การติดตามย้อนกลับ
การติดตามย้อนกลับ (Retrograde tracing)เป็นวิธีการวิจัยที่ใช้ในประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อติดตามการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทจากจุดสิ้นสุด ( ไซแนปส์ ) ไปยังแหล่งกำเนิด ( ตัวเซลล์ ) เทคนิคการติดตามย้อนกลับช่วยให้สามารถประเมินการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทระหว่างกลุ่มเซลล์ประสาทเป้าหมายและอินพุตของพวกมันทั่วทั้งระบบประสาท ได้อย่างละเอียด เทคนิคเหล่านี้ช่วยให้สามารถ "สร้างแผนที่" ของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทในโครงสร้างเฉพาะ (เช่นดวงตา ) และเซลล์ประสาทเป้าหมายในสมองได้เทคนิคตรงกันข้ามคือการติดตามไปข้างหน้า (Anterograde tracing ) ซึ่งใช้ในการติดตามการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดสิ้นสุด (เช่น จากตัวเซลล์ไปยังไซแนปส์) ทั้งเทคนิคการติดตามไปข้างหน้าและย้อนกลับนั้นอาศัยการมองเห็นการขนส่งของแอกซอนเป็น หลัก
เทคนิค
การติดตามย้อนกลับสามารถทำได้ด้วยวิธีการต่างๆ รวมถึงการใช้สายพันธุ์ไวรัสเป็นเครื่องหมายของการเชื่อมต่อของเซลล์กับบริเวณที่ฉีด ตัวอย่างเช่น ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าเทียม (PRV; สายพันธุ์ Bartha) อาจใช้เป็นตัวติดตามที่เหมาะสมเนื่องจากแนวโน้มของการติดเชื้อที่จะแพร่กระจายขึ้นไปตามเส้นทางของเซลล์ประสาทที่เชื่อมโยงกันด้วยไซแนปส์ จึงเผยให้เห็นลักษณะของวงจรของเซลล์เหล่านั้น[ 1 ] [ 2 ]
ไวรัส โรคพิษสุนัขบ้าได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสำหรับระบบการติดตามวงจรนี้ เนื่องจากระดับความเสียหายต่อเซลล์ที่ติดเชื้อต่ำ ความจำเพาะในการติดเชื้อเฉพาะเซลล์ประสาท และการจำกัดการแพร่กระจายของไวรัสระหว่างเซลล์ประสาทไปยังบริเวณไซแนปส์อย่างเข้มงวด[ 3 ]ปัจจัยเหล่านี้ทำให้สามารถติดตามได้อย่างจำเพาะเจาะจง ซึ่งสามารถเปิดเผยการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ในวงจรได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายทางกายภาพต่อเซลล์
เทคนิคอีกอย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับการฉีด "ลูกปัด" พิเศษเข้าไปใน นิวเคลียส ของสมองของสัตว์ที่ถูกวางยาสลบ[ 4 ]ปล่อยให้สัตว์มีชีวิตอยู่ได้อีกสองสามวันแล้วจึงทำการุณยฆาต เซลล์ในจุดกำเนิดของการฉายภาพจะถูกมองเห็นผ่านกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ แบบกลับ หัว
Wickersham และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคนิคเฉพาะทางโดยใช้ ไวรัส พิษสุนัขบ้า ที่ได้รับการดัดแปลง ไวรัสนี้สามารถติดเชื้อเซลล์เดียวและกระโดดข้ามไซแนปส์หนึ่งจุด ซึ่งทำให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบการเชื่อมต่อเฉพาะที่ของเซลล์ประสาทได้[ 5 ]
ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้า
หลังจากถูกดูดซึมที่ปลายประสาทหรือแอกซอนของเซลล์ประสาทเป้าหมายไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าจะถูกห่อหุ้มด้วยเวสิเคิลซึ่งถูกขนส่งไปยังตัวเซลล์ผ่านทางแอกซอนไดเนอินใน ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้า สายพันธุ์ป่าไวรัสจะยังคงจำลองตัวเองและแพร่กระจายไปทั่วระบบประสาทส่วนกลางจนกว่าจะติดเชื้อทั่วทั้งสมอง[ 3 ]การลบยีนที่เข้ารหัสไกลโคโปรตีน (โปรตีน G) ในไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าจะจำกัดการแพร่กระจายของไวรัสให้อยู่เฉพาะเซลล์ที่ติดเชื้อในตอนแรกเท่านั้น การแพร่กระจายของไวรัสผ่านไซแนปส์สามารถจำกัดให้เหลือเพียงการส่งผ่านแบบโมโนไซแนปส์ไปยังเซลล์ประสาทต้นกำเนิดได้โดยการสร้างโปรตีน G เทียมและควบคุมยีนด้วยCreการแพร่กระจายของไวรัสนี้สามารถมองเห็นได้ด้วยวิธีการต่างๆ รวมถึงการเพิ่มยีนเรืองแสง เช่นโปรตีนเรืองแสงสีเขียวลงในแคสเซ็ต ไวรัส หรือผ่านทางอิมมูโนฮิส โต เคมี[ 6 ] [ 7 ]
ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าเทียม
ไวรัสโรค พิษสุนัขบ้าเทียมซึ่งเป็นสมาชิกของวงศ์Herpesviridaeแพร่กระจายผ่านระบบประสาทส่วนกลางได้ทั้งแบบย้อนกลับและแบบไปข้างหน้า โดยเคลื่อนตัวขึ้นไปตามแอกซอนประสาทเข้าสู่โซมาและเดนไดรต์ในการประยุกต์ใช้แบบย้อนกลับ การลบยีนโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่สำคัญสามยีนในสายพันธุ์ PRV-Bartha ของไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าเทียมจะขัดขวางการแพร่กระจายแบบไปข้างหน้าของไวรัส และอนุญาตให้มีการจัดการเพิ่มเติมกับ DNA ของไวรัส เช่น การเพิ่มฟลูออเรสเซนซ์ ทำให้สามารถติดตามวงจรแบบย้อนกลับได้[ 8 ]
ฟลูออโร-โกลด์
ฟลูออโรโกลด์ หรือที่รู้จักกันในชื่อไฮดรอกซีสติลบามิดีนเป็นสารติดตามย้อนกลับเรืองแสงที่ไม่ใช่ไวรัส ซึ่งการเคลื่อนที่ขึ้นไปตามแอกซอนและข้ามต้นเดนไดรต์สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงหรืออิมมูโนฮิสโตเคมี[ 9 ]
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
การติดตามย้อนกลับ (Retrograde tracing) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาทางประสาทวิทยาศาสตร์หลายสาขา รวมถึงตัวอย่างต่อไปนี้:
- Song, Chenghui; Ehlers, Vanessa L.; Moyer, James R. (30 กันยายน 2015). "การปรับสภาพความกลัวตามร่องรอยปรับเปลี่ยนความตื่นตัวภายในของเซลล์ประสาทฉายภาพจากคอร์เทกซ์ส่วนหน้าด้านในไปยังคอมเพล็กซ์ฐานด้านข้างของอะมิกดาลาในคอร์เทกซ์อินฟราลิมบิกและพรีลิมบิกแตกต่างกัน"วารสารประสาทวิทยาศาสตร์ 35 ( 39): 13511– 13524. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2329-15.2015 . ISSN 0270-6474 . PMC 4588614 . PMID 26424895 .
- Bácskai, Tímea; Rusznák, Zoltán; Paxinos, George; Watson, Charles (2014-01-01). "การจัดระเบียบแบบ Musculotopic ของเซลล์ประสาทสั่งการที่เลี้ยงกล้ามเนื้อขาหลังของหนู: การศึกษาเชิงปริมาณโดยใช้การติดตามย้อนกลับ Fluoro-Gold" Brain Structure and Function . 219 (1): 303– 321. doi : 10.1007/s00429-012-0501-7 . hdl : 20.500.11937/26565 . ISSN 1863-2653 . PMID 23288256 . S2CID 17675285 .
- Schwarz, Lindsay A.; Miyamichi, Kazunari; Gao, Xiaojing J.; Beier, Kevin T.; Weissbourd, Brandon; DeLoach, Katherine E.; Ren, Jing; Ibanes, Sandy; Malenka, Robert C. (2015). "การติดตามทางพันธุกรรมของไวรัสขององค์ประกอบอินพุต-เอาต์พุตของวงจรนอร์อะดรีนาลีนส่วนกลาง" Nature . 524 ( 7563 ): 88– 92. Bibcode : 2015Natur.524...88S . doi : 10.1038/nature14600 . PMC 4587569 . PMID 26131933 .
- Ohara, Shinya; Sato, Sho; Tsutsui, Ken-Ichiro; Witter, Menno P.; Iijima, Toshio (2013-11-06). "การจัดระเบียบอินพุตหลายไซแนปส์ไปยัง Dentate Gyrus ด้านหลังและด้านหน้า: การติดตามข้ามไซแนปส์แบบย้อนกลับด้วยเวกเตอร์ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าในหนู" . PLOS ONE . 8 (11) e78928. Bibcode : 2013PLoSO...878928O . doi : 10.1371/journal.pone.0078928 . ISSN 1932-6203 . PMC 3819259 . PMID 24223172 .
- DeNardo, Laura A; Berns, Dominic S; DeLoach, Katherine; Luo, Liqun (2015). "การเชื่อมต่อของคอร์เทกซ์รับความรู้สึกและคอร์เทกซ์หน้าผากของหนูที่ตรวจสอบด้วยการติดตามแบบทรานส์ไซแนปส์" Nature Neuroscience . 18 (11): 1687– 1697. doi : 10.1038/nn.4131 . PMC 4624522 . PMID 26457553 .