A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
בכמה בעלי חיים מניפולציות גנים, באמצעות פרוטוקול אחד עלול להיכשל כדי לגרום בע מ בתאים Purkinje המוח, וייתכן שקיים פער בין בע מ ללמידה מוטורית. פרוטוקולים מרובים נחוצים כדי להעריך את האינדוקציה בע מ בעלי חיים בעלי מניפולציה גנטית. פרוטוקולים רגילים מוצגים.
הפלסטיות הסינפטית מספק מנגנון ללמידה ולזיכרון. עבור למידה מוטורית מוטוריים, דיכאון לטווח ארוך (בע מ) של שידורים סינפטית מסיבים מקבילים (PF) כדי Purkinje תאים (PC) נחשב בסיס ללמידה מוטורית, והליקויים של הן בע מ ולמידה מוטורית נצפו במגוון בעלי חיים מניפולציות בגנים. מערכות למידה נפוצות מוטוריות, כגון הסתגלות של רפלקס האופקינטי (OKR), רפלקס השמיעה העינית (VOR), ומבחן rotarod שימשו להערכת יכולת למידה מוטורית. עם זאת, התוצאות שהתקבלו מן הGluA2-קרבוקסיקהטרמינוס שונה בעכברים הראו הסתגלות נורמלית של ה-VOR ו-OKR, למרות החסר PF-LTD. בדוח זה, האינדוקציה של בע מ ניסה רק באמצעות סוג אחד של פרוטוקול גירוי בטמפרטורת החדר. כך, התנאים כדי לגרום המוח בע מ נחקרו באותו מוטציות נקישה-באמצעות פרוטוקולים שונים בסמוך לטמפרטורה פיזיולוגית. בסופו של דבר, מצאנו פרוטוקולים גירוי, אשר ניתן לגרום בע מ בעכברים אלה מניפולציות גנים. במחקר זה, קבוצה של פרוטוקולים מוצעים להערכת בע מ אינדוקציה, אשר לאפשר באופן מדויק יותר את הבדיקה של היחסים סיבתי בין בע מ ולמידה מוטורית. לסיכום, תנאים ניסיוניים הם קריטיים בעת הערכת בע מ בעכברים מניפולציות גנים.
הארגון הסינפטיות של הרשתות עצבי הרחיב של קליפת המוח, מורכב של מחשבים, שכבת מולקולרית interneurons (סל ו stellate תאים), בתאי golgi, PFs של תאים גרגר עושה סיבים טחבי וסיבים טיפוס (cfs), הובהר במונחים של עירור/עיכוב והתפצלות/התכנסות, ואת דיאגרמת המעגלים המאורגנים היטב הציע כי המוח התת הוא "מכונה עצבית"1, למרות שקודם לכן לא היה מושג על המטרה של "מכונה" זו. מאוחר יותר הציע מארי שקלט PFs למחשבים מהווה רשת למידה אסוציאטיבית שכבתית משולשת2. הוא גם הציע כי כל CF מעביר הוראה מוחית עבור התנועה האלמנטלים2. הוא הניח כי הפעלה בו זמנית של PFs ו-CF היה לשפר את הפעילות PF-PC סינפציה, ולגרום פוטנציאל לטווח ארוך (LTP) של ה-PF-PC סינפסה. מצד שני, אלבוס הניח כי הפעלה סינכרונית של PFs ו-CF הביא בע מ ב-PF-PC סינפסות3. הן המחקרים לעיל לפרש את המוח הגבוה כהתקן זיכרון ייחודי, שילוב של אשר לתוך הרשת הקרקלית המוח מוביל את היווצרות של דגם מכונת הלמידה של מימאר-אלבוס.
בעקבות תחזיות תאורטיות אלה, שתי שורות של ראיות מרמזות על נוכחות הפלסטיות הסינפטית במוח השני. קו הראיות הראשון הוצע על ידי הארגון האנטומי של הפלוקולוס; כאן MF מסלולים של הגזע שיווי המוני האיברים מסלולים CF של המקור הרשתית להתכנס על מחשבים אישיים4. תבנית ההתכנסות הייחודית הזאת מרמזת כי הפלסטיות הסינפטית המתרחשת בפולוקקולוס גורם ליכולת הסתגלות יוצאת דופן של רפלקס השמיעה. שנית, הקלטת התגובה של המחשבים בתוך הפלוקולוס והלילוקולוס תמכו גם בהשערה המעל5,6,7. יתר על כן, המחשב פריקה דפוס במהלך הסתגלות של תנועת היד של הקוף8 תמך ההשערה הפלסטיות הסינפטית, במיוחד של אלבוס בע מ ההשערה3.
כדי לקבוע את טבעו של הפלסטיות הסינפטית ישירות, וחזר גירוי משלים (Cjs) של צרור של PFs ו-CF כי במיוחד innervates את המחשב ב vivo הוצגה כדי לגרום בע מ עבור יעילות השידור של PF – PC סינפסות9, 10,11. בעקבות בחיפושי מבחנה באמצעות פרוסת מחשב12 ומחשבים בעלי מחשב תרבותי, השילוב של גירוי תא משותף הגרניט ושיתוף של תאים באוליב הזית13 או בצירוף של גלוטמט שהוחלו באופן מתורבת וסומטיים דפולריזציה14,15 גרם בע מ מנגנון התמרה האותות בבסיס האינדוקציה נחקר באופן אינטנסיבי גם בהכנות של מבחנה16,17.
עיבודים של ה-VOR ו-OKR השתמשו לעתים קרובות להערכה כמותית של השפעות מניפולציה גנטית על למידה מוטורית של המוח, בגלל המוח פרוזדור המוח הוכח להיות מקור חיוני בלמידה אדפטיבית של ה-VOR18 ,19,20 ו-okr19,21 הקורלציה בין כישלון של בע מ השראה ופגיעה של למידה מוטורית התנהגותית נלקח כראיה כי בע מ ממלא תפקיד חיוני במנוע מנגנוני למידה22. תצוגות אלה מכונים באופן קולקטיבי ההשערה של למידה מוטורית, או מימאר-אלבוס-היפותזה-איטו23,24,25,26.
למידה אדפטיבית של תנועת העין נמדד באמצעות פרוטוקולים דומים, בעוד מצבים ניסיוניים שונים שימשו כדי לגרום בע מ הכנת פרוסה27,28,29,30,31 . לאחרונה, Schonewille ואח '26 דיווחו כי כמה עכברים מניפולציות גנים הפגינו למידה רגילה מוטוריים, אבל הפרוסות המוח לא הראו בע מ, ובכך סיכם כי בע מ לא היה חיוני ללמידה מוטורית. עם זאת, האינדוקציה של בע מ ניסה רק באמצעות סוג אחד של פרוטוקול בטמפרטורת החדר. לפיכך, השתמשנו במספר סוגים של פרוטוקולים מבוססי בע מ בתנאי הקלטה בסביבות 30 ° c, ואנו אישרו כי בע מ המושרה באופן אמין בעכברים מניפולציות הגן באמצעות פרוטוקולים אלה בסמוך לטמפרטורות פיזיולוגיות32.
עם זאת, נותרו מספר שאלות בנוגע לתכונות הבסיסיות של גירוי משלים. הראשון הוא הקשר בין הצורה של ספייק מורכב משרעת בע מ. שנית, בשילוב עם גירוי של PF ודפולריזציה סומטיים, בין אם מספר הגירויים היה הכרחי או לא היה חמקמק. במחקר הנוכחי, שאלות אלה נחקרו באמצעות סוג פראי (WT) עכברים.
כל ההליכים הניסיוניים אושרו על ידי ועדת RIKEN על הטיפול והשימוש בבעלי חיים בניסויים. עכברים נשמרו במתקן החי של מרכז ריקן למדעי המוח בטמפרטורה מבוקרת היטב (23 – 25 ° c) ולחות (45% – 65%) תנאים. השתמשו בשני עכברים זכריים ונקביים (C57BL/6, 3 – 6 חודשים).
1. הכנת הפתרונות המשמשים בניסויים
הערה: כל הפתרונות צריך להתבצע במים באולטרטהור ללא מתכות (מרסיסטילים > 18.2 MΩ) וזיהומים אחרים (פחמן אורגני סך (TOC) < 5.0 ppb). עבודה נוזל מלאכותי שדרתי (ACSF) עבור חיתוך גזירה והקלטה נעשים טריים ביום הניסוי החל 10 פעמים (x10) מלאי של ACSF. בועה הפתרונות עם 5% CO2/95% O2 תערובת גז לפני השימוש. ה-pH של ACSF מותאם 7.4 ± 0.1, ו osmolarity מותאם 315 ± 5 mOsm/ק ג על ידי הוספת מים באולטרטהורים.
2. המוח חיתוך ו זמירה
3. חיתוך מוח
4. הדבקת תא שלם-הקלטת קלאמפ
הערה: הקלטה מלחציים תיקון דורש הציוד הבאים: מיקרוסקופ זקוף עם הפרעה אינפרא אדום הפרעות דיפרנציאליות (IR-DIC) אופטיקה, מגבר מהדק תיקון, התקן הדיגיטציה של נתונים, גירוי דיגיטלי, מבודד, מחשב, תוכנה לרכישת נתונים ניתוח, מנועי מניפולטור, פלטפורמת מיקרוסקופ, שולחן בידוד רטט, כלוב פאראדיי, מערכת חימום פתרונות, משאבות פריסטלטיות וכלי אלקטרודה.
5. אינדוקציה בע מ
ארבעה פרוטוקולים שימשו במחקר זה כדי לגרום המוח בע מ. בשני הפרוטוקולים הראשונים (פרוטוקול 1 ו-2), השילוב של גירוי ה-PF והגירוי הCF הוחל בתנאי מלחציים נוכחיים. בשני הפרוטוקולים האחרים (פרוטוקול 3 ו-4), הוחלף בדפולריזציה של הסומונים עבור גירוי ה-CF בתנאים של מהדק מתח. סימני מתח או מרשמים נוכחיים במהל?...
הבדלים בין ארבעת הפרוטוקולים
בפרוטוקולים מסוג 1 ו-2, Cjs 300 פעמים ב-1 Hz מספיק כדי לגרום למוח בע מ. תדירות גירוי של CF נראה להיות בטווח פיזיולוגי, כי שיעור הירי המורכב ספייק בזמן התראה עכברים מבוגרים (P60) דווחה להיות 1.25 Hz36. עם זאת, הגירוי CF לבדו לא לגרום פלסטיות לטווח ארוך ...
. למחברים אין מה לגלות
אנו מודים לא. קובה על הסיוע הטכני שלה. מחקר זה היה נתמך באופן חלקי על ידי גרנט בסיוע עבור מחקר מדעי (C) 17K01982 כדי K.Y.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Amplifier | Molecular Devices-Axon | Multiclamp 700B | |
Borosilicate glass capillary | Sutter | BF150-110-10 | |
Digitizer | Molecular Devices-Axon | Digidata1322A | |
Electrode puller | Sutter | Model P-97 | |
Isoflurane | FUJIFILM Wako Pure Chemical | 26675-46-7 | |
Isolator | A.M.P.I. | ISOflex | |
Linear slicer | Dosaka EM | PRO7N | |
Microscope | NIKON | Eclipse E600FN | |
Peristaltic pump | Gilson | MP1 Single Channel Pump | |
Picrotoxin | Sigma-Aldrich | P1675 | |
Pure water maker | Merck-Millipore | MilliQ 7000 | |
Software for experiment | Molecular probe-Axon | pClamp 10 | |
Software for statistics | KyensLab | KyPlot 5.0 | |
Stimulator | WPI | DS8000 | |
Temperature controller | Warner | TC-324B | |
Tetrodotoxin | Tocris | 1078 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved