אנו מתארים את ההכנה של פרוסות רשתית דקות ממימיות נמר סלמנדרות (<em> Ambystoma tigrinum</em>) ולהסביר כיצד אנו משתמשים בפרוסות אלה ללמוד עיבוד הסינפטי ברשתית על ידי קבלת הקלטות מהדק מתח כל תא כפולים מקולטניים אור ותאים אופקיים ודו קוטביים שני מסדר.
אחת המשימות המרכזיות במדעי מוח רשתית הוא להבין את המעגל החשמלי של תאי עצב ברשתית וכיצד קשרים אלה אחראים לעיצוב את האותות המועברים למוח. פוטונים מזוהים ברשתית על ידי מוט וקונוס קולטני אור, הממיר את האנרגיה הזאת לאות חשמלי, שמסר אותה לתאי עצב אחרים ברשתית, שם הוא מעובד ומועברים ליעדים מרכזיים במוח דרך עצב הראייה. תובנות מוקדמות חשובות לתוך מעגלי רשתית ועיבוד חזותי באו מהמחקרים היסטולוגית של 1,2 Cajal, ומאוחר יותר, מהקלטות אלקטרו של פעילות spiking של תאי הגנגליון ברשתית – תאי הפלט של הרשתית 3,4.
הבנה מפורטת של עיבוד חזותי ברשתית דורשת הבנה של האיתות בכל שלב במסלול מphotoreceptor לתא הגנגליון ברשתית. עם זאת, הרבה סוגי תאים ברשתית הם ספחתמטען חבלה עמוקה ברקמה ולכן נגיש יחסית להקלטת אלקטרו. מגבלה זו ניתן להתגבר על ידי עבודה עם פרוסות אנכיות, שבו תאים המתגוררים בתוך כל אחת משכבות הרשתית הם נראים בבירור ונגישים עבור הקלטת אלקטרו.
כאן, אנו מתארים שיטה לביצוע סעיפים אנכיים של רשתית מזחל נמר סלמנדרות (Ambystoma tigrinum). אמנם הכנה זו פותחה במקור עבור הקלטות עם microelectrodes החדים 5,6, אנו מתארים שיטה להקלטות מהדק מתח כל תא כפולים מקולטניות אור ותאים אופקיים ודו קוטביים שני מסדר שבו אנו לתפעל פוטנציאל הממברנה של photoreceptor בעת הקלטה בו זמנית לאחר תגובות הסינפטי בתאים אופקיים או דו קוטביים. את קולטני האור של סלמנדרת הנמר הוא הרבה יותר גדול מאלה של מיני יונקים, מה שהופך את זה הכנה אידיאלית שבו יתחייב לאהגישה הניסויית המאתגר מבחינה טכנית שלו. ניסויים אלה מתוארים עם עין לכיוון לחקור את המאפיינים של איתות סרט סינפטי – סינפטי מבנה מיוחד שנמצא ברק קומץ של תאי עצב, כולל מוט וקונוס קולטני אור, שהוא גם מתאים לשמירה על שיעור גבוה של טוניק שחרור הנוירוטרנסמיטר 7 , 8 – ואיך זה תורם למאפיינים הייחודיים של איתות סינפסה הרשתית הראשונה הזה.
הכנת פרוסה הרשתית הוכיחה מאוד שימושית לניתוח המעגלים ומנגנונים המועסקים על ידי הרשתית לעבד מידע חזותי. היכולת להשיג את כל הקלטות סלולריים בו זמנית מנוירונים לפני ואחרי סינפטי כבר מועילה במיוחד בתחום זה. שלמות הקלטות סלולריים מותאמים הרבה יותר קלה להשיג מאשר עם פרוסות בהכנות רשתית שטוח הר בגלל שכבות הרשתית השונות נחשפות. יתר על כן, משום שתאי העצב ברשתית הגדולים שלהם, יש לי סלמנדרות היסטוריה ארוכה כהכנה רשתית ולכן מספקות מערכת מודל טוב במיוחד מאופיינת.
בעזרת תרגול, ניתן להכין פרוסות בריאים של רשתית הסלמנדרה באופן קבוע. כמה צעדים מרכזיים יכולים לעשות את ההבדל בין הצלחה לכישלון. 1) ודא שסכין הגילוח הוא רכוב על מבצעה הרקמה, כך שהוא מניח שטוח על משטח הזכוכית ופרוסות נקי אם כי גם הרקמה וunderlyiקרום nitrocellulose ng. אם בצע חתך נקי דרך קרום nitrocellulose, כדאי שתשמע נקישה חלושה כמו סכין הגילוח מכה את פני השטח של שקופית הזכוכית. 2) ודא שהרשתית דבקה קרום nitrocellulose. אחרת, הרשתית יכולה לצוף מן הקרום במהלך כל שלב של ההליכים. 3) אל תחשפו את הפרוסות חתוכות לאוויר, כמו זה יגרום ניזק רבים של התאים השטחיים. 4) יש לוודא את הפרוסות וקרום nitrocellulose לשכב נגד שקופיות הזכוכית, כך ששכבות הרשתית הן לכאורה תחת מיקרוסקופ לנתח. 5) לאזן את שיעורי יבוא ויצוא superfusate על מנת להימנע מגדותיו לתא ההקלטה. זה מונע שינויים פתאומיים ברמות פתרון, אשר יכול לגרום לתנועות חדות רקמה. 6) בחר זוג בריא של תאים קרובים אחד לשני. תאים עם ציטופלסמה החלקה בריאים יותר מאשר תאים עם ציטופלסמה מגורענת. תאים עמוקים יותר בפרוסה יש סיכוי גבוה יותר כדי לשמור על קון הסינפטי ללא פגעtacts. 7) ודא שהקצה פיפטה לא שבור או התחכך רקמות אחרות או פסולת בדרך למטה לתאים. 8) בדקו את התנגדות פיפטה כדי לוודא שהוא לא סתום בפסולת או בועה, שניהם יכולים לעשות את זה קשה להשיג הקלטה כל תא באיכות.
במקום הצמדת הרשתית לנייר סינון nitrocellulose, כמה חוקרים להטביע רשתיות בבלוק של אגר ולהשתמש vibratome לחתוך פרוסות ברשתית. למרות שלא ניסו גישה זו, קים ואח'. -11 לדון יתרונות של שתי הגישות. בניסיון שלהם, הגישה מבוססת אגר מספקת תשואה של פרוסות שטוחות עקבית יותר עם שכבות רשתית שמסומנות היטב אך גישה המבוססת על נייר המסנן מניבה קולטנית אור בריא יותר.
מוטות קונוסים אחראיות לtransducing אור לשינויים בפוטנציאל הממברנה. עם הקלטות לזווג, פוטנציאל הממברנה של מוטות או קונוסים יכול להיות manipulated ישירות וכן את היכולת ליצור תגובות אור, ואילו מועיל לזיהוי סוגי תאים, לא יכול להיות חיוני. לפיכך, אנו לעתים קרובות להכין פרוסות באור לבן. עם זאת, גם כאשר הוכן תחת תאורה בהירה, תאי עצב ברשתית סלמנדרה יכול ליצור תגובות אור גדולות כפי שמודגם על ידי התגובות באיור. 3. זה נובע בחלקו מאגר גדול יחסית של chromophore בהיקף הקטע החיצוני הגדול, אלא גם עשוי לשקף את היכולת של תאים להתחדש מולר 11-cis-רשתית לקונוסים 12. כדי לקבל באופן מלא תגובות אור הכהה מותאמים, אפשר להכין את הפרוסות תחת תאורת אינפרא אדום. עבור ניתוחים תחת אור אינפרא אדום, אנו מייחסים GenIII התמונה intensifiers (NAV3 Nitemate, יטון תעשיות, בטמפה, אריזונה) לoculars של מיקרוסקופ לנתח ולהאיר את הרקמה עם פנס LED אינפרא אדום. לחיתוך והליכים אחרים שאינם נערכו תחת מיקרוסקופ לנתח, אנו מעסיקים הר"י ראש רכובמגבר GE. עבור מיקום של את pipettes התיקון, אנו לדמיין פרוסות באמצעות מצלמת CCD אינפרא אדום רגישה (למשל WATEC 502H, WATEC Inc, מידלטאון, ניו יורק) רכוב על מיקרוסקופ הזקוף, קבוע הבמה. עם אמצעי הזהירות הבאים, ניתן לקבל תשובות מוט מפגינות רגישות פוטון יחידה 6, 13.
מגבלה אחת של עבודה בפרוסות רשתית היא שתהליכים תאיים ארוכים של תאי עצב ברשתית שדה גדולים עלולים לאבד רבים מהדנדריטים שלהם במהלך הליך החיתוך. הכנות פרוסה רשתית ולכן שימושיות יותר ללימוד הפיסיולוגיה של תאים שבו הקשרים סינפטיים כוללים תהליכים קרובים לגוף התא. רשתיות דו חיים ויונקים חולקים רבות מאותם סוגי תאים ולנצל מנגנונים פיסיולוגיים דומים 14-16. בעוד רשתית סלמנדרה היא מודל טוב להיבטים רבים של רשתית של יונקים, הבדל חשוב אחד נראה הנוכחות של מסלול מוט ייעודי ביונקים שinvoקשר lves של תאים מיוחדים על גבי המוט דו קוטביים איי תאי amacrine 14. מגבלה נוספת של רשתית הסלמנדרה היא המספר הקטן של כלים גנטיים שפותחו במיוחד עבור מין זה. עם זאת, נוגדנים וחומרים כימיים שshRNA אזורי היעד נשמרים היטב במינים אחרים יכולים לשמש בהצלחה בסלמנדרה, כפי שניתן רבים מעכבי מולקולה קטנים וריאגנטים פפטיד. בנוסף, עם כמה שינויים בטכניקה, אפשר להכין פרוסות רשתית ממינים אחרים שבו חלק מהכלים אלה הם זמין יותר.
מעבר לשירות שלה להקלטה כל התא לזווג, הכנת פרוסה רשתית הסלמנדרה היא גם נוחה למגוון של גישות אחרות. כאמור לעיל, ניתן להשתמש בפרוסות רשתית ללמוד תגובות אור בשילוב עם פרוטוקולי מהדק מתח שונים 17. יכולים גם להיות טעונים נוירונים ברשתית עם צבעי ניאון רגישים לCa 2 +, Cl -, או Na+ הציג באמצעות פיפטה את התיקון או על ידי מרחץ יישום 15,18-20. יכול להיות הציג פפטיד ניאון שנקשר לסרט הסינפטי 21 באמצעות פיפטה את התיקון ומשמש להדמית סרט או 10, כאשר מצומד להעמסה, לחריפות ולפגוע באופן סלקטיבי 22 סרט. יש לנו גם בשימוש פרוסות ברשתית בשילוב עם נקודות קוונטיות כדי לפקח על התנועות של ערוצי סידן בודדים במוט וקונוס מסופים הסינפטיים 23. לפיכך, הפרוסה האנכית הרשתית היא תכשיר ניסיוני תכליתי ללימוד מנגנונים סינפטיים בסיסיות ואת פונקציות העיבוד הייחודיות שבוצעו בסינפסה הראשונה במסלול האיתות החזותי.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו מומנה על ידי מחקר למניעת עיוורון ומכונים הלאומי לבריאות מענק EY10542.
Name of the reagent/material | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue slicer | Stoelting | 51425 | |
Double edge razor blades | Ted Pella, Inc | 121-6 | |
Nitrocellulose membranes | Millipore | AAWP02500 | Type AAWP 0.8 mm pore |
Borosilicate glass pipettes | World Precision Instruments | TW120F-4 | 1.2mm OD 0.95 mm ID |
Ag/AgCl pellet | Warner | E206 | |
MicroFil | World Precision Instruments | MF34G-5 | 34 ga. Filling needle, 67 mm long |