Fare Birincil Görsel Kortekste Monoküler Görme Yoksunluğu ve Oküler Baskınlık Plastisite Ölçümü
Summary
Burada, kritik dönemde görsel plastisitenin nöral mekanizmalarının incelenmesinde önemli yöntemler olan monoküler görme yoksunluğu ve oküler hakimiyet plastisite analizi için ayrıntılı protokoller ve spesifik genlerin görsel gelişim.
Abstract
Monoküler görme yoksunluğu primer görsel kortikal yanıt plastisite indüklemek için mükemmel bir deneysel paradigmadır. Genel olarak, korteksin bir uyarıcıya karşı kontralateral göze tepkisi, farenin birincil görsel korteksinin (V1) binoküler segmentindeki ipsilateral gözün tepkisinden çok daha güçlüdür. Memelikritik dönemde, kontralateral göz dikiş contralateral göz stimülasyonu V1 hücrelerinin hızlı bir yanıt kaybına neden olacaktır. Transgenik teknolojilerin sürekli gelişimi ile, daha fazla çalışma oküler hakimiyeti belirli genlerin etkilerini incelemek için deneysel modeller olarak transgenik fareler kullanıyor (OD) plastisite. Bu çalışmada, monoküler görme yoksunluğu için ayrıntılı protokoller sunmakta ve Fare V1’de OD plastisitedeki değişimi hesaplıyoruz. Kritik dönemde 4 gün boyunca monoküler yoksunluk (MD) sonrası, her nöronun oryantasyon ayar eğrileri ölçülür ve V1’deki dört nöronun tuning eğrileri ipsilateral ve kontralateral gözlerin uyarılması arasında karşılaştırılır. Kontralateral sapma indeksi (CBI) OD plastisite derecesini belirtmek için her hücrenin oküler OD puanı kullanılarak hesaplanabilir. Bu deneysel teknik kritik dönemde OD plastisiten nöral mekanizmalarının incelenmesi ve nöral gelişimde belirli genlerin rollerinin incelenmesi için önemlidir. En önemli sınırlama, akut çalışmanın aynı farenin nöral plastisitedeki değişimi farklı bir zamanda araştırmayamaz olmasıdır.
Introduction
Monoküler görme yoksunluğu V1 plastisiteyi incelemek için mükemmel bir deneysel paradigmadır. Nöral gelişimde görsel deneyimin önemini incelemek için, David Hubel ve Torsten Wiesel1,2 çeşitli zaman noktalarında ve zaman değişen dönemlerde bir göz normal görme yoksun kedi yavruları. Daha sonra v1’de yoksun ve yoksun olmayan gözler için tepki yoğunluğundaki değişiklikleri gözlemlediler. Sonuçları, ilk üç ay içinde kapatılan göze tepki veren anormal derecede düşük sayıda nöron olduğunu gösterdi. Ancak, yavru nöronlar gelen tepkiler bir yıl boyunca kapalı dikişli normal bir yetişkin kedi gözü ile her bakımdan aynı kaldı, ve yavru kurtarıldı değildi. Erişkin kedilerde MD OD plastisite neden olamaz. Bu nedenle, V1 kablolama üzerinde görsel deneyim etkisi geliştirme kısa, iyi tanımlanmış aşamasında güçlüdür, önce ve sonra aynı uyaranların daha az etkisi var. Görsel girişe yatkınlığın arttığı bir evre, görsel kortekste kritik dönem olarak bilinir.
Fare bir nokturnal hayvan olmasına rağmen, fare V1 bireysel nöronlar kedilerde bulunan nöronlar benzer özelliklere sahip3,4,5. Son yıllarda, transgenik teknolojinin hızlı gelişimi ile, görsel nörobilim çalışmaların giderek artan sayıda deneysel bir model olarak fareler kullanmış6,7,8. Fare görsel çalışmalarda, nörologlar farelerin genetik makyaj üzerinde kontrol sağlayan mutantlar ve nakavt fare hatları kullanın. Farelerv1 od kolonları olmamasına rağmen, V1 dürbün bölgesindeki tek nöronlar önemli OD özellikleri göstermektedir. Örneğin, çoğu hücre ipsilateral stimülasyon daha kontralateral stimülasyon daha güçlü yanıt. Kritik dönemde bir gözün geçici olarak kapanması OD indeksdağılımında9,10,11’deönemli bir değişime neden olur. Bu nedenle, MD nöral gelişimsel bozukluklar dahil genlerin in vivo kortikal plastisite nasıl etkilediğini araştırmak için bir OD plastisite modeli kurmak için kullanılabilir.
Burada, MD için deneysel bir yöntem sokulduk ve monoküler görme yoksunluğu sırasında OD plastisitedeki değişimi analiz etmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntem (elektrofizyolojik kayıt) öneriyoruz. Yöntem yaygın 20 yılı aşkın bir süredir birçok laboratuvarda12,13,14,15,16için kullanılmaktadır. Kronik görsel uyarılmış potansiyel (VEP) kayıt17ve içsel optik görüntüleme (IOI)18gibi OD plastisite ölçümünde kullanılan diğer yöntemler de vardır. Bu akut yöntemin önemli avantajı takip etmek kolay olmasıdır, ve sonuçlar son derece güvenilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz MD ve ölçüm OD plastisite için tek bir birim kayıt ile ayrıntılı bir protokol sıyoruz. Bu protokol görsel nörolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. MD protokolü karmaşık olmasa da, dikkatle takip edilmesi gereken bazı kritik cerrahi prosedürler vardır. İlk olarak, dikiş kalitesini sağlayan iki önemli ayrıntı vardır. Dikişler göz kapağının medial kısmında yoğunlaşmışsa dikiş yeterince kararlıdır. Ayrıca, gözün yeniden açılmasını önlemek için düğümün stabilitesini …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (81571770, 81771925, 81861128001) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 502 glue | M&G Chenguang Stationery Co., Ltd. | AWG97028 | |
| Acquizition card | National Instument | PCI-6250 | |
| Agarose | Biowest | G-10 | |
| Amplifier | A-M system | Model 1800 | |
| Atropine | Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd | A135946-5 | |
| Brain Stereotaxic Apparatus | RWD Life Science Co.,Ltd | 68001 | |
| Cohan-Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
| Contact Lenses Solutions | Beijing Dr. Lun Eye Care Products Co., Ltd. | GM17064 | |
| Cotton swabs | Henan Guangderun Medical Instruments Co.,Ltd | ||
| Fine needle holder | SuZhou Stronger Medical Instruments Co.,Ltd | CZQ1370 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53320A | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53072 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | #5 | |
| Heating pad | Stryker | TP 700 T | |
| Illuminator | Motic China Group Co., Ltd. | MLC-150C | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co.,Ltd | R510-22 | |
| LCD monitor | Philips (China) Investment Co., Ltd. | 39PHF3251/T3 | |
| Microscope | SOPTOP | SZMT1 | |
| Noninvasive Vital Signs Monitor | Mouseox | ||
| Oil hydraulic micromanipulator | NARISHIGE International Ltd. | PC-5N06022 | |
| Petrolatum Eye Gel | Dezhou Yile Disinfection Technology Co., Ltd. | 17C801 | |
| Spike2 | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Spike2 Version 9 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54010 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54002 | |
| Suture Needle | Ningbo Medical Co.,Ltd | 3/8 arc 2.5*8 | |
| Tungsten Electrode | FHC, Inc | L504-01B | |
| Xylocaine | Huaqing |
References
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Effects of monocular deprivation in kittens. Naunyn-Schmiedebergs Archiv für experimentelle Pathologie und Pharmakologie. 248 (6), 492-497 (1964).
- Daw, N. W., Fox, K., Sato, H., Czepita, D. Critical period for monocular deprivation in the cat visual cortex. Journal of Neurophysiology. 67 (1), 197-202 (1992).
- Guire, E. S., Lickey, M. E., Gordon, B. Critical period for the monocular deprivation effect in rats: assessment with sweep visually evoked potentials. Journal of Neurophysiology. 81 (1), 121-128 (1999).
- Wang, L., Sarnaik, R., Rangarajan, K. V., Liu, X., Cang, J. Visual receptive field properties of neurons in the superficial superior colliculus of the mouse. Journal of Neuroscience. 30 (49), 16573-16584 (2010).
- Niell, C. M. Cell Types, circuits, and receptive fields in the mouse visual cortex. Annual Review of Neuroscience. 38 (1), 413-431 (2015).
- Lee, S. H., et al. Activation of specific interneurons improves V1 feature selectivity and visual perception. Nature. 488 (8), 379-383 (2012).
- Cossell, L., et al. Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortex. Nature. 518 (2), 399-403 (2015).
- Lacaruso, M. F., Gasler, L. T., Hofer, S. B. Synaptic organization of visual space in primary visual cortex. Nature. 547 (7), 449-452 (2017).
- Metin, C., Godement, P., Imbert, M. The primary visual cortex in the mouse: Receptive field properties and functional organization. Experimental Brain Research. 69 (3), 594-612 (1988).
- Marshel, J. H., Garrett, M. E., Nauhaus, I., Callaway, E. M. Functional specialization of seven mouse visual cortical areas. Neuron. 72 (6), 1040-1054 (2011).
- Gordon, J. A., Stryker, M. P. Experience-dependent plasticity of binocular responses in the primary visual cortex of the mouse. The Journal of Neuroscience. 16 (10), 3274-3286 (1996).
- McGee, A. W., Yang, Y., Fischer, Q. S., Daw, N. W., Strittmatter, S. M. Experience-driven plasticity of visual cortex limited by myelin and Nogo receptor. Science. 309 (5744), 2222-2226 (2005).
- Sawtell, N. B., et al. NMDA receptor-dependent ocular dominance plasticity in adult visual cortex. Neuron. 38 (6), 977-985 (2003).
- Hofer, S. B., Mrsic-Flogel, T. D., Bonhoeffer, T., Hubener, M. Prior experience enhances plasticity in adult visual cortex. Nature Neuroscience. 9 (12), 127-132 (2006).
- Crozier, R. A., Wang, Y., Liu, C., Bear, M. F. Deprivation-induced synaptic depression by distinct mechanisms in different layers of mouse visual cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (4), 1383-1388 (2007).
- Tagawa, Y., Kanold, P. O., Majdan, M., Shatz, C. J. Multiple periods of functional ocular dominance plasticity in mouse visual cortex. Nature Neuroscience. 8 (3), 380-388 (2005).
- Lickey, M. E., Pham, T. A., Gordon, B. Swept contrast visual evoked potentials and their plasticity following monocular deprivation in mice. Vision Research. 44, 3381-3387 (2004).
- Cang, J., Kalatsky, V. A., Lowel, S., Stryker, M. P. Optical imaging of the intrinsic signal as a measure of cortical plasticity in the mouse. Vision Neuroscience. 22 (5), 685-691 (2005).
- Khan, I. U., et al. Evaluation of different suturing techniques for cystotomy closure in canines. Journal of Animal & Plant Sciences. 23 (4), 981-985 (2013).
- Weisman, D. L., Smeak, D. D., Birchard, S. J., Zweigart, S. L. Comparison of a continuous suture pattern with a simple interrupted pattern for enteric closure in dogs and cats: 83 cases (1991-1997). Journal of the American Veterinary Medical Association. 214 (10), 1507-1510 (1999).
- Heneghan, C. P. H., Thornton, C., Navaratnarajah, M., Jones, J. G. Effect of isoflurane on the auditory evoked response in man. BJA: British Journal of Anaesthesia. 59 (3), 277-282 (1987).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomenal. Physiological Reviews. 65 (1), 37-100 (1985).
