结局。因此,组织切片中表达GFP的鼠标线甚至要求。 Alternatively,它需要进一步的组织学/免疫处理,例如定影和/或抗体孵育免疫荧光。
因此,我们开发了耳廓的准备,并用它来从毛囊传入受限人群进行电气录音和显示膜自行车在这些披针形的结局,由苯乙烯吡啶染料的吸收证明发生。最后,我们发现,在染料不具有机械灵敏度干扰,表明它不阻挡机械传导通道。简单的刺激和协议分析的结果所示。
在这里,我们已经开发出一种相对简单的制剂,其可迅速解剖,具有低的毛囊密度,并允许少量毛囊的相对选择性机械刺激。这是电生理记录和活细胞荧光成像,包括反应染料应用可视化的机械刺激毛囊, 即成像卵泡定义的电生理反应容易获得。虽然我们还没有这样做,这个系统似乎也易于成子划分为单独的单元(单感觉轴突)记录感觉神经,并使用有针对性的GFP表达的可视化的感官终端结束的形态。
我们已经使用了耳朵皮肤制剂,调查内化和荧光膜苯乙烯pridinium染料7的释放的特点,一个技术最初开发研究局部vesic乐膜回收突触端子8。在突触,成像也很容易在确定终端8,9的反应同时电生理记录相结合。正是在这些早期研究中,我们首先注意到的染料也受到mechanosensory结局10内化。对于培养和耳蜗毛细胞感觉神经元,备受苯乙烯吡啶染料标记似乎涉及通过mechanosensory通道,然后他们阻止11,12染料。染料给它贴上标签细胞内膜,而这个标签是不可逆的。然而,在毛细胞中未机械刺激13,14和在原位完全分化初级感觉神经末梢,如在肌肉主轴15 IA结局,并且在这里7的披针形的末梢,苯乙烯基染料标记似乎反映膜的内吞作用,因为标签是可逆的,并不会阻止mechanosensory RESponses 7,15,16。而在这些神经末梢通道渗透一些染料的内化,不能完全排除,这是从染料孵育期间的持续点火和标记的可逆性清楚,大多数在原位分化终端标记的是由内化与回收囊泡膜。因此,这个简单的技术容易地用于一系列的在离体组织mechanosensory终端功能的组合电和光监视。
与大多数实用技术,重现需要重复和实践。一些关键点值得特别注意现在将描述。在整个解剖和记录会话,通过确保制剂被不断地用盐水,95% 的 O 2/5%CO 2的完全饱和的灌流最大化组织的生存力和存活。确保毛囊在此过程中不移位,WHICH将刺激感官的结局射击。既可以使用一个连续的,层流灌注系统,或仔细气泡气体通过与细管的器官浴中从制剂的距离,或仔细地刷新溶液每20-30分钟,保持盐水表面下方的制备在任何时候。吸记录电极通过修改通常用于细胞内记录尖锐电极硼硅制成吸管。一是认真撅着尖顶与#3钳给予相应的内部直径非常简短(<1秒)接触本生灯火焰,以适应神经和火抛光(见2.4和2.5)。要获得记录时良好的信噪比,至关重要的是,在这两个电极上的电阻抗(电阻)既最大化和相等。通过注意在两个电极下做到这一点。对于记录电极,确保内部直径是滑动配合的神经,并且网元的最大长度RVE被吸入到记录电极。尝试使用周围神经的结缔组织,有效地密封电极尖端。可替代地,或另外地,画出一个适当大小的锥形件的脂肪组织的窄端在沿着神经。然后,通过施加强大的吸力为约1分钟与连接到管道50毫升注射器堵塞电极尖端。为一个良好的密封尖,施加强大的吸力将简单地加强插头的有效性,并且不会吸引更多的液体或神经。为了避免神经损伤,但是,需要确保结缔组织是从压缩缓冲神经对周边物质和EAM软骨。冷漠的电极应密切模仿记录电极的电阻/阻抗越好。这是通过仔细火抛光尖端小的孔尽可能不实际密封它帮助。如果需要进一步的阻力,再插上与adipo冷漠电极末端本身结缔组织,上述用于记录电极所描述。
该电瓷给出了机械位移精致控制,在空间和时间。然而,照顾电气连接 – 高温消灭他们,所以不要用太热的焊料。使用负载金属的环氧树脂胶,或使用由供应商推荐的专家推入式插座。这都将牢牢把握它,并建立电气连接。玻璃刺激探针附加到与标准环氧树脂的电瓷。火抛光的一个标准的10厘米终点X用于制备贴片或尖锐电极,用于电生理记录,以减少组织损伤的风险1.5毫米直径硼硅玻璃毛细管。如果需要单一毛囊的刺激,火抛光尖端适合单发,且探头开放开口内单发的位置。这给出了一个精致的发型控制。对于苯乙烯DYË标签,它是从年轻的动物组织通常更均匀。这是不完全清楚为什么,但是这可能反映了年轻的组织较少的机械损伤,更有效的深层组织去除。在去除泡沫层外形酷似发泡聚苯乙烯覆毛囊碱基彻底。但是,避免被过于剧烈,因为这样的风险去除神经丛层和相关披针形端子。如果有毛囊运动很少或没有电响应,和苯乙烯基染料的应用导致皮脂腺(黄/白色)的主要标记,与毛干,而不是披针形端部的基部的独特的自发荧光(橙色/黄色),过分热情的间隙破坏了下面的组织。最后,使用在成像之前的染料螯合剂极大地提高了最终图像的图像的对比度和质量。
这种技术可以在一个范围内进一步研究是有用的。这些共ULD包括,例如,筛选负责拉伸诱发反应的mechanosensory频道(),通过温育与药理学配体选择性的候选信道的准备或筛选用这样的通道基因缺失小鼠系。后者可以与在终端形态的任何改变的荧光评估由于鼠标线, 例如与NPY2R联GFP表达17遗传操作相结合。最后一个例子可以是通过检查SLV周转的调节剂的作用研究突触样小泡在这些披针形端子的作用(SLVS)7(钙,镁,latrotoxin,谷氨酸受体的配体)上拉伸诱发反应和苯乙烯基染料吸收/发布。因此,这种新技术开辟了一个范围的mechansensory神经科学研究可能感兴趣的途径。
The authors have nothing to disclose.
The work was in part funded by UK Medical Research Council project grant G0601253 to G.S.B. and R.W.B.
PDMS – Sylgard 184 | Dow Corning | Flexible, inert, translucent solid silicone polymer. | |
No. 3 Dumont forceps | Fine Science Tools | 11231-20 | |
Austerlitz Insect pins | Fine Science Tools | 26002-10 | Very fine pins to attach pinna preparation securely to the PDMS with minimal damage. |
AC Differential Preamplifier | Digitimer | Neurolog NL104A | Amplifying the size of the incoming afferent electroneurogram. Differential recording minimises the extraneous electrical noise and baseline drift. |
High/Low-pass Filter | Digitimer | Neurolog NL125 | Signal conditioning, by reducing extraneous electrical noise to ensure best signal to noise ratio. |
Spike Trigger | Digitimer | Neurolog NL201 | Sets the event detector threshold and displays it on the oscilloscope. This shows the action potential detection efficacy. |
Audio Amplifier & speakers | Digitimer | Neurolog NL120S | Useful audio monitoring for the presencec of electrical firing of the sensory endings while adjusting the mechanical stimulation preparation down the microscope |
Oscilloscope | Digitimer | PM3380A | We use this old model but any standard oscilloscope will suffice. |
Piezo electroceramic wafer | Morgan Electroceramics, Southampton UK | PZT507 | Electrophysiology/computer interface |
Piezo electroceramic powersupply | Home made | 0-200V DC output to drive the ceramic wafer displacement, with variable electronic control of output via recording/stimulation software and computer interface. We use Spike2 software and 1401micro computer interface. | |
Electrophysiology Software | Cambridge Electronic Design (CED) | Spike2 v7 | Electrophysiology recording, stimulation and data analysis software |
Laboratory interface | Cambridge Electronic Design (CED) | 1401 micro | Electrophysiology interface, between the amplifier/filters and the computer. It inputs the electroneurogram and also drives the electroceramic movement. |
FM1-43/Synaptogreen C4 | Biotium/Cambridge Bioscience | BT70020 | Fluorescent membrane probe that reversibly partitions into the outer leaflet of cell membranes. Used predominantly for monitoring vesicle membrane endo-/exocytosis. |
Advasep 7 | Biotium/Cambridge Bioscience | BT70029 | A sulfonated b-cyclodextrin derivative that chelates FM1-43 (& other styryl pyridinium dyes) out of the exposed membranes, leaving internalised dye to be seen more clearly by lowering the background labelling/fluorescence. |
Retiga Exi Fast 1394 | Qimaging | Monochrome, cooled CCD camera – basic model | |
Volocity 3D Image Analysis Software | Perkin Elmer | Volocity 6.3 | Image capture and analysis software. |