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

私たちは励ましのために、私たちに機器を貸し出すためのカルダン腕周囲長、キンバリージャミソン、マシューマクヘンリー、およびラジュMetherateを製造するための後半ルディリンブルフに感謝し、Almutケルバーと健太郎有川。この作品は、ADBに国立科学財団（NSF）大学院研究KJMへのフェローシップとNSF助成金IOS-1257627によってサポートされていました

全ての動物は、可能な限り人道的に扱われました。昆虫は、コスタリカ昆虫サプライ、コスタリカから蛹として出荷されました。 1. Heliconius蛹ケア<ol><li>ハングは、すべての蛹は虫ピンを使用して、加湿チャンバー内で2〜3センチメートル離間しました。 </li><li>羽化後、翼は加湿チャンバー中に少なくとも1日の生きている蝶を維持し、記録する前に、毎日希蜜液を供給後、乾燥?...

細胞内記録が原因関与する多くの技術的な手順に習得するのが困難な技術であることができます。成功した実験のために、いくつかの重要な点を考慮する必要があります。まず、実験が行われた正常振動絶縁テーブルを有することが重要です。多くの研究者が完全に優れた振動絶縁を与え、ベースから卓上を分離する空気テーブルを使用します。私たちのセットアップは、マイクロマニピュ?...

例えば、神経細胞などの細胞の電気的特性は、電圧又は電流の変化として、細胞膜を横切るイオンの流れを測定することによって観察されます。電気種々の技術は、細胞内の生体事象を測定するために開発されてきました。動物の眼で見られるニューロンはアクセス可能であり、その回路は、これらの細胞を電気生理学的研究のための良い候補を作り、多くの場合、脳内のよりも複雑ではありません。目の中の電気生理学の一般的なアプリケーションは、電図（ERG）1,2および微小電極の細胞内記録を含みます。 ERGは、動物の眼内または上に電極を配置し、光刺激を印加し、全ての周辺セル3-6の応答の和として電圧の変化を測定することを含みます。一つは、個々の光受容細胞の分光感度を特徴付けるにおいて特に興味がある場合、多くの場合、複数の細胞型は、同時に与えられた刺激とは異なる強度で応答します。したがって眼におけるスペクトル的に類似した光受容体細胞のいくつかの異なる種類がある場合は特にERGデータから特定の細胞型の感度を決定することは困難です。 1つの可能な解決法は、眼の過半数R1-6細胞で発現関心の感光体（オプシン）遺伝子を有するトランスジェニックショウジョウバエを作成し、ERGを7を実行することです。この方法の潜在的な欠点は、感光体タンパク質8、およびトランスジェニック動物の作製およびスクリーニングのための長い時間枠の低発現に何が含まれていません。スペクトル的に別個の光受容体の少ない種類の目のために、着色されたフィルタを使用して、目の適応は、それによって分光感度極大9の推定を可能にして、ERGにいくつかの細胞型の寄与を低下させることを支援することができます。 細胞内記録は、微細な電極は、セルをimpales別の技術であり、刺激が適用されます。電極レコードだけがINDIVidual細胞の応答の記録と、複数の個々の細胞を分析して、生理学的に異なる細胞型の特定の感度10-14を得ることができるようにします。我々のプロトコルは、分光感度の分析に焦点を当てているが、シャープな電極を有する細胞内記録の基本的な原理は、他​​のアプリケーションに修正可能です。例えば、試料の異なる調製物を用い、かつシャープな石英電極を用いて、1は、提起された課題に応じて、脳内の視神経葉や他の地域でより深いから記録することができます。例えば、個々の光受容体細胞15の応答時間は、視神経内の細胞活性は、19にも同様の技術を用いて記録することができ、または色刺激は、偏光20と置き換えることができる16（薄層、髄質またはlobula 17）、脳18または他の神経節のローブ-22または運動は23,24を刺激しました。 光情報伝達、光による処理エネルギーが吸収され、電気信号に変換され、ほぼすべての今日の動物門25に共通の古代の特色です。視細胞で見られ、視覚的な光伝達を開始する責任視覚色素はロドプシンです。すべての動物におけるロドプシンは、網膜または類似の分子26,27由来するオプシンタンパク質、7膜貫通Gタンパク質共役受容体ファミリーのメンバー、および関連する発色団で構成されています。オプシンのアミノ酸配列と発色団の構造は、光の異なる波長にロドプシンの吸光度に影響を与えます。光子は、発色団に吸収されるとロドプシンは、最終的には膜結合型イオンチャンネル28の開口部につながる細胞内のGタンパク質のカスケードを開始する、活性化。ほとんどのニューロンとは異なり、光受容体細胞を光刺激の変化に応答振幅の相対的な変化として測定することができる段階的な電位変化を受けます。一般的に与えられました感光体の種類が唯一のオプシン遺伝子を発現する（例外は8,10,29-31存在しますが）。洗練されたカラービジョンは、多くの脊椎動物と節足動物に見られる種類のもので、それぞれが1つまたは時折それ以上のロドプシン型を発現する光受容細胞の数百または数千の複雑な目で達成されます。視覚情報は、色や動きの完全な画像の認識結果として、眼と脳内の複雑な下流の神経シグナリングを介して感光体モザイクを超える応答を比較することによって捕捉されます。 細胞内記録を介して異なる波長の光を光受容細胞の生の応答を測定した後、その分光感度を算出することができます。この計算は、光受容体細胞の応答は、それが32を吸収した光子の特定の特性にそれが吸収する光子の数に依存するが、ではないことを述べてUnivarianceの原理に基づいています。 absoである任意の光子応答の同じ種類を誘導するロドプシンによってrbed。実際には、これは、細胞の生の応答振幅が原因（より多くの光子が吸収する）、 またはそのピーク感度（その波長を吸収するロドプシンの確率が高い）に向けて波長のシフトに光強度の増加のいずれかに増加することを意味します。我々は、既知の強度と異なる波長での応答に同じ波長と同じ強度が、未知の相対感度で細胞応答を関連で、この原理を利用しています。細胞型は、しばしば波長におけるそれらの感度ピークによって識別されます。 ここでは、より広い研究コミュニティには、この方法は、よりアクセスしやすくに焦点を当てて、細胞内記録と蝶の眼における光受容体の分光感度の分析のための1つの方法を示します。細胞内記録は、特に昆虫における色覚に関して、文献に共通のままであるが、我々はthaのを発見しました材料および方法のトンの記述は、通常、技術の再生を可能にするにはあまりにも短いです。私たちは、その簡単に複製を可能にする目的で、ビデオ形式で、この方法を提示します。我々はまた、容易に入手可能で手頃な価格の機器を用いた手法について説明します。私たちは、新しい、複雑な技術を最適化する際、研究を遅く頻繁に報告されていない一般的な注意事項に取り組みます。

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

細胞内記録は、単一の細胞が与えられた刺激に応答することができる方法を決定するために使用される強力な手法です。ビジョン研究では、細胞内記録は、歴史的に今日でも使用されている異なる光刺激に対する個々の光受容細胞の感度を研究するために使用される一般的な技術となっています。しかし、目に細胞内記録実験を複製することを望む研究者のための文献で詳細な方法論の不足が残っています。ここでは、より一般的には目の生理機能を調べるためのモデルとして昆虫を提示します。昆虫視細胞は、眼の表面付近に位置するので、簡単に行くことができている、とビジョンに関与する機構の多くは、動物門を越えて保存されています。私たちは、電子が少し前に経験を持つ研究者へのこの技術は、よりアクセスしやすくすることを目標に、蝶の眼における光受容体細胞のin vivoでの細胞内記録のための基本的な手順を説明しますlectrophysiology。我々は、単一の細胞内へのガラス微小電極、最後に記録手順自体を挿入する方法、記録のためのライブ蝶を準備する方法、必要な基本的な設備を導入します。我々はまた、個々の細胞型の分光感度を測定するための生のレスポンスデータの基本的な分析を説明します。我々のプロトコルは、分光感度を決定することに焦点を当てているが、他の刺激（ 例えば 、偏光）及び方法のバリエーションは、このセットアップに適用可能です。

録画設定の多くの要素については、書面による説明は十分な詳細情報を提供していません。 図1は、完全な記録のセットアップに含まれるコンポーネントの概略図です。 図2において、スペクトルは補正係数が必要とされる理由の感覚、何この補正を計算するために必要とさを与えるために、白色光、各干渉フィルタのためにプロットされている。...

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

細胞内記録の電気生理学的技術を実証し、バタフライの複眼における単一の光受容体細胞の分光感度を決定するために使用されます。

昆虫モデルにおける視細胞分光感度の決意から<em&gt;インビボ</em&gt;細胞内記録

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

胚の脊髄から交連ニューロンの解剖と文化

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

シングルユニット in vivoで</emラットの視交叉から>録音

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

逆行性蛍光標識は、特定された神経細胞から標的細胞外シングルユニット記録を可能にします<em生体内で&gt;</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

超音波血液脳関門の破壊とマンガン増強MRIを用いた脳機能イメージングの試み

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

小動物の慢性神経録音用超軽量電動マイクロドライブの設計およびアセンブリ

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

急性海馬スライスにおけるシナプス誘発アストログリアとニューロン活動の二重の電気生理学的記録

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

両生類網膜スライス標本における感光体と2次ニューロンからの同時ホールセル録音

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

器官型海馬スライスにおけるペア全細胞記録

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

マウスにおける低温感受性と適応を決定するためのシンプルで安価な方法

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

同時<em&gt; ex vivoで</emによる二つの網膜の&gt;機能テスト<em&gt; in vivoで</em&gt;電図システム

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