Name: determination of photoreceptor cell spectral sensitivity in an insect model from in vivo intracellular recordings
Uploaded: 2016-02-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Photoreceptor Cell Spectral Sensitivity in an Insect Model from In Vivo Intracellular Recordings at JoVE.com

نشكر الراحل رودي ليمبورغ لافتعال محيط الذراع كاردان، كيمبرلي جاميسون، ماثيو ماك هنري، وراجو Metherate لإقراض لنا المعدات، والمط كيلبر وكينتارو أريكاوا، للتشجيع. وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) العليا زمالة أبحاث لKJM ومنحة جبهة الخلاص الوطني IOS-1257627 لبنك التنمية الآسيوي

تم علاج جميع الحيوانات كما إنسانية ممكن. شحنت الحشرات والشرانق من كوستاريكا علم الحشرات توريد وكوستاريكا. 1. Heliconius العناية شرانق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليق كل الشرانق متباعدة 2-3 سم بعيدا في غرفة ترطيب باستخد...

تسجيل داخل الخلايا يمكن أن تكون تقنية صعبة لإتقان بسبب العديد من الخطوات التقنية المعنية. للتجارب ناجحة يجب أخذها بعين الاعتبار عدة نقاط هامة. أولا، من المهم أن يكون لديك جدول صحيح vibrationally معزولة التي يتم تنفيذ التجربة. استخدام العديد من الباحثين الجداول الهواء التي ...

ويلاحظ الخصائص الكهربائية للخلايا مثل الخلايا العصبية عن طريق قياس تدفق الأيونات عبر أغشية الخلايا على أنها تغير في الجهد أو التيار. وقد وضعت مجموعة متنوعة من التقنيات الكهربية لقياس الأحداث الكهربيولوجي في الخلايا. الخلايا العصبية الموجودة في عيون الحيوانات يمكن الوصول إليها والدوائر التي غالبا ما تكون أقل تعقيدا مما كانت عليه في الدماغ، مما يجعل هذه الخلايا مرشحين جيدين للدراسة الكهربية. وتشمل التطبيقات المشتركة للالكهربية في العين تخطيط كهربية الشبكية (أرج) 1،2 ومسرى مكروي تسجيل داخل الخلايا. أرج ينطوي على وضع القطب أو على العين من حيوان، وتطبيق حافز الضوء، وقياس التغير في التيار الكهربائي في شكل مبلغ من ردود جميع الخلايا المجاورة 3-6. إذا كان أحد يهتم تحديدا في وصف الحساسيات الطيفية للخلايا مستقبلة للضوء الفردية، وغالبا ما أنواع الخلايا متعددة تستجيب في وقت واحد في مختلف جوانب القوة لحافز معين؛ وبالتالي فإنهقد يكون من الصعب تحديد الحساسيات من أنواع معينة من الخلايا من البيانات أرج خاصة إذا كان هناك عدة أنواع مختلفة من خلايا مستقبلة للضوء طيفيا-مماثلة في العين. حل واحد محتمل هو خلق المعدلة وراثيا ذبابة الفاكهة مع مبصرة (أوبسين) الجينات في المصالح التي أعرب عنها في الخلايا غالبية R1-6 في العين ثم أداء ERGs 7. وتشمل العيوب المحتملة لهذه الطريقة لا للانخفاض في التعبير عن البروتين مستقبلة للضوء 8، والإطار الزمني الطويل لتوليد وفحص الحيوانات المعدلة وراثيا. للعيون مع أنواع أقل من المستقبلات الضوئية متميزة طيفيا، يمكن أن تكيف العين مع المرشحات الملونة تساعد في خفض مساهمة بعض أنواع الخلايا إلى أرج، مما يسمح تقدير حساسية الطيفية ماكسيما 9. تسجيل داخل الخلايا هو أسلوب آخر حيث يخوزق القطب غرامة خلية ويتم تطبيق التحفيز. سجلات القطب فقط أن لحاقاستجابة الخلية idual بحيث تسجيل من وتحليل الخلايا الفردية متعددة يمكن أن تسفر عن حساسيات معينة من أنواع مختلفة من الخلايا من الناحية الفسيولوجية 10-14. على الرغم من أن بروتوكول لدينا يركز على تحليل الحساسية الطيفية، والمبادئ الأساسية من بين الخلايا تسجيل مع أقطاب الحادة للتعديل لتطبيقات أخرى. باستخدام إعداد مختلفة من العينة، على سبيل المثال، وباستخدام أقطاب الكوارتز حادة، يمكن للمرء أن يسجل من أعمق في الفص البصري أو مناطق أخرى في الدماغ، وهذا يتوقف على السؤال المطروح. على سبيل المثال، وأوقات استجابة خلايا مستقبلة للضوء الفردية 15، نشاط الخلايا في البصرية فصوص 16 (الصفيحة، النخاع أو lobula 17)، الدماغ 18 أو غيرها من العقد 19 ويمكن أيضا أن تسجل مع تقنيات مشابهة، أو يمكن الاستعاضة مؤثرات اللون مع الاستقطاب 20 -22 أو الاقتراح محفزات 23،24. Phototransduction، العملية التي من خلالها الضوءيمتص الطاقة وتحويلها إلى إشارة الكهروكيميائية، هو سمة قديمة المشتركة إلى يوم تقريبا جميع الحاضرين شعب الحيوانات 25. الصباغ البصرية الموجودة في خلايا مستقبلة للضوء، ومسؤولا عن بدء phototransduction البصرية رودوبسين. مصنوعة رودوبسين في جميع الحيوانات تتكون من بروتين أوبسين، وهو عضو في 7 الغشاء G عائلة مستقبلات البروتين يقترن، وحامل اللون يرتبط وهي مشتقة من شبكية العين أو جزيء مشابه 26،27. أوبسين تسلسل الأحماض الأمينية وهيكل حامل اللون يؤثر على امتصاص رودوبسين لأطوال موجية مختلفة من الضوء. عندما يتم امتصاص الفوتون من قبل حامل اللون رودوبسين يصبح تفعيلها، وبدء سلسلة G-البروتين في الخلية الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى فتح قنوات أيون بغشاء 28. وخلافا لمعظم الخلايا العصبية، وخلايا مستقبلة للضوء تخضع التغييرات المحتملة متدرجة التي يمكن قياسها على أنها تغير نسبي في السعة استجابة مع تغيير التحفيز خفيفة. وعادة ما تعطىنوع مبصرة يعبر فقط الجين أوبسين واحد (على الرغم من وجود استثناءات 8،10،29-31). متطورة رؤية الألوان، من النوع الذي يوجد في كثير من الفقاريات والمفصليات، ويتحقق مع العين معقدة من مئات أو آلاف من خلايا مستقبلة للضوء كل تعبير عن واحد أو أكثر من أنواع أحيانا رودوبسين. يتم التقاط المعلومات البصرية من خلال مقارنة الردود على فسيفساء مبصرة عبر معقدة الإشارات العصبية المصب في العين والدماغ، مما يؤدي إلى تصور صورة كاملة مع اللون والحركة. بعد قياس ردود الخام من خلية مستقبلة للضوء لأطوال موجية مختلفة من الضوء عبر تسجيل داخل الخلايا، فمن الممكن لحساب حساسيتها الطيفية. ويستند هذا الحساب على مبدأ Univariance، التي تنص على أن استجابة الخلايا المستقبلة للضوء هي تعتمد على عدد من الفوتونات أنها تمتص، ولكن ليس على خصائص معينة من الفوتونات أنها تمتص 32. أي الفوتون الذي absorbed بواسطة رودوبسين من شأنها أن تحفز نفس النوع من الاستجابة. في الممارسة العملية، وهذا يعني أن السعة استجابة الخام الخلية سيزيد إما بسبب زيادة في شدة الضوء (الفوتونات أكثر لاستيعاب)، أو إلى التحول في الطول الموجي نحو حساسية ذروته (احتمال أكبر من رودوبسين استيعاب أن الطول الموجي). علينا الاستفادة من هذا المبدأ في ربط الاستجابات الخلوية في كثافة معروفة ونفس الطول الموجي للردود على أطوال موجية مختلفة وبنفس الشدة ولكن الحساسية النسبية غير معروفة. وغالبا ما يتم تحديد أنواع الخلايا التي الطول الموجي الذي قمم حساسيتها. هنا نعرض طريقة واحدة لتسجيل داخل الخلايا وتحليل الحساسية الطيفية للخلايا مستقبلة للضوء في العين فراشة، مع التركيز على جعل هذه الطريقة أكثر سهولة للمجتمع العلمي على نطاق أوسع. وعلى الرغم من تسجيل داخل الخلايا لا تزال شائعة في الأدب، ولا سيما فيما يتعلق رؤية الألوان في الحشرات، وقد وجدنا ثار أوصاف المواد والأساليب وعادة ما تكون قصيرة جدا للسماح لاستنساخ هذه التقنية. نقدم هذه الطريقة في شكل شريط فيديو بهدف السماح أسهل النسخ المتماثل. وصفنا هذه التقنية أيضا استخدام المعدات التي يمكن الحصول عليها بسهولة وبأسعار معقولة. نعالج المحاذير الشائعة التي غالبا ما لا يتم الإبلاغ، التي تبطئ البحوث عند تحسين تقنية جديدة ومعقدة.

determination of photoreceptor cell spectral sensitivity in an insect model from in vivo intracellular recordings

تسجيل داخل الخلايا هي تقنية قوية تستخدم لتحديد كيف يمكن لخلية واحدة قد يستجيب لحافز معين. في بحث الرؤية، وقد تم تسجيل داخل الخلايا تاريخيا تقنية شائعة تستخدم لدراسة الحساسيات من خلايا مستقبلة للضوء الفردية للمؤثرات الضوء المختلفة التي لا تزال تستخدم اليوم. ومع ذلك، لا تزال هناك ندرة في منهجية مفصلة في الأدب للباحثين الذين يرغبون في تكرار التجارب تسجيل داخل الخلايا في العين. هنا نقدم الحشرة كنموذج لدراسة علم وظائف الأعضاء العين بشكل عام. وتقع خلايا مستقبلة للضوء الحشرات بالقرب من سطح العين، وبالتالي من السهل الوصول إليها، والعديد من الآليات التي تشارك في الرؤية وحفظها عبر شعب الحيوانات. نحن تصف الإجراء الأساسي في الجسم الحي تسجيل داخل الخلايا من خلايا مستقبلة للضوء في العين من فراشة، وذلك بهدف جعل هذه التقنية في متناول الباحثين لديهم خبرة سابقة قليلا في البريدlectrophysiology. ونحن نقدم المعدات الأساسية اللازمة، وكيفية إعداد فراشة حية للتسجيل، وكيفية إدراج مسرى مكروي الزجاج في خلية واحدة، وأخيرا إجراءات تسجيل نفسها. نحن أيضا شرح التحليل الأساسي للبيانات استجابة أولية لتحديد حساسية الطيفية من أنواع الخلايا الفردية. على الرغم من أن بروتوكول لدينا يركز على تحديد حساسية الطيفية، منبهات أخرى (على سبيل المثال، الضوء المستقطب) والاختلافات في طريقة قابلة للتطبيق لهذا الإعداد.

بالنسبة لكثير من عناصر الإعداد التسجيل، وصفا مكتوبا لا توفر ما يكفي من التفاصيل. الشكل رقم 1 هو التخطيطي من المكونات الداخلة في الإعداد التسجيل الكامل. في الشكل 2، يتم رسم أطياف الضوء الأبيض وكل مرشح التدخل لإعطاء معنى لماذا هناك حاجة إلى معامل ...

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Photoreceptor Cell Spectral Sensitivity in an Insect Model from In Vivo Intracellular Recordings at JoVE.com

Determination of Photoreceptor Cell Spectral Sensitivity in an Insect Model from In Vivo Intracellular Recordings

وأظهرت هذه التقنية الكهربية من تسجيل داخل الخلايا وتستخدم لتحديد الحساسيات الطيفية للخلايا مستقبلة للضوء واحدة في العين مجمع فراشة.

تحديد مبصرة خلية الحساسية الطيفية في نموذج الحشرات من<em&gt; في فيفو</em&gt; بين الخلايا تسجيلات

Intracellular recording is a powerful technique used to determine how a single cell may respond to a given stimulus. In vision research, intracellular ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Determination of Photoreceptor Cell Spectral Sensitivity in an Insect Model from In Vivo Intracellular Recordings

Dissection and Culture of Commissural Neurons from Embryonic Spinal Cord

تشريح والثقافة من الخلايا العصبية من النخاع الشوكي صواري الجنينية

Commissural neurons have been widely used to investigate the mechanisms underlying axon guidance during embryonic spinal cord development. The cell bodies ...

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

وحدة واحدة في الجسم الحي تسجيلات من chiasm البصرية من الجرذ

Information about the visual world is transmitted to the brain in sequences of action potentials in retinal ganglion cell axons that make up the optic ...

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

الفلورسنت وصفها الوراء يسمح لخارج الخلية المستهدفة واحدة وحدة التسجيل من الخلايا العصبية التي تم تحديدها<em&gt; في الجسم الحي</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

تصوير الأعصاب وظيفية عن طريق الموجات فوق الصوتية تعطيل حاجز الدم في الدماغ والتصوير بالرنين المغناطيسي المنغنيز معززة لل

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

تصميم و تركيب وميكرودريفي الترا ضوء الميكانيكية للتسجيلات العصبية المزمنة في الحيوانات الصغيرة

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

تسجيلات الكهربية المزدوجة للSynaptically-استجابات Astroglial والخلايا العصبية في الحصين شرائح الحاد

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Simultaneous Whole-cell Recordings from Photoreceptors and Second-order Neurons in an Amphibian Retinal Slice Preparation

في وقت واحد تسجيلات خلية كاملة من المستقبلات الضوئية والخلايا العصبية الدرجة الثانية في البرمائيات إعداد شريحة الشبكية

One of the central tasks in retinal neuroscience  is to understand the circuitry of retinal neurons and how those connections are  responsible for shaping ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

تقرن تسجيلات خلية كاملة في عضوي شرائح الحصين

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

طريقة بسيطة وغير مكلفة لتحديد الباردة الحساسية والتكيف في الفئران

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

متزامنة<em&gt; فيفو السابقين</em&gt; اختبار وظيفي اثنين من شبكية العين من قبل<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; نظام مخطط كهربية

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...