Juxtasomal Biocytin Labeling, um die Struktur-Funktions-Beziehung der einzelnen kortikalen Neuronen Studieren

Neuronale Netzwerke bestehen aus mehreren Zelltypen, dadurch gekennzeichnet, hochspezifische morphologische und physiologische Eigenschaften ^1-7. Als eine Folge einzelner Zelltypen führen spezialisierte Aufgaben im Netzwerk (siehe beispielsweise Gentet et al. ⁸ und Burgalossi et al. ^9). Wir sind erst am Anfang, um die Zelltyp-spezifische Funktionen in neuronalen Netzwerken zu verstehen und ist immer noch viel zu entdecken. Zu diesem Zweck sind viele Labors experimentelle Ansätze anwenden, die die Analyse von morphologischen Eigenschaften des gleichen neuronalen Population, aus der physiologischen Parameter wurden erhalten, ^1,10-15 ermöglichen. Hier zeigen wir die juxtasomal Markierungstechnik ^16,17, die elektrophysiologischen Ableitungen geht mit herkömmlichen Patch-Pipetten in der extrazellulären (also nicht-invasive)-Konfiguration in Kombination mit der Elektroporation aufgezeichnet Neuron mit Biocytin. Diegroße Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die nicht-invasive Natur sorgt dafür, dass Aktionspotential Spicken von einzelnen Neuronen ohne Veränderung (zB Dialyse) den intrazellulären Inhalt der Zelle aufgezeichnet. Gefolgt durch Elektroporation bietet die juxtasomal Ansatz die Möglichkeit, Post-hoc-Zell-Identifikation und Rekonstruktion der Funktion (Physiologie), um die Struktur (Morphologie) zu verknüpfen. Typischerweise beinhaltet morphologische Rekonstruktion Rekonstruktion von dendritischen und axonalen Morphologie, die Quantifizierung der Wirbelsäule und / oder bouton Dichten oder auch Rekonstruktion von neuronalen Morphologie im Nanometerauflösung mittels Elektronenmikroskopie erweitert werden kann. Die juxtasomal Aufzeichnungstechnik kann für die in vivo-Aufnahmen von verschiedenen Zelltypen in kortikalen Schichten oder subkortikale Bereiche in einer Reihe von Arten verwendet werden, obwohl die meisten Studien haben die Technik in kleine Nagetiere wie Mäuse oder Ratten angewendet. Unsere Forschung ist auf die Aufnahme und Kennzeichnung Neuronen konzentriertaus Ratten primären somatosensorischen Kortex (S1) und beinhaltet visuelle Identifizierung der aufgezeichneten Neuronen ^18, dendritische Rekonstruktionen in Kombination mit präzise Erfassung in einem standardisierten Referenzrahmen Reverse Engineering kortikaler Netzwerke ^4,19 und detaillierte Rekonstruktion der axonalen Architektur zur Charakterisierung Zelltyp-spezifische lokale und langfristige Projektion richtet ^20.

Im Vergleich zu alternativen In-vivo-Aufnahmetechniken (intrazelluläre oder ganze Zellen), sind juxtasomal Aufnahmen relativ stabil und können daher über Verhaltenszustände einschließlich betäubt ^21,22 angewendet werden, sediert ^14, wach kopffesten ²³ oder sogar frei beweglichen Tieren ⁹ . Hier zeigen wir juxtasomal Kennzeichnung S1 eines Urethan-narkotisierten Ratten, obwohl wir betonen die allgemeine Anwendbarkeit dieser Technik auf viele Vorbereitungen der Wahl.