Summary
इस अनुच्छेद के चूहों में घ्राण बल्ब की सतह पर गंध पैदा नक्शा गतिविधियों के लिए आंतरिक ऑप्टिकल संकेतों और flavoproteins autofluorescence संकेतों इमेजिंग के प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है.
Protocol
1. इमेजिंग के लिए जानवरों की तैयारी (और प्रयोगशाला पशुओं की देखभाल और उपयोग के लिए यूरोपीय सिफारिशों के अनुसार में, 86/609/EEC निर्देश)
- 6 से 8 सप्ताह पुरानी C57BL6 पुरुष चूहों intraperitonealy इंजेक्शन (10mg/kg) ketamine और xylazine (100mg/kg) के एक कॉकटेल के साथ anesthetized हैं. सर्जरी शुरू होता है जब माउस अब चुटकी hindpaw जवाब. पूरे प्रयोग के दौरान पशु एक हीटिंग पैड पर रखा गया है. शरीर का तापमान लगातार नजर रखी है और 37 पर बनाए रखा डिग्री सेल्सियस संज्ञाहरण की गहराई शल्य चिकित्सा और इमेजिंग सत्र के दौरान अंग के अभाव वापस लेने की जाँच के द्वारा बनाए रखा है. प्रारंभिक संवेदनाहारी कॉकटेल के 20% के एक चमड़े के नीचे इंजेक्शन अन्यथा प्रशासित किया जाता है.
- क़ैंची का प्रयोग, खोपड़ी से बालों को हटाने. नमक के साथ भिगो बाँझ धुंध का उपयोग करके अवशिष्ट बालों से उजागर त्वचा को साफ.
- Stereotaxic फ्रेम में माउस रखें. थूथन सिर के पीछे के रूप में एक ही विमान में हो गया है,आदेश में क्षैतिज घ्राण बल्ब की सतह सेट करने के लिए. मजबूती कान और नाक सलाखों सुरक्षित क्रम में इमेजिंग के दौरान आंदोलनों को रोकने के है.
- लागू करने के लिए जानवर आंखों पर नेत्र मरहम सुखाने और दर्द को रोकने के.
- 70 ° इथेनॉल और betadine की लगातार sweeps के साथ खोपड़ी क्षेत्र के साथ सभी सर्जिकल उपकरणों कीटाणुरहित.
- खोपड़ी कवर त्वचा को हटा दें, कान के बीच सिर के पीछे कैंची के साथ त्वचा में एक चीरा द्वारा शुरू करते हैं. फिर कान के आधार की ओर और पलकों के साथ माथे की ओर अग्रपश्चस्थ दिशा में दोनों पक्षों में कटौती. नाक पट्टी करने के लिए करीब थूथन के शीर्ष पर त्वचा को काटने से खोपड़ी को हटाने खत्म करो.
- द्विनेत्री अवलोकन के तहत, नमक के साथ भिगो खोपड़ी के शीर्ष पर धीरे periosteum अलग एक कपास झाड़ू का उपयोग करें. शेष ऊतक निकालने के लिए और एक स्केलपेल के साथ खोपड़ी की सतह का परिमार्जन करने के लिए एक साफ तैयारी संदंश की एक जोड़ी का उपयोग करें.
- ओ एक सममित संरचना दो hemibulbs जो पलकों के बीच स्थित हैं बना है. वे विजय - स्तम्भ में और लांगुलिय दिशा में एक शिरापरक साइनस द्वारा सीमित हैं, और बाण के समान सीवन द्वारा अलग. Absorbable जेलाटीन स्पंज के एक टुकड़ा ओ ऊपर की हड्डी पर आसुत पानी से लथपथ रखें. यह महत्वपूर्ण है इस हड्डी क्षेत्र में प्रयोग भर नम रखने के लिए.
2. कपाल खिड़की की तैयारी
- जेलाटीन स्पंज निकालें और धीरे n ° 10 स्केलपेल ब्लेड के साथ हड्डी scraping द्वारा शुरू करते हैं. ब्लेड और हड्डी के बीच 45 ° का एक निरंतर कोण रखें, और पलकों से बल्ब क्षेत्र के बाण के समान पक्ष ब्लेड ले जाने के. हड्डी पर लागू न ऊर्ध्वाधर दबाव या शिरापरक साइनस ऊपर हड्डी खरोंच.
- Thinning प्रक्रिया के दौरान, हर 5min बंद करो और हड्डी पर एक हाइड्रेटेड जेलाटीन स्पंज जगह करने के लिए नीचे शांत तैयारी. हड्डी धूल हटाने के लिए स्पंज के साथ खोपड़ी झाड़ू से साफ़ करना.
- व्यापक रखें औरtrabeculae, चिमड़ा हड्डी परत visualizing जब तक वैकल्पिक रूप से ठंडा. ओ के ठीक vasculature इस स्तर पर दिखाई जानी चाहिए. हड्डी scratching बंद करो, और स्केलपेल टिप लंबरूप का उपयोग "आकर्षित" एक आयताकार क्षेत्र ओबी enclosing शुरू. इस चरण में n ° 11 स्केलपेल ब्लेड का इस्तेमाल किया जा सकता है. शिरापरक sinuses कि किसी भी स्केलपेल स्ट्रोक का सुरक्षित किया जाना चाहिए की सीमा के भीतर सर्जरी रखें.
- स्केलपेल के लगातार गतियों का उपयोग करके धीरे - धीरे गठन आयताकार खाई खोदो. समय - समय पर यह साफ है और इसे तेज रखने स्केलपेल की नोक साफ कर लें. टिप dura सतह को छूने से बचने की गहराई के अतिरिक्त सतर्क रहें.
- आदेश में शेष हड्डी की मोटाई के एक समझ पाने के लिए, यह धीरे धक्का संदंश की एक जोड़ी के टिप के साथ. यदि दबाव के तहत हड्डी प्रालंब सिलवटों, अगले कदम के लिए कदम.
- खारा की एक बूंद के तहत, स्केलपेल उन्मुख के टिप को क्षैतिज का उपयोग करने के लिए अस्थि प्रालंब लिफ्ट. इस प्रालंब के हटाने ग किया जाarefully बंद शेष हड्डी फाड़ से बचने के लिए.
- एक बार ओ सतह उजागर है, किसी भी खून बह रहा है या रक्त वाहिकाओं के सम्मिलन के अभाव के लिए जाँच करें. Dura या ऊतक सतह घायल ऑप्टिकल संकेतों को प्राप्त करने की संभावना कम हो जाएगा. खारा में जिलेटिन भिगो क्रम में बल्ब नम रखने स्पंज के साथ क्षेत्र को साफ कर लें.
- Polyacrylate दंत सीमेंट लागू हड्डी पर खिड़की के चारों ओर एक अच्छी तरह से फार्म.
- कम dura पर गलनांक agarose (1.2%) की एक बूंद प्लेस, और विंडो के आयामों पर एक बाँझ कांच कवर डाल. इमेजिंग सत्र के दौरान, agarose की एक छोटी मात्रा के क्रम में सुखाना क्षतिपूर्ति जोड़ा जा सकता है. Agarose श्वसन के साथ जाने से ओबी को रोकने और ऑप्टिकल इमेजिंग के लिए एक फ्लैट सतह प्रदान करेगा.
3. घ्राण गतिविधि मानचित्रण के लिए ऑप्टिकल इमेजिंग सेटअप
- घ्राण उत्तेजना ठीक एक olfactometer के उपयोग के द्वारा समय और तीव्रता में परिभाषित होना चाहिए. हम स्वचालित वैज्ञानिक से एक कस्टम multivial छिड़काव प्रणाली Valvebank 8II के संशोधित संस्करण के साथ जुड़े एक बुनियादी हवा कंप्रेसर (संकुचित सांस हवा के रूप में अच्छी तरह से अनुकूल होगा) का उपयोग करें. इस प्रणाली सही और तेजी से बाहरी वाल्व नियंत्रण के लिए अनुमति देता है. शुद्ध odorant के समाधान खनिज तेल में चुना एकाग्रता में पतला कर रहे हैं. Hexanal जैसे पृष्ठीय ओबी aldehydes सक्रिय आमतौर पर इस्तेमाल किया जाता है. पतला odorant (20 के लिए 50μl) का एक सटीक मात्रा एक फिल्टर पेपर पर भरी हुई है और एक सिरिंज के जलाशय में रखा जाता है. छिड़काव प्रणाली के माध्यम से, दबाव नियंत्रित हवा की व्यवस्था करने के लिए दिया है, odorized हवा प्रवाह वाल्व खोलने के दौरान जानवरों की नाक को प्रसव के एक निरंतर दर सुनिश्चित करने. Odorant Tygon R-3603 वैक्यूम टयूबिंग (Saint-Gobain निगम) ~ 1000ml/min की एक प्रवाह दर पर हवा ले जाने के माध्यम से वितरित किया जाता है. Odorants और टयूबिंग में odorant के अवशिष्ट मात्रा के बीच संक्रमण से बचें. यदि उपलब्ध हो, odorant उत्तेजना के reproducibility विवाद किया जा सकता हैएक लौ ionization डिटेक्टर का उपयोग (microFID 2020 Photovac) के माध्यम से lled.
- ऑप्टिकल सेटअप चालू है. इसके होते ठंडा interlaced 12 बिट्स सीसीडी कैमरा (ORCA एजी हमामात्सू) एक प्रतिदीप्ति stereomicroscope (Leica MZ16), एक कंप्यूटर नियंत्रित olfactometer और उपयुक्त bandpass हस्तक्षेप फिल्टर के साथ स्थिर उत्तेजना दीपक के साथ जुड़े. एक योजना का वर्णन हमारे सेटअप आंकड़ा 2 में प्रदान की जाती है. आंतरिक ऑप्टिकल सिग्नल के लिए (IOSI) इमेजिंग, एक 200W टंगस्टन हलोजन दीपक (गढ़ा QTH) एक फाइबर अंगूठी प्रकाश (Schott) के साथ मिलकर खुर्दबीन उद्देश्य के आसपास plugged रहे हैं स्थिर और भी रोशनी प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया. Flavoprotein Autofluorescence सिग्नल (FASI) इमेजिंग, एक 5mm कोर तरल प्रकाश गाइड के साथ एक 150W धातु Halide दीपक (Leica) महामारी रोशनी stereomicroscope के बंदरगाह के माध्यम से भी प्रतिदीप्ति के स्थानीयकृत उत्तेजना प्रदान करते हैं.
कस्टम सॉफ्टवेयर के द्वारा छवि अधिग्रहण और हार्डवेयर तुल्यकालन महसूस कर रहे हैं. खुला हैource सॉफ्टवेयर Micromanager भी ऑप्टिकल सेटअप और अधिग्रहण को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
4. ऑप्टिकल इमेजिंग
- Stereomicroscope तहत stereotaxic फ्रेम, कपाल देखने के क्षेत्र में केंद्रित (चित्र देखें 2A ऑप्टिकल सेटअप के एक योजनाबद्ध के लिए.) खिड़की रखें .
- खुर्दबीन ट्यून capillaries पर ध्यान केंद्रित. (5 में वर्णन देखें) उत्तेजना परीक्षण से पहले बल्ब की एक छवि 560nm (हरा) (फाइबर अंगूठी) प्रकाश है जो रक्त वाहिकाओं इमेजिंग के लिए एक अच्छा विपरीत प्रदान करता है के तहत लिया है. यह तस्वीर एक शारीरिक नियंत्रण के रूप में प्रयोग किया जाता है तैयारी के राज्य की जाँच करने के लिए है और प्रयोग के दौरान कई बार का अधिग्रहण.
- IOS इमेजिंग के लिए परिलक्षित होता है, सीसीडी कैमरा के द्वारा प्रकाश की तीव्रता 630 एनएम + / -10 (लाल) रोशनी के तहत दर्ज की गई है. छवियाँ पर पूर्ण फ्रेम प्रति सेकंड 5 फ्रेम जो 150ms के बारे में एक जोखिम समय के अनुरूप (नहीं binning) में हासिल कर रहे हैं. प्रकाश स्रोत की शक्ति को फिर से निकाला जाता है कम से कम ~ 3000 के ओ क्षेत्र, सीसीडी पिक्सेल कुओं की संतृप्ति के लिए करीब पर ach ग्रे स्तर. ऐसा करने से यह सीसीडी के 12bits गतिशीलता के लाभ लेने के लिए सक्रियण के दौरान बेहोश तीव्रता परिवर्तन पर कब्जा करने के लिए संभव बनाता है. अधिकतम IOS आयाम ~ 1% तक पहुँच.
- FAS इमेजिंग प्रतिदीप्ति के लिए 480nm की उत्तेजना + / 20nm (नीला) epiflurorescence प्रकाश के तहत हासिल कर ली है. 515nm पर एक उच्च पास फिल्टर सेट कर दिया जाता है प्रकाश पर कब्जा करने के लिए. छवियाँ 5 फ्रेम प्रति सेकंड 4 से 4 के एक binning के लिए संवेदनशीलता को अधिकतम के साथ प्राप्त कर रहे हैं. उत्तेजना प्रकाश की शक्ति इसी तरह ओ क्षेत्र पर 3000 के ग्रे स्तर के साथ IOS के लिए निकाला जाता है. अधिकतम FAS आयाम ~ 3% तक पहुँचने.
दोनों इमेजिंग रूपात्मकता के लिए, विषय विमान में मैदान की गहराई में ही है और के बारे में 4 बार एक magnification के लिए 0.5 मिमी पर मापा था.
- लाइट इमेजिंग परीक्षणों के बीच बंद कर दिया जाना चाहिए हीटिंग और तैयारी के photobleaching से बचने.
- मानक इमेजिंग सत्र 10s जहां केवल हवा को जन्म दिया है 5 के एक आधारभूत, 3 के लिए गंध उत्तेजना द्वारा चुना गंध एकाग्रता, और 82s के लिए 70 के आधार पर आगे आधारभूत वसूली के लिए एक निरंतर हवा का प्रवाह (छवि के साथ दर्ज 10s पीछा किया 2A). परीक्षण के अंत में, प्रकाश बंद कर दिया है और शुद्ध हवा अंतर परीक्षण इंटरवल अवधि के लिए दिया जाता है (1 से 3 मिनट) अवशिष्ट गंध अणु धोने और संवेदी आदीपन से बचने. गंध परीक्षण रिक्त परीक्षण (हवा डिलीवरी) के साथ interleaved थे.
- गंध पैदा सक्रिय क्षेत्रों के नक्शे पर मोटे तौर पर गोलाकार क्षेत्रों के रूप में कल्पना कर रहे हैं और व्यक्तिगत glomeruli (80 से 9 व्यास में 200μm) के आकार के अनुरूप. छवि प्रसंस्करण चित्रा 2B में समझाया जाता है. घ्राण नक्शे चित्रा 3 में प्रस्तुत कर रहे हैं. किसी भी अन्य संवेदी प्रणाली के विपरीत, ओबी में संकेत करने वाली शोर अनुपात करने के लिए एक परीक्षण में गंध पैदा प्रतिक्रियाओं को हल करने के लिए पर्याप्त था (चित्र IOS और अंजीर के लिए 3B. FAS के लिए 3 डी) .
- चूहे तुरंत इमेजिंग और प्रयोगशाला पशुओं की देखभाल और उपयोग के लिए यूरोपीय सिफारिशों के अनुसार तरीकों का उपयोग कर सत्र के अंत में euthanized हैं.
6. प्रतिनिधि परिणाम (3 आंकड़े में घ्राण नक्शे देखें):
चित्रा 1 कृन्तकों में मुख्य घ्राण बल्ब की स्ट्रक्चरल संगठन. घ्राण संवेदी न्यूरॉन्स, प्राथमिक संवेदी कोशिकाओं मुख्य घ्राण उपकला में स्थित है, वही odorant रिसेप्टर व्यक्त और ओबी में एक ही glomeruli पर एकाग्र है. घ्राण glomeruli दौर के आकार neuropils (धराशायी हलकों), ओ की सतह पर स्थित हैं. ध्यान दें कि एक बहुत घने और जटिल संवहनी नेटवर्क glomerular स्तर पर मौजूद है. लघुरूप (ऊपर नीचे /): ONL: घ्राण तंत्रिका परत, जीएल: glomerular परत, EPL: बाहरी उलझन - रूप परत, एमसीएल:mitral सेल परत, GCL: ग्रेन्युल सेल परत.
चित्रा 2 reflectance और प्रतिदीप्ति vivo में रिकॉर्डिंग संकेतों. ए वाइड क्षेत्र ऑप्टिकल इमेजिंग सेटअप. एक anesthetized माउस के मस्तिष्क या तो एक कुंडलाकार फाइबर प्रकाशिकी लेंस या एक खुर्दबीन के एक महामारी रोशनी बंदरगाह से जुड़ी अंगूठी के माध्यम से या तो (IOS) लाल या नीले प्रकाश (FAS) के संपर्क में है. Odors सील शीशियों में लोड कर रहे हैं और odorized हवा नाक पशु के लिए दिया जाता है (हरी बत्ती: खुले वाल्व). बी रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल और डाटा प्रोसेसिंग. IOS और FAS व्यक्तिगत परीक्षणों की श्रृंखला (90 के दशक की अवधि) के रूप में दर्ज कर रहे हैं. आरेख एक एकल परीक्षण के समय रेखा से पता चलता है: आधारभूत 5 से 10s, 10s करने के लिए 3 से उत्तेजना, और आधारभूत की 70 से 82s लौटने को बदलता है. छवि प्रसंस्करण पिक्सेल द्वारा पिक्सेल आधारभूत दौरान तीव्रता मूल्यों के घटाव तीव्रता मूल्यों को उत्तेजना की अवधि के दौरान (FAS) के लिए ओ की आवश्यकता हैr उत्तेजना के अलावा आधारभूत की वापसी (IOS के लिए). यह अंतर तो आधारभूत मूल्यों से विभाजित है% में एक परिवर्तन प्राप्त (चित्र में जिसके परिणामस्वरूप छवियों को देखने के 3. ).
चित्रा 3 गंध पैदा IOS और FAS इमेजिंग का उपयोग ओबी में गतिविधि नक्शे . पृष्ठीय ओ ए vasculature हरी बत्ती के तहत visualized. ई.पू.. IOS imaged (औसतन तीन परीक्षण बनाम एक परीक्षण क्रमश:) के 20% hexanal के एक 10s प्रस्तुति के लिए. व्हाइट तीर इस गंध के द्वारा सक्रिय ब्याज की गोलाकार क्षेत्रों से संकेत मिलता है. ये सक्रियण नक्शे का उपयोग कर फ्रेम गंध उत्तेजना के अंत के बाद प्रथम, द्वितीय के दौरान औसत (reflectance भिन्नता -0.63% की अधिकतम बी में एक और -0.52%) प्राप्त किया गया. जहां गंध सक्रियण हुआ है absorbance के काले क्षेत्रों नोट. सीडी. FAS ही माउस में sequentially ही odorant के लिए (तीन औसतन परीक्षणों संबंधित बनाम एकल परीक्षण का अधिग्रहणly). ये सक्रियण नक्शे का उपयोग कर फ्रेम गंध उत्तेजना की शुरुआत के बाद प्रथम, द्वितीय के दौरान औसत (डी में प्रतिदीप्ति भिन्नता 0.72% और ई में 0.66% की अधिकतम) प्राप्त किया गया. ध्यान दें कि काले तीर द्वारा संकेत autofluorescence उत्सर्जन सफेद क्षेत्रों को IOS में काले क्षेत्रों के अनुरूप है. दानेदार FAS के नक्शे में देखा पहलू 4 संवेदनशीलता के सुधार के लिए आवश्यक binning द्वारा 4 करने के लिए कारण है. FAS छवियों autofluorescence विरंजन से सही नहीं थे. लंबे समय 0.7 मिमी चौड़ा x 1.2 मिमी: छवियों का वास्तविक आयाम जाएगा.
Discussion
इस अनुच्छेद में हम गंध पैदा माउस ओबी में गतिविधियों के vivo रिकॉर्डिंग में IOS और FAS इमेजिंग तकनीक मौजूद है. इस लक्ष्य को प्राप्त करने के एक अपेक्षाकृत सरल और सस्ती व्यापक क्षेत्र ऑप्टिकल इमेजिंग सेटअप आवश्यक है. इमेजिंग डेटा के अधिग्रहण के लिए ठीक शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं का प्रदर्शन और dura या मस्तिष्क के ऊतकों के लिए किसी भी चोट से बचने के लिए प्रशिक्षण की आवश्यकता है. विशेष रूप से, प्रमुख खून बह रहा है इमेजिंग के लिए दर्ज फोटॉनों को अवशोषित और प्रयोग का अंत होगा.
IOS FAS और इमेजिंग के एक लाभ के लिए फ्लोरोसेंट tracers के इंजेक्शन से बचने कि सेलुलर विषाक्तता या अवांछित दुष्प्रभाव में परिणाम सकता है. वे घ्राण संवेदी उत्तेजनाओं के इस प्रकार स्थानिक कोडन के नक्शे के बारे में मुद्दों से निपटने के लिए यह संभव बनाते हैं. 2 DeoxyGlucose इमेजिंग के विपरीत, वे एक ही पशुओं में कई odors के लिए छवि संभावना प्रदान. हालांकि, बाद से ऊतकों में फोटोन पैठ सीमित है, IOS और FAS ओबी के पृष्ठीय भाग को प्रतिबंधित कर रहे हैंऔर ventral क्षेत्रों से दर्ज नहीं किया जा सकता है.
अंतर्जात ऑप्टिकल संकेत इमेजिंग के लिए vivo इमेजिंग में उत्कृष्ट स्थानिक संकल्प प्रदान करता है . तकनीकी reflectance में सुधार चिंता संवहनी घटक के मात्रात्मक गणना संवेदी 10 सक्रियण के दौरान 8,9 के रूप में अच्छी तरह के रूप में रक्त oxygenation और मात्रा की गतिशीलता का संकेत है. IOS इमेजिंग दृष्टिकोण के Multiwavelength इमेजिंग वर्तमान में हमारी प्रयोगशाला में विकसित कर रहे हैं पूरी तरह से संवेदी सक्रियण के दौरान कुल हीमोग्लोबिन और ओबी में एकाग्रता oxygenation यों. ये स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑप्टिकल माप FAS इमेजिंग के लिए जोडी अवसर संवेदी 11,12 सक्रियण के दौरान संवहनी और intracellular गतिशीलता के बीच अनसुलझी संबंध का जवाब दे देंगे.
Disclosures
हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.
Acknowledgments
यह काम "Agence Nationale डे ला Recherche" अनुदान ANR-09-JCJC-+०११७-01 और "Neuropôle डे Recherche Francilien - Nerf" रोमेन Chery के लिए अनुदान. द्वारा समर्थित किया गया हम C + + / क्यूटी में सॉफ्टवेयर विकास के लिए Françoise Lefebvre धन्यवाद, और लौरेंत Pinot और ऑप्टिकल इमेजिंग की स्थापना के विकास में मदद के लिए किमरिख Janvier.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Imalgene | Merial | ||
| Rompun | Bayer AG | ||
| Agarose, type III-A | Sigma-Aldrich | A9793-50G | |
| Hexanal 98% | Aldrich | 115606-100ML |
References
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