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

Мы благодарим покойного Rudy Лимбург для изготовления карданной периметра руку, Kimberly Jamison, Мэтью Макгенри, и Раджу Metherate для кредитования нам оборудование, и Альмут Kelber и Кентаро Арикава, для поощрения. Эта работа была поддержана Национальным научным фондом (NSF) Graduate Fellowship к Исследовательского KJM и NSF гранта IOS-1257627 АБР

Все животные были обработаны, как гуманно, насколько это возможно. Насекомые были погружены как куколок из Коста-Рики энтомологического снабжения, Коста-Рика. 1. Heliconius Куколки Уход <ol><li> Повесьте все куколки на расстоянии 2-3 см друг от друга в увлажненной камере с использование...

Внутриклеточные записи может быть сложной техникой освоить из-за многочисленных технических этапов. Для успешных экспериментов необходимо учитывать несколько важных моментов. Во-первых, важно иметь правильно колебательно-изолированные стол, на котором выполняется эксперимент. Мног...

Электрические свойства клеток, таких как нейроны наблюдаются путем измерения потока ионов через клеточные мембраны, как изменение напряжения или тока. Разнообразие электрофизиологических методов были разработаны для измерения биоэлектрического событий в клетках. Нейроны, найденные в глазах животных доступны и их схема часто менее сложна, чем в головном мозге, что делает эти клетки хорошими кандидатами для электрофизиологического исследования. Общие применения электрофизиологии в глаза , включают электроретинография (ЭРГ) 1,2 и микроэлектродного внутриклеточный записи. ERG включает в себя размещение электрода или на глаза животного, применяя легкий стимул, и измерения изменения напряжения в виде суммы ответов всех соседних ячеек 3-6. Если кто-то конкретно интересует, характеризующих спектральную чувствительность отдельных клеток фоторецепторов, часто несколько типов клеток одновременно реагировать на различные сильные на данный стимул; Таким образом,может быть трудно определить чувствительность специфических типов клеток из данных ERG особенно если существует несколько различных видов спектрально-подобных фоторецепторов в глазу. Одним из возможных решений является создание трансгенная Drosophila с фоторецепторов (опсина) гена интереса , проявленного в клетках большинство R1-6 в глаза , а затем выполнить эрг 7. Не потенциальные недостатки этого метода включают в себя не с низким уровнем экспрессии белка фоторецепторов 8, и долгое временные рамки для генерации и скрининга трансгенных животных. Для глаз с меньшим количеством видов спектрально различных фоторецепторов, адаптация глаз с цветными фильтрами может помочь при снижении вклада некоторых типов клеток к ЭРГ, позволяя тем самым оценку спектральной чувствительности максимумов 9. Внутриклеточные записи другой метод, где тонкая электрод пронзает клетки и стимул применяется. Электродные записывает только что Indivответ idual ячейки таким образом , чтобы запись, и анализа нескольких отдельных клеток может дать определенные чувствительностей физиологически различных типов клеток 10-14. Хотя наш протокол фокусируется на анализе спектральной чувствительности, основные принципы внутриклеточной регистрации с острыми электродами изменяемый для других применений. Использование другого подготовку образца, например, и с помощью острых кварцевых электродов, можно записывать с глубже в зрительном доли или других областей в головном мозге, в зависимости от нами вопроса. Например, время отклика отдельных клеток фоторецепторов 15, активность клеток в зрительном кулачков 16 (пластинку, мозговое вещество или lobula 17), мозг 18 или других ганглиев 19 также могут быть записаны с подобными методами, или цветовые стимулы могут быть заменены с поляризацией 20 -22 или движение раздражители 23,24. Фототрансдукции, процесс, посредством которого светэнергия поглощается и преобразуется в электрохимический сигнал, является древней чертой общей для почти всех присутствующих день животных фил 25. Зрительный пигмент, содержащийся в клетках фоторецепторов и отвечает за инициирование визуальной фототрансдукции является родопсина. Родопсины у всех животных состоят из белка опсина, член 7 трансмембранного G-белками семейства рецепторов, и связанный с хромофором , который является производным от сетчатки глаза или подобной молекулы 26,27. Opsin аминокислотной последовательности и структуры хромофора влияют на абсорбцию родопсина на различных длинах волн света. Когда фотон поглощается хромофора родопсина активируется, инициируя G-белка каскада в клетке , что в конечном итоге приводит к открытию мембраносвязанных ионных каналов 28. В отличие от большинства нейронов, фоторецепторов клетки подвергаются градуированные возможные изменения, которые могут быть измерены как относительное изменение амплитуды отклика с изменением светового стимула. Как правило, даннаятип фоторецепторов выражает лишь один ген Opsin (хотя существуют исключения 8,10,29-31). Сложное цветовое зрение, подобного во многих позвоночных животных и членистоногих, достигается с помощью сложного глаза сотен или тысяч фоторецепторов каждый, выражающих еще один или иногда типов родопсина. Визуальная информация фиксируется путем сравнения ответов по поводу фоторецепторов мозаики с помощью комплекса вниз по течению нейронной сигнализации в глаза и головного мозга, в результате чего в восприятии изображения в комплекте с цветом и движением. После измерения исходных ответов фотоэлектрического клетки на различных длинах волн света через внутриклеточной регистрации, то можно вычислить его спектральной чувствительности. Этот расчет основан на принципе Univariance, в котором говорится , что реакция фоторецептора ячейки зависит от числа фотонов , она впитывает, но не от конкретных свойств фотонов она поглощает 32. Любой фотон, который абсоrbed по родопсина будет вызывать такой же ответ. На практике это означает , что амплитуда отклика сырой клетке будет увеличиваться за счет либо увеличения интенсивности света (фотонов больше впитывать), или к сдвигу длины волны к его пиковой чувствительности (высокая вероятность родопсина поглощать эту длину волны). Мы используем этот принцип в соотнесении клеточных реакций при известной интенсивности и той же длины волны в ответах на разных длинах волн и с той же интенсивностью, но неизвестной относительной чувствительности. Типы клеток часто определяются длиной волны, при которой их пики чувствительности. Здесь мы покажем один из способов внутриклеточной регистрации и анализа спектральной чувствительности фоторецепторов в глазу бабочки, с акцентом на что делает этот метод более доступным для более широкого научного сообщества. Хотя внутриклеточная записи остается распространенным явлением в литературе, особенно в отношении цветового зрения у насекомых, мы обнаружили тхаТ описания материалов и методов, как правило, слишком коротка, чтобы позволить для воспроизведения техники. Мы представляем этот метод в видео-формате с целью разрешения ее более простой репликации. Мы также опишем технику с использованием легкодоступных и доступного оборудования. Мы обращаемся общие оговорки, которые часто не сообщается, которые замедляют исследования при оптимизации нового и сложная техника.

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

Внутриклеточные записи представляет собой мощный метод, используемый для определения того, как одна клетка может реагировать на данный стимул. В исследовании зрения, внутриклеточный записи исторически был распространенный метод используется для изучения чувствительности отдельных клеток фоторецепторов к различным световых раздражителей, которые до сих пор используются сегодня. Тем не менее, остается недостаток детальной методологии в литературе для исследователей, желающих повторить эксперименты внутриклеточные записи в глаза. Здесь мы представляем насекомое как модель для изучения физиологии глаза в более общем плане. Насекомых клетки фоторецепторов расположены вблизи поверхности глаза и, следовательно, легко добраться, и многие из механизмов, участвующих в видении сохраняются через животных фил. Мы опишем основные процедуры для внутриклеточной регистрации в естественных условиях фоторецепторных клеток в глазу бабочки, с целью сделать эту технику более доступной для исследователей с небольшим предшествующим опытом в еlectrophysiology. Введем основное оборудование, необходимое, как подготовить живую бабочку для записи, как вставить стекла микроэлектрода в одну ячейку, и, наконец, саму процедуру записи. Мы также объяснить основной анализ исходных данных отклика для определения спектральной чувствительности отдельных типов клеток. Хотя наш протокол фокусируется на определении спектральной чувствительности, другие стимулы (например, поляризованный свет) и вариации способа применимы к этой установке.

Для многих элементов установки записи, письменное описание не дает достаточное количество деталей. На рисунке 1 представлена ​​схема компонентов , участвующих в полной начальной установки записи. На рисунке 2, спектры построены для белого света и каждого узкопо...

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

Электрофизиологическая методика внутриклеточной регистрации демонстрируется и используется для определения спектральной чувствительности одиночных клеток фоторецепторов в соединении глаза бабочки.

Определение фоторецепторных клеток спектральной чувствительности в насекомых модель от<em&gt; В Vivo</em&gt; Внутриклеточные Записи

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

Разбор и культуры спаечный Нейроны из эмбриональных спинного мозга

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

Single-единицы В естественных условиях Записи из зрительных нервов Крысы

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

Ретроградная Флуоресцентная маркировка Позволяет Целевые Внеклеточные единичные Запись с Выявленные Нейроны<em&gt; В естественных условиях</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

Функциональные нейровизуализации с использованием ультразвуковых Гематоэнцефалический Разрушение барьеров и марганца-МРТ

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

Проектирование и монтаж Сверхлегкий моторизованная Microdrive при хронических нейронных Recordings у мелких животных

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

Двойной Электрофизиологические Записи синаптически-вызванных астроглиального и нейрональных ответов, при остром срезов гиппокампа

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

Одновременное Цельноклеточная Записи из фоторецепторов и второго порядков Нейроны сетчатки амфибий Подготовка Slice

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

Парные Целые Записи Сотовые в Органотипической срезов гиппокампа

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

Простой и недорогой метод для определения холодную чувствительность и адаптация в мышах

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

Одновременный<em&gt; Экс естественных условиях</em&gt; Функциональное тестирование двух сетчатки по<em&gt; В естественных условиях</em&gt; Система электроретинограммы

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