זמן פקיעה הדמיה חיה הקוונפיקציה של הענף הדנדריטים המהירה בפיתוח של דרוזופילה נוירונים

הדנדריטים הם תאי עצבים מיוחדים המקבלים ומעבדים את הקלט החושי והסינפטית. המבנה המורכב והסטרמוקליד של סוכת דנדריטי כבר תחת חקירה אינטנסיבית מאז גילויו. מספר מערכות מודל, כולל הנוירונים האופטיים tectal אופטי, בחורה ברשתית גנגליון תאים, ו arborization הדנדריטים (da) נוירונים במערכת Drosophila ילה , הוקמו כדי ללמוד את הפיתוח, שיפוץ ופלסטיות של . דנדריטים כפתונטים^1,2,3,4 דרוזופילה ונטלי נוירונים לרוחב (lnvs) הם קבוצה של נוירונים הקרנה חזותית מזוהה בתחילה עבור הפונקציות החשובות שלהם בוויסות אחראי של התנהגויות לטוס⁵. מחקרים גם חשפו את התפקיד של זחל החוצה כיעד הפוסט-סינפטיות הישיר של הזחל הפוטוקטורים (PRs)^6,7. חשוב לעשות זאת, כאשר מדובר בפיתוח זחלים במשטרים אור שונים, משפיע בחריפות על גודל הארבורס הדנדריטי, הממחיש את ההתאמה של אינvs כמודל חדש לחקר הפלסטיות הדנדריטי⁷. העבודה האחרונה מהקבוצה שלנו מצביעה עוד על כך שהגודל של הדנדריטים המורק וההתנהגות הדינמית של הענפים הדנדריטים מציגים הפלסטיות התלוי בחוויית החוויה^8,9. כחלק מעבודה זו, פיתחנו הדמיה חדשה ופרוטוקול הקוונפיקציה לבצע ניתוח על הדינמיקה הדנדריטים של lnvs^{מ 2 או} 3 הזחלים סינטסיומאיה.

האופי השקוף של מוח הזחל דרוזוהילה הופך אותו לאידיאלי להדמיה חיה. עם זאת, סוכת הדנדריטים של lnvs ממוקמים בצפיפות innervated זחל אופטית נוירופיל (LON) במרכז האונה המוח זחל⁶. כדי ללכוד את התמונות של ענפים דנדריטים בסדר הרקמה ברקמת המוח שלמים, אנו מנצלים שני פוטון מיקרוסקופ, אשר מגדיל את העומק של חדירה אור ומפחית את הרעילות במהלך ניסויים הדמיה חיה¹⁰. באמצעות התקנה זו, בוצע בהצלחה ניסויים הדמיה חיה על LNvs במשך 30 דקות בלי להתבונן הידרדרות מורפולוגית הברורה של העצב. בנוסף, מניפולציות גנטיות באמצעות הטכניקה להעיף החוצה איפשר לנו לתייג את האינvs הבודד עם קרום מתויג gfp, אשר גם קריטי לניטור התנועות של ענפים בודדים^11,12,13 .

כדי ללכוד את ההתנהגות הדינמית של כל הענפים על הארבור הדנדריטי עם הרזולוציה האופטית האופטימלית, הצלחנו לבצע הדמיה תלת-ממדית על-ידי הדמייה מוחית של זחל טרי עם רזולוציה מרחבית גבוהה ב 1 דקות לכל מסגרת עבור 10 עד 30 דקות. פיתוח מידע דנדריטים הם דינמיים מאוד, עם אחוז גדול של ענפים המציגים שינויים הנצפה בתוך החלון 10 דקות. זה מוביל לאחד האתגרים הטכניים העיקריים של לימוד הדינמיקה של הדנדריטים, התנהגות הענף ככמת מבוסס על ערכות נתוני התמונה 4-d. שיטות שנקבעו בעבר יש מגבלות שונות, כולל חוסר דיוק ודרישות זמן מופרז. לכן, פיתחנו למחצה אוטומטי שיטה המשלבת עיבוד לאחר התמונה, סימון ידני של מסופי הסניפים, ו-4D אוטומטי העקיבה באמצעות תוכנה ביאור תמונה. אנו מחשבים את התנועות של מסופי הענף בנקודות זמן שונות המבוססות על קואורדינטות 3D של הנקודות. לאחר מכן הנתונים יוצאו ונותחו כדי לייצר מדידות כמותיים של דינמיקת הענף. שיטה זו מעריך במדויק את המשך וההיקף של אירועי הארכה והנסיגה של ענפים קיימים, כמו גם היווצרות של ענפים חדשים, ומאפשר לנו לנטר את הדינמיקה של הדנדריטים במספר רב של נוירונים.