Ретроградное отслеживание

Ретроградное отслеживание — это исследовательский метод, используемый в нейробиологии для отслеживания нейронных связей от точки их окончания ( синапса ) до их источника ( тела клетки ). Методы ретроградного отслеживания позволяют детально оценить нейронные связи между целевой популяцией нейронов и их входами по всей нервной системе . Эти методы позволяют «сопоставить» связи между нейронами в определенной структуре (например, глазом ) и целевыми нейронами в мозге . Противоположный метод — антероградное отслеживание , которое используется для отслеживания нейронных связей от источника до точки окончания (т. е. от тела клетки до синапса). Как антероградный, так и ретроградный методы отслеживания основаны на визуализации аксонального транспорта .

Техники

Ретроградное отслеживание может быть достигнуто различными способами, включая использование вирусных штаммов в качестве маркеров связи клетки с местом инъекции. Вирус псевдобешенства (PRV; штамм Bartha), например, может использоваться в качестве подходящего индикатора из-за склонности инфекции распространяться вверх по пути синаптически связанных нейронов, тем самым раскрывая природу их схем. ^[1]^[2]

Было показано, что бешенство эффективно для этой системы отслеживания цепей из-за низкого уровня повреждения инфицированных клеток, специфичности заражения только нейронов и строгого ограничения распространения вируса между нейронами в синаптические области. ^[3] Эти факторы позволяют создавать высокоспецифичные следы, которые могут выявить отдельные нейронные связи в цепи, не нанося физического повреждения клеткам. ^{[ нужна ссылка ]}

Другая методика предполагает введение специальных «бусинок» в ядра мозга животных под наркозом. ^[4] Животным дают выжить в течение нескольких дней, а затем усыпляют. Клетки в начале проекции визуализируются с помощью инвертированного флуоресцентного микроскопа . ^{[ нужна ссылка ]}

Викершам и его коллеги разработали специальную методику, в которой использовался модифицированный вирус бешенства . Этот вирус был способен заразить одну клетку и проникнуть через один синапс; это позволило исследователям изучить локальную связь нейронов. ^[5]

Вирус бешенства

После захвата синаптическим окончанием или аксоном нейрона-мишени вирус бешенства покрывается везикулой , которая транспортируется к телу клетки через аксональный динеин . Вирус бешенства дикого типа будет продолжать размножаться и распространяться по центральной нервной системе, пока не поразит системно весь мозг. ^[3] Делеция гена, кодирующего гликопротеин (белок G), при бешенстве ограничивает распространение вируса строго в клетки, которые были первоначально инфицированы. Транссинаптическое распространение вируса можно ограничить моносинаптической передачей к исходному нейрону путем псевдотипирования белка G и помещения гена под Cre -контроль. Это вирусное распространение можно визуализировать с помощью методов, включая добавление гена флуоресценции, такого как зеленый флуоресцентный белок, на вирусную кассету или с помощью иммуногистохимии . ^[6]^[7]

Вирус псевдобешенства

принадлежащий к семейству герпесвирусов , Вирус псевдобешенства , распространяется через ЦНС как ретроградно, так и антероградно, перемещаясь вверх по нервному аксону в сому и дендриты при ретроградном применении. Удаление трех ключевых генов мембранных белков в штамме псевдобешенства PRV-Bartha блокирует антероградное распространение вируса и позволяет добавлять дополнительные манипуляции с вирусной ДНК, такие как флуоресценция, что позволяет отслеживать ретроградные цепи. ^[8]

Фтор-золото

Фтор-золото, также известное как гидроксистильбамидин , представляет собой невирусный флуоресцентный ретроградный индикатор, движение которого вверх по аксону и по дендритному дереву можно визуализировать с помощью флуоресцентной микроскопии или иммуногистохимии. ^[9]

См. также

Ссылки

^ О'Доннелл, П.; Лавин, А.; Энквист, Л.В.; Грейс, А.А.; Кард, JP (1997). «Взаимосвязанные параллельные цепи между прилежащим ядром крысы и таламусом, обнаруженные с помощью ретроградного транссинаптического транспорта вируса псевдобешенства» . Журнал неврологии . 17 (6): 2143–2167. doi : 10.1523/jneurosci.17-06-02143.1997 . ПМК 6793770 . ПМИД 9045740 .
^ Луо, АХ; Астон-Джонс, Г. (2009). «Проекция контура от супрахиазматического ядра к вентральной области покрышки: новый путь циркадного выхода» . Европейский журнал неврологии . 29 (4): 748–760. дои : 10.1111/j.1460-9568.2008.06606.x . ПМК 3649071 . ПМИД 19200068 .
^ Jump up to: ^а ^б Дэвис, Бенджамин М.; Ралл, Гленн Ф.; Шнелл, Матиас Дж. (06 ноября 2015 г.). «Все, что вы всегда хотели знать о вирусе бешенства (но боялись спросить)» . Ежегодный обзор вирусологии . 2 (1): 451–71. doi : 10.1146/annurev-virology-100114-055157 . ПМЦ 6842493 . ПМИД 26958924 .
^ Кац, LC; Буркхальтер, А.; Дрейер, WJ (9 августа 1984 г.). «Флуоресцентные латексные микросферы как ретроградный нейронный маркер для исследований зрительной коры in vivo и in vitro». Природа . 310 (5977): 498–500. Бибкод : 1984Natur.310..498K . дои : 10.1038/310498a0 . ПМИД 6205278 . S2CID 36191957 .
^ Уикершам, И.Р., Лион, округ Колумбия, Барнард Р.Дж. и др. (март 2007 г.). «Моносинаптическое ограничение транссинаптического отслеживания от одиночных генетически направленных нейронов» . Нейрон . 53 (5): 639–47. дои : 10.1016/j.neuron.2007.01.033 . ПМК 2629495 . ПМИД 17329205 .
^ ТоталБокс; ТВХ (01.01.2011). Достижения в области исследований бешенства . Эльзевир Наука. ISBN 9780123870414 . OCLC 968996286 .
^ Хуанг, З. Джош; Цзэн, Хункуй (10 июля 2013 г.). «Генетические подходы к нейронным цепям мыши». Ежегодный обзор неврологии . 36 : 183–215. doi : 10.1146/annurev-neuro-062012-170307 . ПМИД 23682658 .
^ Энквист, LW (1 декабря 2002 г.). «Использование специфического распространения вируса псевдобешенства в центральной нервной системе: взгляд на патогенез и средства отслеживания цепей» . Журнал инфекционных болезней . 186 (Дополнение_2): S209–S214. дои : 10.1086/344278 . ISSN 0022-1899 . ПМИД 12424699 .
^ Науманн, Т.; Хартиг, В.; Фротшер, М. (15 ноября 2000 г.). «Ретроградное отслеживание с помощью фтор-золота: различные методы обнаружения индикаторов на ультраструктурном уровне и нейродегенеративные изменения нейронов с обратным заполнением в долгосрочных исследованиях». Журнал методов нейробиологии . 103 (1): 11–21. дои : 10.1016/s0165-0270(00)00292-2 . ISSN 0165-0270 . ПМИД 11074092 . S2CID 24155326 .

Дальнейшее чтение

Ретроградное отслеживание широко использовалось в широком спектре нейробиологических исследований, включая следующие примеры:

Сун, Чэнхуэй; Элерс, Ванесса Л.; Мойер, Джеймс Р. (30 сентября 2015 г.). «Кондиционирование страха следа дифференциально модулирует внутреннюю возбудимость медиальной префронтальной коры и базолатерального комплекса проекционных нейронов миндалевидного тела в инфралимбической и прелимбической коре» . Журнал неврологии . 35 (39): 13511–13524. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2329-15.2015 . ISSN 0270-6474 . ПМК 4588614 . ПМИД 26424895 .
Бачкаи, Тимеа; Рузнак, Золтан; Паксинос, Джордж; Уотсон, Чарльз (1 января 2014 г.). «Мышечно-топическая организация мотонейронов, питающих мышцы задних конечностей мыши: количественное исследование с использованием ретроградной трассировки фтор-золотом». Структура и функции мозга . 219 (1): 303–321. дои : 10.1007/s00429-012-0501-7 . hdl : 20.500.11937/26565 . ISSN 1863-2653 . ПМИД 23288256 . S2CID 17675285 .
Шварц, Линдси А.; Миямичи, Казунари; Гао, Сяоцзин Дж.; Бейер, Кевин Т.; Вайсборд, Брэндон; ДеЛоач, Кэтрин Э.; Рен, Цзин; Ибанес, Сэнди; Маленка, Роберт С. (2015). «Вирусно-генетическое отслеживание организации ввода-вывода центрального норадреналинового контура» . Природа . 524 (7563): 88–92. Бибкод : 2015Natur.524...88S . дои : 10.1038/nature14600 . ПМЦ 4587569 . ПМИД 26131933 .
Охара, Шинья; Сато, Шо; Цуцуи, Кен-Ичиро; Виттер, Менно П.; Иидзима, Тосио (6 ноября 2013 г.). «Организация мультисинаптических входов в дорсальную и вентральную зубчатую извилину: ретроградное транссинаптическое отслеживание с вектором вируса бешенства у крысы» . ПЛОС ОДИН . 8 (11): е78928. Бибкод : 2013PLoSO...878928O . дои : 10.1371/journal.pone.0078928 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3819259 . ПМИД 24223172 .
ДеНардо, Лаура А; Бернс, Доминик С; ДеЛоуч, Кэтрин; Ло, Лицюнь (2015). «Связность соматосенсорной и префронтальной коры мыши, исследованная с помощью транссинаптического отслеживания» . Природная неврология . 18 (11): 1687–1697. дои : 10.1038/nn.4131 . ПМЦ 4624522 . ПМИД 26457553 .

[1] О'Доннелл, П.; Лавин, А.; Энквист, Л.В.; Грейс, А.А.; Кард, JP (1997). «Взаимосвязанные параллельные цепи между прилежащим ядром крысы и таламусом, обнаруженные с помощью ретроградного транссинаптического транспорта вируса псевдобешенства» . Журнал неврологии . 17 (6): 2143–2167. doi : 10.1523/jneurosci.17-06-02143.1997 . ПМК 6793770 . ПМИД 9045740 .

[2] Луо, АХ; Астон-Джонс, Г. (2009). «Проекция контура от супрахиазматического ядра к вентральной области покрышки: новый путь циркадного выхода» . Европейский журнал неврологии . 29 (4): 748–760. дои : 10.1111/j.1460-9568.2008.06606.x . ПМК 3649071 . ПМИД 19200068 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б Дэвис, Бенджамин М.; Ралл, Гленн Ф.; Шнелл, Матиас Дж. (06 ноября 2015 г.). «Все, что вы всегда хотели знать о вирусе бешенства (но боялись спросить)» . Ежегодный обзор вирусологии . 2 (1): 451–71. doi : 10.1146/annurev-virology-100114-055157 . ПМЦ 6842493 . ПМИД 26958924 .

[4] Кац, LC; Буркхальтер, А.; Дрейер, WJ (9 августа 1984 г.). «Флуоресцентные латексные микросферы как ретроградный нейронный маркер для исследований зрительной коры in vivo и in vitro». Природа . 310 (5977): 498–500. Бибкод : 1984Natur.310..498K . дои : 10.1038/310498a0 . ПМИД 6205278 . S2CID 36191957 .

[Wickersham2007-5] Уикершам, И.Р., Лион, округ Колумбия, Барнард Р.Дж. и др. (март 2007 г.). «Моносинаптическое ограничение транссинаптического отслеживания от одиночных генетически направленных нейронов» . Нейрон . 53 (5): 639–47. дои : 10.1016/j.neuron.2007.01.033 . ПМК 2629495 . ПМИД 17329205 .

[6] ТоталБокс; ТВХ (01.01.2011). Достижения в области исследований бешенства . Эльзевир Наука. ISBN 9780123870414 . OCLC 968996286 .

[7] Хуанг, З. Джош; Цзэн, Хункуй (10 июля 2013 г.). «Генетические подходы к нейронным цепям мыши». Ежегодный обзор неврологии . 36 : 183–215. doi : 10.1146/annurev-neuro-062012-170307 . ПМИД 23682658 .

[8] Энквист, LW (1 декабря 2002 г.). «Использование специфического распространения вируса псевдобешенства в центральной нервной системе: взгляд на патогенез и средства отслеживания цепей» . Журнал инфекционных болезней . 186 (Дополнение_2): S209–S214. дои : 10.1086/344278 . ISSN 0022-1899 . ПМИД 12424699 .

[9] Науманн, Т.; Хартиг, В.; Фротшер, М. (15 ноября 2000 г.). «Ретроградное отслеживание с помощью фтор-золота: различные методы обнаружения индикаторов на ультраструктурном уровне и нейродегенеративные изменения нейронов с обратным заполнением в долгосрочных исследованиях». Журнал методов нейробиологии . 103 (1): 11–21. дои : 10.1016/s0165-0270(00)00292-2 . ISSN 0165-0270 . ПМИД 11074092 . S2CID 24155326 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]