Fysiologische, morfologische en neurochemische Karakterisering van neuronen gemoduleerd door Movement
Summary
Een techniek wordt beschreven om de in vivo fysiologische reactie van zoogdieren neuronen tijdens beweging kwantificeren en de fysiologie van het neuron met neuronale morfologie, fenotype neurochemische en synaptische microcircuits correleren.
Abstract
De rol van individuele neuronen en hun functie in neuronale circuits is fundamenteel voor het begrijpen van de neuronale mechanismen van sensorische en motorische functies. De meeste onderzoeken van sensorimotorische mechanismen beroepen op onderzoek van neuronen, terwijl een dier is statisch 1,2 of neem extracellulaire neuronale activiteit tijdens een beweging. 3,4 Hoewel deze studies hebben de fundamentele achtergrond voor sensomotorische functie, ofwel ze geen functionele informatie te evalueren die optreedt tijdens een beweging of zijn beperkt in hun mogelijkheden om volledig te karakteriseren van de anatomie, fysiologie en neurochemische fenotype van het neuron. Een techniek is hier te zien die het mogelijk maakt een uitgebreide karakterisering van de individuele neuronen tijdens een in-vivo-beweging. Deze techniek kan niet alleen gebruikt worden om de primaire afferente neuronen bestuderen, maar ook om motoneuronen en sensomotorische interneuronen te karakteriseren. Aanvankelijk was de reactie van een enkel neuron is geregistreerd met behulp van elektrofysiologische methoden tijdens de verschillende bewegingen van de onderkaak, gevolgd door de bepaling van het receptieve veld voor de neuron. Een neuronale tracer is vervolgens intracellulair geïnjecteerd in de neuron en de hersenen is zo bewerkt dat het neuron kan worden gevisualiseerd met licht, elektronen of confocale microscopie (afb. 1). De gedetailleerde morfologie van het neuron gekenmerkt wordt vervolgens gereconstrueerd, zodat neuronale morfologie kan worden gecorreleerd met de fysiologische reactie van het neuron (afb. 2,3). In deze mededeling belangrijke sleutel details en tips voor een succesvolle implementatie van deze techniek zijn voorzien. Waardevolle aanvullende informatie kan worden bepaald voor de neuron onder studie door het combineren van deze methode met andere technieken. Retrograde neuronale de etikettering kunnen worden gebruikt om de neuronen te bepalen met welke de gelabelde neuron synapsen, waardoor gedetailleerde bepaling van de neuronale circuits. Immunocytochemie kan gecombineerd worden met deze methode om neurotransmitters te onderzoeken binnen de gelabelde neuron en de chemische fenotypen van de neuronen waarmee de gelabelde neuronen synapsen te bepalen. De gelabelde neuron kan ook worden verwerkt voor elektronenmicroscopie van de ultrastructurele functies en microcircuits van de gelabelde neuron te bepalen. Algemene deze techniek is een krachtige methode om grondig te karakteriseren neuronen tijdens de in-vivo-beweging waardoor substantieel inzicht in de rol van het neuron in de sensomotorische functie.
Protocol
Discussion
De methode hier geïllustreerd is een krachtige techniek die van belang inzicht geeft in de functie van enkelvoudige neuronen en hoe de reactie van individuele neuronen draagt bij aan neuronale circuits. Negen Deze kennis is fundamenteel voor het begrijpen van sensomotorische functie. De grootste kracht van deze techniek is dat het bepalen van een groot aantal parameters over een neuron met fysiologie, morfologie en synaptische morfologie en distributie mogelijk maakt. In combinatie met andere technieke…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ik dank Anthony Taylor voor de initiële opleiding in in vivo intracellulaire opname en A Brown en David Maxwell voor hulp bij de initiële ontwikkeling van de intracellulaire kleuring techniek. Ik dank M. Zilver voor hulp met de collocalization macro. Veel geleerden met wie ik heb samengewerkt inzicht gegeven in de ontwikkeling van deze techniek waaronder R. Donga, M. Moritani, P. Luo, R. Ambalavanar. Deze techniek werd ontwikkeld met aanzienlijke steun van de NIH subsidie DE10132, DE15386 en RR017971.
Materials
| Name of reagent or equipment | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| electromagnetic vibrator | Ling Dynamic Systems | V101 | |
| signal generator | Feedback Systems | PFG605 | capable of producing trapezoidal output signal |
| electrode glass | Sutter Instruments | AF100-68-10 | with filament |
| electrode puller | Sutter Instruments | Model P-2000 or P-80 | |
| biotinamide | Vector Laboratories | SP-1120 | stored at 4°C |
| Texas Red avidin DCS | Vector Laboratories | A-2016 | |
| tetramethlyrhodamine | Molecular Probes | D-3308 | 3000 molecular weight, lysine fixable |
| mouse anti-synaptophysin antibody | Chemicon | MAB5258 | |
| fluorescent Nissl stain | Neurotrace, Molecular Probes | N-21480 | |
| electrode tester | Winston Electronics | BL-1000-B | to measure electrode impedance |
| electrometer | Axon Instruments | Axoprobe 1A, Axoclamp 2B |
References
- Cuellar, C. A., Tapia, J. A., Juarez, V., Quevedo, J., Linares, P., Marinez, L., Manjarrez, E. Propagation of sinusoidal electrical waves along the spinal cord during a fictive motor task. J. Neurosci. 29, 798-810 (2010).
- Frigon, A., Gossard, J. Evidence for specialized rhythm-generating mechanisms in the adult mammalian spinal cord. J. Neurosci. 30, 7061-7071 (2010).
- Wang, W., Chan, S. S., Heldman, D. A., Moran, D. W. Motor cortical representation of hand translation and rotation during reaching. J. Neurosci. 30, 958-962 (2010).
- Ma, C., He, J. A method for investigating cortical control of stand and squat in conscious behavioral monkeys. J. Neurosci. Meth. 192, 1-6 (2010).
- Dessem, D., Donga, R., Luo, P. Primary- and secondary-like jaw-muscle spindle afferents have characteristic topographic distributions. J. Neurophysiol. 77, 2925-2944 (1997).
- Dessem, D., Moritaini, A., Ambalavanar, R. Nociceptive craniofacial muscle primary afferent neurons synapse in both the rostral and caudal brain stem. J. Neurophysiol. 98, 214-223 (2007).
- Luo, P., Dessem, D. Inputs from identified jaw-muscle spindle afferents to trigeminothalamic neurons in the rat: a double-labeling study using retrograde HRP and intracellular. J. Comp. Neurol. 353, 50-66 (1995).
- Dessem, D., Luo, P. Jaw-muscle spindle afferent feedback to the cervical spinal cord in the rat. J. Comp. Neurol. 128, 451-459 (1999).
- Luo, P., Wong, R., Dessem, D. Projection of jaw-muscle spindle afferents to the caudal brainstem in rats demonstrated using intracellular biotinamide. J. Comp. Neurol. 358, 63-78 (1995).
- Luo, P., Dessem, D. Ultrastructural anatomy of physiologically identified jaw-muscle spindle afferent terminations onto retrogradely labeled jaw-elevator motoneurons in the rat. J. Comp. Neurol. 406, 384-401 (1999).
- Hassani, O. K., Henny, P., Lee, M. G., Jones, B. E. GABAergic neurons intermingled with orexin and MCH neurons in the lateral hypothalamus discharge maximally during sleep. Eur. J. Neurosci. 32, 448-457 (2010).
- Inokawa, H., Yamada, H., Matsumoto, N., Muranishi, M., Kimura, M. Juxtacellular labeling of tonically active neurons and phasically active neurons in the rat striatum. Neuroscience. 168, 395-404 (2010).
