نشكر C. Montojo، J. رييس، وM. درع للحصول على المشورة والمساعدة التقنية. وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الامريكية الوطنية للصحة منح F31 NS063550 (لDAL)، جائزة باسل أوكونور كاتب الباحث والمنح المقدمة من صندوق Klingenstein وNARSAD (لSB). SB هو WM كيك الكرام الباحث الشاب في البحوث الطبية.

JW ديها اتفاقيات تمويل البحوث والتشاور مع Xstrahl، وشركة

أشعة المقطعية المحورية الموجهة (CFIR) هي رواية ونهج نظام متكامل قادر على تقديم مجالات الإشعاع لأهداف في الحيوانات الصغيرة تحت السيطرة الروبوتية باستخدام CT-32 الإرشاد. قدرة CFIR لتقديم الحزم شديدة التركيز على نماذج حيوانية صغيرة توفر فرص جديدة للبحث لسد البحوث المخ?...

وقد أثبتت الاكتشافات الحديثة أن المخ لدى الثدييات الكبار يمكن الخضوع لدرجة كبيرة من المرونة. تتولد الخلايا العصبية المولد الكبار طوال فترة البلوغ في محاريب المتخصصة في أدمغة الثدييات 1. ما هي وظيفة هذه الخلايا العصبية المولد الكبار؟ وأكثر من ذلك، وأنها لا تلعب دورا في علم وظائف الأعضاء والسلوك؟ وقد ركزت الدراسات على هذا الموضوع تقليديا على المنطقة subventricular من البطينين الوحشي والمنطقة جزئي التحبب من الحصين، ولكن الدراسات الحديثة قد تميزت تكوين الخلايا العصبية في مناطق الدماغ الأخرى مثل منطقة ما تحت المهاد الثدييات 2. وقد تم الإبلاغ عن تكوين الخلايا العصبية في الهايبوتلاموس بعد الولادة والبالغين 2-10، وتبقى وظيفة هذه الخلايا العصبية طائي حديثي الولادة منطقة نشطة للتحقيق. توصيف وظيفي للخلايا العصبية المولد الكبار لا تزال تمثل تحديا كبيرا للحقل علم الأعصاب بشكل عام. تثبيط انتقائي من المواصفاتIFIC لا يزال السكان السلف العصبية محدودة بسبب عدم وجود الواسمات الجزيئية المتاحة التي هي فريدة من نوعها لاحد السكان السلف العصبية 11. وبالتالي، لا يزال الحذف الانتقائي للخلايا العصبية المولد الكبار من هذه الأسلاف العصبية عبر استهداف الوراثية صعبة. وبالمثل، والتسليم الفيروسية لاستهداف الخلايا العصبية الكبار المولد يعاني من المتغيرات التباس محتمل مثل إدخال إصابة والتهاب في البيئة 12. أدوات الإشعاعية جديدة آخذة في الظهور، مع ذلك، أن تسمح لأحد أن الالتفاف على هذه يفند والتحقيق في هذه الأسئلة من خلال دقيقة ودقيقة استهداف التشريحية في الحيوانات الصغيرة. الإشعاع المؤين يمنع ولادة وتمايز الخلايا العصبية الجديدة، ويسمح أسلوب موسع لاستهداف السكان السلف العصبية 13-15. في الآونة الأخيرة، وصفنا منطقة جرثومي من سماحة متوسط ​​طائي الثدييات (ME) أننا يسمى منطقة التكاثري طائي (HPZ) 2 </suع&gt;. وجدنا أنه عندما أعطيت الشباب الكبار إناث الفئران حمية عالية الدهون (HFD)، كانت مستويات الخلايا العصبية في الفئران HFD تغذيها أعلى بكثير من تشاو وضعها الطبيعي (NC) ضوابط تغذية في هذه المنطقة ME 2. لاختبار ما إذا كان تكوين الخلايا العصبية الكبار داخل ME طائي ينظم عملية التمثيل الغذائي والوزن، وسعينا لتعطيل هذه العملية. وسماحة وسيطة هو بنية صغيرة من جانب واحد في قاعدة البطين الثالث من الهرمونات التي تم إصدارها التنظيمية. من أجل تمنع انتشار وتكوين الخلايا العصبية اللاحقة دون تغيير وظائف فسيولوجية أخرى من هذه المنطقة في الدماغ، قمنا بتطوير تقنية التشعيع تنسيق موسع لمنع انتقائي ولادة الخلايا العصبية الكبار المولود حديثا في فضيلة متوسط ​​طائي 2. وهناك عدد من الجماعات استخدمت الأشعة لقمع الخلايا العصبية في مناطق الكنسي 14-28. ومع ذلك، النهج الإشعاعية السابقة استهدفت بشكل عام مناطق واسعة، أو ofteن غير قصد استهدفت أيضا مناطق الدماغ متعددة حيث تم الإبلاغ عن تكوين الخلايا العصبية، مما يجعل من الصعب ربط بشكل لا لبس فيه أي عيوب السلوكية لاحظ مع عيوب في فئات معينة من السكان السلف العصبية. يتم توفير القدرة على التشعيع أكثر استهدافا من قبل منصات الإشعاعية التي تجمع بين ج omputer التصوير المقطعي الموجهة مع ocal و شعاع الأشعة تحت الحمراء (CFIR) تسليم لتمكين تشريحية دقيقة تستهدف 29-36. تتوفر لاستهداف السكان السلف العصبية محددة 35 الحزم الإشعاع صغيرة مثل 0.5 ملم في القطر. هذه المنهجية يسمح لنا لاستهداف ME طائي واعتقال ومنع انتشار الخلايا العصبية في الحيوانات الصغيرة. بعد العلاج الإشعاعي على هؤلاء السكان السلف والاختبارات الفسيولوجية والسلوكية لا يمكن أن يؤديها لإلقاء الضوء على وظيفة محتملة للخلايا المولد الكبار. استهداف التنسيق مهم بشكل خاص لطلبنا منذيقع الغدة النخامية على مقربة من سماحة متوسط ​​طائي؛ تشعيع الغدة النخامية قد تؤثر على وظيفة الهرمونية وبالتالي إرباك النتائج. الأساس البيولوجي لقمع الخلايا العصبية تشعيع التالية لا تزال غير واضحة. وقد اعتمدت الدراسات السابقة على الإشعاع الحزم مساحة واسعة، وخلصت إلى أن قمع الخلايا العصبية وتوسطت من خلال استجابة التهابية 14، 37. على هذا النحو فإنه من غير الواضح ما إذا كانت أشعة محورية للغاية يمكن قمع الخلايا العصبية، لأنها لا تستثير الاستجابة الالتهابية كبيرة. ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات التي أجريت مؤخرا من قبل مجموعتنا في المنطقة العصبية في قرن آمون الكلاسيكية التي تشعيع التنسيق للغاية مع جرعة من 10 غراي يمكن قمع تكوين الخلايا العصبية لمدة 4 أسابيع على الأقل بعد التشعيع 35. لاستجواب وظيفة الخلايا العصبية المولد الكبار طائي في سماحة وسيطة، ونحن نستخدم الإشعاع الدقة دevice القادرة على إيصال جهاز التصوير الطبقي في تركيبة مع أشعة الإشعاع صغيرة القطر لمنع تكوين الخلايا العصبية ME. باستخدام أنبوب الأشعة السينية تعلق على العملاقة التي تدور على مجموعة من 360 درجة، ونحن تقديم قوس شعاع شعاع الإشعاع الجزئي مع استخدام مرحلة عينة تسيطر آليا يسمح تناوب لموضوع الحيوان خلال فترة العلاج الإشعاعي (الشكل 1) . ويستخدم عالية الدقة للكشف عن الأشعة السينية للحصول على الصور عند الهزال هو في وضع أفقي 33. لهذه الدراسة، تم بناؤها الصور المقطعية مع حجم فوكسل الخواص من 0.20 ملم. على متن التصوير المقطعي يسمح بتحديد هدف في حين أن الحيوان هو في موقف العلاج. وكان مترجم الهدف باستخدام CT الملاحة تخطط جرعة البرمجيات، والتي تم تضمينها مع منصة الإشعاعية المتاحة تجاريا لدينا. بعد إضفاء الطابع المحلي على العائد على الاستثمار لدينا عن طريق التصوير CT، تم نقل الحيوان إلى موقف العلاج المناسب من قبل عينة المرحلة الروبوتية التي لديها أربعة ديجريس الحرية (X، Y، Z، θ). من خلال الجمع بين العملاقة والمرحلة الروبوت الزوايا، يمكن أن يتم تسليم الحزم من أي اتجاه نحو النسبية للحيوان، والعلاجات مثل قوس المجسم ممكنة 29. لهذه وجميع الدراسات التصوير الأخرى، تم وضع الفئران في جهاز الشلل الذي يسمح توصيل الغاز isoflurane ومخدر أثناء تقييد الحركة. السرير هو الشلل CT متوافقة، ويربط إلى مرحلة عينة الروبوتية 34. ونحن نتوقع أن CFIR سيوفر التقدم المفاهيمي في عدد من المجالات البحثية. على الرغم من أننا استخدام الاستهداف الإشعاعية من سماحة متوسط ​​طائي كدليل على مبدأ هذه التقنية، ويمكن استخدامها لاستهداف CFIR أي منطقة من جسم أي كائن نموذج صغير من حيث المبدأ. في العلوم العصبية، على سبيل المثال، ونحن نتصور يمكن استخدام هذه التقنية لتقييم وظيفة السكان السلف التكاثري بنشاط التي اقترحت لEXIS<html> ر في أجهزة محيطة بالبطينات أخرى، مثل منطقة postrema 38، 39، 40 الجهاز تحت القبو، والغدة النخامية 41. الخلافات منذ فترة طويلة بشأن دور وظيفي من تكوين الخلايا العصبية الكبار وتحديد دور سببية في السلوك يمكن الآن أيضا أن تعالج على نحو أفضل. في الطائر المغرد، وهذا الأسلوب قد تناول دور الخلايا العصبية الكبار في الحفاظ على السلوك قوية والموسمية من أصوات العصافير 42، والتي تم تعوقها القدرة على تثبيط انتقائي الخلايا العصبية في مناطق محددة في الدماغ. فهم هذا النموذج السلوكي قوية قد تلقي نظرة جديدة في دور تكوين الخلايا العصبية الكبار في تنظيم السلوكيات ديمبرافيك جنسيا الأخرى. بدلا من ذلك، في مجال التمثيل الغذائي، CFIR يمكن استخدامها لاستكشاف جوانب دور انتشار الكبدية ودورها في عملية التمثيل الغذائي وتوازن الطاقة. ومما يعزز إمكانية التقدم المفاهيمي في المجالات البحثية متعددة من خلال إدخال هذه التقنية. = &quot;jove_content&quot;&gt; في هذه الورقة، ونحن لشرح قدرات CFIR لالتشريحية دقة الاستهداف لتشعيع شعاع التنسيق. على الرغم من أننا وضعت في البداية منصة الأبحاث هذه الأشعة الحيوانات الصغيرة (SARRP) لدراساتنا، وأجهزة أخرى مماثلة هي الآن متاحة تجاريا التي يمكن أن تنجز مماثلة موجهة CT التشعيع التنسيق 43، 44. وبالتالي، فإننا تعميم هذا البروتوكول CFIR مع الخطوات المطلوبة لجميع منصات البحوث بدلا من تلك المحددة لSARRP. مزايا CFIR على النهج الإشعاعية السابقة لمنع تكوين الخلايا العصبية هي التي تسمح هذه التقنية ثلاثية الأبعاد الحجمي التوجيه صورة لتوطين واستهداف جرعة، جرعة امتثالي يقلل التعرض للمناطق الدماغ nontargeted، والهندسة عالية الدقة شعاع يسمح لتوزيع جرعة امتثالي مع حدود شعاع حاد. نحن الخطوط العريضة لكيفية استخدام التصوير المقطعي الموجهة لاستهداف الجرعة إلى منطقة تشريحية محددة، وعند القيام بذلك، وكيفية تصور الإشعاعجرعة التوزيع مباشرة في الأنسجة باستخدام تلطيخ المناعى للγ-H2AX، علامة من الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل فواصل 35، 45-48. استخدام هذا النهج لتشعيع انتقائي من محاريب العصبية قد تكون لها آثار كبيرة في الكشف عن الدور الوظيفي للخلايا عصبية جديدة المولد الكبار في علم وظائف الأعضاء والمرض.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SARRP research platform</td>
			<td>Xstrahl</td>
			<td>RS225A</td>
			<td><a href="http://www.xstrahl.com/xstrahlrs225.htm" target="_blank">http://www.xstrahl.com/xstrahlrs225.htm</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SARRP irradiation bunker</td>
			<td>Xstrahl</td>
			<td></td>
			<td>Optional, but radiation exposure should be contained with alternative lead shielding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GAF chromic film</td>
			<td>IPS</td>
			<td>GAFchromic ETB2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse phantom</td>
			<td>Gammex</td>
			<td>457</td>
			<td>Purchase 0.5 cm x 30 cm x 30 cm solid water slabs from Gammex and cut to desired size.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-phospho-histone H2AX Ser139 antibody</td>
			<td>Millipore, Inc.</td>
			<td>05-636</td>
			<td>clone JBW301</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-fat rodent diet</td>
			<td>Research Diets</td>
			<td>D12492i</td>
			<td>60% of the calories as fat, food should be irradiated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Baxter Healthcare Corporation</td>
			<td>10019-360-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.01 M Sodium citrate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>1.471 g of sodium citrate dissolved in 500 ml deionized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superfrost Plus slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>nuclear counterstain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting medium</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Vectashield or Gelvatol is preferred</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional interrogation of adult hypothalamic neurogenesis with focal radiological inhibition

توصيف وظيفي للخلايا العصبية المولد الكبار لا تزال تمثل تحديا كبيرا. نهج لمنع تكوين الخلايا العصبية الكبار عن طريق تسليم الفيروسية الغازية أو حيوانات معدلة وراثيا لديها يفند المحتملة التي تجعل تفسير نتائج هذه الدراسات صعبة. أدوات الإشعاعية جديدة آخذة في الظهور، مع ذلك، أن تسمح لأحد للتحقيق noninvasively وظيفة مجموعات مختارة من الخلايا العصبية المولد الكبار خلال دقيقة ودقيقة استهداف التشريحية في الحيوانات الصغيرة. الإشعاعات المؤينة التنسيق يحول دون ولادة وتمايز الخلايا العصبية الجديدة، ويسمح استهداف مناطق محددة السلف العصبية. من أجل إلقاء الضوء على دور وظيفي المحتملة التي يلعب تكوين الخلايا العصبية طائي الكبار في تنظيم العمليات الفيزيولوجية، قمنا بتطوير تقنية التشعيع تنسيق موسع لمنع انتقائي ولادة الخلايا العصبية المولد الكبار في سماحة وسيطة طائي. نحن تصف طريقة لC omputer الموجهة التصوير المقطعيو ocal الأشعة تحت الحمراء (CFIR) تسليم لتمكين تشريحية دقيقة ودقيقة تستهدف في الحيوانات الصغيرة. يستخدم CFIR ثلاثي الأبعاد الحجمي التوجيه صورة لتوطين واستهداف جرعة الإشعاع، ويقلل من التعرض للإشعاع إلى مناطق الدماغ nontargeted، ويسمح لتوزيع جرعة امتثالي مع حدود شعاع حاد. هذا البروتوكول يسمح لأحد أن يسأل أسئلة بخصوص وظيفة الخلايا العصبية المولد الكبار، ولكن أيضا يفتح المناطق على الأسئلة في مجالات البيولوجيا الإشعاعية، البيولوجيا الورم، وعلم المناعة. وهذه الأدوات الإشعاعية تسهيل ترجمة الاكتشافات في مقاعد البدلاء إلى السرير.

تقييم الاستهداف CT الموجهة ودقة معايرة الميكانيكية للنظام هو أمر حاسم لضمان أن الحزم من زوايا مختلفة في جميع تتقاطع في نقطة واحدة. وقد أنجز المعايرة مع الأسلوب القائم على التصوير شبه التلقائي، حيث تم قياس دقة المحاذاة نهاية إلى نها...

Watch this Scientific Journal Video about Functional Interrogation of Adult Hypothalamic Neurogenesis with Focal Radiological Inhibition at JoVE.com

Functional Interrogation of Adult Hypothalamic Neurogenesis with Focal Radiological Inhibition

لا تزال وظيفة المولد الكبار الخلايا العصبية الثدييات منطقة نشطة للتحقيق. الإشعاع المؤين يمنع ولادة خلايا عصبية جديدة. استخدام الكمبيوتر الموجهة التصوير المقطعي بالإشعاع التنسيق (CFIR)، ثلاثي الأبعاد التشريحية للاستهداف فئات معينة من السكان السلف العصبية ويمكن الآن أن تستخدم لتقييم دور وظيفي من تكوين الخلايا العصبية الكبار.

الاستجواب وظيفية من الكبار طائية تكوين الخلايا العصبية مع البؤري الإشعاعية تثبيط

The functional characterization of adult-born neurons remains a significant challenge. Approaches to inhibit adult neurogenesis via invasive viral ...

functional-interrogation-adult-hypothalamic-neurogenesis-with-focal

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.1K Views.  California Institute of Technology.  لا تزال وظيفة المولد الكبار الخلايا العصبية الثدييات منطقة نشطة للتحقيق. الإشعاع المؤين يمنع ولادة خلايا عصبية جديدة. استخدام الكمبيوتر الموجهة التصوير المقطعي بالإشعاع التنسيق (CFIR)، ثلاثي الأبعاد التشريحية للاستهداف فئات معينة من السكا...

Video: Functional Interrogation of Adult Hypothalamic Neurogenesis with Focal Radiological Inhibition

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the processing of simple sensory stimuli. We will use somatosensory stimuli to locate the hand somatosensory areas, auditory stimuli to locate the auditory cortices, visual stimuli in four quadrants of the visual field to locate the early visual areas. These type of experiments are used for functional mapping in epileptic and brain tumor patients to locate eloquent cortices. In basic neuroscience similar experimental protocols are used to study the orchestration of cortical activity. The acquisition protocol includes quality assurance procedures, subject preparation for the combined MEG/EEG study, and acquisition of evoked-response data with somatosensory, auditory, and visual stimuli. We also demonstrate analysis of the data using the equivalent current dipole model and cortically-constrained minimum-norm estimates. Anatomical MRI data are employed in the analysis for visualization and for deriving boundaries of tissue boundaries for forward modeling and cortical location and orientation constraints for the minimum-norm estimates.

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to map brain areas involved in the processing of simple sensory stimuli.

تعيين وظيفي مع MEG الفورية وEEG

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the ...

Heat-Induced Antigen Retrieval: An Effective Method to Detect and Identify Progenitor Cell Types during Adult Hippocampal Neurogenesis

Traditional methods of immunohistochemistry (IHC) following tissue fixation allow visualization of various cell types. These typically proceed with the application of antibodies to bind antigens and identify cells with characteristics that are a function of the inherent biology and development. Adult hippocampal neurogenesis is a sequential process wherein a quiescent neural stem cell can become activated and proceed through stages of proliferation, differentiation, maturation and functional integration. Each phase is distinct with a characteristic morphology and upregulation of genes. Identification of these phases is important to understand the regulatory mechanisms at play and any alterations in this process that underlie the pathophysiology of debilitating disorders. Our heat-induced antigen retrieval approach improves the intensity of the signal that is detected and allows correct identification of the progenitor cell type. As discussed in this paper, it especially allows us to circumvent current problems in detection of certain progenitor cell types.

During adult hippocampal neurogenesis, a distinct set of genetic markers are expressed when a quiescent neural stem cell sequentially progresses and develops into a functionally integrated neuron in the circuit. Using heat-induced antigen retrieval, progenitor cell types that are otherwise difficult to detect are identified with improved effectiveness.

Traditional  methods of immunohistochemistry (IHC) following tissue fixation allow visualization  of various cell types. These typically proceed with the ...

Methods for the Modulation and Analysis of NF-&#954;B-dependent Adult Neurogenesis

The hippocampus plays a pivotal role in the formation and consolidation of episodic memories, and in spatial orientation. Historically, the adult hippocampus has been viewed as a very static anatomical region of the mammalian brain. However, recent findings have demonstrated that the dentate gyrus of the hippocampus is an area of tremendous plasticity in adults, involving not only modifications of existing neuronal circuits, but also adult neurogenesis. This plasticity is regulated by complex transcriptional networks, in which the transcription factor NF-&#954;B plays a prominent role. To study and manipulate adult neurogenesis, a transgenic mouse model for forebrain-specific neuronal inhibition of NF-&#954;B activity can be used.
In this study, methods are described for the analysis of NF-&#954;B-dependent neurogenesis, including its structural aspects, neuronal apoptosis and progenitor proliferation, and cognitive significance, which was specifically assessed via a dentate gyrus (DG)-dependent behavioral test, the spatial pattern separation-Barnes maze (SPS-BM). The SPS-BM protocol could be simply adapted for use with other transgenic animal models designed to assess the influence of particular genes on adult hippocampal neurogenesis. Furthermore, SPS-BM could be used in other experimental settings aimed at investigating and manipulating DG-dependent learning, for example, using pharmacological agents.

Methods for the manipulation and analysis of NF-&#954;B-dependent adult hippocampal neurogenesis are described. A detailed protocol is presented for a dentate gyrus-dependent behavioral test (termed the spatial pattern separation-Barnes maze) for the investigation of cognitive outcome in mice. This technique should also help enable investigations in other experimental settings.

طرق لتعديل وتحليل NF كيلوبايت التي تعتمد على تكوين الخلايا العصبية الكبار

The hippocampus plays a pivotal role in the formation and consolidation of episodic memories, and in spatial orientation. Historically, the adult ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

التصوير الوظيفي للسمعي اللحاء في القطط الكبار باستخدام الحقل عالي الرنين المغناطيسي الوظيفي

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Stab Wound Injury of the Zebrafish Adult Telencephalon: A Method to Investigate Vertebrate Brain Neurogenesis and Regeneration

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular mechanisms involved in zebrafish adult central nervous system (CNS) regeneration and repair, we developed a zebrafish model of adult telencephalic injury.
In this approach, we manually generate an injury by pushing an insulin syringe needle into the zebrafish adult telencephalon. At different post injury days, fish are sacrificed, their brains are dissected out and stained by immunohistochemistry and/or in situ hybridization (ISH) with appropriate markers to observe cell proliferation, gliogenesis, and neurogenesis. The contralateral unlesioned hemisphere serves as an internal control. This method combined for example with RNA deep sequencing can help to screen for new genes with a role in zebrafish adult telencephalon neurogenesis, regeneration, and repair.

To shed light on the cellular and molecular mechanisms of zebrafish adult neurogenesis and regeneration, we developed a protocol for invasive surgery causing mechanical injuries in the zebrafish adult telencephalon and subsequent monitoring of changes in the stabbed hemisphere by immunohistochemistry or in situ hybridization.

طعنة الإصابة بالجروح من اسماك الزرد الكبار الدماغ الانتهائي: طريقة المعنية بالتحقيق في تكوين الخلايا العصبية والدماغ الفقارية التجديد

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular ...

Multi-photon Intracellular Sodium Imaging Combined with UV-mediated Focal Uncaging of Glutamate in CA1 Pyramidal Neurons

Multi-photon fluorescence microscopy has enabled the analysis of morphological and physiological parameters of brain cells in the intact tissue with high spatial and temporal resolution. Combined with electrophysiology, it is widely used to study activity-related calcium signals in small subcellular compartments such as dendrites and dendritic spines. In addition to calcium transients, synaptic activity also induces postsynaptic sodium signals, the properties of which are only marginally understood. Here, we describe a method for combined whole-cell patch-clamp and multi-photon sodium imaging in cellular micro domains of central neurons. Furthermore, we introduce a modified procedure for ultra-violet (UV)-light-induced uncaging of glutamate, which allows reliable and focal activation of glutamate receptors in the tissue. To this end, whole-cell recordings were performed on Cornu Ammonis subdivision 1 (CA1) pyramidal neurons in acute tissue slices of the mouse hippocampus. Neurons were filled with the sodium-sensitive fluorescent dye SBFI through the patch-pipette, and multi-photon excitation of SBFI enabled the visualization of dendrites and adjacent spines. To establish UV-induced focal uncaging, several parameters including light intensity, volume affected by the UV uncaging beam, positioning of the beam as well as concentration of the caged compound were tested and optimized. Our results show that local perfusion with caged glutamate (MNI-Glutamate) and its focal UV-uncaging result in inward currents and sodium transients in dendrites and spines. Time course and amplitude of both inward currents and sodium signals correlate with the duration of the uncaging pulse. Furthermore, our results show that intracellular sodium signals are blocked in the presence of blockers for ionotropic glutamate receptors, demonstrating that they are mediated by sodium influx though this pathway. In summary, our method provides a reliable tool for the investigation of intracellular sodium signals induced by focal receptor activation in intact brain tissue.

We describe the combination of focal UV-induced photo-activation of neuro-active compounds with whole-cell patch-clamp and multi-photon imaging of intracellular sodium transients in dendrites and spines of hippocampal neurons in acute tissue slices of the mouse brain.

متعددة الفوتون بين الخلايا التصوير الصوديوم جنبا إلى جنب مع بوساطة الأشعة فوق البنفسجية Uncaging البؤري من الغلوتامات في الخلايا العصبية الهرمية CA1

Multi-photon fluorescence microscopy has enabled the analysis of morphological and physiological parameters of brain cells in the intact tissue with high ...

Immunohistochemistry and Multiple Labeling with Antibodies from the Same Host Species to Study Adult Hippocampal Neurogenesis

Adult neurogenesis is a highly regulated, multi-stage process in which new neurons are generated from an activated neural stem cell via increasingly committed intermediate progenitor subtypes. Each of these subtypes expresses a set of specific molecular markers that, together with specific morphological criteria, can be used for their identification. Typically, immunofluorescent techniques are applied involving subtype-specific antibodies in combination with exo- or endogenous proliferation markers. We herein describe immunolabeling methods for the detection and quantification of all stages of adult hippocampal neurogenesis. These comprise the application of thymidine analogs, transcardial perfusion, tissue processing, heat-induced epitope retrieval, ABC immunohistochemistry, multiple indirect immunofluorescence, confocal microscopy and cell quantification. Furthermore we present&#160;a sequential multiple immunofluorescence protocol which circumvents problems usually arising from the need of using primary antibodies raised in the same host species. It allows an accurate identification of all hippocampal progenitor subtypes together with a proliferation marker within a single section. These techniques are a powerful tool to study the regulation of different progenitor subtypes in parallel, their involvement in brain pathologies and their role in specific brain functions.

This video article illustrates a comprehensive protocol to detect and quantify all stages of adult hippocampal neurogenesis within the same tissue section. We elaborated a method to overcome the limitations of indirect multiple immunofluorescence that arise when suitable antibodies from different host species are unavailable.

المناعية وصفها متعددة مع الأجسام المضادة من نوع المضيف نفسه لدراسة الكبار الحصين تكوين الخلايا العصبية

Adult neurogenesis is a highly regulated, multi-stage process in which new neurons are generated from an activated neural stem cell via increasingly ...

Assessing Primary Neurogenesis in Xenopus Embryos Using Immunostaining

Primary neurogenesis is a dynamic and complex process during embryonic development that sets up the initial layout of the central nervous system. During this process, a portion of neural stem cells undergo differentiation and give rise to the first populations of differentiated primary neurons within the nascent central nervous system. Several vertebrate model organisms have been used to explore the mechanisms of neural cell fate specification, patterning, and differentiation. Among these is the African clawed frog, Xenopus, which provides a powerful system for investigating the molecular and cellular mechanisms responsible for primary neurogenesis due to its rapid and accessible development and ease of embryological and molecular manipulations. Here, we present a convenient and rapid method to observe the different populations of neuronal cells within Xenopus central nervous system. Using antibody staining and immunofluorescence on sections of Xenopus embryos, we are able to observe the locations of neural stem cells and differentiated primary neurons during primary neurogenesis.

Assessing Primary Neurogenesis in Xenopus Embryos Using Immunostaining

This article presents a convenient and rapid method for visualizing different neuronal cell populations in the central nervous system of Xenopus embryos using immunofluorescent staining on sections.

تقييم تكوين الخلايا العصبية الابتدائية في<em&gt; القيطم</em&gt; الأجنة عن طريق المناعية

Primary neurogenesis is a dynamic and complex process during embryonic development that sets up the initial layout of the central nervous system. During ...

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) characterization of primary motor cortex (M1) excitability and inhibition. Motor response inhibition prevents unwanted actions and is abnormal in several neuropsychiatric conditions. TMS is a non-invasive technology that can quantify M1 excitability and inhibition using single- and paired-pulse protocols and can be precisely timed to study cortical physiology with high temporal resolution. We modified the original Slater-Hammel (S-H) stop signal task to create a &#34;racecar&#34; version with TMS pulses time-locked to intra-trial events. This task is self-paced, with each trial initiating after a button push to move the racecar towards the 800 ms target. GO trials require a finger-lift to stop the racecar just before this target. Interspersed randomly are STOP trials (25%) during which the dynamically adjusted stop signal prompts subjects to prevent finger-lift. For GO trials, TMS pulses were delivered at 650 ms after trial onset; whereas, for STOP trials, the TMS pulses occurred 150 ms after the stop signal. The timings of the TMS pulses were decided based on electroencephalography (EEG) studies showing event-related changes in these time ranges during stop signal tasks. This task was studied in 3 blocks at two study sites (n=38) and we recorded behavioral performance and event-related motor-evoked potentials (MEP). Regression modelling was used to analyze MEP amplitudes using age as a covariate with multiple independent variables (sex, study site, block, TMS pulse condition [single- vs. paired-pulse], trial condition [GO, successful STOP, failed STOP]). The analysis showed that TMS pulse condition (p&#60;0.0001) and its interaction with trial condition (p=0.009) were significant. Future applications for this online S-H/TMS paradigm include the addition of simultaneous EEG acquisition to measure TMS-evoked EEG potentials. A potential limitation is that in children, the TMS pulse sound could&#160;affect behavioral task performance.

We describe an experimental procedure to quantify excitability and inhibition of primary motor cortex during a motor response inhibition task by using Transcranial Magnetic Stimulation throughout the course of a Stop Signal Task.

بروتوكول التحفيز المغناطيسي Transcranial على الإنترنت لقياس القشرية علم وظائف الأعضاء المرتبطة بتثبيط استجابة

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding of the neurobiological underpinnings of social interactions, and possibly interpersonal relationships. Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is well suited for conducting hyperscanning experiments because it measures local hemodynamic effects with a high sampling rate and, importantly, it can be applied in natural settings, not requiring strict motion restrictions. In this article, we present a protocol for conducting fNIRS hyperscanning experiments with parent-child dyads and for analyzing brain-to-brain synchrony. Furthermore, we discuss critical issues and future directions, regarding the experimental design, spatial registration of the fNIRS channels, physiological influences and data analysis methods. The described protocol is not specific to parent-child dyads, but can be applied to a variety of different dyadic constellations, such as adult strangers, romantic partners or siblings. To conclude, fNIRS hyperscanning has the potential to yield new insights into the dynamics of the ongoing social interaction, which possibly go beyond what can be studied by examining the activities of individual brains.

The present protocol describes how to conduct fNIRS hyperscanning experiments and analyze brain-to-brain synchrony. Further, we discuss challenges and possible solutions.

إجراء تجارب هايبرسكانينج مع الفنية القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

الاستجواب وظيفية من الكبار طائية تكوين الخلايا العصبية مع البؤري الإشعاعية تثبيط

PLAYLIST