Wir danken auch Gabriel Hand für kritisches Lesen.

Alle Versuche wurden nach den Richtlinien festgelegten Tierschutz Ausschüsse von Universität von Osaka und Japan Neurowissenschaftliche Gesellschaft durchgeführt.
(1) organotypischen Kokulturen des Thalamus und Großhirnrinde
Hinweis: Die detaillierte Vorgehensweise finden Sie in der ursprünglichen Publikationen7,8,13. Alle Verfahren sollte unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden. Sprague-Dawley (SD) Ratten werden für neuronale Kulturen verwendet.
<ol><li>
Vorbereitung der Reagenzien Hinweis: Bände der folgenden Reagenzien sind für eine Rattengehirn.<ol>
<li>
Vorbereitung 10 x modifizierte N2-Ergänzung 13: Insulin (50 μg/mL), Progesteron (200 nM), Hydrocortison (200 nM), Natriumselenit (300 nM), Transferrin (1 mg/mL), Putrescin (1 mM), Glukose (60 mg/mL)</li>
		<li>
Prepare Serum-haltigen Kulturmedium (10 mL): 85 % DMEM/F12, 10 X geändert N2 Zuschlag von 10 %, 5 % fetalen bovine Serum (FBS)</li>
		<li>
Prepare serumfreien Kulturmedium (20 mL): 90 % DMEM/F12, 10 X geändert N2 Zuschlag von 10 %</li>
		<li>Bereiten Sie Ratte Schweif Kollagen Lösung (0,5 mL). In Kürze nehmen zartere Fasern aus einem Rattenschwanz unter sterilen Bedingungen und brüten in Essigsäure-Lösung über Nacht. Nach Zentrifugation den überstand (ein paar mg/mL) erheben und speichern in einem Kühlschrank-13.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Zubereitung von Speisen Kultur
	<ol>
<li>Legen Sie einen Membran-Einsatz in einer 35 mm Petrischale.</li>
		<li>Die Membran 40-50 μL der Ratte Schweif Kollagen-Lösung hinzu, und verbreiten Sie die Kollagen-Lösung um das Zentrum herum zu.</li>
		<li>Die Membran vollständig in einer sauberen Werkbank der Luft trocknen lassen.</li>
		<li>Setzen Sie 1,5-2 mL Serum-haltigen Kulturmedium in die Schüssel, so dass die Membran mit dem Medium getränkt ist.</li>
		<li>Legen Sie die Kulturschale in einem Inkubator (37 ° C, feuchte Luft von 95 % und 5 % CO2) vor der Beschichtung.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung der kortikalen Scheiben
	<ol>
<li>Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente mit 70 % igem Ethanol für 10 min oder länger.</li>
		<li>Sezieren das ganze Gehirn schnell von einem postnatalen Tag (P) 2 Ratte eiskalte Narkose (mitten in der Eis-Chips für ein paar Minuten).</li>
		<li>Ort des Gehirns in eine 100 mm Petrischale mit 100 mL kaltem Hanks ausgewogen Salzlösung.</li>
		<li>Die Pia Angelegenheit aus dem Gehirn zu entfernen, mit feinen Zangen und kortikale Scheiben (300-400 μm Dicke) aus der visuellen und somatosensorischen Kortex mit mikrochirurgischen Schere schneiden (für Details siehe Abbildung 1). Hinweis: Die Dicke der kortikalen Scheiben wird durch das Ausmaß der Netze unter einem Binokular grob geschätzt. Hinweis: Alternativ können kortikale Scheiben mit einem Vibratome unter sterilen Bedingungen erfolgen.</li>
		<li>Ein paar kortikale Scheiben auf die Membran-Einlage mit einer Einweg-Kunststoff-Pipette zu übertragen.</li>
		<li>Stellen Sie die Positionen der Scheiben in der Mitte des Kultur-Einsatzes mit einer feuerpolierte Pasteurpipette (für Details, siehe8,13) und entfernen Sie überschüssiges Mittel aus dem einfügen. Hinweis: Der Pegel des Mediums etwas unterhalb der Oberfläche der Scheiben, so dass die Scheiben eine ausreichende Versorgung mit Gas und Medium erhalten können. Dies ist entscheidend für die Zellviabilität.</li>
		<li>Pflegen Sie die Scheiben in der Serum-haltigen Nährmedium bei 37 ° C in einem Umfeld von befeuchtete 95 % Luft und 5 % CO2und Kultur allein für einen Tag, bevor ein Thalamische Block genommen und daneben platziert.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung der Thalamische Blöcke
	<ol>
<li>Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente mit 70 % igem Ethanol für 10 min oder länger.</li>
		<li>Eine schwangere Ratte (embryonale 15.Tag) durch intraperitoneale Injektion von Pentobarbital (50 mg/kg), enthält Betäubungsmittel zu betäuben.</li>
		<li>Sezieren Sie jedes Embryo aus den uterinen Hörnern zu, und legen Sie die Embryonen in einem 100 mm Petrischale mit 100 mL kaltem Hanks ausgeglichene Salzlösung.</li>
		<li>Unter einem Binokular das Gehirn von jedem Embryo und schneiden Sie Thalamische Blöcke enthalten vor allem die Ventrobasal komplex und seitlichen gekniet Kern (ca. 0,5 mm x 3)7 mit mikrochirurgischen Schere (siehe Abbildung 1).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Kultur und pflegen organotypischen Kokulturen
	<ol>
<li>Mit einer Pasteurpipette, legen Sie die Thalamische Block neben der ventrikulären Oberfläche der kortikalen Schicht auf die Membranfilter erteilte.</li>
		<li>Pflegen Sie die Kokulturen in das Serum-haltigen Nährmedium bei 37 ° C in einem Umfeld von befeuchtete Luft von 95 % und 5 % CO2.</li>
		<li>Tauschen Sie die Hälfte des Mediums mit dem Kulturmedium serumfreien nach zwei Tagen in der Kultur. Danach tauschen Sie das Medium alle 2-3 Tage. Hinweis: Das Niveau des Mediums sollte nach den Datenträgeraustausch überprüft werden, da es wichtig für das Überleben der Zelle.</li>
	</ol>
</li>
</ol>(2) Elektroporation
Alle Verfahren sollte unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden.
Hinweis: Führen Sie durch Elektroporation einen Tag nach der Vorbereitung der Thalamische Blöcke, Ablösung der Blöcke zu verhindern.
<ol><li>
Plasmide
	<ol>
<li>Machen Sie eine Mischung aus Plasmide wie folgt: pCAGGS-DsRed 2 μg/μL; pCAG-SYP-EGFP 3.5 μg/μL. Hinweis: Die beiden Plasmide mit einem Endotoxin-freie Maxiprep-Kit zu reinigen und in Hanks ausgeglichene Salzlösung auflösen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Elektroporation Gerät einrichten Die elektrischen Instrumente wie ein Stimulator und ein Isolator sollte angeschlossen werden, wie in Abbildung 2dargestellt.<ol>
<li>Verbinden Sie den Stimulator mit biphasischen Isolator.</li>
		<li>Verbinden Sie eine Elektrode (ein Silberdraht 0,2 mm Durchmesser) mit dem Minuspol des Isolators.</li>
		<li>Eine Elektrode (ein Silberdraht 1 mm Durchmesser) in Reihe zu einem 100 Ω Widerstand und der Pluspol des Isolators anschließen.</li>
		<li>Verbinden Sie den Verstärker mit dem Oszilloskop zu überwachen, ob elektrische Ströme über den Widerstand übergeben werden, durch die Messung der Spannung mit dem Verstärker.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung von Glaspipetten Hinweis: Zwei Arten von Glaspipetten Auswurf der Plasmid-Lösung und Anwendung elektrischer Impulse dienen.<ol>
<li>Machen Sie die Pipetten von Glaskapillaren mit einer Elektrode Abzieher.</li>
		<li>Die Tipp für die Auswurf-Pipette (der Kopfkreis sollte 20-50 μm) zu brechen.</li>
		<li>Schleifen Sie und Polieren Sie der Elektrode Pipettenspitze mit Sandpapier gefolgt von Feuer-polieren (der innere Durchmesser sollte 50-200 µm). Hinweis: Die Elektrodenspitze sollte flach und glatt, wie es das Gewebe direkt berührt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Verfahren der Elektroporation
	<ol>
<li>Verbinden Sie die Auswurf und Elektrode Pipetten mit der Manipulatoren.</li>
		<li>Legen Sie ein Silberdraht (0,2 mm Durchmesser) in die Elektrode Pipette.</li>
		<li>Legen Sie die Auswurf-Pipette auf eine 1 mL Spritze mit einem Kunststoffrohr.</li>
		<li>Nehmen Sie > 5 μl Plasmid-Lösung in die Auswurf-Pipette durch Spritze absaugen.</li>
		<li>Legen Sie die Coculture auf der Bühne Elektroporation, und legen Sie die 1 mm Durchmesser Elektrode in das Kulturmedium.</li>
		<li>Legen Sie die Auswurf-Pipette auf die Thalamische Explant.</li>
		<li>Schieben Sie die Spritze manuell, nachdem die Spitze die Oberfläche des Thalamische Blocks berührt. Hinweis: Über 0,5 μL des Plasmids wird die Lösung in der Regel pro Thalamische blockweise eingesetzt.</li>
		<li>Legen Sie die Elektrode Pipette auf Thalamische Block unmittelbar nach der Rücknahme der Auswurf Pipette.</li>
		<li>Elektrische Impulse (50-400 μA, 3 bis 5 Züge der 200 Quadratmeter Impulse von 1 ms Dauer bei 200 Hz) zu liefern. Die Amplitude und die Anzahl der Züge auf dem Oszilloskop zu überwachen. Hinweis: Die Amplitude der elektrischen Ströme hängt von der Innendurchmesser eine Elektrode Pipette13.</li>
		<li>Die Elektrode Pipette zurückziehen und das Gericht in den Inkubator zurück.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Mikroskopische Beobachtung
	<ol>
<li>Setzen der Kulturschale auf einer mikroskopischen Bühne eine aufrechte confocal Mikroskop, ausgestattet mit zwei Filter-Sets für EGFP (Erregung, 488 nm, Emission, 515 nm) und DsRed (Erregung, 514 nm, Emission, 565 nm).</li>
		<li>Nehmen Sie Bilder von 10-25 optischen Abschnitte am 1-7 µm-Schrittweiten mit einem 20 X lange arbeitende Abstand Objektiv. Wählen Sie individuell unterscheidbar beschrifteten Axone die DsRed und SYP-EGFP ausdrücken. Hinweis: Die beobachteten Bereich ist ca. 0,7 x 0,7 mm (entspricht 1024 x 1024 Pixel, d. h., 0,68 μm/Pixel).</li>
		<li>Die Aufnahmen Sie alle 24 h für die tägliche Bildgebung. Innerhalb von 10 min bei Raumtemperatur, und schicken Sie die Kulturen in den Inkubator. Halten Sie für kurz-Intervallzeit Zeitraffer Bildgebung die Kultur in einer Kultur-Kammer, die behauptet, dass die Umwelt von 95 % Luft und 5 % CO2 bei 37 ° c befeuchtet</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kageyama, G. H., Robertson, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+geniculocortical+projections+to+visual+cortex+in+rat:+evidence+early+ingrowth+and+synaptogenesis.">Development of geniculocortical projections to visual cortex in rat: evidence early ingrowth and synaptogenesis.</a> J. Comp. Neurol. 335 (1), 123-148 (1993).</li><li>Lopez-Bendito, G., Molnar, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thalamocortical+development:+how+are+we+going+to+get+there.">Thalamocortical development: how are we going to get there.</a> Nat. Rev. Neurosci. 4 (4), 276-289 (2003).</li><li>Espinosa, J. S., Stryker, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+plasticity+of+the+primary+visual+cortex.">Development and plasticity of the primary visual cortex.</a> Neuron. 75 (2), 230-249 (2012).</li><li>Portera-Cailliau, C., Weimer, R. M., De Paola, V., Caroni, P., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diverse+modes+of+axon+elaboration+in+the+developing+neocortex.">Diverse modes of axon elaboration in the developing neocortex.</a> PLoS Biol. 3 (8), 272 (2005).</li><li>Holtmaat, A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience-dependent+structural+synaptic+plasticity+in+the+mammalian+brain.">Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain.</a> Nat. Rev. Neurosci. 10 (9), 647-658 (2009).</li><li>Bhatt, D. H., Zhang, S., Gan, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+spine+dynamics.">Dendritic spine dynamics.</a> Annu Rev Physiol. 71, 261-282 (2009).</li><li>Yamamoto, N., Kurotani, T., Toyama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+connections+between+the+lateral+geniculate+nucleus+and+visual+cortex+in+vitro.">Neural connections between the lateral geniculate nucleus and visual cortex in vitro.</a> Science. 245 (4914), 192-194 (1989).</li><li>Yamamoto, N., Yamada, K., Kurotani, T., Toyama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+specificity+of+extrinsic+cortical+connections+studied+in+coculture+preparations.">Laminar specificity of extrinsic cortical connections studied in coculture preparations.</a> Neuron. 9 (2), 217-228 (1992).</li><li>Uesaka, N., Hirai, S., Maruyama, T., Ruthazer, E. S., Yamamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+dependence+of+cortical+axon+branch+formation:+a+morphological+and+electrophysiological+study+using+organotypic+slice+cultures.">Activity dependence of cortical axon branch formation: a morphological and electrophysiological study using organotypic slice cultures.</a> J. Neurosci. 25 (1), 1-9 (2005).</li><li>Uesaka, N., Hayano, Y., Yamada, A., Yamamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interplay+between+laminar+specificity+and+activity-dependent+mechanisms+of+thalamocortical+axon+branching.">Interplay between laminar specificity and activity-dependent mechanisms of thalamocortical axon branching.</a> J. Neurosci. 27 (19), 5215-5223 (2007).</li><li>Uesaka, N., Nishiwaki, M., Yamamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+cell+electroporation+method+for+axon+tracing+in+cultured+slices.">Single cell electroporation method for axon tracing in cultured slices.</a> Dev. Growth Differ. 50 (6), 475-477 (2008).</li><li>Matsumoto, N., Hoshiko, M., Sugo, N., Fukazawa, Y., Yamamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synapse-dependent+and+independent+mechanisms+of+thalamocortical+axon+branching+are+regulated+by+neuronal+activity.">Synapse-dependent and independent mechanisms of thalamocortical axon branching are regulated by neuronal activity.</a> Dev Neurobiol. 76 (3), 323-336 (2016).</li><li>Matsumoto, N., Sasaki, K., Yamamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroporation+Method+for+Mammalian+CNS+Neurons+in+Organotypic+Slice+Cultures.">Electroporation Method for Mammalian CNS Neurons in Organotypic Slice Cultures.</a> Electroporation Methods in Neuroscience. , 159-168 (2015).</li><li>Molnar, Z., Blakemore, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lack+of+regional+specificity+for+connections+formed+between+thalamus+and+cortex+in+coculture.">Lack of regional specificity for connections formed between thalamus and cortex in coculture.</a> Nature. 351 (6326), 475-477 (1991).</li><li>Bolz, J., Novak, N., Staiger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+specific+afferent+connections+in+organotypic+slice+cultures+from+rat+visual+cortex+cocultured+with+lateral+geniculate+nucleus.">Formation of specific afferent connections in organotypic slice cultures from rat visual cortex cocultured with lateral geniculate nucleus.</a> J. Neurosci. 12 (8), 3054-3070 (1992).</li><li>Yamamoto, N., 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=Inhibitory+mechanism+by+polysialic+acid+for+lamina-specific+branch+formation+of+thalamocortical+axons.">Inhibitory mechanism by polysialic acid for lamina-specific branch formation of thalamocortical axons.</a> J. Neurosci. 20 (24), 9145-9151 (2000).</li><li>Yamamoto, N., 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=Characterization+of+factors+regulating+lamina-specific+growth+of+thalamocortical+axons.">Characterization of factors regulating lamina-specific growth of thalamocortical axons.</a> J Neurobiol. 42 (1), 56-68 (2000).</li><li>Ohnami, S., 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=Role+of+RhoA+in+activity-dependent+cortical+axon+branching.">Role of RhoA in activity-dependent cortical axon branching.</a> J. Neurosci. 28 (37), 9117-9121 (2008).</li><li>Yamada, 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=Role+of+pre-+and+postsynaptic+activity+in+thalamocortical+axon+branching.">Role of pre- and postsynaptic activity in thalamocortical axon branching.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (16), 7562-7567 (2010).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Das aktuelle Protokoll ist auch ein leistungsfähiges Werkzeug, Entwicklungsaspekte der wachsenden Axone anders als der TC Projektion11zu studieren. Zum Beispiel ermöglicht eine Kombination der kortikalen Stück Kultur und die Elektroporation Technik Visualisierung einzelner axonalen Morphologie der kortikalen Neuronen und langfristige Beobachtung9,18.
Mithilfe des aktuellen Protokolls können die Rollen von interessanten Genen in Axon verzweigen und Synapse Bildung auch durch Co Ausdruck von fluoreszierenden Proteinen und Interesse-Gene analysiert werden. In der Regel sind mehr als 90 % der fluoreszierenden Proteins mit dem Ausdruck ihrer Zellen mit einem zweiten Plasmid Co transfiziert wenn das molare Verhältnis von Plasmid-Lösungen bis 1:218,19angepasst wird. Jedoch das optimale Verhältnis möglicherweise anders als Co-Transfektion Wirksamkeit und Ausdruck sind unter Vektoren lagen.
Obwohl das aktuelle Protokoll für Zeitraffer Experimente effizient ist, gibt es einige technische Probleme. Für die tägliche Bildgebung wurde ein Coculture auf einer mikroskopischen Bühne jeden Tag gelegt. Obwohl axonalen Entwicklung nicht offenbar täglich bildgebenden10ernsthaft betroffen sind, sollte jede Beobachtung innerhalb von 10 min bis zum Verdampfen des Kulturlösung und Veränderung des pH-Wertes des Kulturmediums zu minimieren abgeschlossen sein. Alternativ wäre es besser, Temperatur-, Feuchtigkeits- und pH-Wert der Kulturen auf der mikroskopischen Stufe12zu erhalten.

Die Thalamocortical (TC) Projektion in das Gehirn von Säugetieren ist ein geeignetes System, Axon Guidance und targeting Mechanismen zu untersuchen. Während der Entwicklung wachsen sensorische TC Axone in die kortikale Platte und Form Zweige und Synapsen bevorzugt in Schicht IV der primären sensorischen Bereiche in der Großhirnrinde1,2. Auch nach Gründung der grundlegenden Verbindungen sind abhängig von Veränderungen der Umwelt3,4axonalen Lauben und synaptischen Terminals umgebaut. Jedoch wie TC Axon Morphologie dynamisch geändert ist schlecht verstanden. Einer der Hauptgründe ist das Fehlen einer angemessenen Technik, strukturelle Veränderungen auf eine einzelne Zellenebene zu beobachten. Obwohl jüngste Entwicklungen in der Mikroskopie, wie zwei-Photonen-Mikroskopie, direkten Beobachtung von lebenden kortikale Neuronen in Vivoerlaubt haben, gibt es noch technische Einschränkungen für die Erfassung der gesamten TC Trajektorien5, 6. daher, in-vitro- Methoden für live Aufnahmen von TC Axone böte leistungsstarke Tools für Strukturanalysen der Axon verzweigen und Synapse Formation.
Unsere Gruppe zum ersten Mal gegründet eine statische Slice-Kultur-Methode mit durchlässige Membran7. Mit dieser Methode eine Ratte kortikalen Scheibe war mit einem sensorischen Thalamische Block cocultured und Lamina-spezifische TC Verbindungen wurden in diesem organotypischen Kokulturen7,8zusammengefaßt. Spärliche Beschriftung mit einem fluoreszierenden Protein weiter konnten wir beobachten, TC Axon Wachstum und Zweig Bildung9,10,11. Vor kurzem haben wir eine neuartige Methode zur gleichzeitigen Darstellung von Verzweigungen und Synapse Bildung von individuellen TC Axone in die organotypischen cocultures12. Um TC Axone und präsynaptischen Websites gleichzeitig visualisieren, waren DsRed und Verschlagwortet mit EGFP Synaptophysin (SYP-EGFP) Co transfizierten in eine kleine Anzahl von Thalamische Neurone durch Elektroporation organotypischen Coculture. Die aktuelle Methode morphologische Analyse des TC Axone erleichtert und ermöglicht eine langfristige Beobachtung, die verwendet werden können, um den ursächlichen Zusammenhang zwischen Axon verzweigen und Synapse Bildung zu zeigen.

<table style="border-collapse:collapse;width:344pt" width="459">
	<colgroup>
		<col style="width:113pt" width="151" />
		<col style="width:89pt" width="119" />
		<col style="width:84pt" width="112" />
		<col style="width:58pt" width="77" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">DMEM/F12</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">GIBCO</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">11320-033</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Hanks&#8217; balanced salt solution (HBSS)</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Nissui</td>
			<td class="xl21" style="width:84pt" width="112">5905</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Thermo Scientific</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">SH30396-03</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77">Hyclone</td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Insulin</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Sigma</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">I6634</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Progesterone</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Sigma</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">P8783</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Hydrocortisone</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Sigma&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">H0888</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Sodium selenite</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Wako Pure 
			Chemical Industries</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">192-10843</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Transferrin&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Sigma</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">T1147</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Putrescine&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Sigma</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">P5780</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Glucose</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Wako 
			Pure Chemical Industries</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">16806-25</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">35 mm petri dishes</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Falcon</td>
			<td class="xl21" style="width:84pt" width="112">351008</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Millicell-CM insert</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Millipore</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">PICMORG50</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">100 mm petri dishes</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">BIO-BIK</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">I-90-20</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77">petri dish sterrile</td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">HiPure Plasmid Maxiprep Kit</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Invitrogen</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">K210006</td>
			<td class="xl23" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="59" style="height:44.25pt">
			<td class="xl20" height="59" style="width:113pt;height:44.25pt" width="151">Disposable sterile plastic pipettes</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119"></td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">202-IS</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77">transfer pipets sterile</td>
		</tr>
		<tr height="54" style="height:40.5pt">
			<td class="xl20" height="54" style="width:113pt;height:40.5pt" width="151">Glass capillary: OD 1.2 mm</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Narishige</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">&#160;G-1.2</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77">inner diameter, 1.2 mm</td>
		</tr>
		<tr height="53" style="height:39.75pt">
			<td class="xl20" height="53" style="width:113pt;height:39.75pt" width="151">Silver wire: 0.2 and 1 mm&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Nilaco</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">AG-401265 (diameter, 0.2 mm), AG-401485 (diameter, 1.0 mm)</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">1 mL syringe</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Terumo</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">SS-01T</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Stimulator&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">A.M.P.I</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">Master 8</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Biphasic isolator&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">BAK ELECTRONICS</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">BSI-2</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Amplifier&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">A-M Systems</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">Model 1800</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Oscilloscope</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Hitachi</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">VC-6723</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Manipulator</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Narishige</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">SM-15</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Micromanipulator</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Narishige</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">MO-10</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Stereomicroscope&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Olympus</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">SZ40</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Universal stand&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Olympus</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">SZ-STU2</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Light illumination system&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Olympus</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">LG-PS2, LG-DI, HLL301</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Electrode puller&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Narishige</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">PC-10</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Confocal microscope</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Nikon</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">Digital eclipse C1 laser</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">x20 objective</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Nikon</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">ELWD 20x/0.45</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Culture chamber</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Tokai Hit</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">UK A16-U</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Sprague-Dawley (SD) rat</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Japan SLC and Nihon-Dobutsu</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112"></td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
		<tr height="40" style="height:30.0pt">
			<td class="xl20" height="40" style="width:113pt;height:30.0pt" width="151">Microsurgery scissors</td>
			<td class="xl20" style="width:89pt" width="119">Natsume&#160;</td>
			<td class="xl20" style="width:84pt" width="112">MB-54-1</td>
			<td class="xl20" style="width:58pt" width="77"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of thalamocortical axon branching and synapse formation in organotypic cocultures

Axon verzweigen und Synapse Bildung sind entscheidende Prozesse für die Festlegung der genauen neuronale Schaltkreise. Während der Entwicklung bilden sensorische Thalamocortical (TC) Axone Zweige und Synapsen in bestimmten Schichten der Großhirnrinde. Trotz der offensichtlichen räumliche Korrelation zwischen Axon verzweigen und Synapse Bildung ist die kausale Beziehung zwischen ihnen kaum verstanden. Um dieses Problem zu beheben, haben wir vor kurzem eine Methode für die gleichzeitige Darstellung von Verzweigungen und Synapse Bildung von individuellen TC Axone in organotypischen Kokulturen entwickelt.
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode besteht aus einer Kombination von organotypischen Coculture und Elektroporation. Organotypischen Kokulturen des Thalamus und Großhirnrinde erleichtern, Genmanipulation und Beobachtung der axonalen Prozesse, Erhaltung der charakteristischen Strukturen wie laminar Konfiguration. Zwei unterschiedliche Plasmide Codierung DsRed und Verschlagwortet mit EGFP Synaptophysin (SYP-EGFP) wurden Co transfizierten in eine kleine Anzahl von Thalamische Neurone durch Elektroporation-Technik. Diese Methode erlaubt uns, individuelle axonalen Morphologien von TC Neuronen und ihren präsynaptischen Websites gleichzeitig visualisieren. Die Methode aktiviert auch Langzeit-Beobachtung, der den ursächlichen Zusammenhang zwischen Axon verzweigen und Synapse Bildung offenbart.

Das Experiment beschriebenen hier zielt darauf ab, die Beziehung zwischen TC Axon verzweigen und Synapse Bildung zu offenbaren. Um gleichzeitig visualisieren axonalen Flugbahnen und Standorte der präsynaptischen Seiten, einzelne oder wenige Thalamische Zellen in organotypischen Kokulturen wurden mit zwei Plasmide Codierung SYP-EGFP und DsRed mit Elektroporation transfiziert. In der zweiten Woche in Kultur wurden individuell unterscheidbar TC Axone durch DsRed (Abbildung 3) eindeutig gekennzeichnet. Nur die Axone, die DsRed und SYP-EGFP ausgestellt wurden zur Beobachtung ausgewählt. Beschriftete TC Axone das kortikale Slice überfallen und Zweige gebildet, vor allem in den oberen Schichten, darauf hinweist, dass Thalamische Axone in die organotypischen cocultures Form Zweige mit laminarer Spezifität ähnelt, die in Vivo7, gefunden 8,10,14,15,16,17. Zur gleichen Zeit konnte punctata Aggregationen von SYP-EGFP (SYP-EGFP Puncta) entlang DsRed beschriftet TC Axone (Abbildung 3-D-3F) beobachtet werden. Da diese SYP-EGFP Puncta waren meist colocalized mit Immunopositive Signale für VGLUT2, die präsynaptischen Marker für Thalamische Zellen, und PSD95, die eine allgemeine postsynaptischen Marker ist, ist es wahrscheinlich dass SYP-EGFP Puncta meist präsynaptischen darstellen Seiten im TC Axone12.
Time-Lapse Bildgebung des TC Axone weiter zeigte, dass Axon Verzweigung und Synapse Bildung von Thalamische Neurone wurden kontinuierlich und dynamisch mit Addition und Eliminierung (Abbildung 4)12. Darüber hinaus fanden die meisten Niederlassungen entstehen aus SYP-EGFP Puncta, darauf hinweist, dass präsynaptischen Websites Zweig Bildung (für Details, siehe12) auslösen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56553/56553fig1.jpg"> Abbildung 1 . Das Verfahren zur Vorbereitung einer organotypischen Kokulturen des Thalamus und Großhirnrinde. (A) die Draufsicht des Neugeborenen Rattengehirn. Der erste Schnitt erfolgt parallel zur Mittellinie (1). Dann sind 300 - 500 μm dicken koronalen Abschnitte aus der primären visuellen und somatosensorischen Cortex (2) schneiden. Stellen Sie abschließend eine parasagittalen geschnitten, um die kortikalen Scheiben (3) zu erhalten. (B) eine schematische Darstellung einer organotypischen Coculture des Thalamus und Großhirnrinde. Kortikale Scheiben aus postnatale 2.Tag Ratte und Thalamische Blöcke aus embryonalen 15.Tag sind auf Membranfilter cocultured. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56553/56553fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56553/56553fig2.jpg"> Abbildung 2 . Eine schematische Darstellung von elektrischen Instrumenten für die Elektroporation. Der Stimulator, der Isolator und die Elektrode Pipette sind in Reihe geschaltet. Negativ geladenen DNA zu liefern, ist die Elektrode Pipette mit dem Minuspol des Isolators verbunden. Die elektrischen Ströme für die Elektroporation können mit dem Oszilloskop überwacht werden. TH: Thalamus. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56553/56553fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56553/56553fig3.jpg"> Abbildung 3 . Thalamocortical Axone in eine Coculture nach 2 Wochen in der Kultur. (A–F) Coexpression von SYP-EGFP mit DsRed in einem Axon Thalamocortical (TC). DsRed plus SYP-EGFP Plasmide worden in kultivierten Thalamische Zellen an 1 Tag in Vitro (DIV) mit Elektroporation eingeführt. (A) eine organotypischen Coculture Thalamische und kortikalen Scheiben nach 12 DIV. (B) mit der Bezeichnung von A DsRed Thalamische Zelle erstreckt sich ein Axon in der kortikalen Slice und Zweige in den oberen Schichten bildet. (C) ein vergrößertes Bild die boxed Region in (A). (D-F) zeigen die DsRed beschriftet TC Axon (D) und SYP-EGFP Puncta (E) in die boxed Region (c). Diskrete Anhäufung von SYP-EGFP wurde entlang einer einzigen TC Axon beobachtet. TH: Thalamus. Skalieren Sie Bars: (B) 1 mm, (C) 100 µm und (F) 20 µm. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56553/56553fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56553/56553fig4v2.jpg"> Abbildung 4 . Zeitraffer Bildgebung ein Thalamocortical Axon Ausdruck SYP-EGFP und DsRed in einem organotypischen Coculture. In kultivierten Thalamische Zellen in 1 DIV mit Elektroporation DsRed plus SYP-EGFP Plasmide eingeführt. Dieses Axon abgebildet wurde täglich über 4 Tage (11 DIV 14 DIV). Maßstabsleiste: 50 µm. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56553/56553fig4v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Visualization of Thalamocortical Axon Branching and Synapse Formation in Organotypic Cocultures

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode für die gleichzeitige Darstellung von Thalamocortical Axon Verzweigung und Synapse Bildung in organotypischen Kokulturen des Thalamus und Großhirnrinde. Individuelle Thalamocortical Axone und ihre präsynaptischen Terminals werden durch eine einzelne Zelle Elektroporation Technik mit DsRed und GFP-Tags Synaptophysin visualisiert.

Visualisierung von Thalamocortical Axon Verzweigung und Synapse Bildung in organotypischen Kokulturen

Axon branching and synapse formation are crucial processes for establishing precise neuronal circuits. During development, sensory thalamocortical (TC) ...

visualization-thalamocortical-axon-branching-synapse-formation

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

6.4K Aufrufe.  Kanazawa University. Dieses Protokoll beschreibt eine Methode für die gleichzeitige Darstellung von Thalamocortical Axon Verzweigung und Synapse Bildung in organotypischen Kokulturen des Thalamus und Großhirnrinde. Individuelle Thalamocortical Axone und ihre präsynaptischen Terminals werden durch eine einzelne Zelle Elektroporation Technik mit DsRed und GFP-Tags Synaptophysin visualisiert.

Serie: Visualization of Thalamocortical Axon Branching and Synapse Formation in Organotypic Cocultures

Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, parameter-based computer animation offers the opportunity to independently manipulate any number of behavioral, morphological, or spectral characteristics in the context of realistic, moving images of animals on screen. A major limitation of conventional playback, however, is that the visual stimulus lacks the ability to interact with the live animal. Borrowing from video-game technology, we have created an automated, interactive system for video playback that controls animations in response to real-time signals from a video tracking system. We demonstrated this method by conducting mate-choice trials on female swordtail fish, Xiphophorus birchmanni. Females were given a simultaneous choice between a courting male conspecific and a courting male heterospecific (X. malinche) on opposite sides of an aquarium. The virtual male stimulus was programmed to track the horizontal position of the female, as courting males do in the wild. Mate-choice trials on wild-caught X. birchmanni females were used to validate the prototype's ability to effectively generate a realistic visual stimulus.

Video playback is a widely used technique in animal behavior. We created and evaluated a program that applies rules-based, interactive playback of 3-D computer animations in response to real-time, automated data on subject behavior.

Automatisierte Interactive Video Playback für Studies of Animal Communication

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, ...

Forschung

Neurowissenschaften

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

Proprioception is the ability to sense the motion, or position, of body parts by responding to stimuli arising within the body. In fruitflies and other insects proprioception is provided by specialized sensory organs termed chordotonal organs (ChOs) 2. Like many other organs in Drosophila, ChOs develop twice during the life cycle of the fly. First, the larval ChOs develop during embryogenesis. Then, the adult ChOs start to develop in the larval imaginal discs and continue to differentiate during metamorphosis.
The development of larval ChOs during embryogenesis has been studied extensively 10,11,13,15,16. The centerpiece of each ChO is a sensory unit composed of a neuron and a scolopale cell. The sensory unit is stretched between two types of accessory cells that attach to the cuticle via specialized epidermal attachment cells 1,9,14. When a fly larva moves, the relative displacement of the epidermal attachment cells leads to stretching of the sensory unit and consequent opening of specific transient receptor potential vanilloid (TRPV) channels at the outer segment of the dendrite 8,12. The elicited signal is then transferred to the locomotor central pattern generator circuit in the central nervous system.
Multiple ChOs have been described in the adult fly 7. These are located near the joints of the adult fly appendages (legs, wings and halters) and in the thorax and abdomen. In addition, several hundreds of ChOs collectively form the Johnston's organ in the adult antenna that transduce acoustic to mechanical energy 3,5,17,4.
In contrast to the extensive knowledge about the development of ChOs in embryonic stages, very little is known about the morphology of these organs during larval stages. Moreover, with the exception of femoral ChOs 18 and Johnston's organ, our knowledge about the development and structure of ChOs in the adult fly is very fragmentary.
Here we describe a method for staining and visualizing ChOs in third instar larvae and pupae. This method can be applied together with genetic tools to better characterize the morphology and understand the development of the various ChOs in the fly.

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

A method to immunostain and visualize chordotonal organs in larvae and pupae of Drosophila melanogaster is described.

Visualisierung von Propriozeptoren in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven und Puppen

Proprioception is the ability to sense the motion, or position, of body parts by responding to stimuli arising within the body. In fruitflies and other ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct electrophysiological characterization of the synaptic connections between individual neurons, but also pharmacological manipulation of either the presynaptic or the postsynaptic neuron. When carried out in organotypic hippocampal slice cultures, the probability that two neurons are synaptically connected is significantly increased. This preparation readily enables identification of cell types, and the neurons maintain their morphology and properties of synaptic function similar to that in native brain tissue. A major advantage of paired whole cell recordings is the highly precise information it can provide on the properties of synaptic transmission and plasticity that are not possible with other more crude techniques utilizing extracellular axonal stimulation. Paired whole cell recordings are often perceived as too challenging to perform. While there are challenging aspects to this technique, paired recordings can be performed by anyone trained in whole cell patch clamping provided specific hardware and methodological criteria are followed. The probability of attaining synaptically connected paired recordings significantly increases with healthy organotypic slices and stable micromanipulation allowing independent attainment of pre- and postsynaptic whole cell recordings. While CA3-CA3 pyramidal cell pairs are most widely used in the organotypic slice hippocampal preparation, this technique has also been successful in CA3-CA1 pairs and can be adapted to any neurons that are synaptically connected in the same slice preparation. In this manuscript we provide the detailed methodology and requirements for establishing this technique in any laboratory equipped for electrophysiology.

Pair recordings are simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling precise electrophysiological and pharmacological characterization of the synapses between individual neurons. Here we describe the detailed methodology and requirements for establishing this technique in organotypic hippocampal slice cultures in any laboratory equipped for electrophysiology.

Gepaart ganze Zelle Recordings in Organotypische Hippocampus

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

Inhibitory Synapse Formation in a Co-culture Model Incorporating GABAergic Medium Spiny Neurons and HEK293 Cells Stably Expressing GABAA Receptors

Inhibitory neurons act in the central nervous system to regulate the dynamics and spatio-temporal co-ordination of neuronal networks. GABA (&#947;-aminobutyric acid) is the predominant inhibitory neurotransmitter in the brain. It is released from the presynaptic terminals of inhibitory neurons within highly specialized intercellular junctions known as synapses, where it binds to GABAA receptors (GABAARs) present at the plasma membrane of the synapse-receiving, postsynaptic neurons. Activation of these GABA-gated ion channels leads to influx of chloride resulting in postsynaptic potential changes that decrease the probability that these neurons will generate action potentials. 
During development, diverse types of inhibitory neurons with distinct morphological, electrophysiological and neurochemical characteristics have the ability to recognize their target neurons and form synapses which incorporate specific GABAARs subtypes. This principle of selective innervation of neuronal targets raises the question as to how the appropriate synaptic partners identify each other. 
To elucidate the underlying molecular mechanisms, a novel in vitro co-culture model system was established, in which medium spiny GABAergic neurons, a highly homogenous population of neurons isolated from the embryonic striatum, were cultured with stably transfected HEK293 cell lines that express different GABAAR subtypes. Synapses form rapidly, efficiently and selectively in this system, and are easily accessible for quantification. Our results indicate that various GABAAR subtypes differ in their ability to promote synapse formation, suggesting that this reduced in vitro model system can be used to reproduce, at least in part, the in vivo conditions required for the recognition of the appropriate synaptic partners and formation of specific synapses. Here the protocols for culturing the medium spiny neurons and generating HEK293 cells lines expressing GABAARs are first described, followed by detailed instructions on how to combine these two cell types in co-culture and analyze the formation of synaptic contacts.

Inhibitory Synapse Formation in a Co-culture Model Incorporating GABAergic Medium Spiny Neurons and HEK293 Cells Stably Expressing GABAA Receptors

The molecular mechanisms that co-ordinate the formation of inhibitory GABAergic synapses during ontogeny are largely unknown. To study these processes,we have developed a co-culture model system which incorporates embryonic medium spiny GABAergic neurons cultured together with stably transfected human embryonic kidney 293 (HEK293) cells expressing functional GABAA receptors.

Hemmende Synapse Formation in einer Co-Kultur Modell mit GABAergen mittelgroßen Projektionsneuronen und HEK293-Zellen, die GABA<sub&gt; A</sub&gt; Receptors

Inhibitory neurons act in the central nervous system to regulate the dynamics and spatio-temporal co-ordination of neuronal networks. GABA ...

Whole-mount Imaging of Mouse Embryo Sensory Axon Projections

The visualization of full-length neuronal projections in embryos is essential to gain an understanding of how mammalian neuronal networks develop. Here we describe a method to label in situ a subset of dorsal root ganglion (DRG) axon projections to assess their phenotypic characteristics using several genetically manipulated mouse lines. The TrkA-positive neurons are nociceptor neurons, dedicated to the transmission of pain signals. We utilize a TrkAtaulacZ mouse line to label the trajectories of all TrkA-positive peripheral axons in the intact mouse embryo. We further breed the TrkAtaulacZ line onto a Bax null background, which essentially abolishes neuronal apoptosis, in order to assess growth-related questions independently of possible effects of genetic manipulations on neuronal survival. Subsequently, genetically modified mice of interest are bred with the TrkAtaulacZ/Bax null line and are then ready for study using the techniques described herein. This presentation includes detailed information on mouse breeding plans, genotyping at the time of dissection, tissue preparation, staining and clearing to allow for visualization of full-length axonal trajectories in whole-mount preparation.

We present here an optimized protocol to genotype, stain and prepare fetal mice for the imaging of peripheral nociceptor axon projections in the whole animal, as an effective method to assess sensory axon growth phenotypes in developing genetically engineered mice.

Whole-Mount-Imaging von Mouse Embryo Sinnes Axon Projektionen

The visualization of full-length neuronal projections in embryos is essential to gain an understanding of how mammalian neuronal networks develop. Here we ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular guidance cues like netrin-1 and results in dramatic increases to the surface area of the axonal plasma membrane. Netrin-1-dependent axon branching likely involves temporal and spatial control of plasma membrane expansion, the components of which are supplied through exocytic vesicle fusion. These fusion events are preceded by formation of SNARE complexes, comprising a v-SNARE, such as VAMP2 (vesicle-associated membrane protein 2), and plasma membrane t-SNAREs, syntaxin-1 and SNAP25 (synaptosomal-associated protein 25). Detailed herein isa multi-pronged approach used to examine the role of SNARE mediated exocytosis in axon branching. The strength of the combined approach is data acquisition at a range of spatial and temporal resolutions, spanning from the dynamics of single vesicle fusion events in individual neurons to SNARE complex formation and axon branching in populations of cultured neurons. This protocol takes advantage of established biochemical approaches to assay levels of endogenous SNARE complexes and Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) microscopy of cortical neurons expressing VAMP2 tagged with a pH-sensitive GFP (VAMP2-pHlourin) to identify netrin-1 dependent changes in exocytic activity in individual neurons. To elucidate the timing of netrin-1-dependent branching, time-lapse differential interference contrast (DIC) microscopy of single neurons over the order of hours is utilized. Fixed cell immunofluorescence paired with botulinum neurotoxins that cleave SNARE machinery and block exocytosis demonstrates that netrin-1 dependent axon branching requires SNARE-mediated exocytic activity.

Light microscopy techniques coupled with biochemical assays elucidate the involvement of SNARE-mediated exocytosis in netrin-dependent axon branching. This combination of techniques permits identification of molecular mechanisms controlling axon branching and cell shape change.

Kombinierte Methodiken Verwendung der Rolle der Plasmamembran Lieferung Während Axon Branching und Neuronale Morphogenese zu definieren

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

Quadruple Immunostaining of the Olfactory Bulb for Visualization of Olfactory Sensory Axon Molecular Identity Codes

The mouse olfactory system is often used to study mechanisms of neural circuit formation&#12288;because of its simple anatomical structure. An Olfactory Sensory Neuron (OSN) is a bipolar cell with a single dendrite and a single unbranched axon. An OSN expresses only one Olfactory Receptor (OR) gene, OSNs expressing a given type of OR converge their axons to a few sets of invariant glomeruli in the Olfactory Bulb (OB). A remarkable feature of OSN projection is that the expressed ORs play instructive roles in axonal projection. ORs regulate the expression of multiple axon-sorting molecules and generate the combinatorial molecular code of axon-sorting molecules at the OSN axon termini. Thus, to understand the molecular mechanisms of OR-specific axon guidance mechanisms, it is vital to characterize their expression profiles at the OSN axon termini within the same glomerulus. The aim of this article was to introduce methods for collecting as many glomeruli as possible on a single OB section and for performing immunostaining using multiple antibodies. This would allow the comparison and analysis of the expression patterns of axon-sorting molecules without staining variation between OB sections.

Olfactory sensory neurons express a wide variety of axon-sorting molecules to establish proper neural circuitry. This protocol describes an immunohistochemical staining method to visualize combinatorial expressions of axon-sorting molecules at the axon termini of olfactory sensory neurons.

Quadruple Immunfärbung der olfaktorischen Glühbirne zur Visualisierung von olfaktorischen sensorischen Axon Molecular Identity Codes

The mouse olfactory system is often used to study mechanisms of neural circuit formation&#12288;because of its simple anatomical structure. An Olfactory ...

Improving the Application of High Molecular Weight Biotinylated Dextran Amine for Thalamocortical Projection Tracing in the Rat

High molecular weight biotinylated dextran amine (BDA) has been used as a highly sensitive neuroanatomical tracer for many decades. Since the quality of its labeling was affected by various factors, here, we provide a refined protocol for the application of high molecular weight BDA for studying optimal neural labeling in the central nervous system. After stereotactic injection of BDA into the ventral posteromedial nucleus (VPM) of the thalamus in the rat through a delicate glass pipette, BDA was stained with fluorescent streptavidin-Alexa (AF) 594 and counterstained with fluorescent Nissl stain AF500/525. On the background of green Nissl staining, the red BDA labeling, including neuronal cell bodies and axonal terminals, was more distinctly demonstrated in the somatosensory cortex. Furthermore, double fluorescent staining for BDA and the calcium-binding protein parvalbumin (PV) was carried out to observe the correlation of BDA labeling and PV-positive interneurons in the cortical target, providing the opportunity to study the local neural circuits and their chemical characteristics. Thus, this refined method is not only suitable for visualizing high quality neural labeling with the high molecular weight BDA through reciprocal neural pathways between the thalamus and cerebral cortex, but also will permit the simultaneous demonstration of other neural markers with fluorescent histochemistry or immunochemistry.

Here, we present a refined protocol to effectively reveal biotinylated dextran amine (BDA) labeling with a fluorescent staining method through a reciprocal neural pathway. It is suitable for analyzing the fine structure of BDA labeling and distinguishing it from other neural elements under a confocal laser scanning microscope.

Verbesserung der Anwendung des hochmolekularen Biotinylierte Dextran Amin für Thalamocortical Projektion Tracing in der Ratte

High molecular weight biotinylated dextran amine (BDA) has been used as a highly sensitive neuroanatomical tracer for many decades. Since the quality of ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is tightly regulated during development and neuronal maturation. Importantly, deficits in synapse number can lead to cognitive dysfunction. Therefore, the evaluation of synapse number is an integral part of neurobiology. However, as synapses are small and highly compact in the intact brain, the assessment of absolute number is challenging. This protocol describes a method to easily identify and evaluate synapses in hippocampal rodent slices using immunofluorescence microscopy. It includes a three-step procedure to evaluate synapses in high-quality confocal microscopy images by analyzing the co-localization of pre- and postsynaptic proteins in hippocampal slices. It also explains how the analysis is performed and gives representative examples from both excitatory and inhibitory synapses. This protocol provides a solid foundation for the analysis of synapses and can be applied to any research investigating the structure and function of the brain.

A protocol for accurately identifying and analyzing synapses in hippocampal slices using immunofluorescence is outlined in this article.

Bewertung der Synapse Dichte im Hippokampus Nagetier Gehirnscheiben

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Visualization and Live Imaging of Oligodendrocyte Organelles in Organotypic Brain Slices Using Adeno-associated Virus and Confocal Microscopy

Neurons rely on the electric insulation and trophic support of myelinating oligodendrocytes. Despite the importance of oligodendrocytes, the advanced tools currently used to study neurons, have only partly been taken on by oligodendrocyte researchers. Cell type-specific staining by viral transduction is a useful approach to study live organelle dynamics. This paper describes a protocol for visualizing oligodendrocyte mitochondria in organotypic brain slices by transduction with adeno-associated virus (AAV) carrying genes for mitochondrial targeted fluorescent proteins under the transcriptional control of the myelin basic protein promoter. It includes the protocol for making organotypic coronal mouse brain slices. A procedure for time-lapse imaging of mitochondria then follows. These methods can be transferred to other organelles and may be particularly useful for studying organelles in the myelin sheath. Finally, we describe a readily available technique for visualization of unstained myelin in living slices by Confocal Reflectance microscopy (CoRe). CoRe requires no extra equipment and can be useful to identify the myelin sheath during live imaging.

Myelinating oligodendrocytes promote rapid action potential propagation and neuronal survival. Described here is a protocol for oligodendrocyte-specific expression of fluorescent proteins in organotypic brain slices with subsequent time-lapse imaging. Further, a simple procedure for visualizing unstained myelin is presented.

Visualisierung und Live Imaging Oligodendrozyt Organellen in organotypischen Gehirnscheiben mit Adeno-assoziierten Virus und konfokale Mikroskopie

Neurons rely on the electric insulation and trophic support of myelinating oligodendrocytes. Despite the importance of oligodendrocytes, the advanced ...