Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Первичные сенсорные области в неокортексе демонстрируют уникальную спонтанную активность во время развития. В этой статье описывается, как визуализировать активность отдельных нейронов и первичных сенсорных областей для анализа синхронной активности, специфичной для конкретных областей, у неонатальных мышей in vivo.

Abstract

Мозг млекопитающих претерпевает динамические изменения в развитии как на клеточном, так и на сетевом уровнях на протяжении пренатального и постнатального периодов. После открытия многочисленных генов, способствующих этим изменениям в развитии, теперь известно, что нейронная активность также существенно модулирует эти процессы. В развивающейся коре головного мозга нейроны демонстрируют синхронизированные паттерны активности, которые специализированы для каждой первичной сенсорной области. Эти паттерны заметно отличаются от тех, которые наблюдаются в зрелой коре, подчеркивая их роль в регуляции процессов развития, специфичных для данной области. Дефицит нейронной активности во время развития может привести к различным заболеваниям головного мозга. Эти результаты подчеркивают необходимость изучения регуляторных механизмов, лежащих в основе паттернов активности в развитии нейронов. В этой статье обобщен ряд протоколов для визуализации первичных сенсорных областей и нейронной активности у неонатальных мышей, для визуализации активности отдельных нейронов в корковых подполях с помощью двухфотонной микроскопии in vivo, а также для анализа корреляций активности, связанных с подполем. Мы демонстрируем репрезентативные результаты лоскутной синхронной активности в отдельных бочках соматосенсорной коры. Мы также обсудим различные потенциальные применения и некоторые ограничения этого протокола.

Introduction

Кора головного мозга содержит несколько сенсорных областей с различными функциями. Эти области получают входные сигналы, поступающие от соответствующих органов чувств, в основном передаваемые через спинной мозг или ствол головного мозга и ретранслируемые через таламус 1,2. Примечательно, что нейроны в каждой первичной сенсорной области демонстрируют уникально синхронизированную активность на ранних стадиях развития, которая также исходит от органов чувств или нижних нервных центров, но существенно отличается от активности, наблюдаемой в зрелой коре головногом....

Protocol

Все эксперименты проводились в соответствии с руководящими принципами экспериментов на животных Университета Кумамото и Национального института генетики и были одобрены комитетами по экспериментам на животных.

1. Внутриутробная электропора?.......

Representative Results

На рисунке 1 представлены репрезентативные результаты активности нейронов 4-го слоя в коре головного мозга щенка P6, визуализированные с использованием настоящего протокола. Двухфотонные изображения зеленого канала (GCaMP) и красного канала (TCA-RFP) были ус.......

Discussion

Учитывая, что спонтанные действия исходят из органа чувств или низшей нервной системы и перемещаются в первичную сенсорную область попути, эквивалентному пути зрелой нервной системы, крайне важно определить первичную сенсорную область и расположение в?.......

Disclosures

У авторов нет конкурирующих финансовых интересов, о которых они могли бы заявить.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана Японским обществом содействия научным грантам в помощь для трансформационных областей исследований (B) (22H05092, 22H05094) и грантами на научные исследования 20K06876, AMED под номером гранта 21wm0525015, Научным фондом Такеда, Фондом Найто, Мемориальным фондом бионауки Като, Фондом науки о жизни Кова, NIG-JOINT (24A2021) (Х.М.); и Японское общество содействия научным грантам на научные исследования 19K06887 и 22K06446, Мемориальный фонд медицинских исследований Кодама, Мемориальный фонд Уэхара, Мемориальный фонд бионауки Като и Научный фонд Такэда (N.N-T.). Мы благодарим доктора Такудзи Ивасато за мышей TC....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
20× objective lens (water immersion)
250 mL Vacuum Filter/Storage Bottle SystemCorning431096
4%-paraformaldehyde phosphate buffer solution (4% PFA)Nacalai09154-85
Acrylic resin (UNIFAST II)GCN/A
AgaroseSigmaA9793
Aspirator tube assemblyDrummond2-040-000
CaCl2•2H2ONacalai06731-05
ElectroporatorBEXGEB14
Eye drop (Scopisol)Senju PharmaceuticalN/A
Fluorescence stereo microscopeLeicaM165FC
GlucoseNacalai16806-25
Heating padMuromachi KikaiFHC-HPS
HEPESGibco15630-080
IsofluranePfizerN/A
KClNacalai28514-75
MgSO4•7H2OWako131-00405
Micropipette pullerNarishigePC-100
Multiphoton laserSpectra-PhysicsMai Tai eHP DeepSee
Multiphoton microscopeZeissLSM 7MP
NaClNacalai31320-05
Non-woven fabric (Kimwipe)Kimberly ClarkS-200
Phosphate buffered saline (PBS)Nacalai27575-31
Plasmid: CAG-loxP-STOP-loxP-GCaMP6s-ires-tTA-WPREAddgenepK175
Plasmid: TRE-nCreAddgenepK031
Precision calibrated micropipetsDrummond2-000-050
Razor bladeFeatherFA-10
Rimadyl (50 mg/mL Carprofen)Zoetis JPN/A
Round cover glass, 3-mm-diameter MatsunamiCS01078
SalineOtsuka035175315
Sodium pentobarbitalNacalai26427-72
Stage for imaging living pup (two single-axis translation stage for XY positioning, two-axis goniometer, base plate, adjustable pillar for z positioning)ThorLabsLT1/M, GN2/M, BM2060/M, MLP01/M
TCA-RFP mouseN/AN/AMizuno et al., 2018a
Tissue adhesive (Vetbond)3M1469SB
Titanium barEndo Scientific InstrumentN/ACustom made (Mizuno et al., 2018b)
Titanium bar fixing plateN/ACustom made (Mizuno et al., 2018b)
Trypan blueSigmaT8154
Tweezers with platinum plate electrode, 5 mm diameterBEXCUY650P5
Wild-type ICR mouseNihon SLCSlc:ICR

References

  1. Rao, M. S., Mizuno, H. Elucidating mechanisms of neuronal circuit formation in layer 4 of the somatosensory cortex via intravital imaging. Neuroscience Research. 167, 47-53 (2021).
  2. Iwasato, T., Erzurumlu, R. S.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

in vivo

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved