يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تسجيل النشاط العصبي في الفئران التي تتحرك بحرية باستخدام القياس الضوئي للألياف

2.2K مشاهدة

⸱

يوليو 8, 2025

في هذه المقالة

الملخص

المصدر: Martianova, E., et al. القياس الضوئي متعدد الألياف لتسجيل النشاط العصبي في التي تتحرك بحرية. J. Vis. Exp. (2019).

يوضح هذا الفيديو طريقة لتسجيل النشاط العصبي في فأرة تتحرك بحرية باستخدام القياس الضوئي للألياف. في هذه الطريقة ، تعبر الخلايا العصبية في منطقة معينة من الدماغ عن مؤشر الكالسيوم المشفر وراثيا. يتم تطبيق حافز على منطقة الدماغ هذه ، ويتم قياس التغيير المعتمد على التحفيز في التألق لتحديد النشاط العصبي.

البروتوكول

تمت مراجعة جميع الإجراءات التي تنطوي على نماذج حيوانية من قبل لجنة رعاية المؤسسية المحلية ومجلس المراجعة البيطرية JoVE.

1. محاذاة المسار البصري بين كاميرا CMOS (أشباه الموصلات التكميلية لأكسيد المعدن) وسلك التصحيح الفردي أو المتفرع

  1. قم بفك جميع البراغي الموجودة على المترجم ذو 5 محاور (الشكل 1 ب).
  2. قم بربط سلك التصحيح (الشكل 1 ب) بالمحول [SMA (موصل الألياف البصرية الفرعي المصغر A) أو FC (موصل الألياف البصرية)] المثبت على المترجم ذو 5 محاور.
  3. قم بتشغيل ضوء الإثارة 470 نانومتر (الشكل 1 ب) بطاقة منخفضة (100 ميكروواط) وضع طرف سلك التصحيح مشيرا إلى شريحة بلاستيكية ذاتية الفلورسنت. هذا ليس له أي تأثير على التسجيلات المستقبلية ولكنه مخصص فقط لتصور عملية المحاذاة.
  4. سجل من كاميرا CMOS (الشكل 1 ب) في الوضع المباشر. قم بزيادة الكسب أو اضبط جدول البحث (LUT) حتى لا تصبح الصورة سوداء بالكامل. النقطة المهمة هي أن تكون قادرا على رؤية صورة في النقطة المحورية للهدف (الشكل 1 ب).
  5. تقدم المترجم ذو 5 محاور نحو الهدف ، مع التأكد من أن ضوء 470 نانومتر يتركز على الألياف في نهاية SMA أو FC لسلك التصحيح حتى يمكن حل الصورة على الكاميرا.
  6. اضبط المحورين X وY حتى يتم توسيط الصورة وحلها جيدا.
  7. تصور الضوء المنبعث من نهاية الطويق لسلك التصحيح. يجب أن تظهر كدائرة متناحية. إذا تم استخدام سلك تصحيح متفرع ، فيجب أن تكون كمية الضوء المنبعثة من نهايات الطويق لكل سلك تصحيح متشابهة. إذا لم تكن الدائرة متناحية، أو كان الضوء المنبعث غير متساو، فاضبط المترجم ذو 5 محاور في المحور XY.
فئة

2. إعداد عائد الاستثمار حول الألياف لقياس متوسط شدة الفلورسنت

  1. قم بتشغيل جميع أضواء الإثارة لتصور الألياف بشكل أفضل. اضبط كسب الكاميرا بحيث لا تكون وحدات البكسل مشبعة وتوجد صورة واضحة للألياف.
  2. سجل مباشر أو التقط صورة أولية.
  3. ارسم عائد استثمار حول الألياف واحتفظ بها لقياس متوسط قيم الشدة أثناء التسجيلات (الشكل 1 أ).
  4. بالنسبة لتسجيلات الألياف المتعددة، اختبر استقلالية الإشارات.
    1. سجل حي من جميع الألياف.
    2. وجه أليافا واحدة نحو مصدر الضوء واضغط بإصبعك. وينبغي أن تحدث تقلبات كبيرة في تلك القناة وحدها (التسرب المقبول 1:1000).
    3. إذا لم تكن الإشارات مستقلة ، فأعد رسم عائد استثمار أكثر تحفظا وكرر اختبار الاستقلالية.
  5. لتسمية وتتبع عائد الاستثمار الذي يتوافق مع الألياف أو الشريط الملون أو طلاء الأظافر الذي يمكن تطبيقه في نهاية الألياف. التقط صورة قبل بدء أي تجربة كتذكير ثانوي.

3. إعداد ساحة التسجيل

  1. قم بتعليق سلك التصحيح فوق الساحة باستخدام الحوامل أو المشابك أو الحوامل.
  2. تأكد من أن يمكنه التحرك بحرية في جميع أنحاء الساحة بأكملها ، دون أن يعيقه طول الألياف.
  3. إذا تم استخدام صندوق تشغيل أو حقل مفتوح ، فتأكد من وصول سلك التصحيح إلى بأقل قدر من الانحناء. إذا تطلب ذلك كزة الأنف ، فتأكد من وجود مساحة كافية لمنع ثني الألياف. تجنب أي انحناء أو التواء مفرط لسلك التصحيح.

4. تسجيلات في الجسم الحي

  1. افحص بصريا الطرف البعيد لألياف سلك التصحيح بالعين وباستخدام مجهر من الألياف الصغيرة. إذا تم خدش سطح الألياف ، فقم بإعادة تلميع الألياف باستخدام فيلم تلميع / لف الألياف بحبيبات دقيقة (1 ميكرومتر و 0.3 ميكرومتر).
  2. نظف الأطراف البعيدة لسلك التصحيح باستخدام 70٪ من الإيثانول وقضيب طرف قطني.
  3. نظف قنيات الألياف الضوئية باستخدام 70٪ من الإيثانول وقضيب طرف قطني.
  4. قم بتوصيل الطرف الطويقي لسلك التصحيح بالألياف المزروعة باستخدام غلاف منقسم من السيراميك مغطى بأنبوب انكماش أسود. تأكد من إحكام الغلاف أثناء التوصيل. خلاف ذلك ، استخدم كم جديد.
    ملاحظه: إذا كان هناك أي مسافة بين طويق سلك التصحيح والغرسة ، فسيكون هناك قدر كبير من فقدان الإشارة ، ولن تعمل التسجيلات.
  5. اسمح للحيوان بالتعافي لبضع دقائق قبل بدء الاختبار السلوكي.
  6. ابدأ في تسجيل الإشارة الضوئية وقم بتشغيل التجربة.
  7. أثناء التسجيل ، راقب بعناية التتبع المباشر لضمان جودة التسجيلات. من المتوقع أن تنخفض الإشارة بسرعة كدالة للوقت في أول دقيقتين من التسجيل. يحدث هذا التأثير بسبب اضمحلال LED بوساطة الحرارة ، حيث تزيد الزيادة في الحرارة من مقاومة العنصر البصري.
  8. في حالة حدوث قفزة في الإشارة تتجاوز حركية التشغيل / الإيقاف في GCaMP ، فغالبا ما يشير هذا إلى أن الغلاف ليس ضيقا بدرجة كافية وأن المسافة بين سلك التصحيح والزرع تتغير. في هذه الحالة ، أوقف التجربة وأعد توصيل باستخدام غلاف جديد.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1" >figure-results-1
الشكل 1: تخطيطي القياس الضوئي للألياف. (أ) يمر ضوء الإثارة من مصباحي LED (410 نانومتر و 470 نانومتر) عبر سلسلة من المرشحات والمرايا ثنائية اللون وينتج بقعة إثارة على مسافة العمل للهدف 20x. يمر الضوء إما عبر سلك تصحيح واحد أو ألياف مجمعة (لتسجيلات مواقع متعددة) متصلة بالقنيات المزروعة. يتم جمع التألق المنبعث بواسطة نفس الألياف ، ويتم ترشيحه وإسقاطه على مستشعر كاميرا CMOS. في الصور الملتقطة ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

لم يتم الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات 1/4 "-20 برغي غطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ ، 1 "طويل ثورلاب SH25S100 1/4 "-20 برغي غطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ ، 1/2" طويل ثورلاب SH25S050 1/4 "-20 برغي غطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ ، 3/8" طويل ثورلاب SH25S038 1000 ميكرومتر ، 0.50 أمبير ، SMA-SMA
كابل تصحيح الألياف ثورلاب م 59 ال 01 12.7 مم عمود بصري ثورلاب TR30 / م 12.7 مم حامل عمود قاعدة التمثال ثورلاب PH20EM 15 فولت ، 2.4 وحدة إمداد طاقة مع
موصل جاك 3.5 مم ل T-Cube ثورلاب كيه بي إس 101 هدف 20x ثورلاب RMS20X مكعب قفص 30 مم مع حامل مرشح ثنائي اللون ثورلاب CM1-DCH / م 405 نانومتر LED عدسات دوريك CLED_405 مرشح ممر النطاق الترددي 410 نانومتر ثورلاب FB410-10 465 نانومتر. قياده عدسات دوريك CLED_465 مرشح ممر النطاق 470 نانومتر ثورلاب FB470-10 مرشح ممر النطاق الترددي 560 نانومتر سيمروك FF01-560 / 14-25 560 نانومتر LED عدسات دوريك CLED_560 5 محاور الحركية جبل ثورلاب K5X1 ثنائي لوني ثورلاب AC254-035-A-ML محول لموازاة 405 ثورلاب AD11F محول لموازاة قابلة للتعديل ثورلاب AD127-F اللوح الجانبي الألومنيوم ثورلاب ميغابايت 1824 شوكة لقط ثورلاب CF125 موصل مكعب ثورلاب CM1-CC مزدوج 493/574 ثنائي اللون سيمروك FF493 / 574-DI01-25x36 مرشح الانبعاث ل GCaMP6 سيمروك FF01-535 / 22-25 الضميمة مع لوحات الصلبة السوداء ثورلاب XE25C9 خارجيا SM1 الخيوط نهاية غطاء للآلات ثورلاب SM1CP2M حامل مرشح أنبوب عدسة SM1 سريع التغيير ثورلاب SM1QP موازاة ثابتة لضوء 405 نانومتر ثورلاب F671SMA-405 موازاة ثابتة لضوء 470 و 560 نانومتر ثورلاب F240SMA-532 مرشح الانبعاث الأخضر سيمروك FF01-520 / 35-25 في شعاع الضوء الفاصل كاميرا USB 3.0 CMOS عالية الدقة ثورلاب DCC3260M مقسم شعاع الضوء القياسات العصبية الضوئية شق مرآة Longpass ثنائية اللون ، قطع 425 نانومتر ثورلاب DMLP425R مرآة Longpass ثنائية اللون ، قطع 495 نانومتر سيمروك FF495-DI03 أسمنت الأسنان Metabond سي آند ب كابل M8 - M8 عدسات دوريك Cable_M8-M8 قنيات الألياف البصرية عدسات دوريك تحتاج إلى تحديد أنه سيتم استخدامها في تجارب القياس الضوئي التي تتطلب التألق الذاتي المنخفض الألياف البصرية Patchcords عدسات دوريك تحتاج إلى تحديد أنه سيتم استخدامها في تجارب القياس الضوئي التي تتطلب التألق الذاتي المنخفض مرشح الانبعاث الأحمر سيمروك FF01-600 / 37-25 في شعاع الضوء الفاصل T7 لاب جاك لاب جاك سائق LED مكعب T ثورلاب الصمام 1 ب كابل إدخال / إخراج USB 3.0 ، Hirose 25 ، DCC3240 ثورلاب CAB-DCU-T3

الوسوم

تسجيل النشاط العصبيمؤشر الكالسيوم المشفر جينياًالمنطقة الجانبية من الوطاءالحَبَنُلا الجانبيةمحفز نفثة الهواءقياس الفلورةكانيولا الألياف الضوئيةتصوير الكالسيوم