Name: morphological and functional evaluation of ribbon synapses at specific frequency regions of the mouse cochlea
Uploaded: 2019-05-10T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Morphological and Functional Evaluation of Ribbon Synapses at Specific Frequency Regions of the Mouse Cochlea at JoVE.com

وقد دعمت هذا العمل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81770997، 81771016، 81830030)؛ مشروع التمويل المشترك لمؤسسة بكين للعلوم الطبيعية ولجنة بكين للتعليم (KZ201810025040)؛ مؤسسة بكين للعلوم الطبيعية (7174291)؛ والمؤسسة الصينية لعلوم ما بعد الدكتوراه (2016M601067).

تم تنفيذ جميع الإجراءات وفقا لدليل NRC/ILAR لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (الطبعة الثامنة). تمت الموافقة على بروتوكول الدراسة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها التابعة لجامعة كابيتال الطبية، بكين، الصين.
1. اختيار الحيوانات
<ol><li>لجميع التجارب، استخدم ?...

<ol>
	<li>Lie, A., Skogstad, M., Johnsen, T. S., Engdahl, B., Tambs, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prevalence+of+notched+audiograms+in+a+cross-sectional+study+of+12,055+railway+workers.">The prevalence of notched audiograms in a cross-sectional study of 12,055 railway workers.</a> Ear and Hearing. 36 (3), 86-92 (2015).</li><li>Fettiplace, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hair+cell+transduction,+tuning,+and+synaptic+transmission+in+the+mammalian+cochlea.">Hair cell transduction, tuning, and synaptic transmission in the mammalian cochlea.</a> Comprehensive Physiology. 7 (4), 1197-1227 (2017).</li><li>Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cochlear+frequency+map+for+the+cat:+labeling+auditory-nerve+fibers+of+known+characteristic+frequency.">The cochlear frequency map for the cat: labeling auditory-nerve fibers of known characteristic frequency.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 72 (5), 1441-1449 (1982).</li><li>Fettiplace, R., Kim, K. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physiology+of+mechanoelectrical+transduction+channels+in+hearing.">The physiology of mechanoelectrical transduction channels in hearing.</a> Physiological Reviews. 94 (3), 951-986 (2014).</li><li>Muller, M., von Hunerbein, K., Hoidis, S., Smolders, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+physiological+place-frequency+map+of+the+cochlea+in+the+CBA/J+mouse.">A physiological place-frequency map of the cochlea in the CBA/J mouse.</a> Hearing Research. 202 (1-2), 63-73 (2005).</li><li>Viberg, A., Canlon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+guide+to+plotting+a+cochleogram.">The guide to plotting a cochleogram.</a> Hearing Research. 197 (1-2), 1-10 (2004).</li><li>Paquette, S. T., Gilels, F., White, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise+exposure+modulates+cochlear+inner+hair+cell+ribbon+volumes,+correlating+with+changes+in+auditory+measures+in+the+FVB/nJ+mouse.">Noise exposure modulates cochlear inner hair cell ribbon volumes, correlating with changes in auditory measures in the FVB/nJ mouse.</a> Scientific Reports. 6, 25056 (2016).</li><li>Fernandez, K. A., Jeffers, P. W., Lall, K., Liberman, M. C., Kujawa, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aging+after+noise+exposure:+acceleration+of+cochlear+synaptopathy+in+"recovered"+ears.">Aging after noise exposure: acceleration of cochlear synaptopathy in "recovered" ears.</a> Journal of Neuroscience. 35 (19), 7509-7520 (2015).</li><li>Wichmann, C., Moser, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relating+structure+and+function+of+inner+hair+cell+ribbon+synapses.">Relating structure and function of inner hair cell ribbon synapses.</a> Cell and Tissue Research. 361 (1), 95-114 (2015).</li><li>Matthews, G., Fuchs, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+diverse+roles+of+ribbon+synapses+in+sensory+neurotransmission.">The diverse roles of ribbon synapses in sensory neurotransmission.</a> Nature Reviews Neuroscience. 11 (12), 812-822 (2010).</li><li>Liberman, L. D., Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+maturation+of+auditory-nerve+heterogeneity,+as+seen+in+spatial+gradients+of+synapse+morphology+in+the+inner+hair+cell+area.">Postnatal maturation of auditory-nerve heterogeneity, as seen in spatial gradients of synapse morphology in the inner hair cell area.</a> Hearing Research. 339, 12-22 (2016).</li><li>Yang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximal+number+of+pre-synaptic+ribbons+are+formed+in+cochlear+region+corresponding+to+middle+frequency+in+mice.">Maximal number of pre-synaptic ribbons are formed in cochlear region corresponding to middle frequency in mice.</a> Acta Oto-Laryngologica. 138 (1), 25-30 (2018).</li><li>Liberman, M. C., Kujawa, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+synaptopathy+in+acquired+sensorineural+hearing+loss:+Manifestations+and+mechanisms.">Cochlear synaptopathy in acquired sensorineural hearing loss: Manifestations and mechanisms.</a> Hearing Research. 349, 138-147 (2017).</li><li>Moser, T., Starr, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+neuropathy--neural+and+synaptic+mechanisms.">Auditory neuropathy--neural and synaptic mechanisms.</a> Nature Reviews Neurology. 12 (3), 135-149 (2016).</li><li>Yu, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Gata3-Mafb+transcriptional+network+directs+post-synaptic+differentiation+in+synapses+specialized+for+hearing.">A Gata3-Mafb transcriptional network directs post-synaptic differentiation in synapses specialized for hearing.</a> Elife. 2, 01341 (2013).</li><li>Buniello, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wbp2+is+required+for+normal+glutamatergic+synapses+in+the+cochlea+and+is+crucial+for+hearing.">Wbp2 is required for normal glutamatergic synapses in the cochlea and is crucial for hearing.</a> EMBO Molecular Medicine. 8 (3), 191-207 (2016).</li><li>Gilels, F., Paquette, S. T., Beaulac, H. J., Bullen, A., White, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Severe+hearing+loss+and+outer+hair+cell+death+in+homozygous+Foxo3+knockout+mice+after+moderate+noise+exposure.">Severe hearing loss and outer hair cell death in homozygous Foxo3 knockout mice after moderate noise exposure.</a> Scientific Reports. 7 (1), 1054 (2017).</li><li>Kane, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+background+effects+on+age-related+hearing+loss+associated+with+Cdh23+variants+in+mice.">Genetic background effects on age-related hearing loss associated with Cdh23 variants in mice.</a> Hearing Research. 283 (1-2), 80-88 (2012).</li><li>Jiang, X. W., Li, X. R., Zhang, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+of+ribbon+synapses+number+of+cochlear+hair+cells+in+C57BL/6J+mice+with+age+(Delta).">Changes of ribbon synapses number of cochlear hair cells in C57BL/6J mice with age (Delta).</a> International Journal of Clinical and Experimental Medicine. 8 (10), 19058-19064 (2015).</li><li>Akil, O., Oursler, A., Fan, K., Lustig, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+auditory+brainstem+response+testing.">Mouse auditory brainstem response testing.</a> BIO-Protocol. 6 (6), (2016).</li><li>Zhou, X., Jen, P. H. -. S., Seburn, K. L., Frankel, W. N., Zheng, Q. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+brainstem+responses+in+10+inbred+strains+of+mice.">Auditory brainstem responses in 10 inbred strains of mice.</a> Brain Research. 1091 (1), 16-26 (2006).</li><li>Montgomery, S. C., Cox, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+mount+dissection+and+immunofluorescence+of+the+adult+mouse+cochlea.">Whole mount dissection and immunofluorescence of the adult mouse cochlea.</a> Journal of Visualized Experiments. (107), (2016).</li><li>Schmitz, F., Konigstorfer, A., Sudhof, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RIBEYE,+a+component+of+synaptic+ribbons:+a+protein's+journey+through+evolution+provides+insight+into+synaptic+ribbon+function.">RIBEYE, a component of synaptic ribbons: a protein's journey through evolution provides insight into synaptic ribbon function.</a> Neuron. 28 (3), 857-872 (2000).</li><li>Suzuki, J., Corfas, G., Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Round-window+delivery+of+neurotrophin+3+regenerates+cochlear+synapses+after+acoustic+overexposure.">Round-window delivery of neurotrophin 3 regenerates cochlear synapses after acoustic overexposure.</a> Scientific Reports. 6, 24907 (2016).</li><li>Rutherford, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+the+structure+of+inner+ear+ribbon+synapses+with+STED+microscopy.">Resolving the structure of inner ear ribbon synapses with STED microscopy.</a> Synapse. 69 (5), 242-255 (2015).</li><li>Liberman, L. D., Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+cochlear+synaptopathy+after+acoustic+overexposure.">Dynamics of cochlear synaptopathy after acoustic overexposure.</a> Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 16 (2), 205-219 (2015).</li><li>Gilels, F., Paquette, S. T., Zhang, J., Rahman, I., White, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutation+of+Foxo3+causes+adult+onset+auditory+neuropathy+and+alters+cochlear+synapse+architecture+in+mice.">Mutation of Foxo3 causes adult onset auditory neuropathy and alters cochlear synapse architecture in mice.</a> Journal of Neuroscience. 33 (47), 18409-18424 (2013).</li><li>Wan, G., Gomez-Casati, M. E., Gigliello, A. R., Liberman, M. C., Corfas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurotrophin-3+regulates+ribbon+synapse+density+in+the+cochlea+and+induces+synapse+regeneration+after+acoustic+trauma.">Neurotrophin-3 regulates ribbon synapse density in the cochlea and induces synapse regeneration after acoustic trauma.</a> Elife. 3, (2014).</li><li>Sergeyenko, Y., Lall, K., Liberman, M. C., Kujawa, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+cochlear+synaptopathy:+an+early-onset+contributor+to+auditory+functional+decline.">Age-related cochlear synaptopathy: an early-onset contributor to auditory functional decline.</a> Journal of Neuroscience. 33 (34), 13686-13694 (2013).</li><li>Furman, A. C., Kujawa, S. G., Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise-induced+cochlear+neuropathy+is+selective+for+fibers+with+low+spontaneous+rates.">Noise-induced cochlear neuropathy is selective for fibers with low spontaneous rates.</a> Journal of Neurophysiology. 110 (3), 577-586 (2013).</li><li>Kujawa, S. G., Liberman, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adding+insult+to+injury:+cochlear+nerve+degeneration+after+"temporary"+noise-induced+hearing+loss.">Adding insult to injury: cochlear nerve degeneration after "temporary" noise-induced hearing loss.</a> Journal of Neuroscience. 29 (45), 14077-14085 (2009).</li><li>Valero, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise-induced+cochlear+synaptopathy+in+rhesus+monkeys+(Macaca+mulatta).">Noise-induced cochlear synaptopathy in rhesus monkeys (Macaca mulatta).</a> Hearing Research. 353, 213-223 (2017).</li><li>Viana, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+neuropathy+in+human+presbycusis:+Confocal+analysis+of+hidden+hearing+loss+in+post-mortem+tissue.">Cochlear neuropathy in human presbycusis: Confocal analysis of hidden hearing loss in post-mortem tissue.</a> Hearing Research. 327, 78-88 (2015).</li><li>Tong, M., Brugeaud, A., Edge, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regenerated+synapses+between+postnatal+hair+cells+and+auditory+neurons.">Regenerated synapses between postnatal hair cells and auditory neurons.</a> Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 14 (3), 321-329 (2013).</li><li>Landegger, L. D., Dilwali, S., Stankovic, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+murine+cochlear+explant+technique+as+an+in+vitro+screening+tool+in+hearing+research.">Neonatal murine cochlear explant technique as an in vitro screening tool in hearing research.</a> Journal of Visualized Experiments. (124), (2017).</li><li>Takeda, S., Mannstr&#246;m, P., Dash-Wagh, S., Yoshida, T., Ulfendahl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Aging+and+Noise+Exposure+on+Auditory+Brainstem+Responses+and+Number+of+Presynaptic+Ribbons+in+Inner+Hair+Cells+of+C57BL/6J+Mice.">Effects of Aging and Noise Exposure on Auditory Brainstem Responses and Number of Presynaptic Ribbons in Inner Hair Cells of C57BL/6J Mice.</a> Neurophysiology. 49 (5), 316-326 (2017).</li><li>Mehraei, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+brainstem+response+latency+in+noise+as+a+marker+of+cochlear+synaptopathy.">Auditory brainstem response latency in noise as a marker of cochlear synaptopathy.</a> Journal of Neuroscience. 36 (13), 3755-3764 (2016).</li></ol>

منذ تم وصف اعتلال الشبكي القوقعة لأول مرة في الفئران الكبار مع تحول عتبة مؤقتة (TTS) الناجمة عن 8\u201216 كيلوهرتز الضوضاء الفرقة اوكتاف في 100 ديسيبل SPL لمدة 2 ح31, وقد حقق الباحثون على نحو متزايد آثار اعتلال الكلى في مختلف الثدييات، بما في ذلك الكبيتو والبشر32،<sup class=...

يمكن أن ينظر البشر إلى الترددات التي تتراوح بين 20 و201220,000 هرتز تقريباً على أنها محفزات سمعية. عادة ما تكون السمع البشري أكثر حساسية بالقرب من 1000 هرتز، حيث يبلغ متوسط مستوى ضغط الصوت 20 درجة مئوية في البالغين الصغار (أي 0 ديسيبل من مستوى ضغط الصوت [dB SPL]). في بعض الحالات المرضية، يقتصر فقدان السمع على ترددات محددة. على سبيل المثال، في المراحل المبكرة من فقدان السمع الناجم عن الضوضاء (NIHL)، يمكن ملاحظة "درجة" (أي ارتفاع عتبة السمع) في الرسم الصوتي عند kHz4 1. على طول قسم القوقعة الثدييات، تدرجاتها من صلابة وكتلة تنتج خريطة تردد الأسي، مع الكشف عن الصوت عالية التردد في قاعدة القوقعة والكشف عن التردد المنخفض في قمة2. في الواقع، هناك خريطة cochlear مكان تردد على طول الغشاء القاعدي، مما يؤدي إلى ما يعرف باسم منظمة التنورة2،3. كل مكان معين على غشاء باسيلار لديه أعلى حساسية لتردد صوت واحد فقط معين، والذي يسمى عادة التردد المميز3،4، على الرغم من أن الردود على الترددات الأخرى يمكن أيضا أن يلاحظ.
حتى الآن، تم استخدام نماذج الماوس المختلفة للتحقيق في الوظيفة العادية، والعمليات المرضية، والفعالية العلاجية في النظام السمعي. المعرفة الدقيقة للمعلمات الفسيولوجية في القوقعة الماوس هو شرط مسبق لمثل هذه الدراسات من فقدان السمع. وينقسم قوقعة الماوس تشريحيا إلى المنعطفات apical، الأوسط، والقاعدية، والتي تتوافق مع مناطق تردد مختلفة. من خلال وضع العلامات على afferents العصب السمعي في نواة القوقعة لتحليل مواقع التعصيب المحيطي المقابلة في القوقعة، نجح مولر وآخرون في إنشاء خريطة تردد مكان القوقعة في الماوس العادي في الجسم الحي5. في الفاصل الزمني من 7.2-61.8 كيلو هرتز، والذي يتوافق مع المواقف بين 90٪ و 10٪ من الطول الكامل للغشاء القاعدي، يمكن وصف خريطة تردد مكان قوقعة الماوس بواسطة وظيفة الانحدار الخطي بسيطة، مما يشير إلى وجود علاقة بين تطبيع المسافة من قاعدة القوقعة ولوغاريتم الترددالمميز 5. في الفئران المختبرية، يمكن استخدام خريطة تردد المكان لاستكشاف العلاقة بين عتبات السمع ضمن نطاقات تردد محددة ومخططات cochleograms التي تبين أعداد خلايا الشعر المفقودة في المناطق النسبية على طول الغشاء القاعدي6. الأهم من ذلك، توفر خريطة تردد المكان نظام تحديد المواقع للتحقيق في الحد الأدنى من الأضرار الهيكلية، مثل الأضرار التي لحقت نقاط الاشتباك العصبي الشريط من خلايا الشعر في مواقع محددة تردد القوقعة في الفئران مع الصدمة السمعية الطرفية7 ،8.
في القوقعة الثدييات، يتكون نقاط الاشتباك العصبي الشريط من الشريط presynaptic، والإسقاط كثيفة الإلكترون أن الحبال هالة من الحويصلات متشابك جاهزة للإفراج تحتوي على الغلوتامات داخل IHC، وكثافة postsynaptic على المحطة العصبية من SGN مع مستقبلات الغلوتامات9. أثناء [قlear] صوة [ترندوسكأيشن], ينتج إنحراف من الشعر خلية حزمة في [إيهك] [دّوكأيشنل], أيّ يقود إلى [غلومت] إطلاق من [إيهك] على ال [ستبّيبتيك] [أفيرنت] انتهائيّة, بذلك ينشط المسار سمعيّة. تفعيل هذا المسار يؤدي إلى تحويل الإشارات الميكانيكية التي يسببها الصوت إلى رمز معدل في SGN10. في الواقع، فإن مشبك الشريط IHC متخصص للغاية لنقل الصوت الذي لا يكل بمعدلات مئات من هيرتز مع دقة زمنية عالية، وله أهمية حاسمة لآليات presynaptic من ترميز الصوت. وقد كشفت الدراسات السابقة أن نقاط الاشتباك العصبي الشريط تختلف اختلافا كبيرا في الحجم والعدد في مناطق تردد مختلفة في القوقعة الماوس الكبار11،12، مما يعكس على الأرجح التكيف الهيكلي لالترميز الصوت معينة ل احتياجات البقاء على قيد الحياة. في الآونة الأخيرة، أظهرت الدراسات الحيوانية التجريبية أن اعتلال الشبكيالق يساهم في أشكال متعددة من ضعف السمع، بما في ذلك فقدان السمع الناجم عن الضوضاء، وفقدان السمع المرتبط بالعمر، وفقدان السمع الوراثي13، 14- وهكذا، فإن أساليب تحديد التغيرات المترابطة في عدد متشابك، وهيكل، ووظيفة في مناطق تردد محددة قد استخدمت بصورة متزايدة في دراسات التطور السمعي وأمراض الأذن الداخلية، وذلك باستخدام النماذج التي تم إنشاؤها عن طريق المعالجة التجريبية للمتغيرات الوراثية أو البيئية15،16،17.
في هذا التقرير، نقدم بروتوكول او تحليل عدد متشابك، وهيكل، وظيفة في منطقة تردد محددة من غشاء القاعدية في الفئران الكبار. يتم إجراء تعريب تردد القوقعة باستخدام خريطة تردد مكان معين في تركيبة مع مخطط قوقعة. يتم تقييم الخصائص المورفولوجية الطبيعية لمناقانات الشريط القوقعة عن طريق تلطيخ المناعة presynaptic وpostsynaptic. يتم تحديد الحالة الوظيفية لمناقان اتّشبك شريط القوقعة استناداً إلى السعة فوق العتبة للموجة ABR I. مع تعديلات طفيفة، يمكن استخدام هذا البروتوكول لفحص الظروف الفسيولوجية أو المرضية في النماذج الحيوانية الأخرى، بما في ذلك الفئران والخنازير غينيا، وgerbils.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:828px;" width="828">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ketamine hydrochloride</td>
			<td style="width:304px;">Gutian Pharmaceutical Co., Ltd., Fujian, China</td>
			<td style="width:141px;">H35020148</td>
			<td style="width:167px;">100mg/kg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Xylazine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td>
			<td>X-1251</td>
			<td>10mg/kg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">TDT physiology apparatus</td>
			<td>Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL, USA</td>
			<td colspan="2">Auditory Physiology System III</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SigGen/BioSig software</td>
			<td>Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL, USA</td>
			<td colspan="2">Auditory Physiology System III</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Electric Pad</td>
			<td>Pet Fun</td>
			<td>11072931136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dumont forceps 3#</td>
			<td>Fine Science Tools, North Vancouver, B.C., Canada</td>
			<td>0203-3-PO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dumont forceps 5#</td>
			<td>Fine Science Tools, North Vancouver, B.C., Canada</td>
			<td>0209-5-PO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stereo dissection microscope</td>
			<td>Nikon Corp., Tokyo, Japan</td>
			<td>SMZ1270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Goat serum</td>
			<td>ZSGB-BIO, Beijing,China</td>
			<td>ZLI-9021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Anti-glutamate receptor 2, extracellular, clone 6C4</td>
			<td>Millipore Corp., Billerica, MA, USA</td>
			<td>MAB397</td>
			<td>mouse&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Purified Mouse Anti-CtBP2</td>
			<td>BD Biosciences, Billerica, MA, USA</td>
			<td>612044</td>
			<td>mouse&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alexa Fluor 568 goat anti-mouse IgG1antibody</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>A21124</td>
			<td>goat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG2a antibody</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>A21131</td>
			<td>goat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mounting medium containing DAPI</td>
			<td>ZSGB-BIO, Beijing,China</td>
			<td>ZLI-9557</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Confocal fluorescent microscopy</td>
			<td>Leica Microsystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>TCS SP8 II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Image Pro Plus software</td>
			<td>Media Cybernetics, Bethesda, MD, USA</td>
			<td>version 6.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Professional diagnostic pocket otoscope</td>
			<td>Lude Medical Apparatus and Instruments Trade Co., Ltd., Shanghai,China</td>
			<td>HS-OT10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Needle electrode</td>
			<td>Friendship Medical Electronics Co., Ltd., Xi&#39;an,China</td>
			<td>1029</td>
			<td>20 mm, 28 G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Closed-field speaker</td>
			<td>Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL, USA</td>
			<td>CF1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

morphological and functional evaluation of ribbon synapses at specific frequency regions of the mouse cochlea

خلايا الشعر الداخلية القوقعة (IHCs) نقل الإشارات الصوتية إلى الخلايا العصبية العقدة دوامة (SGNs) من خلال نقاط الاشتباك العصبي الشريط. وقد أشارت العديد من الدراسات التجريبية إلى أن نقاط الاشتباك العصبي لخلايا الشعر قد تكون الأهداف الأولية في فقدان السمع الحسي العصبي (SNHL). وقد اقترحت هذه الدراسات مفهوم "اعتلال الشبكية" القوقعة، الذي يشير إلى التعديلات في عدد متشابك الشريط، أو الهيكل، أو وظيفة التي تؤدي إلى انتقال متشابك غير طبيعي بين IHCs وSGNs. في حين أن اعتلال الشبكي القوقعة لا رجعة فيه، فإنه لا يؤثر على عتبة السمع. في النماذج التجريبية الناجمة عن الضوضاء، يتم استخدام الأضرار المقيدة لنقاط الاشتباك IHC في مناطق تردد مختارة لتحديد العوامل البيئية التي تسبب على وجه التحديد اعتلال المشبك، فضلا عن العواقب الفسيولوجية لإزعاج هذه الأذن الداخلية الدائره. هنا، نقدم بروتوكول لتحليل مورفولوجيا متشابك القوقعة وظيفة في منطقة تردد محددة في الفئران الكبار. في هذا البروتوكول، يتم إجراء توطين القوقعة في مناطق تردد محددة باستخدام خرائط تردد المكان بالاقتران مع بيانات cochleogram، وبعد ذلك يتم تقييم الخصائص المورفولوجية لنقاط الاشتباك العصبي الشريطية عن طريق متشابك تلطيخ المناعة. ثم يتم تحديد الوضع الوظيفي لنقاط الاشتباك العصبي الشريط على أساس السعة من استجابة جذع الدماغ السمعي (ABR) موجة I. ويبين هذا التقرير أن هذا النهج يمكن استخدامه لتعميق فهمنا للأمراض وآليات الخلل المتشابك في القوقعة، مما قد يساعد في تطوير تدخلات علاجية جديدة.

أجريت اختبارات السمع ABR ل10 C57BL/6J الفئران (8 أسابيع من العمر) تحت التخدير. وقد تم الحصول على ABRs باستخدام المحفزات انفجار لهجة في 4, 8, 16, 32, و 48 كيلو هرتز. تم الكشف بصريا عن عتبة السمع لكل الحيوان من خلال التمييز على الأقل واحد شكل موجي واضح في ABR. عرضت جميع الفئران عتبات ABR استجابة لرشقات نارية لهجة?...

Watch this Scientific Journal Video about Morphological and Functional Evaluation of Ribbon Synapses at Specific Frequency Regions of the Mouse Cochlea at JoVE.com

Morphological and Functional Evaluation of Ribbon Synapses at Specific Frequency Regions of the Mouse Cochlea

تصف هذه المخطوطة بروتوكولًا تجريبيًا لتقييم الخصائص المورفولوجية والحالة الوظيفية لمناصات المشبك الشريطية في الفئران العادية. النموذج الحالي هو أيضا مناسبة للنماذج التي تسببها الضوضاء والمرتبطة بالعمر cochlear متشابك المشبك. كما تتم مناقشة النتائج النسبية لدراسات الماوس السابقة.

التقييم المورفولوجي والوظيفي لمناصات الشريط في مناطق تردد محددة من القوقعة الماوس

Cochlear inner hair cells (IHCs) transmit acoustic signals to spiral ganglion neurons (SGNs) through ribbon synapses. Several experimental studies have ...

التقرير الأساسي هو حقا تأكيد أهمية تحديد بدقة منطقة تردد محددة من غشاء basilar في معظم النماذج، حيث يمكن تحليل أرقام المشبك المتغيرة وظيفة. يتم تنفيذ توطين قوقعة مناطق التردد المحددة بشكل موثوق به باستخدام خرائط تردد موضع بالاقتران مع بيانات مخطط القوقعة. يوفر المجهر نظرة ثاقبة في العديد من الدراسات البحثية.وهو يدعم فكرة أن الاعتلال العصبي القوقعة هو الأحداث الأولية الأولية التي تسبق على وجه التحديد فقدان السمع، وطنين الأذن، وفرط. بعد التأكد من عدم وجود استجابة لقرصة إصبع القدم في تخدير ثمانية أسابيع البالغ البالغ C57 أسود 6J الماوس الذكور. ضع الماوس على وسادة حرارة 37 درجة مئوية في غرفة محمية كهربائيًا وصوتيًا.بعد ذلك، ضع قطب تسجيل إبرة قياس 20 ملليمترًا من 20 ملليمترًا، مع عمق ثلاثة ملليمترات تحت الجلد في قمة الجمجمة. قطب كهربائي مرجعي في منطقة parotid ipsilateral، تحت بينية الأذن المقاسة وأقطاب أرضية في منطقة parotid contralateral. ضع مكبر صوت حقل مغلق مجهزًا بأنبوب بلاستيكي سنتيمترين مع طرف مخروط على شكل مخروط بجوار الماوس وتناسب الطرف في قناة الأذن الخارجية.لاستجابة جذع الدماغ السمعية، أو تسجيل ABR، توليد نقاط لهجة في انخفاض مستويات ضغط الصوت من 90 إلى 10 ديسيبل، في خمس إلى 10 ديسيبل مستوى الضغط الصوتي الخطوات. أثناء هذه الخطوة، يتم تضخيم الاستجابات وتصفيتها ومتوسط. في كل تردد، حدد عتبة ABR، وهو مستوى ضغط الصوت الأدنى الذي ينتج عنه تسجيل ABR موثوق به مع واحدة أو أكثر من الموجات المميزة التي يمكن تحديدها بوضوح عن طريق الفحص البصري.بعد تسجيل ABR ، فضح الثيران من الجانب البطني وفتح الثيران مع مقص حاد للوصول إلى قوقعة الأذن. باستخدام ملقط غرامة، وإزالة العظام الصدغية وقطع الشريان stapes. ثم إزالة ستابس من النافذة البيضاوية وتمزق غشاء النافذة المستديرة.تدوير بلطف غيض من 13 ملليمتر 27 قياس إبرة لجعل ثقب صغير في قمة القوقعة، قبل استخدام ماصة يميل غرامة لتدفق بلطف 4٪ شبهformaldehyde من خلال النافذة في المساحات perilymphatic. بعد ذلك، شطف العظام ثلاث مرات لمدة خمس دقائق لكل غسل مع 0.1 PBS المولية الباردة لكل غسل. متبوعاً بتجمّع العظام بنسبة 10٪ EDTA لمدة أربع ساعات في درجة حرارة الغرفة و20 دوران في الدقيقة على شاكر أفقي.في نهاية الحضانة، نقل العظام الصدغية decalcified إلى 0.1 مُضرس PBS جديدة تحت مجهر تشريح. استخدم 3 و5 ملقط Dumont وإبرة قياس 27 لتشريح مناطق قوقعة الأذن المتوسطة والوسطى والباسطية في المقابل. استخدم شفرة حلاقة لإجراء سلسلة صغيرة من التخفيضات على طول الرباط الحلزوني وإزالة الغشاء التكتوري وغشاء ريسنر.مزيد من تشريح ظهارة السمع المتبقية، بما في ذلك أطرافه الحلزونية، في يتحول القوقعة الفردية للتحضيرات جبل كله. ثم استخدام الهدف 40X النفط من المجهر الخفيف لقياس طول غشاء باسيلار مع 250 مقياس ميكرومتر وضعت في قطعة العين. ويمكن تعديله على طول stereocilia من خلايا الشعر الداخلية.بعد تشريح, وضع كل القوقعة تتحول إلى أنابيب جهاز طرد مركزي 2.5 ملليلتر الفردية. كتلة أي ربط غير محدد مع مصل الماعز 10٪ في برنامج تلفزيوني في 0.1٪ تريتون X-100 لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة على الدوار. في نهاية الحضانة، استخدم 200 طرف ماصة ميكروليت لإزالة الحل تحت مجهر تشريح.احتضان العينات مع الأجسام المضادة الأولية من الفائدة المخففة في مصل الماعز 5٪ وبرنامج تلفزيوني في 0.1٪ تريتون X-100 بين عشية وضحاها في 4 درجات مئوية على الدوار. في صباح اليوم التالي، شطف عينات الأنسجة ثلاث مرات لمدة خمس دقائق مع PBS 0.1 المولى البارد لكل غسل لإزالة أي الأجسام المضادة الأولية المتبقية. ثم تسمية العينات مع الأجسام المضادة الثانوية المناسبة المخففة في مصل الماعز 5٪ في PBS في 0.1٪ تريتون X-100 لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات في درجة حرارة الغرفة على الدوار، محمية من الضوء.في نهاية الحضانة، وغسل العينات ثلاث مرات مع 0.1 PBS الضروس كما أظهرت ونقل العينات إلى لوحات فردية 35 ملليمتر تحتوي على 0.1 PBS الضرس. وضع قطرة من DAPI تكمل المتوسطة تصاعد على الشريحة ونقل العينات من برنامج تلفزيوني إلى المتوسطة المتصاعدة. ضع حافة واحدة من زلة الغطاء على كل شريحة والإفراج عن السماح للزلات الغطاء تسقط بلطف.ثم جفف الشرائح في مربع شريحة عند أربع درجات مئوية بين عشية وضحاها. لتصوير العينات، استخدم مجهرًا مشتركًا مع الليزر المناسب وعدسة غمر الزيت عالية الدقة 63X للحصول على ثمانية أكوام ميكرومتر كونفوكل Z من كل منعطف قوقعة. بالنسبة بتعداد الـ puncta متشابك، قم بتعيين رصات Z بحجم الخطوة 0.3 ميكرومتر لتغطي طول خلايا الشعر الداخلية بالكامل، ويمكن تصوير تأمين كل الـ puncta متشابك ودمج الصور التي تحتوي على البونكتا في كومة Z للحصول على إسقاط الوصول إلى Z.استيراد الصور المدمجة في برنامج معالجة الصور المناسب. قم بتقسيم إجمالي عدد التشابك في كل مكدس Z في مناطق تردد محددة على عدد خلايا الشعر الداخلية الإيجابية DAPI لحساب عدد ال puncta متشابك لكل خلية. في كل منطقة تردد محددة، متوسط كل من puncta متشابك في ثلاث صور من حقول مجهرية مختلفة، تحتوي على تسعة إلى 11 خلايا الشعر الداخلية.لتصور أفضل للهندسة الهيكلية والتعريب متشابك، استخدم أداة فرشاة لتقييم بصريا بنية متشابك وتوزيع خلايا الشعر الداخلية الفردية. لتفقد التجاور بين شرائط presynaptic وبقع مستقبلات ما بعد المينابك ، استخدم أداة مستطيلة سرادق استخراج الفضاء voxel حول شرائط واستخدام قطع الصورة لعزل شرائط الفردية. ثم انقر فوق حجم الصورة والصورة للحصول على صفيف مصغر من هذه الإسقاطات المصغرة التي يمكن استخدامها لتحديد نقاط الاشتباك العصبي المقترنة مقابل شرائط معزولة.عرضت كل عشرة من الفئران في هذه التجربة التمثيلية عتبات ABR استجابة لرشقات لهجة تتراوح بين 25 و 70 ديسيبل لكل مستوى ضغط الصوت اعتمادا على وتيرة التحفيز. وكانت عتبة السمع لهذه التجربة أدنى مستوى لها عند 16 كيلوهرتز مقابل 43٪ تقريباً من المسافة من قمة القوقعة، مما يشير إلى أن الحساسية الصوتية تنخفض بشكل كبير في مناطق القوقعة الأخرى. يتم تشريح يتصاعد كامل من ظهارة السمعية إلى ثلاث قطع ويتم قياس أطوال وتحويلها إلى المسافة في المئة من قمة القوقعة.يتم حساب موقع التردد على الغشاء الباسيلاري لكل منعطف قوقعة باستخدام وظيفة لوغاريتمية. في الأذنين العاديتين للفئران البالغة ، يكشف الكبت المناعي عن أزواج متشابكة من الأشرطة المتشابكة وبقع مستقبلات الغلوتامات. دراسة سطح الغشاء القاعدي لخلايا الشعر الداخلية، مع 8 إلى 20 زوجاً في كل خلية.على الرغم من أن الغالبية العظمى من البوتكتا تظهر كأزواج متجاورة في الأذنين العاديتين ، إلا أن الشرائط اليتيمة لا تُلاحظ بشكل متكرر عند التكبير العالي. عدد نقاط الاشتباك العصبي الداخلية خلية الشعر الشريط هو أعلى في منطقة 16 كيلوهيرتز وينخفض بشكل ملحوظ مع زيادة المسافة من هذا الموقع. أهم شيء يجب أن نتذكر خلال هذا الإجراء هو أن المرء يجب أن يضمن سلامة الغشاء القاعدي القوقعة.نحن بحاجة إلى التأكيد على الدقة حتى يتم الوصول إلى الكفاءة التقنية. بعد هذا الإجراء، يمكن إجراء العلاج الجيني للإجابة على ما إذا كان يمكن إصلاح الاعتلال العصبي القوقعة من خلال هذا الإجراء. هذا التدبير هو تقنية أوسع لاستكشاف الاعتلال العصبي القوقعة, الذي إذا كانت الأحداث الأولية الأولية المنتسبين مع وجود فقدان السمع, طنين الأذن, وفرط.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Neuroscience

Unit 1

The Special Senses

SCIENTISTS IN ACTION

Postsynaptic Recordings at Afferent Dendrites Contacting Cochlear Inner Hair Cells: Monitoring Multivesicular Release at a Ribbon Synapse

بعد المشبكي التسجيلات في وارد الاتصال الانشعابيات القوقعة خلايا الشعر الداخلية : رصد النسخة عديد الحويصلات في الشريط المشبك

The afferent synapse between the inner hair cell (IHC) and the auditory nerve fiber provides an electrophysiologically accessible site for recording the ...

Cerebrovascular Casting of the Adult Mouse for 3D Imaging and Morphological Analysis

صب الدماغية للماوس الكبار عن التصوير والتحليل الصرفي 3D

Vascular imaging is crucial in the clinical diagnosis and management of cerebrovascular diseases, such as brain arteriovenous malformations (BAVMs). ...

Telomerase Activity in the Various Regions of Mouse Brain: Non-Radioactive Telomerase Repeat Amplification Protocol (TRAP) Assay

Telomerase Activity in the Various Regions of Mouse Brain: Non-Radioactive Telomerase Repeat Amplification Protocol TRAP Assay

نشاط التيلوميراز في مناطق مختلفة من الدماغ ماوس: التيلوميراز غير المشعة كرر بروتوكول التضخيم (TRAP) الفحص

Telomerase, a ribonucleoprotein, is responsible for maintaining the telomere length and therefore promoting genomic integrity, proliferation, and ...

Functional and Morphological Assessment of Diaphragm Innervation by Phrenic Motor Neurons

التقييم الوظيفي والمورفولوجية من الحجاب الحاجز تعصيب من قبل الحجابي موتور الخلايا العصبية

This protocol specifically focuses on tools for assessing phrenic motor neuron (PhMN) innervation of the diaphragm at both the electrophysiological and ...

High-Resolution Quantitative Immunogold Analysis of Membrane Receptors at Retinal Ribbon Synapses

عالية الدقة التحليل الكمي Immunogold من غشاء المستقبلات في الشبكية نقاط الاشتباك العصبي الشريط

Retinal ganglion cells (RGCs) receive excitatory glutamatergic input from bipolar cells. Synaptic excitation of RGCs is mediated postsynaptically by NMDA ...

Whole Mount Dissection and Immunofluorescence of the Adult Mouse Cochlea

جبل كله تشريح والمناعي من الكبار ماوس القوقعة

The organ of Corti, housed in the cochlea of the inner ear, contains mechanosensory hair cells and surrounding supporting cells which are organized in a ...

Rapid and Specific Immunomagnetic Isolation of Mouse Primary Oligodendrocytes

عزل إيمونوماجنيتيك سريعة ومحددة من الماوس Oligodendrocytes الأولية

The efficient and robust isolation and culture of primary oligodendrocytes (OLs) is a valuable tool for the in vitro study of the development of ...

Functional Evaluation of Olfactory Pathways in Living Xenopus Tadpoles

Functional Evaluation of Olfactory Pathways in Living Xenopus Tadpoles

تقييم وظيفي لمسارات حاسة الشم في المعيشة النمو الضفادع الصغيرة

Xenopus tadpoles offer a unique platform to investigate the function of the nervous system. They provide multiple experimental advantages, such as ...

Ex Vivo Imaging of Cell-specific Calcium Signaling at the Tripartite Synapse of the Mouse Diaphragm

Ex Vivo Imaging of Cell-specific Calcium Signaling at the Tripartite Synapse of the Mouse Diaphragm

السابقين فيفو تصوير الكالسيوم الخاصة بالخلية إشارات في المشبك الثلاثية للحجاب الحاجز الماوس

The electrical activity of cells in tissues can be monitored by electrophysiological techniques, but these are usually limited to the analysis of ...

Stimulus-specific Cortical Visual Evoked Potential Morphological Patterns

المحفزات الخاصة بالقشرية البصرية التي تثير الأنماط المورفولوجية المحتملة

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using ...