On décrit une méthode pour l'étiquetage des neurones avec des colorants fluorescents dans prédéterminées fonctionnels micro-domaines du néocortex. Tout d'abord, l'imagerie optique intrinsèque de signal est utilisé pour obtenir une carte fonctionnelle. Puis microscopie à deux photons est utilisée pour l'étiquette et les neurones d'image dans un domaine micro-de la carte.
Dans le cortex visuel primaire de non-rongeurs mammifères, les neurones sont regroupés en fonction de leur préférence pour les fonctions de relance comme l'orientation 1-4, direction 5-7, dominance oculaire 8,9 et la disparité binoculaire 9. Sélectivité orientation est la caractéristique la plus largement étudiée et une application continue avec une mise en quasi-périodique pour l'orientation préférée est présent sur l'ensemble du cortex visuel primaire 10,11. Intégrant les apports synaptiques, cellulaires et le réseau qui conduisent à des réponses de stimulation sélective de ces cartes fonctionnelles nécessite l'hybridation des techniques d'imagerie qui couvrent sub-micron au millimètre échelles spatiales. À l'imagerie optique intrinsèque signal conventionnel, la disposition générale de cartes fonctionnelles sur toute la surface du cortex visuel peut être déterminé 12. Le développement in vivo de microscopie à deux photons à l'aide de calcium colorants sensibles permet de déterminer la SYNAPTentrée ic arriver à épines dendritiques individuelles 13 ou enregistrement d'activité simultanément à partir des centaines de différents corps cellulaires neuronaux 6,14. Par conséquent, en combinant l'imagerie signal intrinsèque à la résolution spatiale submicronique de microscopie à deux photons offre la possibilité de déterminer exactement quels segments dendritiques et des cellules de contribuer au domaine des micro-carte fonctionnelle de tout dans le néocortex. Ici, nous démontrons une méthode à haut rendement permettant d'obtenir rapidement une carte d'orientation corticale et en ciblant un micro-domaine de cette carte fonctionnelle pour l'étiquetage des neurones avec des colorants fluorescents chez un mammifère non-rongeur. Avec le même microscope utilisé pour l'imagerie à deux photons, nous avons d'abord générer une carte d'orientation à l'aide d'imagerie optique intrinsèque du signal. Ensuite, nous montrons comment cibler un micro-domaine d'intérêt en utilisant une micropipette chargée avec de la teinture d'étiquette soit une population de corps cellulaires neuronaux ou l'étiquette d'un seul neurone tels que des dendrites et des axones, les épines sont visibles dansvivo. Nos améliorations par rapport aux méthodes antérieures de faciliter l'examen des neurones relations structure-fonction avec sub-cellulaire résolution dans le cadre du néocortex architectures fonctionnelles.
Nous présentons une méthode pour cibler l'étiquetage des corps cellulaires neuronaux (ou dendrites et axones) dans prédéterminées fonctionnels micro-domaines du néocortex. Fusion d'imagerie optique intrinsèque du signal avec la microscopie à deux photons offre la possibilité de déterminer lequel des synapses et des cellules de contribuer au domaine des micro-carte selon l'une quelconque fonctionnel, que ce soit les corrélats neuronaux de sélectivité avec l'emplacement du neurone dans un pla…
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par des subventions du National Eye Institute R01EY017925 et R21EY020985 et le financement de la Fondation Dana et Whitehall au PK Nous remercions également Matthieu Petrella de l'aide pour les procédures chirurgicales, Grace Dion pour tracer les dendrites indiquées sur la figure 5A, et Pratik Chhatbar pour commentaires sur le manuscrit.
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments | ||||||
1. Life support/experiment prep | |||||||||
Isoflurane | Webster Vet | NDC 57319-474-05 | |||||||
Isoflurane vaporizer | Midmark | VIP 3000 | |||||||
Feedback regulated heating blanket | Harvard Apparatus | 50-7079F | |||||||
ECG monitor | Digicare Biomedical | LifeWindow Lite | |||||||
EEG amplifier | A-M Systems | 1800 | |||||||
EEG display monitor | Hewlett Packard | 78304A | |||||||
End tidal CO2 monitor | Respironics | Novametrix Capnoguard 1265 | Optimize ventilation | ||||||
Carbide drill burrs for drilling bone | Henry Schein | fine (0.5 mm tip) and coarse (1.25 mm tip) | |||||||
Cement for headplate/chamber | Dentsply | 675571, 675572 | |||||||
Black Powder Tempera Paint | Sargent Art Inc. | 22-7185 | Add to cement to improve light shielding and reduce reflections | ||||||
Agarose – Type III-A | Sigma | A9793 | For minimizing pulsations during intrinsic signal and two-photon imaging | ||||||
Coverglass: 5 or 8 mm diameter, 0.17 mm thickness | World Precision Instruments | 502040, 502041 | For minimizing pulsations during imaging, the coverglass may be cut as needed | ||||||
Brudon curettes | George Tiemann | 105-715-0, 105-715-3 | Cleaning skull surface | ||||||
Bone wax | Ethicon | W31G | Quickly stop bleeding | ||||||
Cotton Tipped Applicator | Electron Microscopy Sciences | 72308-05 | Clean and dry bone surface | ||||||
Dumont #5CO Forceps | Fine Science Tools | 11295-20 | Grab individual layers of dura or pia | ||||||
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | Cut dura | ||||||
Gelfoam | Pfizer | 09-0396-05 | To stop bleeding on the dura | ||||||
Absorption spears | Fine Science Tools | 18105-01 | Ultra-fast and lint-free wicking of CSF | ||||||
Blackout material | Thorlabs | BK5 | Shield craniotomy | ||||||
2. Dye preparation / injection | |||||||||
Dimethyl Sulphoxide (DMSO) | Sigma | D2650 | |||||||
Pluronic | Sigma | P2443 | |||||||
Oregon Green 488 Bapta-1 AM | Invitrogen | O6807 | Calcium indicator | ||||||
Alexa Fluor 594 | Invitrogen | A10438 | |||||||
Centrifugal filter (0.45 μm pore size) | Millipore | UFC30HV00 | To remove impurities before injection | ||||||
Glass pipette puller | Sutter Instruments | P97 | |||||||
Borosilicate glass filamented capillary (1.5 mm outer diameter) | World Precision Instruments | 1B150F-4 | Dye ejection pipette | ||||||
Microloader | Eppendorf | 5242 956 003 | For loading dye into pipette | ||||||
Micromanipulator | Sutter Instruments | MP-285 | To position pipette | ||||||
Pressure pulse controller | Parker Hannifin | PicoSpritzer III | For pressure injection of the dye | ||||||
Single-cell electroporator | Molecular Devices | Axoporator 800A | For electroporation of the dye | ||||||
3. Intrinsic imaging | |||||||||
4x Objective (0.13 NA, 17 mm WD) | Olympus | UPLFLN4X | |||||||
Intrinsic hardware / software | Optical Imaging Inc. | Imager 3001 / VDAQ | VDAQ software is used for episodic imaging | ||||||
CCD Camera | Adimec | Adimec-1000 | |||||||
Light source power supply | KEPCO | ATE 15-15M | |||||||
Light source | Optical Imaging Inc. | HAL 100 | Light intensity at the cortical surface is 3-5 mW | ||||||
Green filter (for vascular image) | Optical Imaging Inc. | λ = 546 nm (bandpass 30 nm) | For reference image of surface vasculature | ||||||
Red filter (for intrinsic signal) | Optical Imaging Inc. | λ = 630 nm (bandpass 30 nm) | To collect intrinsic signals | ||||||
Heat filter | Optical Imaging Inc. | KG-1 | |||||||
4. Two-photon rig/imaging | |||||||||
Two-photon microscope and software | Prairie Technologies | See Shen et al. 2012 for light path, filters and laser power | |||||||
Ti:Sapphire laser | Spectra-Physics | Mai Tai XF | |||||||
20x (0.5 NA; 3.5 mm WD) | Olympus | UMPLFLN20X | 0.5 NA objective is used only for aligning pipette over the craniotomy (not for two photon imaging) | ||||||
20x (1.0 NA; 2.0 mm WD) | Olympus | XLUMPLFLN20X | |||||||
40x (0.8 NA; 3.3 mm WD) | Olympus | LUMPLFLN40X/IR | |||||||
Air table | Newport | ST-200 | Isolates preparation from external vibrations | ||||||
xy stage | Mike’s Machine Co. (Attleboro, MA) | Experimental subject and Sutter micromanipulator placed on xy stage | |||||||
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