El pez cebra<em> In Situ</em> Médula Espinal Preparación para Registros electrofisiológicos de Spinal Sensory y neuronas motoras

George Streisinger fue pionera en el uso de Danio rerio, conocido comúnmente como el pez cebra, como un sistema modelo para el análisis genético de desarrollo de los vertebrados ^10. El modelo ofrece varias ventajas, incluyendo: (1) relativamente simple y barato cría de animales; (2) fertilización externa, lo que permite un fácil acceso a los embriones de las etapas de desarrollo más tempranas; y (3) un embrión transparente, permitiendo la observación directa y repetidas de células, tejidos y órganos, ya que forman.

En las décadas siguientes, varios avances aumentaron aún más el poder del modelo de pez cebra. En particular, las pantallas adelante genéticos y los esfuerzos de secuenciación de todo el genoma jugaron un papel clave en la identificación de mutaciones y genes críticos para muchos procesos de desarrollo ^{11, 12, 13, 14,}"> ^15, métodos de clonación ^16. Puerta de enlace han permitido la aplicación rutinaria de transgénicos se aproxima a ^{17, 18.} Los recientes avances en la edición genoma, ejemplificada por la transcripción del tipo activador de (Talens) y agrupados repeticiones intercaladas regularmente cortos palindrómicas (CRISPR) -Cas9 nucleasas, permitir la introducción selectiva de mutaciones, así como knock-out y knock-in se aproxima a ^{19, 20, 21, 22.} combinados, estos métodos hacen que el pez cebra un poderoso modelo para el estudio de los mecanismos genéticos que subyacen a los comportamientos específicos y varias enfermedades humanas ^{23, 24, 25, 26, 27.}

Este trabajo se centra en el desarrollola regulación mental y el papel de la actividad eléctrica en el desarrollo neuronal. La atención se centra en la médula espinal, para el que el modelo de pez cebra ofrece varias ventajas. En primer lugar, es relativamente fácil de acceder pez cebra en estadios embrionario y larval; Por lo tanto, se puede estudiar la función de la médula espinal durante las etapas de desarrollo que tienen menos neuronas y circuitos simples ^{28, 29.} Por otra parte, la médula espinal pez cebra tiene un conjunto diverso de neuronas, similar a otros vertebrados, como se demuestra por los patrones característicos y distintivos de factores de transcripción ^{30, 31, 32, 33, 34, 35.}

La mayoría de los estudios en el pez cebra que tienen como objetivo descubrir los mecanismos que subyacen a la función de los circuitos de la médula espinal, especialmentelos que apoyan la locomoción, se centran comprensiblemente en estadios larvarios ^{36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43.} Sin embargo, muchas de las neuronas que forman las redes de locomotoras espinales iniciado su diferenciación en las etapas embrionarias tempranas, ~ 9-10 h después de la fertilización (HPF) ^{44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51.} En vista de esto, la comprensión de cómo surgen las propiedades morfológicas y eléctricas de las neuronas espinales y el cambio entre las etapas embrionario y larval es importante para un overacomprensión ll de la formación y la función de circuito locomotor.

Los métodos de disección descritas aquí permiten grabaciones de patch clamp de neuronas de la médula y se han aplicado con éxito en las etapas embrionarias (~ 17-48 HPF) y estadios larvarios (~ 3-7 días después de la fertilización [dpf]). Este enfoque limita la cantidad de disección requerida para proporcionar acceso a las neuronas de interés. El protocolo se diferencia de la mayoría de los otros métodos publicados para la grabación de las neuronas espinales de pez cebra en que pegamento veterinario de sutura se utiliza, en lugar de un pasador de tungsteno bien, para unir el embrión o larva a la cámara de registro. La disponibilidad de dos enfoques diferentes (es decir, cola de sutura contra el pasador de tungsteno) para el montaje de los embriones de pez cebra o larvas para el análisis electrofisiológico proporciona a los investigadores con opciones alternativas para alcanzar sus objetivos experimentales específicas.

En primer lugar, los procedimientos de acceso y grabación en una emergente ulación de las neuronas sensoriales primarias, células Rohon-Barba, se describen. Los cuerpos celulares de estas neuronas se encuentran dentro de la médula espinal dorsal. Existen células Rohon-Barba en numerosas especies de vertebrados, se diferencian en el desarrollo temprano, y subyacen a la respuesta táctil embrionaria ^{6, 44, 47, 48.}

En segundo lugar, los procedimientos de acceso y registro de las neuronas motoras espinales se detallan. surgen de pez cebra neuronas motoras espinales durante dos oleadas de la neurogénesis. Surgen las neuronas motoras primarias nacidos antes-al final de la gastrulación (~ 9-16 hpf), con sólo 3-4 neuronas motoras primaria presentes por hemisegment ^{45, 46, 49.} En contraste, la población nacida después de las neuronas motoras secundarias es más numeroso y se produce durante un período prolongado, a partir de ~ 14 HPFef "> ^{45, 50.} génesis secundaria de neuronas motoras en los segmentos de mediados de tronco se ha completado todo por 51 HPF ^50. neuronas motoras secundarias se considera que son la contrapartida de las neuronas motoras en amniotas ^46. Curiosamente, las neuronas supraespinales, a través de la dopamina, regulan la locomoción en la larva y el motor secundario génesis neurona en el embrión y larva joven ^{50, 51.} neuronas motoras primarias y secundarias comprenden cada uno varios subtipos diferentes. cada motor primario proyectos subtipo neurona un axón periférico que inerva un grupo muscular característica, lo que resulta en un estereotipo, la identificación de trayectoria axonal. Generalmente, las neuronas motoras secundarias siguen las vías axonales previamente establecidos por las neuronas motoras primarias. por lo tanto, con respecto a las trayectorias axonales, neuronas motoras primarias y secundarias son similares, con la excepción de que el espesor axonal y somata tamaño unare mayor para las neuronas motoras primarias ^45.

En tercer lugar, se discuten los métodos para la grabación de algunos tipos de interneuronas. Sin embargo, en estos casos, se requiere una cantidad limitada de la eliminación de otras células de la médula espinal, y por lo tanto la médula espinal es menos intacta que para las grabaciones de células Rohon-Barba o neuronas motoras.