Summary

Rastreo Selectivo de Fibras auditivo en el nervio vestíbulo coclear aviar embrionarias

Published: March 18, 2013
doi:

Summary

Aquí describimos una técnica de microdisección seguida de la inyección de tinte fluorescente en el ganglio de la acústica de los primeros embriones de pollo para el seguimiento selectivo de las fibras auditivas axones en el nervio y cerebro posterior.

Abstract

El embrión de pollo es un modelo ampliamente utilizado para el estudio de las proyecciones de células ganglionares centrales y periféricas. En el sistema auditivo, el etiquetado selectivo de los axones en el nervio auditivo craneal VIII aumentaría el estudio del desarrollo central de circuito auditivo. Este enfoque es un reto porque varios órganos sensoriales del oído interno contribuir al nervio VIII 1. Además, los marcadores que distinguir confiablemente auditivo frente a los grupos vestibulares de los axones a la aviar nervio VIII aún no se han identificado. Vías auditivas y vestibular no pueden distinguirse funcionalmente en los embriones tempranos, como sensoriales evocados por las respuestas no están presentes antes de los circuitos se forman. Centralmente se proyectan axones del nervio VIII han sido localizados en algunos estudios, pero auditivo etiquetado axón fue acompañado por el etiquetado de otros componentes nerviosos VIII 2,3. Aquí se describe un método para la anterógrada trazado del ganglio acústico para selectivamente label axones del nervio auditivo dentro VIII desarrollo. En primer lugar, después de la disección parcial de la región cefálica anterior de un embrión de pollo de 8-día sumergido en fluido cerebroespinal artificial oxigenado, el conducto coclear es identificado por puntos de referencia anatómicos. A continuación, una micropipeta fina tira de cristal está posicionado para inyectar una pequeña cantidad de rodamina dextrano amina en la región profunda del conducto y adyacente donde las células ganglionares de la acústicos se encuentran. Dentro de los treinta minutos después de la inyección, los axones auditivos se remontan centralmente en el cerebro posterior y más tarde se puede visualizar después de la preparación histológica. Este método proporciona una herramienta útil para los estudios de desarrollo de periféricos al centro de formación de circuito auditivo.

Protocol

1. Preparar las herramientas de disección tras y Reactivos Líquido cefalorraquídeo artificial (LCRa; 130 mM NaCl, 3 mM de KCl, 1,2 mM KH 2 PO 4, 20 mM NaHCO 3, 3 mM de HEPES, 10 mM de glucosa, 2 mM CaCl 2, 1,3 mM MgSO 4) continuamente infundido con 95% de O 2/5% CO 2 a temperatura ambiente. Para la infusión, llene hasta 2/3 a 500 ml de boca ancha frasco Nalgene con un agujero perforado en la tapa. Tanque se fijan por medio de un …

Representative Results

Los componentes del nervio VIII y la anatomía del propio nervio son complejas y enrevesadas (Figuras 1, 3). Por selectivamente rastreo de fibras que surgen a partir de células ganglionares de la acústicos, los segmentos del nervio VIII, así como los aferentes primarios auditivas dentro del tronco encefálico puede ser limpiamente trazado y distinguirse de sus homólogos vestibulares (Figuras 2, 3). Del mismo modo, esta técnica podría ser utilizada para estudiar proyecciones perif?…

Discussion

Estudios sobre el desarrollo temprano del nervio VIII se han limitado, en parte debido a la dificultad en la identificación de los axones embrionarias derivadas de los ganglios de distinta múltiple. Varios estudios han explorado las señales moleculares que guían auditivo y vestibular célula sensorial y destinos de células ganglionares durante el desarrollo temprano, 5,11,12 pero los procesos que regulan la inervación central tienen todavía por determinar. Informes de acústicos proyecciones de célula…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores desean agradecer a la Dra. Candace Hsieh para sugerencias y ayuda con técnicas de imagen y la Dra. Doris Wu por su experiencia en la anatomía del oído interno pollito durante la embriogénesis temprana. Este trabajo fue apoyado por NSF IOS-0642346, NIH T32-DC010775, NIH T32-GM008620, NIH R01-DC010796 y DOE GAANN P200A120165.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Polystyrene Weigh Dish Fisher Scientific 02-202-101
Petri Dish, 35 X 10 mm Fisher Scientific 50820644 Use to make silicone dissection dish
Sylgard Silicone Elastomer Kit World Precision Instruments SYLG184 Coat Petri to make dissection dish
Dissection Pins Various Holds embryo in place during dissection
NaCL Various part of aCSF recipe
KCl Various part of aCSF recipe
KH2PO4 Various part of aCSF recipe
NaHCO3 Various part of aCSF recipe
Glucose Various part of aCSF recipe
CaCl2 Various part of aCSF recipe
MgSO4 Various part of aCSF recipe
Container for aCSF. Suggest translucent wide-mouth Nalgene jar, 500 ml (16 oz) with lid. CPLabSafety QP-PLC-03717 Drill hole opening in top of lid for glass bubling stem to penetrate liquid
Empty 5 ml glass vial or comparable transparent vial American Pharmaceutical Partners, Inc 6332300105 Use during aCSF incubation to keep samples separate from each other and from the bubbling stream
Tank of carbogen (95%O2 / 5%CO2) connected by tubing to bubbler Various Attach by tubing to glass stem bubbler for infusion into aCSF
Glass stem bubbler Various To infuse carbogen into aCSF
Curved-tip forceps World Precision Instruments 501008 To remove embryo head from egg
Two fine-tip forceps World Precision Instruments 501985 For micro-dissection
50 ml Beaker various
Rhodamine Dextran Amine (RDA) Invitrogen various Fluorescent axon tracer
Triton X-100 ICN Biomedicals
Phosphate Buffered Saline, (1X PBS) Various Standard lab reagent
Thin Wall Glass Capillaries, 1.2 OD, .9 ID 4″ (100 mm) length World Precision Instruments TW120F-4 Load with RDA. Each capillary makes two glass micropipettes
Needle / Pipette puller David Kopf Instruments Model 720 Settings used: Heat 16.4, Solenoid 2.2
Picospritzer Parker Instrumentation various Attach by fine tubing to glass micropipette
Micromanipulator Narishige various
Dissection microscope with fluorescence Various
4% Paraformaldehyde Various Standard lab reagent
anti-Neurofilament antibody, optional Millipore AB1991 Follow histological protocol recommended by manufacturer
Cryostat and associated materials for sectioning Leica various
Epifluorescent microscope for imaging Zeiss, various

References

  1. Groves, A. K., Fekete, D. M. Shaping sound in space: the regulation of inner ear patterning. Development. 139, 245-257 (2012).
  2. Pflieger, J. F., Cabana, T. The vestibular primary afferents and the vestibulospinal projections in the developing and adult opossum, Monodelphis domestica. Anatomy and Embryology. 194, 75-88 (1996).
  3. Molea, D., Rubel, E. W. Timing and topography of nucleus magnocellularis innervation by the cochlear ganglion. The Journal of Comparative Neurology. 466, 577-591 (2003).
  4. Bissonnette, J. P., Fekete, D. M. Standard atlas of the gross anatomy of the developing inner ear of the chicken. The Journal of Comparative Neurology. 368, 620-630 (1996).
  5. Brigande, J. V., Kiernan, A. E., Gao, X., Iten, L. E., Fekete, D. M. Molecular genetics of pattern formation in the inner ear: do compartment boundaries play a role. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97, 11700-11706 (1073).
  6. Bellairs, R., Osmond, M. . The atlas of chick development. , (2005).
  7. Manley, G. A., Haeseler, C., Brix, J. Innervation patterns and spontaneous activity of afferent fibres to the lagenar macula and apical basilar papilla of the chick’s cochlea. Hearing Research. 56, 211-226 (1991).
  8. Code, R. A. Efferent neurons to the macular lagena in the embryonic chick. Hearing Research. 82, 26-30 (1995).
  9. Maklad, A., Fritzsch, B. Development of vestibular afferent projections into the hindbrain and their central targets. Brain Research Bulletin. 60, 497-510 (2003).
  10. Rubel, E. W., Fritzsch, B. Auditory system development: primary auditory neurons and their targets. Annual Review of Neuroscience. 25, 51-101 (2002).
  11. Satoh, T., Fekete, D. M. Lineage analysis of inner ear cells using genomic tags for clonal identification. Methods Mol. Biol. 493, 47-63 (2009).
  12. Bok, J., Chang, W., Wu, D. K. Patterning and morphogenesis of the vertebrate inner ear. The International Journal of Developmental Biology. 51, 521-533 (2007).
  13. Appler, J. M., Goodrich, L. V. Connecting the ear to the brain: Molecular mechanisms of auditory circuit assembly. Progress in Neurobiology. 93, 488-508 (2011).
  14. Bulankina, A. V., Moser, T. Neural circuit development in the mammalian cochlea. Physiology (Bethesda). 27, 100-112 (2012).
  15. Fekete, D. M., Campero, A. M. Axon guidance in the inner ear. The International Journal of Developmental Biology. 51, 549-556 (2007).
  16. Momose-Sato, Y., Glover, J. C., Sato, K. Development of functional synaptic connections in the auditory system visualized with optical recording: afferent-evoked activity is present from early stages. Journal of Neurophysiology. 96, 1949-1962 (2006).
  17. Marrs, G. S., Spirou, G. A. Embryonic assembly of auditory circuits: spiral ganglion and brainstem. The Journal of Physiology. 590, 2391-2408 (2012).
  18. Milo, M., et al. Genomic analysis of the function of the transcription factor gata3 during development of the mammalian inner ear. PloS One. 4, e7144 (2009).
  19. Fritzsch, B., Eberl, D. F., Beisel, K. W. The role of bHLH genes in ear development and evolution: revisiting a 10-year-old hypothesis. Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS. 67, 3089-3099 (2010).
  20. Jahan, I., Kersigo, J., Pan, N., Fritzsch, B. Neurod1 regulates survival and formation of connections in mouse ear and brain. Cell and Tissue Research. 341, 95-110 (2010).
  21. Huang, E. J., et al. Brn3a is a transcriptional regulator of soma size, target field innervation and axon pathfinding of inner ear sensory neurons. Development. 128, 2421-2432 (2001).
  22. Jones, J. M., Warchol, M. E. Expression of the Gata3 transcription factor in the acoustic ganglion of the developing avian inner ear. The Journal of Comparative Neurology. 516, 507-518 (2009).
  23. Lu, C. C., Appler, J. M., Houseman, E. A., Goodrich, L. V. Developmental profiling of spiral ganglion neurons reveals insights into auditory circuit assembly. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 31, 10903-10918 (2011).

Play Video

Cite This Article
Allen-Sharpley, M. R., Tjia, M., Cramer, K. S. Selective Tracing of Auditory Fibers in the Avian Embryonic Vestibulocochlear Nerve. J. Vis. Exp. (73), e50305, doi:10.3791/50305 (2013).

View Video