Microscopy Research and Technique

Đôi mắt động vật có xương sống nhận tín hiệu từ nhiều phần khác nhau của hệ thần kinh trung ương. Các sợi dây thần kinh efferent được cho là có ảnh hưởng đến quá trình xử lý thông tin của võng mạc, nhưng vai trò chức năng của chúng vẫn chưa được hiểu rõ. Một trong những hệ thống sợi dây thần kinh retinopetal được mô tả tốt nhất trong võng mạc teleost thuộc về phức hợp dây thần kinh tận cùng. Các sợi chứa hormone giải phóng gonadotropin (GnRH) và tetrapeptide kích thích tim ở động vật thân mềm (FMRFamide) từ hạch của dây thần kinh tận cùng hình thành một mạng lưới sợi dày đặc trong võng mạc tại ranh giới của lớp hạt trong và lớp plexiform trong. Các sợi chứa peptide bao quanh và tiếp xúc với perikarya của các tế bào interplexiform chứa dopamine trong võng mạc teleost. Các thí nghiệm in vitro đã chứng minh rằng GnRH cung cấp từ bên ngoài điều hợp các tác động dopaminergic lên thế năng màng và trên hình thái của các đầu nhánh (spinules) của tế bào ngang hình nón. Các tác động này có thể bị chặn một cách đặc hiệu bởi các chất đối kháng GnRH, cho thấy rằng việc giải phóng dopamine và các tác động phụ thuộc vào dopamine lên sự thích ứng với ánh sáng của các tế bào thần kinh võng mạc bị ảnh hưởng bởi phức hợp dây thần kinh tận cùng. Dữ liệu gần đây đã chỉ ra rằng thông tin khứu giác có ảnh hưởng đến sinh lý võng mạc, nhưng vai trò chính xác của nó vẫn chưa rõ ràng. Sợi dây thần kinh efferent của phức hợp dây thần kinh tận cùng là một trong những hệ thống sợi retinopetal đầu tiên mà nguồn gốc của các sợi, mục tiêu tế bào của chúng, và một số tác động sinh lý, hình thái, và hành vi đã được biết đến. Do đó, phức hợp dây thần kinh tận cùng là một hệ thống mô hình cho việc phân tích quá trình xử lý thông tin cục bộ bị ảnh hưởng bởi một sự chiếu sợi rõ rệt. Microsc. Res. Tech. 65:25–32, 2004. © 2004 Wiley‐Liss, Inc.

Chúng tôi đã sử dụng kính hiển vi điện tử với điện áp cao và tái cấu trúc ba chiều do máy tính tạo ra từ các cắt lát liên tiếp để làm sáng tỏ cấu trúc của tế bào nụ vị giác và các synapse liên quan của nụ vị giác hình nấm ở chuột. Năm nụ vị giác hình nấm (trong đó có hai nụ được cắt lát liên tiếp) đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử với điện áp cao (HVEM). Chúng tôi đã xác định các kết nối synapse từ các tế bào vị giác với các sợi thần kinh cảm giác và phân loại các tế bào vị giác tiền synapse dựa trên các tiêu chí siêu cấu trúc đã được thiết lập trước đó. Dựa trên những dữ liệu đó, chúng tôi đã phân biệt được các tế bào tối, trung gian và sáng trong các nụ vị giác hình nấm của chuột. Số lượng synapse trong nụ vị giác hình nấm của chuột ít hơn, nhưng chứa nhiều túi hơn so với các synapse trong các nụ vị giác lá hoặc nụ vị giác gờ. Các synapse trong các nụ vị giác gờ và lá của chuột thường chứa từ một vài đến một số lượng túi synaptic mỗi lát cắt, trong khi các synapse hình nấm có thể có hơn 100 túi mỗi cấu hình. Ý nghĩa của những sự khác biệt này trong số lượng synapse và cấu trúc synapse giữa synapse hình nấm và synapse gờ/lá vẫn chưa được biết. Dựa trên số lượng synapse nhỏ được quan sát trong các nụ vị giác hình nấm, chúng tôi suy đoán rằng các nụ vị giác hình nấm chỉ có một vài tế bào truyền đạt kích thích cảm giác tại bất kỳ thời điểm nào. Ngược lại, việc truyền thông tin cảm giác từ các tế bào thụ cảm vị giác đến các sợi thần kinh hướng tâm có thể được trung gian bởi một vài cơ chế khác ngoài các synapse hóa học cổ điển. © Wiley-Liss, Inc.

Các tế bào thần kinh và tế bào glia trong hệ thần kinh trung ương của động vật có vú có nhiều quá trình phức tạp. Chúng quá nhỏ để nghiên cứu bằng kính hiển vi quang học và quá phức tạp cũng như lan rộng để áp dụng kính hiển vi điện tử cắt mỏng. Quan sát stereo bằng kính hiển vi điện tử áp cao (HVEM) của các mẫu Golgi dày cung cấp hình ảnh 3D chi tiết về các quá trình của chúng. Cấu trúc tinh vi ba chiều của các quá trình tế bào hình sao trong chất não và trên bề mặt soma thần kinh, cũng như của đoạn đầu trục của tế bào ruffed và các nhánh gai của nhánh dendrite của tế bào hình chóp CA3, được làm sáng tỏ với sự hỗ trợ của việc quan sát stereo HVEM của các mẫu Golgi dày. Thêm vào đó, một số kết quả thu được từ phân tích hình học ba chiều của các gai dendrite sử dụng hình ảnh stereo HVEM cũng được trình bày.

Các ví dụ được trình bày ở đây cho thấy rõ ràng sự hữu ích của quan sát stereo bằng kính hiển vi điện tử áp cao đối với các mẫu dày cho việc nghiên cứu hình thái học và morphometric chi tiết của hệ thần kinh trung ương. © 1994 Wiley‐Liss, Inc.

Các nụ vị giác ở động vật có vú là những cơ quan phức tạp chứa hàng chục tế bào có hình thái khác nhau và nhiều sợi thần kinh đan xen giữa các quá trình tế bào. Một số tế bào của nụ vị giác tạo thành các tiếp xúc synap với các sợi thần kinh này. Các câu hỏi quan trọng vẫn chưa có lời giải về cấu trúc và chức năng của các loại tế bào khác nhau trong nụ vị giác cũng như cách mà các phản ứng với các kích thích vị giác được truyền tải đến các sợi thần kinh giao tiếp với não. Sử dụng cả kính hiển vi điện tử công nghệ cao và công nghệ thông thường, chúng tôi đã nghiên cứu các nụ vị giác được cắt lát nối tiếp từ lưỡi của chuột và thỏ nhằm giải quyết những vấn đề này và thu thập thông tin đầy đủ hơn so với việc lấy mẫu từ các lát cắt. Kỹ thuật tái cấu trúc 3D hỗ trợ bởi máy tính đã được sử dụng để tạo ra các mô hình của toàn bộ nụ vị giác và các yếu tố tế bào cũng như thần kinh riêng lẻ trong các nụ vị giác từ các lát cắt nối tiếp.

Sự phân tích các nụ vị giác được cắt lát nối tiếp từ chuột và thỏ cho thấy rằng ở cả hai loài này, tương đối ít (30% hoặc ít hơn) tế bào trong các nụ vị giác tạo thành các tiếp xúc synap với các sợi thần kinh. Trong các nụ vị giác lá ở thỏ, tất cả các tế bào trước synap với các sợi thần kinh đều thuộc một loại hình thái duy nhất (loại III). Các tế bào trước synap với các sợi thần kinh trong các nụ vị giác của chuột có độ đa dạng về hình thái. Một mẫu hình kết nối synap tồn tại trong các nụ vị giác của chuột đến mức một sợi thần kinh cụ thể chỉ nhận đầu vào synap từ các tế bào vị giác có cấu trúc siêu vi tương tự. Trong các nụ vị giác của cả chuột và thỏ, chúng tôi đã quan sát thấy cả sự phân kỳ và hội tụ của đầu vào synap từ các tế bào nhận diện vị giác được cho là lên các sợi thần kinh, cho thấy rằng ở mức độ của nụ vị giác, có sự tích hợp thông tin được tạo ra bởi từng tế bào nhận diện. Bên cạnh các synap hóa học điển hình, các đặc điểm màng tế bào khác (chẳng hạn như túi bào dưới màng và ty thể không điển hình) có thể tham gia vào các tương tác giữa các tế bào nụ vị giác và các sợi thần kinh. © 1994 Wiley‐Liss, Inc.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo sự phân bố của tế bào phản ứng miễn dịch với orexin A (OXA), orexin B (OXB), và thụ thể orexin (OX2R) trong vùng hạ đồi và đường tiêu hóa của Oncorhynchus mykiss được cho ăn với các chế độ ăn có thành phần axit béo khác nhau. Cá hồi được cho ăn với năm chế độ ăn thí nghiệm iso-năng lượng chứa dầu cá, hoặc một trong bốn loại dầu thực vật khác nhau (dầu ô liu, dầu hướng dương, dầu hạt lanh và dầu cọ) như nguồn lipid bổ sung trong chế độ ăn trong 12 tuần. Các tế bào thần kinh và sợi thần kinh phản ứng miễn dịch với OXA, OXB, và OX2R được xác định trong vùng hạ đồi bên và hạ đồi bụng giữa. Các tế bào phản ứng miễn dịch với OXA, OXB và OX2R được tìm thấy ở lớp niêm mạc và các tuyến của dạ dày cũng như ở lớp niêm mạc của cả ceắc vị hẹp và ruột. Các tế bào phản ứng miễn dịch với OX2R được xác định ở lớp niêm mạc của cả ceắc vị hẹp và ruột. Những kết quả nhuộm miễn dịch hóa học này đã được xác nhận qua phân tích Western blot. Kháng thể chống lại preproorexin (PPO) đã phản ứng chéo với một băng có khoảng 16 kDa trong não hạ đồi, dạ dày, ceắc vị hẹp và ruột. Kháng thể chống lại OX2R đã phản ứng chéo với một băng có khoảng 38 kDa trong não hạ đồi, ceắc vị hẹp và ruột. Sự hiện diện và phân bố của các tế bào phản ứng miễn dịch với OXA, OXB và OX2R trong não hạ đồi và đường tiêu hóa dường như không bị ảnh hưởng bởi các loại dầu trong chế độ ăn. Sự hiện diện của các tế bào phản ứng miễn dịch với hệ thống orexin trong dạ dày, ceắc vị hẹp và ruột của cá hồi cầu vồng, nhưng không trong hệ thần kinh ruột, có thể gợi ý một vai trò có thể của các peptide này như là tín hiệu của quá trình làm rỗng dạ dày hoặc điều chỉnh nội tiết, điều này ngụ ý một hành động chính tại chỗ do orexin gây ra. Microsc. Res. Tech. 78:707–714, 2015. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Hiểu biết hoàn chỉnh về vai trò của thân não khứu giác chính ở động vật có vú trong quá trình xử lý cảm giác vẫn còn là điều bí ẩn, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu chi tiết về giải phẫu và sinh lý của nó. Một số dòng chứng cứ gần đây khi được đặt trong bối cảnh kiến thức trước đó đã cung cấp những hiểu biết mới về các cơ chế bulbar trong việc mã hóa khứu giác. Các tế bào xuất phát từ thân não khứu giác nhận tín hiệu đầu vào từ dây thần kinh khứu giác ở mức địa phương và thông qua các synapse dendrodendritic từ các tập hợp sợi nhánh khác nhau. Sự sắp xếp không gian của các điểm tiếp xúc từ tế bào hạt trên các sợi nhánh cơ sở của tế bào xuất cho thấy có thể xảy ra các tương tác ức chế bên giữa các tế bào xuất liền kề. Đầu vào từ các trục của tế bào thụ thể khứu giác vào thân não cũng có trật tự không gian, nhưng không thể hiện một bản đồ chính xác của bề mặt thụ thể. Các nghiên cứu gần đây với kháng thể và lectin cho thấy các nhóm trục khác nhau từ các tế bào thụ thể hóa học tương tự tập trung vào một số cầu, ngay cả khi các trục xuất phát từ những tế bào không liền kề trong niêm mạc. Các nghiên cứu điện sinh lý đã bắt đầu khám phá sự tham gia của các mạch được tổ chức không gian trong quá trình xử lý khứu giác. Mức độ mà các tế bào xuất liền kề phản ứng tương tự với kích thích mùi, ví dụ, phụ thuộc vào khoảng cách giữa các tế bào, trong đó những tế bào xa hơn thể hiện các phản ứng bổ sung. Ngoài ra, một tế bào xuất đơn lẻ có thể cho thấy 2 hoặc nhiều kiểu phản ứng tạm thời khác nhau khi các mùi khác nhau được trình bày. Các ghi âm nội bào chỉ ra rằng những phản ứng này được hình thành bởi IPSP. Kích thích điện trong quá trình ghi nhận cho thấy một số tế bào mitral bị kích thích bởi đầu vào thần kinh gần các chùm cầu của chúng, trong khi chúng bị ức chế bởi đầu vào thần kinh tới các phần khác của thân não. Cuối cùng, các ghi âm từ các tế bào hạt và tế bào periglomerular cho thấy khả năng của chúng trong việc điều hòa các thành phần của phản ứng mùi của tế bào xuất. Những khía cạnh này cho thấy thân não khứu giác thực hiện một phân tích dựa trên không gian về thông tin đến từ các tế bào thụ thể. Trong khi tổ chức không gian của thân não khứu giác có thể không được thể hiện trung thực trong các kết nối đến vỏ não khứu giác, các kết nối bulbocortical thì không ngẫu nhiên. Thực tế là các yếu tố không gian tồn tại ở mỗi cấp độ này trong hệ thống khứu giác phải được xem xét trong việc phát triển các mô hình xử lý khứu giác trung tâm.

Để điều tra tính dị hướng cấu trúc trong sụn vách ngăn của bò, các quy trình định lượng trong hình ảnh cộng hưởng từ vi mô (μMRI), kính hiển vi ánh sáng phân cực (PLM) và thí nghiệm đè nén cơ học đã được sử dụng để đo mô ở ba mặt phẳng vuông góc: thẳng đứng, giữa và đầu đuôi. Các thí nghiệm hình ảnh T2 định lượng trong μMRI đã phát hiện ra tính dị hướng mạnh trong hình ảnh của cả hai mặt phẳng thẳng đứng và đầu đuôi nhưng có rất ít tính dị hướng trong hình ảnh từ mặt phẳng giữa. Các thí nghiệm phân cực của PLM cho thấy giá trị trì hoãn trong phần giữa chỉ khoảng 10% so với những giá trị trong các phần thẳng đứng và đầu đuôi, và các giá trị góc trong ba phần đều theo sự quay của phần mô trong bàn kính hiển vi. Các thí nghiệm thư giãn áp lực trong thí nghiệm đè nén cơ học cho thấy độ cứng giảm trong mặt phẳng giữa so với độ cứng trong cả hai mặt phẳng thẳng đứng và đầu đuôi. Tổng thể, các kết quả trong dự án này chỉ ra một cách đồng bộ rằng có một tính dị hướng cấu trúc rõ rệt trong sụn từ vách ngăn mũi, nơi trục dài của các sợi collagen được định hướng song song với trục giữa. Microsc. Res. Tech., 2011. © 2011 Wiley Periodicals, Inc.

Nghiên cứu này nhằm đồng bộ hóa sự phân biệt vùng của sụn khớp toàn phần bằng ba kỹ thuật vi hình ảnh, cụ thể là hình ảnh cộng hưởng từ vi mô (µMRI), kính hiển vi ánh sáng phân cực (PLM) và hình ảnh hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIRI). Mười tám khối sụn-xương từ ba khớp vai chó đã được chụp hình bằng: (a) µMRI T₂ thư giãn ở góc 0° và 55° trong một trường từ 7 T, (b) độ trễ quang học PLM và góc phương vị, và (c) FTIRI độ không đồng nhất amide I và amide II ở các phân cực 0° và 90° tương ứng với bề mặt khớp. Ngoài ra, µMRI T₁ thư giãn được chụp trước và sau khi mô được ngâm trong dung dịch gadolinium (tác nhân tương phản) để tính toán nồng độ proteoglycan. Một bộ tiêu chí được thiết lập trước trong hình ảnh sụn đã được xem xét lại. Các tiêu chí mới có thể đồng thời liên kết độ dày của ba khu vực mô liên tiếp trong sụn khớp giữa những kỹ thuật hình ảnh này. Microsc. Res. Tech. 76:625–632, 2013. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Trong những năm qua, khoa học nano và ứng dụng của vật liệu nano đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu do lịch sử ứng dụng phong phú của chúng. Đặc biệt, việc ứng dụng các hạt nano bạc (AgNPs) cung cấp các giải pháp đổi mới cho một loạt các vấn đề môi trường, chẳng hạn như xử lý nước thải, phục hồi sinh học và cảm biến môi trường. Bên cạnh tất cả những điều này, việc ứng dụng vật liệu nano bạc trong môi trường gây ra những vấn đề nghiêm trọng đối với hệ sinh thái trên cạn và dưới nước. Để giải quyết những mối quan tâm này, nghiên cứu hiện tại đã được tiến hành để phơi nhiễm các con cá hồi cầu vồng (Oncorhynchus mykiss) với các nồng độ khác nhau của các hạt nano bạc trong 25 ngày. Trong nghiên cứu hiện tại, tỷ lệ tử vong (LC₅₀), sự tích lũy và những thay đổi mô bệnh học đã được phân tích. Kết quả cho thấy rằng các hạt nano bạc chủ yếu được tích lũy ở gan, tiếp theo là ruột, mang và cơ. Phân tích vi mô cho thấy sự tích lũy các hạt nano bạc dẫn đến những thay đổi histological trong mô mang và ruột. Hoại tử, thoái hóa, chất nhờn trên bề mặt của lamella mang, sự phân hủy tế bào và teo lamella mang đã được tìm thấy ở nồng độ (0.04 mg/L) và (0.06 mg/L). Các phát hiện trong nghiên cứu hiện tại cho thấy độc tính thấp hơn về mặt tỷ lệ tử vong và sự tích lũy của AgNPs. Do đó, cần có các nghiên cứu hệ thống thêm để đánh giá sự ảnh hưởng của các hạt nano bạc đến hệ sinh thái dưới nước.

Các kỹ thuật morphometric đã được phát triển để định lượng và đặc trưng hóa các nhóm profile tế bào thần kinh xác định qua chất truyền dẫn, chẳng hạn như các nhóm tế bào, các nhánh và các lĩnh vực đầu dây thần kinh. Những kỹ thuật morphometric này sẽ được minh họa bằng cách giới thiệu một số công cụ phân tích hình ảnh tổng quát, có thể được xem như là nền tảng cho những ứng dụng cụ thể hiện tại. Các phương pháp sau đây đã được bao gồm: (1) các phương pháp để xác định và định lượng đặc trưng hóa, từ cả quan điểm số học và hình học, các nhóm profile trong khung hai và ba chiều; (2) các phương pháp để đánh giá độ đồng đều của một phân bố profile nhất định trong mặt phẳng; (3) các phương pháp để xác định các tiểu nhóm profile dựa trên mật độ không gian hoặc quang học khác nhau của chúng; và (4) các phương pháp để so sánh các phân bố của hai hoặc nhiều nhóm profile. Ứng dụng của những công cụ tổng quát này vào một số vấn đề neuroanatomical, chẳng hạn như định nghĩa và mô tả nhóm tế bào, đã được minh họa. Các ví dụ thực tiễn đã được thực hiện trên các mẫu chuẩn bị immunocytochemical của các quần thể profile thần kinh cũng được đưa ra. Cuối cùng, khả năng của phân loại số để phân loại và so sánh dữ liệu morphometric đã được chỉ ra. Chẳng hạn, các phương pháp phân loại số đã được áp dụng vào phân tích morphometric và microdensitometric của các hệ thần kinh phối hợp adrenaline/neuropeptide Y ở thân não của chuột trưởng thành và già. © 1992 Wiley‐Liss, Inc.