Medición de la plasticidad de la privación visual monocular y la dominación ocular en la corteza visual primaria del ratón
Summary
Aquí, presentamos protocolos detallados para la privación visual monocular y el análisis de plasticidad de dominio ocular, que son métodos importantes para estudiar los mecanismos neuronales de la plasticidad visual durante el período crítico y los efectos de genes específicos en desarrollo visual.
Abstract
La privación visual monocular es un excelente paradigma experimental para inducir la plasticidad de la respuesta cortical visual primaria. En general, la respuesta de la corteza al ojo contralateral a un estímulo es mucho más fuerte que la respuesta del ojo ipsilateral en el segmento binocular de la corteza visual primaria del ratón (V1). Durante el período crítico de los mamíferos, la sutura del ojo contralateral dará lugar a una rápida pérdida de capacidad de respuesta de las células V1 a la estimulación ocular contralateral. Con el desarrollo continuo de tecnologías transgénicas, cada vez más estudios utilizan ratones transgénicos como modelos experimentales para examinar los efectos de genes específicos en la plasticidad de la dominación ocular (OD). En este estudio, introducimos protocolos detallados para la privación visual monocular y calculamos el cambio en la plasticidad de la DoS en el ratón V1. Después de la privación monocular (MD) durante 4 días durante el período crítico, se miden las curvas de ajuste de orientación de cada neurona, y las curvas de afinación de la capa cuatro neuronas en V1 se comparan entre la estimulación de los ojos ipsilaterales y contralaterales. El índice de sesgo contralateral (CBI) se puede calcular utilizando la puntuación de DO ocular de cada célula para indicar el grado de plasticidad de la DoD. Esta técnica experimental es importante para estudiar los mecanismos neuronales de la plasticidad de la DoC durante el período crítico y para examinar las funciones de genes específicos en el desarrollo neuronal. La principal limitación es que el estudio agudo no puede investigar el cambio en la plasticidad neuronal del mismo ratón en un momento diferente.
Introduction
La privación visual monocular es un excelente paradigma experimental para examinar la plasticidad V1. Para estudiar la importancia de la experiencia visual en el desarrollo neuronal, David Hubel y Torsten Wiesel1,2 gatitos privados de visión normal en un ojo en varios momentos y durante diferentes períodos de tiempo. A continuación, observaron los cambios en la intensidad de respuesta en V1 para los ojos desfavorecidos y no desfavorecidos. Sus resultados mostraron un número anormalmente bajo de neuronas reaccionando al ojo que habíasido suturadas cerradas en los primeros tres meses. Sin embargo, las respuestas de las neuronas en los gatitos permanecieron idénticas en todos los aspectos a las de un ojo de gato adulto normal que fue suturado cerrado durante un año, y los gatitos no se recuperaron. El MD en gatos adultos no puede inducir plasticidad de la DO. Por lo tanto, el impacto de la experiencia visual en el cableado V1 es fuerte durante una fase breve y bien definida de desarrollo, antes y después de la cual los mismos estímulos tienen menos influencia. Tal fase de mayor susceptibilidad a la entrada visual se conoce como el período crítico en la corteza visual.
Aunque el ratón es un animal nocturno, las neuronas individuales en el ratón V1 tienen propiedades similares a las neuronas que se encuentran en los gatos3,4,5. En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología transgénica, un número cada vez mayor de estudios en neurociencia visual han utilizado ratones como modelo experimental6,7,8. En estudios visuales con ratones, los neurocientíficos utilizan mutantes y líneas de ratón noqueadas, que permiten controlar la composición genética de los ratones. Aunque los ratones V1 carecen de columnas OD, las neuronas individuales en la zona binocular V1 muestran propiedades significativas de La DoS. Por ejemplo, la mayoría de las células responden con más fuerza a la estimulación contralateral que a la estimulación ipsilateral. El cierre temporal de un ojo durante el período crítico induce un cambio significativo en la distribución del índice OD9,10,11. Por lo tanto, MD se puede utilizar para establecer un modelo de plasticidad de OD para investigar cómo los genes involucrados en trastornos del desarrollo neural influyen en la plasticidad cortical in vivo.
Aquí, introducimos un método experimental para MD y sugerimos un método comúnmente utilizado (grabación electrofisiológica) para analizar el cambio en la plasticidad de la DO durante la privación visual monocular. El método ha sido ampliamente utilizado en muchos laboratorios durante más de 20 años12,13,14,15,16. Hay otros métodos utilizados en la medición de la plasticidad De OD, como el potencial evocado visual crónico (VEP) que registra17,y las imágenes ópticas intrínsecas (IOI)18. La ventaja significativa de este método agudo es que es fácil de seguir, y los resultados son notablemente fiables.
Protocol
Representative Results
Discussion
Presentamos un protocolo detallado para MD y medición de la plasticidad OD mediante grabación de una sola unidad. Este protocolo es ampliamente utilizado en la neurociencia visual. Aunque el protocolo MD no es complicado, hay algunos procedimientos quirúrgicos críticos que deben seguirse cuidadosamente. En primer lugar, hay dos detalles importantes que garantizan la calidad de la costura. La sutura es lo suficientemente estable si los puntos se concentran en la parte medial del párpado. Por otra parte, se aplica 3 l…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio fue apoyado por la National Natural Science Foundation of China (81571770, 81771925, 81861128001).
Materials
| 502 glue | M&G Chenguang Stationery Co., Ltd. | AWG97028 | |
| Acquizition card | National Instument | PCI-6250 | |
| Agarose | Biowest | G-10 | |
| Amplifier | A-M system | Model 1800 | |
| Atropine | Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd | A135946-5 | |
| Brain Stereotaxic Apparatus | RWD Life Science Co.,Ltd | 68001 | |
| Cohan-Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
| Contact Lenses Solutions | Beijing Dr. Lun Eye Care Products Co., Ltd. | GM17064 | |
| Cotton swabs | Henan Guangderun Medical Instruments Co.,Ltd | ||
| Fine needle holder | SuZhou Stronger Medical Instruments Co.,Ltd | CZQ1370 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53320A | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53072 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | #5 | |
| Heating pad | Stryker | TP 700 T | |
| Illuminator | Motic China Group Co., Ltd. | MLC-150C | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co.,Ltd | R510-22 | |
| LCD monitor | Philips (China) Investment Co., Ltd. | 39PHF3251/T3 | |
| Microscope | SOPTOP | SZMT1 | |
| Noninvasive Vital Signs Monitor | Mouseox | ||
| Oil hydraulic micromanipulator | NARISHIGE International Ltd. | PC-5N06022 | |
| Petrolatum Eye Gel | Dezhou Yile Disinfection Technology Co., Ltd. | 17C801 | |
| Spike2 | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Spike2 Version 9 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54010 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54002 | |
| Suture Needle | Ningbo Medical Co.,Ltd | 3/8 arc 2.5*8 | |
| Tungsten Electrode | FHC, Inc | L504-01B | |
| Xylocaine | Huaqing |
References
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