פרוטוקול זה מספק מדריך ניתוח וניתוח מקיף לשימוש של ציוני דרך עינית עמוק, s-אופסין אימונוהיסטוכימיה, Retistruct ו קוד מותאם אישית כדי בדייקנות ובאמינות אוריינט הרשתית העכבר מבודד במרחב אנטומיים.
בדייקנות ובאמינות זיהוי מרחבית של הרשתית העכבר מבודד הוא חשוב עבור מחקרים רבים במדעי המוח החזותי, כולל הניתוח של צפיפות ומעברי בגודל של סוגי תאים ברשתית, כיוון כוונון של כיוון סלקטיבית תאי גנגליון ולאחר הבחינה של דפוסי ניוון טופוגרפית כמה מחלות רשתית. אולם, ישנן שיטות שונות לנתיחה עינית רבים דיווחו בספרות המשמשים כדי לזהות תווית התמצאות ברשתית ברשתית העכבר. בעוד השיטה של התמצאות בשימוש מחקרים כאלה הוא להתעלם לעתים קרובות, לא דיווח התמצאות ברשתית איך נקבע יכול לגרום אי-התאמות בספרות, בלבול בעת ניסיון להשוות נתונים בין מחקרים. ציוני דרך עינית שטחיים כגון כוויות קרניות משמשים אבל לאחרונה הוכחו להיות מהימנים פחות ציוני דרך עמוקה יותר כגון השרירים rectus, של פיסורה דמית העין או s-אופסין מעבר הצבע. כאן, אנו מספקים מדריך מקיף לשימוש של ציוני דרך עינית עמוק לנתח במדויק ולתעד את כיוון המרחבי רשתית העכבר מבודד. יש גם לעומת היעילות של שני נוגדנים s-אופסין ואנו כלולים עבור s-אופסין אימונוהיסטוכימיה פרוטוקול. כי האוריינטציה של הרשתית על פי מעבר הצבע s-אופסין דורש שחזור ברשתית עם Retistruct תוכנה וסיבוב עם קוד מותאם אישית, הוצגו הצעדים החשובים נדרש להשתמש שתי התוכניות. בסך הכל, המטרה של פרוטוקול זה היא לספק ערכה הדיר ואמין של שיטות לאוריינטציה ברשתית מדויק שניתן לסגלה בפרוטוקולים ניסיוניים ביותר. יעד העל של עבודה זו היא לתקנן התמצאות ברשתית שיטות עבור מחקרים עתידיים.
היבט חשוב, לפעמים תסולא בפז של מדעי המוח ברשתית הוא הכיוון הנכון, ניתוח של הרשתית כולה-הר מבודד, בין אם זה יהיה הכיוון של הרשתית חדר הקלטה אלקטרופיזיולוגיה או בשקופית היסטולוגית. זה חשוב במיוחד עבור מחקרים שכללו הרשתית העכבר, אשר נמצא כעת מודל הנפוצה ביותר עבור חקירות של מערכת הראייה יונקים. גילויים אחרונים מגלים כי הרשתית העכבר אינה אחידה במרחב אך יש מעברי צבע צפיפות וגודל של סוגי תאים ברשתית פונקציונלית-ברורים, כגון תאי גנגליון melanopsin, תאי גנגליון OFF-אלפא ארעי חרוט opsins1,2 ,3,4,5. כתוצאה מכך, השיטה שבה נעשה שימוש כדי לקבוע את הכיוון של הרשתית עשוי להשפיע על תוצאות הניסוי מעורבים תא סוג או אופסין הפצות2,3,6, כיוון כוונון של כיוון סלקטיבית 8,7,תאי גנגליון9, ודפוסי טופוגרפית של ניוון הרשתית10,11,12,13,14 . למעשה, לא דיווח התמצאות איך ברשתית הוא דיווח יכול לגרום אי-התאמות בספרות, בלבול בעת ניסיון להשוות נתונים בין מחקרים. לכן חיוני כי החוקרים מדווחים השיטה לזיהוי הכיוון של הרשתית, כך התוצאות של מחקרים כאלה יכול להתפרש באופן מדויק.
התמצאות ברשתית מזוהה בדרך כלל כשקלע את הקרנית הגבי, הגחון, האף או טמפורלית לפני העקירה עינית1,3,12,15,16,17 18, ,19 או על ידי חיתוך או צביעת ציוני דרך העין עמוק אנטומיים כגון השרירים extraocular6,7, דמית פיסורה20,21, או מעבר צבע2,‘ s-אופסין ‘3. השרירים rectus יכול לשמש כדי לזהות את הגבי, הגחון, אפי, ואת הרשתית טמפורלית על ידי ביצוע חתך עמוק להקלה על שחוצה את הקובץ המצורף של גם את rectus מעולה, rectus נחות, rectus המדיאלי או שריר לרוחב, בהתאמה. עם זאת, עבור רוב הניסויים, באמצעות שריר אחד מספיקה המכוונת רשתית22. פיסורה דמית העין, שהוא שריד של התפתחות העין, ניתן להציג כקו אופקי להתעלף בצד האחורי של העין. בכל קצה של קו זה מסיים את האף או הקוטב הטמפורלי של גלובוס23. לבסוף, s-אופסין ביטוי מופץ בצורה א-סימטרית ברשתית הגחון בעכברים, s-אופסין נוגדנים יכול לשמש כדי לחשוף את הרשתית הגחון ניסויים immunohistochemical1.
עבודה על-ידי Stabio, et al. 22 הדגימו כי ציוני דרך עינית שטחיים כגון כוויות קרניות הן שיטה פחות אמין המכוונת הרשתית בחלל אנטומיים, ככל הנראה עקב טעות אנוש ולשינויים בקבלת הכוויה הקרנית בעת שימוש את זמני ואת המדיאלי canthi כנקודות התייחסות. לעומת זאת, ציוני דרך עמוקה, כגון את שריר מעולה, פיסורה דמית העין, מעבר הצבע s-אופסין, הוכחו להיות ציוני אמין ומדויק יותר עבור המכוונת רשתית22. עם זאת, זיהוי מוקדי אנטומיים אלה דורש ניתוח ייחודי השלבים המתוארים לא בפירוט בספרות. לכן, המטרה של פרוטוקול זה נועד לספק הדרכה מקיפה על אופן השימוש של שריר מעולה, פיסורה דמית העין ו s-אופסין הדרגתי לזהות במדויק את כיוון המרחבי של הרשתית העכבר. בנוסף, כללנו השוואה של היעילות של שני נוגדנים s-אופסין, כמו גם עבור s-אופסין אימונוהיסטוכימיה פרוטוקול.
אתגר נוסף אחד ללימודים להסתמך על התמצאות ברשתית מדויק הוא גדול החתכים להקלה על הנדרש כדי לשטח wholemount הרשתיות הקלטה קאמרית, צלחת או שקופיות. דבר זה יכול להציג אתגרים לניתוח של מה זה באופן טבעי מבנה תלת-ממדי כאשר זה הוא עם תמונה כמבנה במול דו מימדי. תוכנית הנקראת Retistruct24 יכול לשמש כדי לחזור הרשתית שטוח wholemount את המבנה התלת-ממדי לפני ניתוח המידע שנאסף זה. לפיכך, קטע של פרוטוקול זה מוקדש המדגיש את השלבים הנחוצים באמצעות התוכנה Retistruct לשחזר s-אופסין immunostained העכבר הרשתית. כללנו גם קטע של פרוטוקול לשימוש שלנו MATLAB בקובץ script מותאם אישית, אשר פותחה כדי רשתית העכבר לסובב ולהכשיר במדויק מוכתם s-אופסין…
יש כבר שום פרוטוקול מקיף, מתוקננים בקביעת ולקרוא את הכיוון של הרשתית העכבר מבודד במרחב אנטומיים. הפרוטוקול מפורט כאן מנסה למלא את החלל הזה על ידי האחדת ולזהות המפרט כיצד להשתמש ציוני עמוק אנטומיים כמו נקודות כדי התייחסות אמין כיוון ברשתית. הוכח כי ציוני הדרך עמוק האנטומי של פרוטוקול זה מספק שיטה אמינה ומדויקת יותר המכוונת הרשתית עכבר מאשר ציוני דרך שטחי כגון כוויות קרניות22. לכן, מחקרים צריכים לסמוך על כוויות קרניות לאוריינטציה ברשתית אולי היו שגיאות יותר לרוחב מאשר מחקרים צריכים לסמוך על כגון פיסורה דמית העין מהשרירים rectus חוסר התאמה זה מדגיש את הצורך והמשמעות של פרוטוקול זה מתוקנן לפרש תוצאות, ביצוע השוואות בין מחקרים התלויים מדויק כיוון ברשתית. בסך הכל, פרוטוקול מתוקננת תספק שיטה נפוצה לחוקרים חזון לעקוב, וכך למנוע את הנוכחות של משתנה מבלבלים ברכישת נתונים שעשויות להתרחש עם השימוש בשיטות שאינם סטנדרטיים עבור זיהוי רשתית התמצאות.
השיטות המובאות כאן הן הדיר בקלות החלים על סוגים רבים של פרוטוקולים ניסיוני. למעשה, אחד היתרונות הגדולים של פרוטוקול זה הוא הסתגלות שלה. בגלל פיסורה דמית העין, s-אופסין ביטוי וציוני שריר rectus כל נמצאו באופן אמין לזהות כיוון ברשתית22 ציון המתאים ביותר הפרמטרים ניסיוני יכולה להיבחר כדי למטב את חדרי קירור והקפאה (טבלה 1). בנוסף, ניתן לשלב של ביתור כדי כמוסיף הכיוון של הרשתית. לדוגמה, חתכים פיסורה דמית העין יכול להיות משולב עם s-אופסין אימונוהיסטוכימיה כדי אוריינט כל ארבעה קטבים של הרשתית: ההמיספרות האף ואת זמני יכול להיות מזוהה על ידי החתכים פיסורה דמית העין, והוא יכול לזהות s-אופסין אימונוהיסטוכימיה ההמיספרות הגחון, הגבי. ובכל זאת, יכולת ההתאמה של פרוטוקול זה שתהיה מוגבל על ידי הטבע הרגיש של הפיזיולוגיה של ניסויים. כי הזמן שהדרוש כדי לזהות ציון דרך, לגרום כוויה הקרנית לבצע חתך להקלה על יכול לגרום למוות לרקמות משמעותי בניסויים ex-vivo , ייתכן שחלק אלה שיטות ניתוח פחות אופטימלית. למרבה המזל, ברגע בניתוח הפך מוכר עם פיסורה דמית העין או rectus סופריור שריר לנתיחה שיטה, זיהוי ציוני הדרך עמוק, גורם להקלה חתכים במהירות להפוך לחלק השגרה לנתיחה, אינם מוסיפים באופן משמעותי אורך חיתוך. אמנם אנו להכיר את השלבים המפורטים כאן ניתן להוסיף בזמן רגיש לזמן ניסויים, אנו ממליצים להשתמש מעבר הצבע s-אופסין לאוריינטציה ברשתית פוסט הוק כאשר הכדאיות של הרקמה הוא כבר לא מהווה בעיה (איור 3 ). צביעת הרשתית עבור s-אופסין הוא דרך יעילה אוריינט הרשתית, כמו זה יכול לזהות כל הקטבים ארבע: מכתימה s-אופסין מחלק הרשתית הפולנים הגבי ו הגחון, המאפשר זיהוי של האף ושל טמפורלית מוטות בהתאם הרשתית הוא מ. בעין ימין או שמאל (איור 3). לכן, אנו מאמינים שפרוטוקול זה מספק ערכה הדיר ואמין של שיטות לאוריינטציה ברשתית מדויק זה שיגשים את כל הפרמטרים ניסיוני.
כמו עם הקרע ברשתית, ששונה כל תוקפו של שיטת ניתוח הוא מוגבל על ידי הדיוק את בניתוח והאיכות של הרקמה אשר היה מבודד. אם כל רקמות מתנתק במהלך ניתוח או הרשתית מדי. הוא מושחת עבור שחזור מדויק, Retistruct ואת התוכנית MATLAB לא תהיה אפשרות לשחזר בצורה אמינה או אוריינט הרשתית. לכן חשוב לתרגל שיטת ניתוח לפני השימוש בו עבור איסוף נתונים ניסויים. ואילו סוגי והניתוחים שהוסבר כאן אינם קשים, עליך לתרגל על מנת להבטיח את הדיר של זיהוי הכיוון ברשתית עם נקודת ציון מסוים. יתר על כן, זה חיוני כי נעשה שימוש בפועל בניתוח חזותית זיהוי ציוני הדרך אנטומי לפני תחילת איסוף הנתונים כדי להפוך בטוח כי את ציון דרך נכונה. דרך אחת לבדוק את הדיוק של בניתוח מסוים היא לעשות גם פיסורה דמית העין חתכים או שריר מעולה חותך, ולאחר מכן השווה את המיקום של החתכים. מעבר הצבע s-אופסין, מאז היא הוא סמן קבוע, ולכן אינו תלוי הדיוק של חיתוך ש dissectors פוטנציאליים, באפשרותך להשוות את הרשתיות המשוחזרת שלהם לזה של הדוגמאות של הרשתית המשוחזרת עם ציון מדויק חתכים מוצגים באיור 1 , איור 2. בעיקרו של דבר, בניתוח פוטנציאליים צריך לבצע השלבים המתוארים פרוטוקול זה עבור סוג ניתוח מסוים, בין אם זה יהיה שריר מעולה או דמית העין פיסורה שיטה, ולהשוות את התוצאות על מעבר הצבע s-אופסין להקים את תוקפו של בניתוח מסוים. כי אם בניתוח בטוח לגבי המיקום של מלון וציון דרך, זה עלול לגרום אוריינטציה לא מדויק של הרשתית את הצוואה, כברירת מחדל, להשפיע על איסוף נתונים ופרשנות.
The authors have nothing to disclose.
ברצוננו להודות היום בריטני ו ג’סיקה Onyak לסיוע טכני שלהם ליו ר בחביבות נותנת לנו להשתמש מיקרוסקופ פלורסנטי שלו. תודות התמיכה: NIH R15EY026255-01 וקרן Kirchgessner קארל.
0.1 M Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich | P5244 | |
Axioplan2 Epifluorescent Microscope | Zeiss | N/A | |
Clear Nailpolish | N/A | N/A | |
Corning LSE Low Speed Orbital Shaker | Sigma-Aldrich | CLS6780FP | |
Costar TC-Treated 24-well Plates | Sigma-Aldrich | CLS3524 | |
Dissection Microscope | Olympus | SZ51 | |
Donkey anti-Goat Alexa 594 | Life Technologies | A11058 | |
Donkey anti-Rabbit Alexa 594 | Life Technologies | A21207 | |
Donkey Normal Serum | Millipore | 566460 | Use at 5.2% (52 μL with 86 μL of 20% Triton X-100 and 863 μL of 0.1M PBS for 1 mL of blocking solution) |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Goat anti-s-opsin | Santa Cruz Biotechnologies | sc-14363 | Not commerically available as of 2017 |
Graefe Curved Forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | |
ImageJ or FIJI | National Institute of Health | N/A | Freely available software |
Low Temperature Cautery Ophthalmic Fine Tip Cauterizer | Bovie Medical Corporation | AA00 | |
MATLAB | MathWorks | N/A | At least version 2007b or later |
Micro Cover Glasses | VWR International | 48393-241 | |
Micro Slide Trays | VWR International | 82020-913 | |
Moira Ultra Fine Forceps | Fine Science Tools | 11370-40 | |
Nitrocellulose membrane | Millipore | HAWP04700 | |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | Use at 4% (25 μL and 875 μL of 0.1 M PBS for 1 mL of fixative) |
PrecisionGlide Needle 20G (0.90mm x 25mm) | BD PrecisionGlide | 305175 | |
Pyrex Glass Petri Dish | Sigma-Aldrich | CLS3160152 | |
R | The R Project for Statistical Computing | N/A | Freely available software; version 3.4.3 or later |
Rabbit anti-s-opsin | Millipore | ABN1660 | |
Retiga R3 Microscope Camera | Qimaging | 01-RET-R3-R-CLR-14-C | |
Retistruct | N/A | N/A | Freely available software compatiable with Windows 7 or Windows 10 |
Shandon Aqua-Mount Slide Mounting Media | Fisher Scientific | 14-390-5 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Use 1.7% (86 μL of 20% Triton-X with 52 μL of Donkey Normal Serum and 863 μL of 0.1 M PBS for 1 mL of blocking solution) |
Vannas Spring Dissection Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
5MP USB Microscope Digital Camera | AmScope | MU500 | To be used with the Olympus Dissection Microscope |