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感觉神经元的高对比度快速三维成像

深入了解此类神经元在触觉和痛觉中的作用

Raw widefield and THUNDER image of a mouse dorsal root ganglion with tdTomato (red) expressed in the sensory neurons. Mouse_dorsal_root_ganglion_sensory_neurons_THUNDER_teaser.jpg

本文讨论了相比传统的宽场显微镜,使用large volume computational clearing(LVCC)技术的THUNDER组织成像系统如何获取背根神经节(DRG)组织高对比度的快速三维成像图,获得感觉神经元更为清晰的解析图像。神经科学研究的一项主要领域集中在感觉神经元对触觉和痛觉的影响方面。深入理解这种现象对于神经系统疾病和疗法的发展具有重要意义。

简介

确定感觉神经元的多样性及其在触觉和痛觉中的作用,对于诊断和治疗周围神经病变(即周围神经系统的常见疾病)非常重要[1,2]。了解感觉缺陷、慢性疼痛和感觉神经元病理变化之间的联系,有助于开发新的疼痛疗法,以改善神经系统功能障碍。此报告结果表明,使用THUNDER成像技术对感觉神经元进行高对比度的快速三维成像可以帮助研究人员深入了解神经病变。

挑战

一种能够快速获取厚神经节组织的高对比度成像,使重要的标本细节得到清晰解析的成像方法,对于神经病变研究非常重要。传统的宽场显微镜具有出色的速度和检测灵敏度,但由于存在厚组织的离焦平面信号,此类图像通常会存在离焦模糊或雾面现象。这些因素会显著降低图像对比度[3,4]

方法

背跟神经节(DRG)的组织标本来自感觉神经元亚群表达tdTomato(红色)的转基因小鼠。采用多聚甲醛固定的20μm的冷冻切片用抗mCherry一级抗体过夜孵育,然后用Cy3偶联的二级抗体染色,并用Fluoromount G封片。背景神经元自发荧光可以通过GFP滤光片组检测,以实现神经元计数(绿色)。使用THUNDER组织成像系统和large volume computational clearing(LVCC)技术获取三维z堆栈图像[3,4]。然后用LAS X扩展景深处理工具创建二维投影图。

结果

使用THUNDER成像技术采集的神经节组织标本图像如下图1所示。

结论

THUNDER组织成像系统和large volume computational clearing(LVCC)可以通过消除离焦模糊让小鼠组织的宽场荧光图像变清晰,从而揭示背根神经节的精细结构细节。

References

  1. L.K. Crawford, M.J. Caterina, Functional Anatomy of the Sensory Nervous System: Updates From the Neuroscience Bench, Toxicologic Pathology (2020) vol. 48, iss. 1, pp. 174-189, DOI: 10.1177/0192623319869011.
  2. E.L. Tran, L.K. Crawford, Revisiting PNS Plasticity: How Uninjured Sensory Afferents Promote Neuropathic Pain, Front. Cell. Neurosci. (2020) vol. 14, DOI: 10.3389/fncel.2020.612982.
  3. J. Schumacher, L. Bertrand, THUNDER Technology Note: THUNDER Imagers: How Do They Really Work? Science Lab (2019) Leica Microsystems.
  4. L. Felts, V. Kohli, J.M. Marr, J. Schumacher, O. Schlicker, An Introduction to Computational Clearing: A New Method to Remove Out-of-Focus Blur, Science Lab (2020) Leica Microsystems.

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