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<em>In vivo</em> Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Stanford University

&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x86CB;&#x767D;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x4E5F;&#x53D7;&#x5230;&#x4E86;&#x7F3A;&#x4E4F;&#x9AD8;&#x6548;&#x3001; &#x65E0;&#x6BD2;&#x7684;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x8FD9;&#x79CD;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4E2D;&#x7684; RNA &#x5E72;&#x6270;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x663E;&#x793A;&#x5408;&#x6210;&#x7684;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x5E72;&#x6270; RNA (siRNA) &#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x94FE;&#x63A5;&#x5230;&#x77E2;&#x91CF;&#x80BD; Penetratin1 siRNA &#x7684;&#x4E3B;&#x54FA;&#x4E73;&#x52A8;&#x7269;&#x6D77;&#x9A6C;&#x53CA;&#x4EA4;&#x611F;&#x795E;&#x7ECF;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x6574;&#x4E2A;&#x4EBA;&#x53E3;&#x7684;&#x5FEB;&#x901F;&#x3001; &#x9AD8;&#x6548;&#x5438;&#x6536;&#x7684;&#x7ED3;&#x679C;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&#x6CBB;&#x7597;&#x5BFC;&#x81F4;&#x76EE;&#x6807;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x7279;&#x5B9A;&#x649E;&#x5728;&#x5C0F;&#x65F6;&#x5185;&#x65E0;&#x5173;&#x8054;&#x57FA;&#x56E0;&#x8F6C;&#x67D3;&#x7684;&#x6BD2;&#x6027;&#x3002;&#x4E0E;&#x76EE;&#x524D;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x6280;&#x672F;&#x8DE8;&#x6574;&#x4E2A;&#x4EBA;&#x53E3;&#x6700;&#x5C11;&#x5E72;&#x6270;&#x7684;&#x590D;&#x6742;&#x7684;&#x8702;&#x7A9D;&#x7F51;&#x7EDC;&#x8BB8;&#x53EF;&#x8BC1;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x3002;&#x4F7F;&#x7528;&#x6B64;&#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x53D1;&#x73B0;&#x8FD9;&#x79CD;&#x86CB;&#x767D;&#x649E; (&#x660E;&#x663E;&#x540E; 6 &#x5C0F;&#x65F6;&#xFF09; &#x4E4B;&#x524D;&#x4EFB;&#x4F55;&#x51CF;&#x5C11;&#x76EE;&#x6807;&#x6D88;&#x606F; &#xFF08;&#x660E;&#x663E; 24 &#x5C0F;&#x65F6;&#x540E;&#xFF09;&#xFF0C;&#x7531;&#x975E;&#x5E38;&#x6709;&#x9488;&#x5BF9;&#x6027;&#x7684; siRNAs &#x5EFA;&#x8BAE;&#x65E9;&#x671F;&#x3001; &#x5E73;&#x79FB;&#x7684;&#x9547;&#x538B;&#x3002;

&#x9AD8;&#x6548;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x5E72;&#x6270; RNA &#x4F20;&#x9012;&#x5230;&#x4E3B;&#x54FA;&#x4E73;&#x52A8;&#x7269;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x524D; mRNA &#x964D;&#x89E3;&#x7684; MicroRNA &#x7C7B;&#x4F3C;&#x6548;&#x679C;&#x3002;

The study of protein function in neurons has been hindered by the lack of highly efficient, nontoxic methods of inducing RNA interference in such cells. Here we show that application of synthetic small interfering RNA (siRNA) linked to the vector peptide Penetratin1 results in rapid, highly efficient uptake of siRNA by entire populations of cultured primary mammalian hippocampal and sympathetic neurons. This treatment leads to specific knock-down of targeted proteins within hours without the toxicity associated with transfection. In contrast to current methods, our technique permits study of protein function across entire populations with minimal disturbance of complex cellular networks. Using this technique, we found that protein knock-down (evident after 6 hr) precedes any decrease in targeted message (evident after 24 hr), suggesting an early, translational repression by perfectly targeted siRNAs.

Highly efficient small interfering RNA delivery to primary mammalian neurons induces MicroRNA-like effects before mRNA degradation.

L&#x26;#39;&#xE9;tude de la fonction des prot&#xE9;ines dans les neurones a &#xE9;t&#xE9; entrav&#xE9;e par le manque de m&#xE9;thodes hautement efficaces, non toxiques d&#x26;#39;induire l&#x26;#39;interf&#xE9;rence ARN dans ces cellules. Ici, nous montrons que l&#x26;#39;application de synth&#xE8;se petite ARN interf&#xE9;rents (siRNA) li&#xE9;e aux r&#xE9;sultats vecteur peptidique Penetratin1 en rapide, absorption tr&#xE8;s efficace de siRNA par des populations enti&#xE8;res de culture primaires de mammif&#xE8;res neurones de l&#x26;#39;hippocampe et sympathique. Ce traitement conduit &#xE0; knock-down sp&#xE9;cifique de prot&#xE9;ines cibl&#xE9;es dans les heures sans la toxicit&#xE9; associ&#xE9;e &#xE0; la transfection. Contrairement aux m&#xE9;thodes actuelles, notre technique permet d&#x26;#39;&#xE9;tudier la fonction des prot&#xE9;ines au sein des populations enti&#xE8;res avec une perturbation minimale de complexes r&#xE9;seaux cellulaires. En utilisant cette technique, nous avons trouv&#xE9; que la prot&#xE9;ine knock-down (&#xE9;vident apr&#xE8;s 6 heures) pr&#xE9;c&#xE8;de toute diminution dans le message cibl&#xE9; (&#xE9;vidente apr&#xE8;s 24 h), sugg&#xE9;rant un d&#xE9;but, la r&#xE9;pression traductionnelle par siRNA parfaitement cibl&#xE9;s.

Tr&#xE8;s efficace Petit livraison ARN interf&#xE9;rents &#xE0; neurones primaires mammif&#xE8;res induit par micro-ARN comme les effets Avant d&#xE9;gradation de l&#x26;#39;ARNm

Hocheffiziente small interfering RNA Lieferung an prim&#xE4;ren Neuronen induziert MicroRNA S&#xE4;ugetier-&#xE4;hnliche Effekte vor mRNA-Abbau.

Lo studio della funzione proteica nei neuroni &egrave; stato ostacolato dalla mancanza di metodi altamente efficaci, non tossici di indurre il RNA interference in tali cellule. Qui vi mostriamo che applicazione di sintetico piccolo RNA interferente (siRNA) legata al peptide vettore Penetratin1 risultati altamente efficiente, rapido assorbimento di siRNA di intere popolazioni di colti dei mammiferi dell&#39;ippocampo e simpatici neuroni primari. Questo trattamento porta a knock-down specifici delle proteine bersaglio entro le ore senza la tossicit&agrave; associata transfezione. In contrasto con i metodi attuali, la nostra tecnica permessi di studio di funzione della proteina attraverso intere popolazioni con dispersione minima di complesse reti cellulari. Utilizzando questa tecnica, abbiamo trovato quella proteina knock-down (evidente dopo 6 ore) precede qualsiasi diminuzione nel messaggio mirato (evidente dopo 24 ore su 24), suggerendo una repressione traslazionale, primi da siRNAs perfettamente mirate.

Altamente efficiente consegna RNA interferente piccolo ai neuroni primari dei mammiferi induce effetti MicroRNA-come prima degradazione di mRNA.

&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x305D;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x7D30;&#x80DE;&#x5185;&#x3067;RNA&#x5E72;&#x6E09;&#x3092;&#x8A98;&#x5C0E;&#x3059;&#x308B;&#x9AD8;&#x52B9;&#x7387;&#x3001;&#x6BD2;&#x6027;&#x306E;&#x306A;&#x3044;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306E;&#x6B20;&#x5982;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x59A8;&#x3052;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x57F9;&#x990A;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x54FA;&#x4E73;&#x985E;&#x306E;&#x6D77;&#x99AC;&#x3068;&#x4EA4;&#x611F;&#x795E;&#x7D4C;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x5168;&#x4EBA;&#x53E3;&#x3067;&#x306E;siRNA&#x306E;&#x6025;&#x901F;&#x3001;&#x9AD8;&#x52B9;&#x7387;&#x306E;&#x53D6;&#x308A;&#x8FBC;&#x307F;&#x306B;&#x30D9;&#x30AF;&#x30C8;&#x30EB;&#x30DA;&#x30D7;&#x30C1;&#x30C9;Penetratin1&#x7D50;&#x679C;&#x306B;&#x30EA;&#x30F3;&#x30AF;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x5408;&#x6210;&#x4F4E;&#x5206;&#x5B50;&#x5E72;&#x6E09;RNA&#xFF08;siRNA&#xFF09;&#x3092;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x304C;&#x8868;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x6CBB;&#x7642;&#x6CD5;&#x306F;&#x3001;&#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30D5;&#x30A7;&#x30AF;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306B;&#x95A2;&#x9023;&#x4ED8;&#x3051;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x6BD2;&#x6027;&#x3092;&#x4F34;&#x308F;&#x305A;&#x6642;&#x9593;&#x4EE5;&#x5185;&#x306B;&#x6A19;&#x7684;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x306E;&#x30CE;&#x30C3;&#x30AF;&#x30C0;&#x30A6;&#x30F3;&#x7279;&#x5B9A;&#x306B;&#x3064;&#x306A;&#x304C;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3068;&#x306F;&#x5BFE;&#x7167;&#x7684;&#x306B;&#x3001;&#x79C1;&#x305F;&#x3061;&#x306E;&#x6280;&#x8853;&#x306F;&#x3001;&#x8907;&#x96D1;&#x306A;&#x7D30;&#x80DE;&#x30CD;&#x30C3;&#x30C8;&#x30EF;&#x30FC;&#x30AF;&#x306E;&#x6700;&#x5C0F;&#x9650;&#x306E;&#x969C;&#x5BB3;&#x3067;&#x5168;&#x4F53;&#x306E;&#x96C6;&#x56E3;&#x9593;&#x306E;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30C6;&#x30AF;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x5B8C;&#x5168;&#x306B;&#x5BFE;&#x8C61;&#x3068;&#x3057;&#x305F;siRNA&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x65E9;&#x671F;&#x3001;&#x7FFB;&#x8A33;&#x6291;&#x5236;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#xFF08;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B;6&#x6642;&#x9593;&#x5F8C;&#xFF09;&#x306E;&#x30CE;&#x30C3;&#x30AF;&#x30C0;&#x30A6;&#x30F3;&#x304C;&#x30BF;&#x30FC;&#x30B2;&#x30C3;&#x30C8;&#x30E1;&#x30C3;&#x30BB;&#x30FC;&#x30B8;&#xFF08;24&#x6642;&#x9593;&#x5F8C;&#x306B;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B;&#xFF09;&#x306E;&#x4EFB;&#x610F;&#x306E;&#x4F4E;&#x4E0B;&#x306B;&#x5148;&#x884C;&#x3057;&#x305F;&#x3002;

&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30DE;&#x30EA;&#x54FA;&#x4E73;&#x985E;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x3078;&#x306E;&#x9AD8;&#x52B9;&#x7387;&#x4F4E;&#x5206;&#x5B50;&#x5E72;&#x6E09;RNA&#x306E;&#x914D;&#x4FE1;&#x306F;&#x3001;mRNA&#x306E;&#x5206;&#x89E3;&#x306E;&#x524D;&#x306B;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;RNA&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x52B9;&#x679C;&#x3092;&#x8A98;&#x5C0E;&#x3059;&#x308B;

&#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0; &#xC788;&#xB294; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xAC19;&#xC740; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0; RNA &#xAC04;&#xC12D;&#xC744; &#xC720;&#xB3C4;&#xC758; &#xACE0;&#xD6A8;&#xC728;, &#xBB34; &#xB3C5;&#xC131; &#xBC29;&#xBC95;&#xC758; &#xBD80;&#xC871;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xBC29;&#xD574; &#xC801; &#xC788;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30; &#xADF8; &#xD569;&#xC131; &#xC791;&#xC740; &#xAC04;&#xC12D; RNA (siRNA)&#xC758; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8; &#xACB0;&#xACFC; &#xACE0;&#xC18D;, &#xACE0;&#xD6A8;&#xC728; &#xAE00;&#xADC0;: &#xAD50;&#xC591;&#xB41C; &#xAE30;&#xBCF8; &#xD3EC;&#xC720;&#xB958; hippocampal&#xC640; &#xAD50;&#xAC10; &#xC2E0;&#xACBD;&#xC758; &#xC804;&#xCCB4; &#xC778;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; Sirna&#xC758; &#xBCA1;&#xD130; &#xD3A9; &#xD2F0; &#xB4DC; penetratin1&#xC5D0; &#xC5F0;&#xACB0; &#xD558;&#xB294; &#xAC83;&#xC774; &#xC0B4;&#xD3B4;&#xBCF4;&#xACA0;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xCE58;&#xB8CC; &#xC2DC;&#xAC04; &#xC774;&#xB0B4; transfection&#xC640; &#xAD00;&#xB828; &#xB41C; &#xB3C5;&#xC131; &#xC5C6;&#xC774; &#xD0C0;&#xAC9F;&#xB41C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;&#xC758; &#xD2B9;&#xC815; &#xB178;&#xD06C; &#xB2E4;&#xC6B4;&#xC744; &#xB9AC;&#xB4DC;. &#xD604;&#xC7AC; &#xBA54;&#xC11C;&#xB4DC;&#xB294; &#xB2EC;&#xB9AC; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xAE30;&#xC220;&#xC740; &#xBCF5;&#xC7A1; &#xD55C; &#xC140;&#xB8F0;&#xB7EC; &#xB124;&#xD2B8;&#xC6CC;&#xD06C;&#xC758; &#xCD5C;&#xC18C;&#xD55C;&#xC758; &#xC18C;&#xB780;&#xC640; &#xC804;&#xCCB4; &#xC778;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB97C; &#xD5C8;&#xC6A9;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xADF8; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBC1C;&#xACAC; &#xB178;&#xD06C; &#xB2E4;&#xC6B4; (&#xBD84;&#xBA85; 6 &#xC2DC;&#xAC04; &#xD6C4;) &#xC55E; &#xC5B4;&#xB5A4; &#xAC10;&#xC18C; &#xB300;&#xC0C1;&#xB41C; &#xBA54;&#xC2DC;&#xC9C0; (&#xBD84;&#xBA85; 24 &#xC2DC;&#xAC04; &#xD6C4;), &#xC644;&#xBCBD; &#xD558; &#xAC8C; &#xD0C0;&#xAC9F;&#xB41C; siRNAs &#xC5EC; &#xCD08;&#xAE30;, &#xBCC0;&#xD658; &#xC5B5;&#xC81C;&#xB97C; &#xC81C;&#xC548; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xACE0;&#xD6A8;&#xC728; &#xC791;&#xC740; &#xAC04;&#xC12D; RNA &#xBC30;&#xB2EC; &#xAE30;&#xBCF8; &#xD3EC;&#xC720;&#xB958; &#xB274;&#xB7F0; mRNA &#xC800;&#xD558; &#xD558;&#xAE30; &#xC804;&#xC5D0; MicroRNA &#xAC19;&#xC740; &#xD6A8;&#xACFC; &#xC720;&#xB3C4;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

El estudio de la funci&#xF3;n de las prote&#xED;nas en las neuronas se ha visto obstaculizada por la falta de m&#xE9;todos altamente eficientes, no t&#xF3;xicas de inducir la interferencia de ARN en dichas c&#xE9;lulas. Aqu&#xED; nos muestran que la aplicaci&#xF3;n de sint&#xE9;ticos peque&#xF1;os ARN de interferencia (siRNA), unida a los resultados del vector de p&#xE9;ptidos Penetratin1 de absorci&#xF3;n r&#xE1;pida, altamente eficiente de siRNA por las poblaciones enteras de cultivos de neuronas de mam&#xED;feros primarias del hipocampo y simp&#xE1;tico. Este tratamiento lleva a la espec&#xED;fica knock-down de prote&#xED;nas espec&#xED;ficas en cuesti&#xF3;n de horas, sin la toxicidad asociada con la transfecci&#xF3;n. En contraste con los m&#xE9;todos actuales, nuestra t&#xE9;cnica permite el estudio de la funci&#xF3;n de prote&#xED;nas a trav&#xE9;s de toda la poblaci&#xF3;n con la m&#xED;nima perturbaci&#xF3;n de las redes celulares complejas. Usando esta t&#xE9;cnica, hemos encontrado que la prote&#xED;na de derribo (evidente despu&#xE9;s de 6 horas) precede a cualquier disminuci&#xF3;n en el mensaje dirigido (evidente despu&#xE9;s de 24 horas), lo que sugiere una represi&#xF3;n temprana, la traducci&#xF3;n de siRNAs perfectamente dirigidas.

Altamente eficiente Peque&#xF1;a Interferir entrega de ARN para Primaria neuronas de mam&#xED;feros induce gusta microARN-Efectos Antes de la degradaci&#xF3;n del ARNm

&#x5728;&#x63A2;&#x7D22;&#x4E2D;&#x7684;&#x6682;&#x505C;&#xFF0C;&#x5408;&#x594F;&#x7684;&#x5730;&#x65B9;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5728;&#x5927;&#x9F20;&#x6D77;&#x9A6C;&#x4E2D;&#x7684;&#x91CD;&#x65B0;&#x8868;&#x8FBE;&#x5C04;&#x51FB;&#x5E8F;&#x5217;&#x5BF9;&#x5E94;&#x4E8E;&#x6700;&#x8FD1;&#x7A7A;&#x95F4;&#x4F53;&#x9A8C;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&quot;&#x91CD;&#x64AD;&quot;&#x6D32;&#x4E0E;&#x6CE2;&#x7EB9;&#x4E8B;&#x4EF6;&#xFF1A; &#x6301;&#x4E45;&#x77ED; (&#x7EA6; 50-120 ms)&#xFF0C;&#x4E0E;&#x589E;&#x52A0;&#x6D77;&#x9A6C;&#x76AE;&#x5C42;&#x901A;&#x4FE1;&#x76F8;&#x5173;&#x8054;&#x7684;&#x9AD8;&#x9891;&#x7387; (&#x7EA6; 200 Hz) &#x632F;&#x8361;&#x3002;&#x5728;&#x4EE5;&#x524D;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#xFF0C;&#x63A2;&#x7D22;&#x5C0F;&#x73AF;&#x5883;&#x8868;&#x660E;&#x5927;&#x9F20;&#x91CD;&#x64AD;&#x951A;&#x5B9A;&#x5230;&#x5927;&#x9F20;&#x5F53;&#x524D;&#x6240;&#x5728;&#x7684;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x548C;&#x65F6;&#x95F4;&#x538B;&#x7F29;&#x6210;&#x5355;&#x4E2A;&#x6CE2;&#x7EB9;&#x4E8B;&#x4EF6;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x663E;&#x793A;&#x4F7F;&#x7528;&#x795E;&#x7ECF;&#x7684;&#x89E3;&#x7801;&#x65B9;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x9AD8;&#x4FDD;&#x771F;&#x91CD;&#x64AD;&#x5C04;&#x51FB;&#x5E8F;&#x5217;&#x5BF9;&#x5E94;&#x5230;&#x5927;&#x578B;&#x73AF;&#x5883;&#x901A;&#x8FC7;&#x957F;&#x65F6;&#x95F4;&#x8FD0;&#x884C;&#xFF0C;&#x90A3;&#x8FD9;&#x79CD;&#x91CD;&#x64AD;&#x53EF;&#x4EE5;&#x5F00;&#x59CB;&#x5728;&#x8F68;&#x9053;&#x4E0A;&#x7684;&#x8FDC;&#x7A0B;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x3002;&#x6269;&#x5C55;&#x7684;&#x91CD;&#x64AD;&#x6536;&#x76CA;&#x7EA6; 8 m/s &#x7684;&#x901F;&#x5EA6;&#x7279;&#x6027;&#x865A;&#x62DF;&#x548C;&#x6574;&#x4E2A;&#x5217;&#x8F66;&#x7684;&#x6CE2;&#x7EB9;&#x4E8B;&#x4EF6;&#x4ECD;&#x7136;&#x662F;&#x8FDE;&#x8D2F;&#x4E00;&#x81F4;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7ED3;&#x679C;&#x8868;&#x660E;&#x8BE5;&#x6269;&#x5C55;&#x7684;&#x91CD;&#x64AD;&#x7EC4;&#x6210;&#x7684;&#x94FE;&#x8F83;&#x77ED;&#x7684;&#x5B50;&#x5E8F;&#x5217;&#xFF0C;&#x53EF;&#x53CD;&#x6620;&#x4E3A;&#x5B58;&#x50A8;&#x548C;&#x7075;&#x6D3B;&#x8868;&#x8FBE;&#x7684;&#x957F;&#x671F;&#x7ECF;&#x9A8C;&#x7684;&#x8BB0;&#x5FC6;&#x7684;&#x6218;&#x7565;&#x3002;

&#x6269;&#x5C55;&#x7684;&#x7ECF;&#x9A8C;&#x7684;&#x6D77;&#x9A6C;&#x91CD;&#x64AD;&#x3002;

During pauses in exploration, ensembles of place cells in the rat hippocampus re-express firing sequences corresponding to recent spatial experience. Such "replay" co-occurs with ripple events: short-lasting (approximately 50-120 ms), high-frequency (approximately 200 Hz) oscillations that are associated with increased hippocampal-cortical communication. In previous studies, rats exploring small environments showed replay anchored to the rat's current location and compressed in time into a single ripple event. Here, we show, using a neural decoding approach, that firing sequences corresponding to long runs through a large environment are replayed with high fidelity and that such replay can begin at remote locations on the track. Extended replay proceeds at a characteristic virtual speed of approximately 8 m/s and remains coherent across trains of ripple events. These results suggest that extended replay is composed of chains of shorter subsequences, which may reflect a strategy for the storage and flexible expression of memories of prolonged experience.

Hippocampal replay of extended experience.

Pendant les pauses dans l&#x26;#39;exploration, des ensembles de cellules de lieu dans l&#x26;#39;hippocampe du rat s&#xE9;quences de tir re-express correspondant &#xE0; l&#x26;#39;exp&#xE9;rience spatiale r&#xE9;cente. Une telle &#x26;quot;replay&#x26;quot; co-produit avec les &#xE9;v&#xE9;nements d&#x26;#39;entra&#xEE;nement: de courte dur&#xE9;e (environ 50-120 ms), les oscillations &#xE0; haute fr&#xE9;quence (environ 200 Hz) qui sont associ&#xE9;s &#xE0; une augmentation de l&#x26;#39;hippocampe-cortex de communication. Dans des &#xE9;tudes ant&#xE9;rieures, les rats explorent les petits environnements ont montr&#xE9; rediffusion ancr&#xE9; &#xE0; l&#x26;#39;emplacement actuel du rat et comprim&#xE9;e dans le temps en un &#xE9;v&#xE9;nement seule ride. Ici, nous montrons, en utilisant une approche neuronale de d&#xE9;codage, que les s&#xE9;quences de tir correspondant &#xE0; de longues courses &#xE0; travers un environnement de grande taille sont relus avec une grande fid&#xE9;lit&#xE9; et que rediffusion telle peut commencer &#xE0; des endroits &#xE9;loign&#xE9;s sur la piste. Produit replay &#xE9;tendues &#xE0; une vitesse caract&#xE9;ristique virtuelle d&#x26;#39;environ 8 m / s et reste coh&#xE9;rente dans l&#x26;#39;ensemble des trains d&#x26;#39;&#xE9;v&#xE9;nements d&#x26;#39;entra&#xEE;nement. Ces r&#xE9;sultats sugg&#xE8;rent que rediffusion prolong&#xE9;e est compos&#xE9;e de cha&#xEE;nes de courtes s&#xE9;quences, ce qui refl&#xE8;te peut-&#xEA;tre une strat&#xE9;gie pour le stockage et l&#x26;#39;expression flexible des souvenirs de l&#x26;#39;exp&#xE9;rience prolong&#xE9;e.

Replay hippocampique de l&#x26;#39;exp&#xE9;rience &#xE9;tendue

W&auml;hrend der Pausen in der Exploration re-express Ensembles Ortszellen im Ratte Hippocampus feuern Sequenzen entspricht den letzten Raumerlebnis. Solche &quot;Replay&quot; Art kommt zusammen mit welligkeit Veranstaltungen: Short-Lasting (ca. 50-120 ms), hoher Frequenz (ca. 200 Hz) Schwingungen, die mit erh&ouml;hten hippocampal-kortikale Kommunikation verbunden sind. In den vorhergehenden Studien Ratten erkunden kleine Umgebungen zeigte an der Ratte aktuelle Position verankert wiederzugeben und rechtzeitig in ein einzelnes welligkeit Ereignis komprimiert. Hier zeigen wir, mit einem neuronalen Decodierung Ansatz, den Feuern Sequenzen entsprechend lange l&auml;uft durch einen gro&szlig;en Umgebung werden originalgetreu wiedergegeben und dass solche Wiedergabe kann an remote-Standorten auf der Strecke beginnen. Erweiterte Wiedergabe wird fortgesetzt mit einer charakteristischen virtuelle Geschwindigkeit von etwa 8 m/s und &uuml;ber Z&uuml;ge der Welligkeit Veranstaltungen koh&auml;renten bleibt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass erweiterte Wiedergabe von Ketten von k&uuml;rzeren Untersequenzen besteht, die eine Strategie f&uuml;r die Lagerung und flexible Ausdruck der Erinnerungen an l&auml;ngerer Erfahrung wiedergeben kann.

Hippocampal Wiedergabe erweiterte Erfahrung.

Durante le pause in esplorazione, ensemble di posto cellule nell&#39;ippocampo di ratto riesprimerlo cottura sequenze corrispondenti alla recente esperienza spaziale. Tale &quot;replay&quot; co-occurs con ripple eventi: breve durata (circa 50-120 ms), le oscillazioni ad alta frequenza (200 Hz circa) che sono associati con maggiore comunicazione hippocampal corticale. In studi precedenti, ratti esplorare ambienti piccoli ha mostrati replay ancorati alla posizione corrente del ratto e compresso nel tempo in un evento singolo increspatura. Qui, vi mostriamo, utilizzando un approccio di decodifica neurale, che infornamento sequenze corrispondenti alle lunghe discese attraverso un ambiente di grandi dimensioni vengono riprodotti con l&#39;alta fedelt&agrave; e che tale riproduzione pu&ograve; cominciare a postazioni remote in pista. Replay estesa procede ad una velocit&agrave; caratteristica virtuale di circa 8 m/s e rimane coerente attraverso i treni di ripple eventi. Questi risultati suggeriscono che replay estesa &egrave; composta da catene di sottosequenze pi&ugrave; brevi, che possono riflettere una strategia per l&#39;archiviazione e l&#39;espressione flessibile dei ricordi di esperienza prolungata.

Hippocampal replay della estesa esperienza.

&#x4E2D;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x63A2;&#x67FB;&#x3001;&#x6700;&#x8FD1;&#x306E;&#x7A7A;&#x9593;&#x7684;&#x306A;&#x7D4C;&#x9A13;&#x306B;&#x5BFE;&#x5FDC;&#x3059;&#x308B;&#x914D;&#x5217;&#x3092;&#x767A;&#x5C04;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x6D77;&#x99AC;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x5834;&#x6240;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x30A2;&#x30F3;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D6;&#x30EB;&#x518D;Express&#x3067;&#x4E00;&#x6642;&#x505C;&#x6B62;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x77ED;&#x3044;&#x6301;&#x7D9A;&#xFF08;&#x7D04;50&#x304B;&#x3089;120&#x30DF;&#x30EA;&#x79D2;&#xFF09;&#x3001;&#x5897;&#x52A0;&#x3057;&#x305F;&#x6D77;&#x99AC; - &#x76AE;&#x8CEA;&#x306E;&#x901A;&#x4FE1;&#x306B;&#x95A2;&#x9023;&#x4ED8;&#x3051;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x9AD8;&#x5468;&#x6CE2;&#xFF08;&#x7D04;200 Hz&#xFF09;&#x306E;&#x632F;&#x52D5;&#xFF1A;&#x305D;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A; &#x26;quot;&#x518D;&#x751F;&#x26;quot;&#x30EA;&#x30C3;&#x30D7;&#x30EB;&#x30A4;&#x30D9;&#x30F3;&#x30C8;&#x3068;&#x5171;&#x540C;&#x3067;&#x884C;&#x308F;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x4EE5;&#x524D;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x5C0F;&#x898F;&#x6A21;&#x306A;&#x74B0;&#x5883;&#x3092;&#x6A21;&#x7D22;&#x3057;&#x305F;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x306F;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30A4;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x306E;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x5834;&#x6240;&#x306B;&#x56FA;&#x5B9A;&#x3057;&#x3001;&#x5358;&#x4E00;&#x30EA;&#x30C3;&#x30D7;&#x30EB;&#x30A4;&#x30D9;&#x30F3;&#x30C8;&#x306B;&#x6642;&#x9593;&#x306B;&#x5727;&#x7E2E;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x5927;&#x898F;&#x6A21;&#x306A;&#x74B0;&#x5883;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x30ED;&#x30F3;&#x30B0;&#x30E9;&#x30F3;&#x306B;&#x5BFE;&#x5FDC;&#x3059;&#x308B;&#x767A;&#x706B;&#x7CFB;&#x5217;&#x306F;&#x3001;&#x9AD8;&#x5FE0;&#x5B9F;&#x5EA6;&#x3068;&#x305D;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30A4;&#x3092;&#x518D;&#x751F;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306F;&#x3001;&#x795E;&#x7D4C;&#x30C7;&#x30B3;&#x30FC;&#x30C7;&#x30A3;&#x30F3;&#x30B0;&#x624B;&#x6CD5;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x8868;&#x793A;&#x200B;&#x200B;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x30C8;&#x30E9;&#x30C3;&#x30AF;&#x4E0A;&#x306E;&#x30EA;&#x30E2;&#x30FC;&#x30C8;&#x306E;&#x5834;&#x6240;&#x3067;&#x958B;&#x59CB;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x62E1;&#x5F35;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30A4;&#x306F;&#x7D04;8 m / s&#x306E;&#x7279;&#x6027;&#x4EEE;&#x60F3;&#x901F;&#x5EA6;&#x3067;&#x9032;&#x884C;&#x3057;&#x3001;&#x30EA;&#x30C3;&#x30D7;&#x30EB;&#x306E;&#x30A4;&#x30D9;&#x30F3;&#x30C8;&#x5217;&#x8ECA;&#x5168;&#x4F53;&#x306E;&#x4E00;&#x8CAB;&#x3057;&#x305F;&#x307E;&#x307E;&#x306B;&#x306A;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x306F;&#x3001;&#x62E1;&#x5F35;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30A4;&#x306F;&#x3001;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B8;&#x3068;&#x9577;&#x671F;&#x306E;&#x7D4C;&#x9A13;&#x306E;&#x8A18;&#x61B6;&#x200B;&#x200B;&#x306E;&#x67D4;&#x8EDF;&#x306A;&#x8868;&#x73FE;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6226;&#x7565;&#x3092;&#x53CD;&#x6620;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x306E;&#x304B;&#x3082;&#x3057;&#x308C;&#x306A;&#x3044;&#x77ED;&#x3044;&#x90E8;&#x5206;&#x914D;&#x5217;&#x306E;&#x9396;&#x304B;&#x3089;&#x69CB;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;

&#x62E1;&#x5F35;&#x7D4C;&#x9A13;&#x306E;&#x6D77;&#x99AC;&#x306E;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30A4;

&#xD0D0;&#xC0AC;&#xC5D0; &#xC77C;&#xC2DC; &#xC815;&#xC9C0;, &#xB3D9;&#xC548; &#xC950; &#xD574; &#xB9C8;&#xC758; &#xC7A5;&#xC18C; &#xC140; &#xC559;&#xC0C1;&#xBE14; &#xC7AC;&#xC0AC;&#xC6A9; &#xBC1C;&#xC0AC; &#xC2DC;&#xD000;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xD574;&#xB2F9; &#xCD5C;&#xADFC; &#xACF5;&#xAC04; &#xACBD;&#xD5D8; &#xD558;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &quot;&#xC7AC;&#xC0DD;&quot; co-occurs &#xB9AC;&#xD50C; &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8;: &#xC9E7;&#xC740; &#xC9C0;&#xC18D; (&#xC57D; 50-120 &#xBC00;&#xB9AC;&#xCD08;) &#xB192;&#xC740; &#xC8FC;&#xD30C;&#xC218; (&#xC57D; 200 Hz) &#xC9C4;&#xB3D9; &#xC99D;&#xAC00; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; hippocampal &#xD1B5;&#xC2E0;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xAD00; &#xB41C;. &#xC774;&#xC804; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC900; &#xC791;&#xC740; &#xD658;&#xACBD; &#xD0D0;&#xD5D8; &#xC950; &#xC950;&#xC758; &#xD604;&#xC7AC; &#xC704;&#xCE58;&#xC5D0; &#xACE0;&#xC815; &#xB41C; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xD558; &#xACE0; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB9AC;&#xD50C; &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8;&#xC5D0; &#xC2DC;&#xAC04;&#xC5D0; &#xC555;&#xCD95; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xC1FC;, &#xB192;&#xC740; &#xCDA9;&#xC2E4;&#xB3C4;&#xC640; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xBC1C;&#xC0AC; &#xC2DC;&#xD000;&#xC2A4; &#xD574;&#xB2F9; &#xD070; &#xD658;&#xACBD;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xAE34; &#xC2E4;&#xD589; &#xD558; &#xACE0; &#xADF8; &#xAC19;&#xC740; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xD2B8;&#xB799;&#xC5D0; &#xC6D0;&#xACA9; &#xC704;&#xCE58;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2DC;&#xC791;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC2E0;&#xACBD; &#xB514;&#xCF54;&#xB529; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC;. &#xD655;&#xC7A5;&#xB41C; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xC57D; 8 m/s&#xC758; &#xD2B9;&#xC131; &#xAC00;&#xC0C1; &#xC18D;&#xB3C4;&#xB85C; &#xC9C4;&#xD589; &#xBC0F; &#xB9AC;&#xD50C; &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8; &#xC5F4;&#xCC28;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; &#xC77C;&#xAD00; &#xB41C; &#xC0C1;&#xD0DC;&#xB85C; &#xC720;&#xC9C0; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xACB0;&#xACFC; &#xD655;&#xC7A5;&#xB41C; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xC800;&#xC7A5; &#xBC0F; &#xC7A5;&#xAE30;&#xAC04;&#xB41C; &#xACBD;&#xD5D8;&#xC758; &#xAE30;&#xC5B5;&#xC758; &#xC720;&#xC5F0;&#xD55C; &#xD45C;&#xD604; &#xC804;&#xB7B5;&#xC744; &#xBC18;&#xC601; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC9E7;&#xC740; &#xD558;&#xC704; &#xC2DC;&#xD000;&#xC2A4;&#xC758; &#xC0AC;&#xC2AC;&#xC73C;&#xB85C; &#xC774;&#xB8E8;&#xC5B4;&#xC838; &#xC88B;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD655;&#xC7A5; &#xB41C; &#xACBD;&#xD5D8;&#xC758; hippocampal &#xC7AC;&#xC0DD;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Durante las pausas en la exploraci&#xF3;n, conjuntos de c&#xE9;lulas de lugar en el hipocampo de la rata expresan re-secuencias de tiro correspondiente a la experiencia espacial reciente. Tal &#x26;quot;repetici&#xF3;n&#x26;quot; co-ocurre con los eventos: domin&#xF3; de corta duraci&#xF3;n (aproximadamente 50 a 120 ms), oscilaciones de alta frecuencia (200 Hz aproximadamente) que se asocian con un aumento del hipocampo-cortical de comunicaci&#xF3;n. En estudios anteriores, las ratas exploran ambientes peque&#xF1;os mostraron reproducci&#xF3;n anclada a la ubicaci&#xF3;n actual de la rata y se comprimen en el tiempo en un evento sola arruga. Aqu&#xED;, se muestra, utilizando un enfoque de decodificaci&#xF3;n neural, que las secuencias de tiro correspondientes a las carreras largas a trav&#xE9;s de un entorno de gran tama&#xF1;o se reproducen con alta fidelidad y que la repetici&#xF3;n como puede comenzar en ubicaciones remotas de la pista. Procede extendidas de reproducci&#xF3;n a una velocidad caracter&#xED;stica virtual de aproximadamente 8 m / s, y sigue siendo coherente en los trenes de eventos domin&#xF3;. Estos resultados sugieren que la reproducci&#xF3;n ampliada se compone de las cadenas m&#xE1;s cortas de subsecuencias, que pueden reflejar una estrategia para el almacenamiento y la expresi&#xF3;n flexible de los recuerdos de larga experiencia.

Repetici&#xF3;n del hipocampo de la Experiencia Extendida

&#x89B3;&#x6E2C;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x6442;&#x30C6;&#x30AF;&#x30CE;&#x30ED;&#x30B8;&#x306F;&#x8133;&#x6A5F;&#x80FD;&#x3068;&#x6A5F;&#x80FD;&#x969C;&#x5BB3;&#x306E;&#x7406;&#x89E3;&#x3092;&#x9032;&#x3081;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x3001;&#x89B3;&#x6E2C;&#x306E;&#x30C6;&#x30AF;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x306F;&#x3001;&#x975E;&#x5E38;&#x306B;&#x6700;&#x5F8C;&#x306E;&#x4E16;&#x7D00;&#x306B;&#x9032;&#x3093;&#x3060;&#x304C;&#x3001;&#x901F;&#x5EA6;&#x3068;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x306E;&#x4E0D;&#x5747;&#x4E00;&#x6027;&#x306B;&#x4E00;&#x81F4;&#x3059;&#x308B;&#x6442;&#x52D5;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30C6;&#x30AF;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x304C;&#x9045;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5149;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B66;&#x306E;&#x6280;&#x8853;&#x306F;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x683C;&#x5DEE;&#x306B;&#x5BFE;&#x51E6;&#x3078;&#x306E;&#x30B9;&#x30C6;&#x30C3;&#x30D7;&#x3092;&#x8868;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30E9;&#x30A4;&#x30C8;&#x611F;&#x899A;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA; 1 &#x5206;&#x5B50;&#x5185;&#x306E;&#x30A8;&#x30D5;&#x30A7;&#x30AF;&#x30BF;&#x30FC;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x3092;&#x5305;&#x542B;&#xFF09; &#x4FE1;&#x983C;&#x6027;&#x306E;&#x9AD8;&#x3044;&#x3001;&#x5BFE;&#x8C61;&#x6307;&#x5B9A;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x5358;&#x4E00;&#x30B3;&#x30F3;&#x30DD;&#x30FC;&#x30CD;&#x30F3;&#x30C8; &#x30C4;&#x30FC;&#x30EB; (&#x8ABF;&#x67FB;&#x7814;&#x7A76;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x306E;&#x591A;&#x76EE;&#x7684;&#x306A;&#x65B0;&#x3057;&#x3044;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x3092;&#x6709;&#x52B9;&#x306B;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30DE;&#x30FC;&#x5149;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x79D1;&#x5B66;&#x3001;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B66;&#x306E;&#x5FDC;&#x7528;&#x306B;&#x95A2;&#x3059;&#x308B;&#x5358;&#x4E00;&#x30B3;&#x30F3;&#x30DD;&#x30FC;&#x30CD;&#x30F3;&#x30C8; &#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306B;&#x7126;&#x70B9;&#x3092;&#x5F53;&#x3066;&#x3068;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x554F;&#x984C;&#x3001;&#x8AB2;&#x984C;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x6280;&#x8853;&#x7684;&#x306A;&#x8003;&#x616E;&#x4E8B;&#x9805;&#x3092;&#x5F37;&#x8ABF;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x306E;&#x5149;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B66;&#x3002;

&#x89C2;&#x6D4B;&#x548C;&#x6270;&#x52A8;&#x6280;&#x672F;&#x5BF9;&#x4E8E;&#x4FC3;&#x8FDB;&#x8111;&#x529F;&#x80FD;&#x548C;&#x529F;&#x80FD;&#x969C;&#x788D;&#x7684;&#x7406;&#x89E3;&#x81F3;&#x5173;&#x91CD;&#x8981;&#x3002;&#x4F46;&#x540C;&#x65F6;&#x89C2;&#x6D4B;&#x6280;&#x672F;&#x6781;&#x5927;&#x5730;&#x63A8;&#x52A8;&#x4E86;&#x5728;&#x4E0A;&#x4E2A;&#x4E16;&#x7EAA;&#xFF0C;&#x90FD;&#x5339;&#x914D;&#x5230;&#x7684;&#x901F;&#x5EA6;&#x548C;&#x975E;&#x5747;&#x8D28;&#x6027;&#x7814;&#x7A76;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x6444;&#x52A8;&#x6280;&#x672F;&#x5DF2;&#x843D;&#x540E;&#x3002;&#x5149;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x6280;&#x672F;&#x4EE3;&#x8868;&#x8FC8;&#x5411;&#x89E3;&#x51B3;&#x8FD9;&#x4E00;&#x5DEE;&#x8DDD;&#x7684;&#x4E00;&#x6B65;&#x3002;&#x53EF;&#x9760;&#x548C;&#x53EF;&#x8BBE;&#x4E3A;&#x76EE;&#x6807;&#x7684;&#x5355;&#x7EC4;&#x5206;&#x5DE5;&#x5177; &#xFF08;&#x5176;&#x4E2D;&#x5305;&#x62EC;&#x8F7B;&#x578B;&#x611F;&#x89C9;&#x548C;&#x6548;&#x5E94;&#x5185;&#x5355;&#x4E2A;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x7684;&#x529F;&#x80FD;&#xFF09; &#x542F;&#x7528;&#x4E86;&#x591A;&#x624D;&#x591A;&#x827A;&#x7684;&#x65B0;&#x7C7B;&#xFF0C;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7814;&#x7A76;&#x4E2D;&#x7684;&#x8C03;&#x67E5;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x5E95;&#x6F06;&#x5149;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5728;&#x795E;&#x7ECF;&#x79D1;&#x5B66;&#x4E2D;&#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x63D0;&#x4F9B;&#xFF0C;&#x91CD;&#x70B9;&#x653E;&#x5728;&#x5355;&#x4E2A;&#x7EC4;&#x4EF6;&#x5DE5;&#x5177;&#x5E76;&#x7A81;&#x51FA;&#x663E;&#x793A;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x95EE;&#x9898;&#x3001; &#x6311;&#x6218;&#x548C;&#x6280;&#x672F;&#x65B9;&#x9762;&#x7684;&#x8003;&#x8651;&#x3002;

&#x5728;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x4E2D;&#x7684;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x3002;

Both observational and perturbational technologies are essential for advancing the understanding of brain function and dysfunction. But while observational techniques have greatly advanced in the last century, techniques for perturbation that are matched to the speed and heterogeneity of neural systems have lagged behind. The technology of optogenetics represents a step toward addressing this disparity. Reliable and targetable single-component tools (which encompass both light sensation and effector function within a single protein) have enabled versatile new classes of investigation in the study of neural systems. Here we provide a primer on the application of optogenetics in neuroscience, focusing on the single-component tools and highlighting important problems, challenges, and technical considerations.

Optogenetics in neural systems.

Les technologies perturbatrices et observationnelles sont essentiels pour faire avancer la compr&eacute;hension du fonctionnement du cerveau et de la dysfonction. Mais alors que les techniques d&#39;observation ont grandement contribu&eacute; &agrave; am&eacute;liorer au si&egrave;cle dernier, pour la perturbation des techniques qui sont mises en correspondance &agrave; la vitesse et l&#39;h&eacute;t&eacute;rog&eacute;n&eacute;it&eacute; des syst&egrave;mes neuronaux ont pris du retard. La technologie d&#39;optogenetics repr&eacute;sente un pas vers l&#39;adressage de cette disparit&eacute;. Outils de composant unique fiables et targetable (qui englobent les sensation de l&eacute;g&egrave;ret&eacute; et fonction effectrice au sein d&#39;une seule prot&eacute;ine) ont permis &agrave; polyvalents nouvelles classes d&#39;investigation dans l&#39;&eacute;tude des syst&egrave;mes neuraux. Ici, nous fournissons une amorce sur l&#39;application d&#39;optogenetics en neurosciences, en se concentrant sur les outils de composant unique et mise en &eacute;vidence d&#39;importants probl&egrave;mes, d&eacute;fis et consid&eacute;rations techniques.

Optogenetics dans les syst&egrave;mes neuronaux.

Sowohl perturbational als auch beobachtende Technologien sind wichtig f&uuml;r das Verst&auml;ndnis der Funktion des Gehirns und Dysfunktion voran. Aber w&auml;hrend beobachtende Techniken im letzten Jahrhundert stark erweitert haben, Techniken f&uuml;r die St&ouml;rung, die auf die Geschwindigkeit und die Heterogenit&auml;t der neuronalen Systeme abgestimmt sind hinken noch. Die Technologie der Optogenetics stellt einen Schritt in Richtung Adressierung dieser Benachteiligungen. Zuverl&auml;ssige und anvisierbare Einzel-Komponenten-Werkzeuge (Datenschutzkodex leichte Gef&uuml;hl und Effektor-Funktion innerhalb eines einzigen Proteins) haben vielseitige neue Klassen von Untersuchungen in der Studie von neuronalen Systemen aktiviert. Hier bieten wir eine Grundierung auf die Anwendung der Optogenetics in den Neurowissenschaften, konzentriert sich auf die Einzel-Komponenten-Werkzeuge und Hervorhebung wichtiger Probleme, Herausforderungen und technischen &Uuml;berlegungen.

Optogenetics in neuronalen Systemen.

Tecnologie osservative e perturbational sono essenziali per far progredire la comprensione della funzione del cervello e disfunzione. Ma mentre tecniche osservazionali hanno notevolmente avanzata nel secolo scorso, tecniche per perturbazione che sono abbinate per la velocit&agrave; e l&#39;eterogeneit&agrave; dei sistemi neurali sono rimasti indietro. La tecnologia di Optogenetica rappresenta un passo verso questa disparit&agrave; di indirizzamento. Strumenti di singolo-componente affidabili e indirizzabile (che comprendono sia leggera sensazione e la funzione effector all&#39;interno di una singola proteina) hanno permesso versatile nuove classi di indagine nello studio dei sistemi neurali. Qui forniamo un primer sulla domanda di Optogenetica in neuroscienze, concentrandosi su strumenti del singolo-componente ed evidenziando importanti problemi, sfide e considerazioni tecniche.

Optogenetica nei sistemi neurali.

&#xAD00;&#xCE21; &#xBC0F; perturbational &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xB1CC; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC7A5;&#xC560;&#xC758; &#xC774;&#xD574; &#xC99D;&#xC9C4;&#xC744; &#xC704;&#xD574; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xC9C0;&#xB09C; &#xC138;&#xAE30;&#xC5D0; &#xAD00;&#xCE21; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xD06C;&#xAC8C; &#xACE0;&#xAE09;, &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC18D;&#xB3C4; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758;&#xC774; &#xC9C8;&#xC5D0; &#xC77C;&#xCE58; &#xD558;&#xB294; &#xC12D; &#xB3D9; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xB4A4;&#xC5D0; &#xB290;&#xAEF4; &#xC9C0; &#xC788;&#xB2E4;. Optogenetics&#xC758; &#xAE30;&#xC220;&#xC774;&#xC774; &#xACA9;&#xCC28;&#xB97C; &#xD574;&#xACB0; &#xD558;&#xB294; &#xCABD;&#xC73C;&#xB85C; &#xB2E8;&#xACC4;&#xB97C; &#xB098;&#xD0C0;&#xB0C5;&#xB2C8;&#xB2E4;. (&#xBE5B; &#xC13C; &#xC138;&#xC774; &#xC158;&#xACFC; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xB0B4; effector &#xAE30;&#xB2A5; &#xD3EC;&#xD568;)&#xB294; &#xC2E0;&#xB8B0;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xACE0; &#xB300;&#xC0C1; &#xB2E8;&#xC77C; &#xAD6C;&#xC131; &#xC694;&#xC18C; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB294; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xC870;&#xC0AC; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0;&#xC758; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xC0C8; &#xD074;&#xB798;&#xC2A4;&#xB97C; &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB2E8;&#xC77C; &#xAD6C;&#xC131; &#xC694;&#xC18C; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xCD08;&#xC810;&#xC744; &#xD558; &#xACE0; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xBB38;&#xC81C;, &#xB3C4;&#xC804;&#xACFC; &#xAE30;&#xC220;&#xC801; &#xACE0;&#xB824; &#xC0AC;&#xD56D; &#xAC15;&#xC870; &#xC5EC;&#xAE30; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xC2E0;&#xACBD; &#xACFC;&#xD559;, optogenetics&#xC758; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC785;&#xBB38;&#xC11C;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5;.

&#xC2E0;&#xACBD; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC5D0;&#xC11C; Optogenetics&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Tecnolog&iacute;as tanto observacionales y perturbational son esenciales para avanzar en la comprensi&oacute;n de la funci&oacute;n cerebral y disfunci&oacute;n. Pero mientras t&eacute;cnicas observacionales han avanzado considerablemente en el &uacute;ltimo siglo, t&eacute;cnicas de perturbaci&oacute;n que se adaptan a la velocidad y la heterogeneidad de los sistemas neuronales se han rezagado. La tecnolog&iacute;a de Optogen&eacute;tica representa un paso para abordar esta disparidad. Confiables y targetable herramientas monocomponente (que abarcan tanto ligera sensaci&oacute;n y funci&oacute;n efectora dentro de una sola prote&iacute;na) han permitido vers&aacute;tiles nuevas clases de investigaci&oacute;n en el estudio de sistemas neuronales. Aqu&iacute; ofrecemos una cartilla sobre la aplicaci&oacute;n de la Optogen&eacute;tica en neurociencia, centr&aacute;ndose en las herramientas del solo-componente y destacando importantes problemas, desaf&iacute;os y consideraciones t&eacute;cnicas.

Optogen&eacute;tica en sistemas neuronales.

&#x5728;&#x81EA;&#x95ED;&#x75C7;&#x548C;&#x7CBE;&#x795E;&#x5206;&#x88C2;&#x75C7;&#x7B49;&#x7CBE;&#x795E;&#x75BE;&#x75C5;&#x7684;&#x4E25;&#x91CD;&#x884C;&#x4E3A;&#x7F3A;&#x9677;&#x6709;&#x4E86;&#x4E00;&#x79CD;&#x5047;&#x8BBE;&#xFF0C;&#x4EA7;&#x751F;&#x7684;&#x5174;&#x594B;&#x4E0E;&#x6291;&#x5236;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x5E73;&#x8861;&#x5728;&#x6D77;&#x62D4; (E / &#x6211;&#x5E73;&#x8861;) &#x795E;&#x7ECF;&#x5927;&#x8111;&#x5185;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E00;&#x5047;&#x8BBE;&#x80FD;&#x591F;&#x7EDF;&#x4E00;&#x4E0D;&#x540C;&#x6D41;&#x7684;&#x75C5;&#x7406;&#x751F;&#x7406;&#x548C;&#x9057;&#x4F20;&#x8BC1;&#x636E;&#xFF0C;&#x4F46;&#x4E00;&#x76F4;&#x4E0D;&#x5BB9;&#x6613;&#x76F4;&#x63A5;&#x6D4B;&#x8BD5;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x548C;&#x4F7F;&#x7528;&#x51E0;&#x79CD;&#x65B0;&#x578B;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5DE5;&#x5177;&#x56E0;&#x679C;&#x8C03;&#x67E5;&#x7EC6;&#x80DE; E/&#x5E73;&#x8861;&#x4E2D;&#x81EA;&#x7531;&#x79FB;&#x52A8;&#x54FA;&#x4E73;&#x52A8;&#x7269;&#xFF0C;&#x5047;&#x8BBE;&#xFF0C;&#x5E76;&#x63A2;&#x8BA8;&#x76F8;&#x5173;&#x7684;&#x7535;&#x8DEF;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x3002;&#x62AC;&#x9AD8;&#xFF0C;&#x4F46;&#x4E0D;&#x662F;&#x51CF;&#x5C11;&#xFF0C;&#x7EC6;&#x80DE; E / &#x6211;&#x5E73;&#x8861;&#x5185;&#x9F20;&#x6807;&#x5185;&#x4FA7;&#x524D;&#x989D;&#x53F6;&#x76AE;&#x5C42;&#x88AB;&#x53D1;&#x73B0;&#xFF0C;&#x5F81;&#x6C42;&#x6DF1;&#x523B;&#x635F;&#x5BB3;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4FE1;&#x606F;&#x5904;&#x7406;&#x3001; &#x5173;&#x8054;&#x7279;&#x5B9A;&#x884C;&#x4E3A;&#x969C;&#x788D;&#x548C;&#x589E;&#x52A0;&#x9AD8;&#x9891;&#x7535;&#x6E90;&#x5728; 30-80 Hz &#x8303;&#x56F4;&#x5185;&#xFF0C;&#x8FD9;&#x4E24;&#x8005;&#x90FD;&#x770B;&#x5230;&#x4E86;&#x5728;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x4E34;&#x5E8A;&#x6761;&#x4EF6;&#x3002;&#x7B26;&#x5408; E / &#x6211;&#x5E73;&#x8861;&#x5047;&#x8BF4;&#x3001; &#x6291;&#x5236;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5174;&#x594B;&#x6027;&#x7684;&#x8865;&#x507F;&#x6027;&#x63D0;&#x5347;&#x90E8;&#x5206;&#x6551;&#x51FA;&#x793E;&#x4F1A;&#x8D64;&#x5B57;&#x9020;&#x6210;&#x7684; E / &#x6211;&#x5E73;&#x8861;&#x62AC;&#x9AD8;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7ED3;&#x679C;&#x63D0;&#x4F9B;&#x652F;&#x6301;&#xFF0C;&#x63D0;&#x5347;&#x7EC6;&#x80DE; E/&#x6211;&#x5E73;&#x8861;&#x5047;&#x8BF4;&#x7684;&#x4E25;&#x91CD;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CBE;&#x795E;&#x6027;&#x75BE;&#x75C5;&#x76F8;&#x5173;&#x7684;&#x75C7;&#x72B6;&#x3002;

&#x5728;&#x4FE1;&#x606F;&#x5904;&#x7406;&#x548C;&#x793E;&#x4F1A;&#x529F;&#x80FD;&#x969C;&#x788D;&#x7684;&#x76AE;&#x5C42;&#x52B1;&#x78C1;/&#x6291;&#x5236;&#x5E73;&#x8861;&#x3002;

Severe behavioural deficits in psychiatric diseases such as autism and schizophrenia have been hypothesized to arise from elevations in the cellular balance of excitation and inhibition (E/I balance) within neural microcircuitry. This hypothesis could unify diverse streams of pathophysiological and genetic evidence, but has not been susceptible to direct testing. Here we design and use several novel optogenetic tools to causally investigate the cellular E/I balance hypothesis in freely moving mammals, and explore the associated circuit physiology. Elevation, but not reduction, of cellular E/I balance within the mouse medial prefrontal cortex was found to elicit a profound impairment in cellular information processing, associated with specific behavioural impairments and increased high-frequency power in the 30-80â€‰Hz range, which have both been observed in clinical conditions in humans. Consistent with the E/I balance hypothesis, compensatory elevation of inhibitory cell excitability partially rescued social deficits caused by E/I balance elevation. These results provide support for the elevated cellular E/I balance hypothesis of severe neuropsychiatric disease-related symptoms.

Neocortical excitation/inhibition balance in information processing and social dysfunction.

Les d&eacute;ficits comportementaux graves maladies psychiatriques comme l&#39;autisme et la schizophr&eacute;nie ont &eacute;t&eacute; hypoth&eacute;tiquement d&eacute;coulent de la topographie de l&#39;&eacute;quilibre cellulaire d&#39;excitation et d&#39;inhibition (E / je balance) au sein des microcircuits. Cette hypoth&egrave;se pourrait unifier les divers cours d&#39;eau des preuves g&eacute;n&eacute;tiques et physiopathologiques, mais n&#39;a pas &eacute;t&eacute; susceptible d&#39;ordonner des tests. Ici, nous concevons et utiliser plusieurs optogenetic de nouveaux outils pour causalement enqu&ecirc;ter sur le cellulaire E / je balance hypothesis en se d&eacute;pla&ccedil;ant librement des mammif&egrave;res et explorer la physiologie circuit associ&eacute;. &Eacute;l&eacute;vation, mais pas de r&eacute;duction, de cellulaire E / j&#39;&eacute;quilibre au sein de la souris cortex pr&eacute;frontal m&eacute;dial a &eacute;t&eacute; trouv&eacute;e pour susciter une profonde d&eacute;gradation de traitement de l&#39;information cellulaire, associ&eacute;e &agrave; des d&eacute;ficiences comportementales sp&eacute;cifiques et augmentation de la puissance haute fr&eacute;quence dans la gamme 30-80 Hz, qui ont tous deux &eacute;t&eacute; observ&eacute;s dans des conditions cliniques chez les humains. Compatible avec le E / j&#39;ai balance hypoth&egrave;se, &eacute;l&eacute;vation compensatoire de l&#39;excitabilit&eacute; des cellules inhibitrices sauv&eacute; partiellement les d&eacute;ficits sociaux caus&eacute;s par E / j&#39;ai balance &eacute;l&eacute;vation. Ces r&eacute;sultats appuient pour la E cellulaire &eacute;lev&eacute;e / je balance hypoth&egrave;se des sympt&ocirc;mes neuropsychiatriques graves li&eacute;s &agrave; la maladie.

Solde n&eacute;ocorticales excitation/inhibition dans le traitement de l&#39;information et de dysfonctionnement social.

Schwere Verhaltensst&ouml;rungen Defizite bei psychiatrischen Erkrankungen wie Autismus und Schizophrenie haben aus Erhebungen in der zellul&auml;ren Balance von Erregung und Hemmung auftreten theoretisiert worden (E / ich ausgleichen) innerhalb der neuronalen Prozessorarchitektur. Diese Hypothese k&ouml;nnte verschiedene Str&ouml;me von pathophysiologischen und genetischen Beweis zu vereinheitlichen, aber wurde nicht anf&auml;llig f&uuml;r direkte testen. Hier wir entwerfen und verwenden verschiedene neuartige Optogenetic-Tools, um die zellul&auml;re E kausal zu untersuchen / ich auszugleichen Hypothese S&auml;ugetiere frei zu bewegen und die zugeh&ouml;rige Schaltung-Physiologie zu erkunden. H&ouml;he, aber nicht Reduktion der zellul&auml;ren E / ich ausgleichen innerhalb der Maus medialen pr&auml;frontalen Kortex wurde festgestellt, dass um eine tiefgreifende Beeintr&auml;chtigung in zellul&auml;re Informationsverarbeitung zu entlocken, verbunden mit bestimmten Verhaltensst&ouml;rungen Beeintr&auml;chtigungen und Hochfrequenz-Energie im Bereich 30-80 Hz erh&ouml;ht die wurden beide unter klinischen Bedingungen beim Menschen beobachtet. Einklang mit dem E / ich ausgleichen Hypothese, kompensatorische Erh&ouml;hung von hemmenden Zelle Erregbarkeit teilweise gerettet gesellschaftliche Defizite verursacht durch E / ich H&ouml;he ausgleichen. Diese Ergebnisse unterst&uuml;tzen die erh&ouml;hten zellul&auml;ren E / ich ausgleichen Hypothese der schwere neuropsychiatrische Krankheit-Symptome.

Neokortikalen Erregung/Hemmung Gleichgewicht Informationsverarbeitung und soziale Dysfunktion.

Gravi deficit comportamentali nelle malattie psichiatriche come l&#39;autismo e la schizofrenia hanno ipotizzato per derivare da elevazioni nell&#39;equilibrio cellulare dell&#39;eccitazione e inibizione (E io equilibrio) all&#39;interno di microcircuiti neurali. Questa ipotesi potrebbe unificare diversi flussi di prove fisiopatologici e genetiche, ma non &egrave; suscettibile di diretta sperimentazione. Qui progettiamo e, utilizzare diversi strumenti di romanzo optogenetic causale E il cellulare / I equilibrio ipotesi nel muoversi liberamente mammiferi ed esplorare la fisiologia del circuito associato. Elevazione, ma non la riduzione, di cellulare E equilibrio all&#39;interno del mouse corteccia prefrontale mediale &egrave; stato trovato a suscitare un profondo deterioramento cellulare information processing, associati a specifici disturbi comportamentali e aumentato di potenza ad alta frequenza nella gamma di 30-80 Hz, che sono entrambi stati osservati in condizioni cliniche negli esseri umani. Coerente con la E / equilibrio ipotesi, elevazione compensatoria di eccitabilit&agrave; delle cellule inibitorie parzialmente salvato deficit sociali causati da E / io equilibrio elevazione. Questi risultati forniscono supporto per l&#39;elevata E cellulare / equilibrio ipotesi di gravi sintomi neuropsichiatrici malattie legate.

Equilibrio neocorticale eccitazione/inibizione nell&#39;elaborazione delle informazioni e disfunzione sociale.

&#x81EA;&#x9589;&#x75C7;&#x3068;&#x7D71;&#x5408;&#x5931;&#x8ABF;&#x75C7;&#x306A;&#x3069;&#x306E;&#x7CBE;&#x795E;&#x75BE;&#x60A3;&#x306E;&#x53B3;&#x3057;&#x3044;&#x884C;&#x52D5;&#x6B20;&#x640D;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3067;&#x8208;&#x596E;&#x3068;&#x6291;&#x5236;&#x306E;&#x6A19;&#x9AD8;&#x304B;&#x3089;&#x767A;&#x751F;&#x3059;&#x308B;&#x4EEE;&#x8AAC;&#x3092;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B; &#xFF08;E/&#x79C1;&#x306F;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;) &#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30E9;&#x30EB;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x5185;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x4EEE;&#x8AAC;&#x306F;&#x591A;&#x69D8;&#x306A;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EA;&#x30FC;&#x30E0;&#x306E;&#x75C5;&#x614B;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x907A;&#x4F1D;&#x7684;&#x8A3C;&#x62E0;&#x3092;&#x7D71;&#x4E00;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3067;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3001;&#x76F4;&#x63A5;&#x7684;&#x306A;&#x30C6;&#x30B9;&#x30C8;&#x3092;&#x53D7;&#x3051;&#x3084;&#x3059;&#x3044;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x8A2D;&#x8A08;&#x3001;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x5C0F;&#x8AAC;&#x30D2;&#x30DD;&#x30AF;&#x30EC;&#x30C1;&#x30F3;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3; &#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x56E0;&#x679C;&#x30BB;&#x30EB;&#x30E9;&#x30FC; E &#x3092;&#x8ABF;&#x67FB;&#x3059;&#x308B;/&#x54FA;&#x4E73;&#x985E;&#x306F;&#x3001;&#x81EA;&#x7531;&#x306B;&#x79FB;&#x52D5;&#x3067;&#x4EEE;&#x8AAC;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x3068;&#x308B;&#x3057;&#x3001;&#x95A2;&#x9023;&#x4ED8;&#x3051;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306E;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x3092;&#x63A2;&#x308B;&#x3002;&#x6A19;&#x9AD8;&#x3001;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x643A;&#x5E2F;&#x96FB;&#x8A71; E &#x306E;&#x306A;&#x3044;&#x524A;&#x6E1B;/&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x5185;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x3068;&#x308B;&#x5185;&#x5074;&#x524D;&#x982D;&#x524D;&#x76AE;&#x8CEA;&#x7D30;&#x80DE;&#x60C5;&#x5831;&#x51E6;&#x7406;&#x3067;&#x6DF1;&#x9060;&#x306A;&#x969C;&#x5BB3;&#x3092;&#x5F15;&#x304D;&#x51FA;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x767A;&#x898B;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x3001;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x884C;&#x52D5;&#x969C;&#x5BB3;&#x3068;&#x95A2;&#x9023;&#x4ED8;&#x3051;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3001;&#x9AD8;&#x5468;&#x6CE2;&#x96FB;&#x529B;&#x3001;30-80 Hz &#x306E;&#x7BC4;&#x56F2;&#x306E;&#x5897;&#x52A0;&#x306F;&#x4E21;&#x65B9;&#x4EBA;&#x9593;&#x306E;&#x81E8;&#x5E8A;&#x6761;&#x4EF6;&#x3067;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;E &#x3068;&#x6574;&#x5408;/&#x4EEE;&#x8AAC;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x3068;&#x308B;&#x3001;&#x4EE3;&#x511F;&#x306E;&#x6607;&#x683C;&#x6291;&#x5236;&#x6027;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x8208;&#x596E;&#x6027;&#x306E;&#x90E8;&#x5206;&#x7684;&#x306B;&#x6551;&#x51FA; E &#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x5F15;&#x304D;&#x8D77;&#x3053;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x793E;&#x4F1A;&#x306E;&#x8D64;&#x5B57;/&#x6A19;&#x9AD8;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x3068;&#x308B;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x304B;&#x3089;&#x6607;&#x683C;&#x3057;&#x305F;&#x30BB;&#x30EB;&#x30E9;&#x30FC; E &#x30B5;&#x30DD;&#x30FC;&#x30C8;/&#x91CD;&#x5EA6;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CBE;&#x795E;&#x75BE;&#x60A3;&#x95A2;&#x9023;&#x75C7;&#x72B6;&#x306E;&#x4EEE;&#x8AAC;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x3068;&#x308B;&#x3002;

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&#xC815;&#xBCF4; &#xCC98;&#xB9AC; &#xBC0F; &#xC0AC;&#xD68C;&#xC801; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC7A5;&#xC560; neocortical &#xC790;&#xADF9;/&#xC5B5;&#xC81C; &#xADE0;&#xD615;.

D&eacute;ficits conductuales severos en enfermedades psiqui&aacute;tricas como el autismo y la esquizofrenia han planteado la hip&oacute;tesis surgen de elevaciones en el equilibrio celular de excitaci&oacute;n e inhibici&oacute;n (E / balance) dentro de microcircuitos neuronales. Esta hip&oacute;tesis podr&iacute;a unificar diversos arroyos de evidencias fisiopatol&oacute;gicas y gen&eacute;ticas, pero no ha sido susceptible a prueba. Aqu&iacute; dise&ntilde;amos y utilizar varias herramientas de novela optogenetic causal investigar el celular E / I equilibrar hip&oacute;tesis en mover libremente mam&iacute;feros y explorar la fisiolog&iacute;a del circuito asociado. Elevaci&oacute;n, pero no reducir E celular balance en el rat&oacute;n el c&oacute;rtex prefrontal medial encontraron para provocar un deterioro profundo en el procesamiento de la informaci&oacute;n celular, asociado con problemas conductuales espec&iacute;ficos y mayor poder de alta frecuencia en el rango de 30-80 Hz, tanto que han observado en condiciones cl&iacute;nicas en los seres humanos. Consistente con la E / equilibrar hip&oacute;tesis, elevaci&oacute;n compensatoria de excitabilidad inhibitoria de la c&eacute;lula rescatado parcialmente los d&eacute;ficits sociales causados por E / balance de elevaci&oacute;n. Estos resultados apoyan a la elevada E celular / balance hip&oacute;tesis de graves s&iacute;ntomas neuropsiqui&aacute;tricos relacionados con la enfermedad.

Equilibrio de excitaci&oacute;n/inhibici&oacute;n neocortical en procesamiento de la informaci&oacute;n y disfunci&oacute;n social.

&#x76EE;&#x524D;&#x6CA1;&#x6709;&#x4E00;&#x822C;&#x7684;&#x529E;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x6765;&#x5B9E;&#x73B0;&#x7279;&#x5B9A;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x63A7;&#x5236;&#x57FA;&#x56E0;&#x5DF2;&#x5B9A;&#x4E49;&#x7684;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5927;&#x9F20;&#x4E3A;&#x8BB8;&#x591A;&#x65E2;&#x5B9A;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x751F;&#x7406;&#x548C;&#x884C;&#x4E3A;&#x8303;&#x5F0F;&#x63D0;&#x4F9B;&#x529F;&#x80FD;&#x5F3A;&#x5927;&#x7684;&#x8BD5;&#x9A8C;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x3002;&#x8981;&#x514B;&#x670D;&#x8FD9;&#x4E00;&#x6311;&#x6218;&#x6211;&#x4EEC;&#x4EA7;&#x751F;&#x4E86;&#x57FA;&#x56E0;&#x9650;&#x5236;&#x91CD;&#x7EC4;&#x9176;-&#x9A71;&#x52A8;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x5927;&#x9F20;&#x884C;&#x9002;&#x5408;&#x5728;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#xFF0C;&#x9A71;&#x52A8;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x8868;&#x8FBE; cre &#x5927;&#x578B;&#x57FA;&#x56E0;&#x7EC4;&#x8C03;&#x63A7;&#x533A;&#x57DF; (200-300 kb) &#x7684;&#x63A7;&#x5236;&#x4E4B;&#x4E0B;&#x3002;&#x591A;&#x4E2A;&#x916A;&#x6C28;&#x9178;&#x7F9F;&#x5316;&#x9176; (Th):: Cre &#x548C;&#x80C6;&#x78B1;&#x4E59;&#x9170;&#x57FA;&#x8F6C;&#x79FB;&#x9176; (&#x804A;&#x5929;):: Cre &#x7EBF;&#x5236;&#x4F5C;&#x4E86;&#xFF0C;&#x8868;&#x73B0;&#x51FA;&#x7279;&#x5B9A;&#x7EC6;&#x83CC;&#x89C6;&#x7D2B;&#x7EA2;&#x8D28;&#x8868;&#x8FBE;&#x7684;&#x76EE;&#x6807;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x53E6;&#x5916;&#x5F00;&#x53D1;&#x5229;&#x7528;&#x81EA;&#x7531;&#x6D3B;&#x52A8;&#x5927;&#x9F20;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5DE5;&#x5177;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x5E76;&#x5229;&#x7528;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x6280;&#x672F;&#x6765;&#x6F84;&#x6E05;&#x89E6;&#x53D1;&#x7684;&#x591A;&#x5DF4;&#x80FA; (DA) &#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x548C;&#x6B63;&#x9762;&#xFF0C;&#x4E4B;&#x95F4;&#x7684;&#x56E0;&#x679C;&#x5173;&#x7CFB;&#x89C2;&#x6D4B; Th::Cre &#x5927;&#x9F20;&#x8179;&#x4FA7;&#x88AB;&#x76D6;&#x533A; &#xFF08;VTA&#xFF09; DA &#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x5149;&#x523A;&#x6FC0;&#x4E0D;&#x8DB3;&#x4EE5;&#x652F;&#x6301;&#x6709;&#x529B;&#x9885;&#x5185;&#x80F8;&#x812F; (&#x8003;&#x5BDF;)&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7814;&#x7A76;&#x901A;&#x8FC7;&#x6269;&#x5C55;&#x4F20;&#x7EDF;&#x4E0A;&#x975E;-&#x57FA;&#x56E0;-&#x6E29;&#x987A;&#xFF0C;&#x4F46;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x52A8;&#x7269;&#x6A21;&#x578B;&#x5BF9;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x7684;&#x6982;&#x62EC;&#x6027;&#x8865;&#x5145;&#x73B0;&#x6709;&#x76EE;&#x6807;&#x9009;&#x62E9;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;

&#x91CD;&#x7EC4;&#x9176;-&#x9A71;&#x52A8;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x5927;&#x9F20;&#x884C;&#xFF1A; &#x5DE5;&#x5177;&#x3001; &#x6280;&#x672F;&#x548C;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5728;&#x591A;&#x5DF4;&#x80FA;&#x4ECB;&#x5BFC;&#x52A0;&#x56FA;&#x4E2D;&#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x3002;

Currently there is no general approach for achieving specific optogenetic control of genetically defined cell types in rats, which provide a powerful experimental system for numerous established neurophysiological and behavioral paradigms. To overcome this challenge we have generated genetically restricted recombinase-driver rat lines suitable for driving gene expression in specific cell types, expressing Cre recombinase under the control of large genomic regulatory regions (200-300 kb). Multiple tyrosine hydroxylase (Th)::Cre and choline acetyltransferase (Chat)::Cre lines were produced that exhibited specific opsin expression in targeted cell types. We additionally developed methods for utilizing optogenetic tools in freely moving rats and leveraged these technologies to clarify the causal relationship between dopamine (DA) neuron firing and positive reinforcement, observing that optical stimulation of DA neurons in the ventral tegmental area (VTA) of Th::Cre rats is sufficient to support vigorous intracranial self-stimulation (ICSS). These studies complement existing targeting approaches by extending the generalizability of optogenetics to traditionally non-genetically-tractable but vital animal models.

Recombinase-driver rat lines: tools, techniques, and optogenetic application to dopamine-mediated reinforcement.

Il n&#39;existe actuellement aucune m&eacute;thode g&eacute;n&eacute;rale pour obtenir un contr&ocirc;le sp&eacute;cifique optogenetic de types de cellules g&eacute;n&eacute;tiquement d&eacute;termin&eacute;es chez les rats, qui pr&eacute;voient un puissant syst&egrave;me exp&eacute;rimental de nombreux paradigmes &eacute;tablis en neurophysiologie et comportements. Pour relever ce d&eacute;fi, nous avons g&eacute;n&eacute;r&eacute; des lignes de rat g&eacute;n&eacute;tiquement limit&eacute; recombinase-pilote adapt&eacute;s pour la conduite de l&#39;expression des g&egrave;nes dans les types sp&eacute;cifiques de cellules, exprimant une recombinase Cre sous le contr&ocirc;le de larges r&eacute;gions de r&eacute;gulation g&eacute;nomiques (200-300 kb). Plusieurs tyrosine hydroxylase (Th):: Cre et la choline ac&eacute;tyltransf&eacute;rase (Chat):: lignes Cre ont &eacute;t&eacute; produits qui pr&eacute;sentaient l&#39;expression opsine sp&eacute;cifique dans les cellules cibl&eacute;es. Nous avons en outre mis au point des m&eacute;thodes pour utiliser les outils d&#39;optogenetic en se d&eacute;pla&ccedil;ant librement des rats et mobilis&eacute; ces technologies afin de clarifier la relation causale entre les neurones de dopamine (DA) de tir et de renforcement positif, observant que stimulation optique de neurones dopaminergiques dans l&#39;aire tegmentale ventrale (VTA) des rats Th::Cre est suffisante pour supporter l&#39;autostimulation intracr&acirc;nienne vigoureuse (ICSS). Ces &eacute;tudes compl&egrave;tent les approches actuelles de ciblage en &eacute;tendant la g&eacute;n&eacute;ralisabilit&eacute; des optogenetics &agrave; des mod&egrave;les animaux traditionnellement non-g&eacute;n&eacute;tiquement-docile, mais vitales.

Lignes de rat recombinase-pilote : outils, techniques et optogenetic demande de renfort m&eacute;di&eacute;e par la dopamine.

Derzeit gibt es keine allgemeinen Ansatz zur Erreichung von bestimmten Optogenetic Kontrolle der genetisch definierten Zelltypen bei Ratten, die eine leistungsstarke Experimentalsystem f&uuml;r zahlreiche etablierte neurophysiologische und verhaltensbezogenen Paradigmen zu bieten. Um diese Herausforderung zu meistern haben wir genetisch eingeschr&auml;nkte Recombinase-Treiber Ratte Zeilen geeignet f&uuml;r den Antrieb von Genexpression in bestimmten Zelltypen, generiert, Cre Recombinase unter der Kontrolle der gro&szlig;en genomische regelnde Regionen (200-300 kb) zum Ausdruck zu bringen. Mehrere Tyrosin-Hydroxylase (Th):: Cre und Cholin-Acetyltransferase (Chat):: Cre-Linien wurden produziert, die spezifische Opsin Ausdruck in gezielte Zelltypen ausgestellt. Wir zus&auml;tzlich entwickelt Methoden zur Nutzung von Tools f&uuml;r Optogenetic Ratten frei zu bewegen und nutzte diese Technologien zur Kl&auml;rung des urs&auml;chlichen Zusammenhang zwischen Dopamin (DA) Neuron feuern und positive Verst&auml;rkung, Beobachtung, dass optische Stimulation der DA Neuronen im ventralen Haubengebiet (VTA) von Th::Cre Ratten ausreicht, kr&auml;ftigen intrakranielle Selbststimulation (ICSS) unterst&uuml;tzen. Diese Untersuchungen erg&auml;nzen bestehende zielenden Ans&auml;tze durch die Ausweitung der Generalizability Optogenetics, traditionell nicht genetisch steuerbar aber vital Tiermodelle.

Recombinase-Treiber Ratte Linien: Tools, Techniken und Optogenetic Anwendung auf Dopamin-vermittelte Verst&auml;rkung.

Attualmente non non c&#39;&egrave; nessun approccio generale per il conseguimento di specifici optogenetic controllo di tipi di cellule geneticamente definiti nei ratti, che forniscono un potente sistema sperimentale per numerosi paradigmi stabiliti neurofisiologici e comportamentale. Per superare questa sfida abbiamo generato linee di ratto geneticamente con restrizioni recombinase-driver adatti per la guida di espressione genica in tipi cellulari specifici, che esprimono Cre ricombinasi sotto il controllo di regioni genomiche normativi grandi (200-300 kb). Multipla tirosina idrossilasi (Th):: Cre e colina acetiltransferasi (Chat):: linee di Cre che esposto espressione specifica opsin in tipi cellulari mirate sono state prodotte. Abbiamo inoltre sviluppato metodi per l&#39;utilizzo di strumenti di optogenetic di muoversi liberamente ratti e sfruttate queste tecnologie per chiarire il rapporto di causalit&agrave; tra il neurone della dopamina (DA) di infornamento e rinforzo positivo, osservando che la stimolazione ottica DA neuroni nell&#39;area tegmentale ventrale (VTA) dei ratti Th::Cre &egrave; sufficiente per supportare vigoroso autostimolazione intracranica (ICSS). Questi studi integrano approcci targeting esistenti estendendo la generalizzabilit&agrave; di Optogenetica a modelli animali tradizionalmente non geneticamente trattabili ma vitale.

Linee di ratto recombinase-driver: strumenti, tecniche e applicazione di optogenetic a rinforzo della dopamina-mediata.

&#x73FE;&#x5728;&#x5F37;&#x529B;&#x306A;&#x5B9F;&#x9A13;&#x7684;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x591A;&#x6570;&#x306E;&#x78BA;&#x7ACB;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x795E;&#x7D4C;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x30FB;&#x884C;&#x52D5;&#x7684;&#x30D1;&#x30E9;&#x30C0;&#x30A4;&#x30E0;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3059;&#x308B;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x907A;&#x4F1D;&#x7684;&#x306B;&#x5B9A;&#x7FA9;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30BB;&#x30EB;&#x30BF;&#x30A4;&#x30D7;&#x306E;&#x7279;&#x5B9A;&#x30D2;&#x30DD;&#x30AF;&#x30EC;&#x30C1;&#x30F3;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x5236;&#x5FA1;&#x3092;&#x9054;&#x6210;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x4E00;&#x822C;&#x7684;&#x306A;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x306F;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x8AB2;&#x984C;&#x3092;&#x514B;&#x670D;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x5927;&#x898F;&#x6A21;&#x30B2;&#x30CE;&#x30E0;&#x898F;&#x5236;&#x9818;&#x57DF; (200-300 kb) &#x306E;&#x5236;&#x5FA1;&#x4E0B;&#x3067; Cre recombinase &#x3092;&#x8868;&#x73FE;&#x3059;&#x308B;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x578B;&#x3067;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x306E;&#x99C6;&#x52D5;&#x306B;&#x9069;&#x3057;&#x305F;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x7D44;&#x307F;&#x63DB;&#x3048;&#x5236;&#x9650; recombinase &#x30C9;&#x30E9;&#x30A4;&#x30D0;&#x30FC; &#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x7DDA;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x304C;&#x3002;&#x8907;&#x6570;&#x306E;&#x30C1;&#x30ED;&#x30B7;&#x30F3;&#x6C34;&#x9178;&#x5316;&#x9175;&#x7D20; (Th):: Cre &#x3068;&#x30B3;&#x30EA;&#x30F3; &#x30A2;&#x30BB;&#x30C1;&#x30EB;&#x30C8;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x30D5;&#x30A7;&#x30E9;&#x30FC;&#x30BC; (&#x30C1;&#x30E3;&#x30C3;&#x30C8;):: Cre &#x30E9;&#x30A4;&#x30F3;&#x306F;&#x6A19;&#x7684;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x7A2E;&#x985E;&#x3067;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30AA;&#x30D7;&#x30B7;&#x30F3;&#x5F0F;&#x5C55;&#x793A;&#x3092;&#x751F;&#x7523;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x3092;&#x81EA;&#x7531;&#x306B;&#x79FB;&#x52D5;&#x3067;&#x30D2;&#x30DD;&#x30AF;&#x30EC;&#x30C1;&#x30F3;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3; &#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3092;&#x6D3B;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3092;&#x958B;&#x767A;&#x3057;&#x3001;DA &#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E; Th::Cre &#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x8179;&#x5074;&#x88AB;&#x84CB;&#x91CE; (VTA) &#x306E;&#x5149;&#x523A;&#x6FC0;&#x304C;&#x6D3B;&#x767A;&#x306A;&#x30AA;&#x30B9;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8; (ICSS) &#x3092;&#x30B5;&#x30DD;&#x30FC;&#x30C8;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5341;&#x5206;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3059;&#x308B;&#x80AF;&#x5B9A;&#x7684;&#x306A;&#x88DC;&#x5F37;&#x3068;&#x30C9;&#x30FC;&#x30D1;&#x30DF;&#x30F3; (DA) &#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x767A;&#x706B;&#x306E;&#x56E0;&#x679C;&#x95A2;&#x4FC2;&#x3092;&#x660E;&#x78BA;&#x306B;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x6280;&#x8853;&#x3092;&#x6D3B;&#x7528;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x3001;&#x5149;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B66;&#x306B;&#x4F1D;&#x7D71;&#x7684;&#x306B;&#x975E;-&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x7D44;&#x307F;&#x63DB;&#x3048;-&#x5F93;&#x9806;&#x3067;&#x3059;&#x304C;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x52D5;&#x7269;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306E;&#x4E00;&#x822C;&#x5316;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x62E1;&#x5F35;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x65E2;&#x5B58;&#x306E;&#x30BF;&#x30FC;&#x30B2;&#x30C3;&#x30C8; &#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x3092;&#x88DC;&#x5B8C;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

Recombinase &#x30C9;&#x30E9;&#x30A4;&#x30D0;&#x30FC; &#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x7DDA;: &#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3001;&#x30C6;&#x30AF;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30C9;&#x30FC;&#x30D1;&#x30DF;&#x30F3;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x305F;&#x5F37;&#x5316;&#x3078;&#x30D2;&#x30DD;&#x30AF;&#x30EC;&#x30C1;&#x30F3;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3; &#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3002;

&#xD604;&#xC7AC; &#xC218;&#xB9CE;&#xC740; &#xC124;&#xB9BD;&#xB41C; neurophysiological &#xBC0F; &#xD589;&#xB3D9; &#xD328;&#xB7EC;&#xB2E4;&#xC784;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xAC15;&#xB825;&#xD55C; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD558;&#xB294; &#xC950;&#xC758; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC815;&#xC758; &#xB41C; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615;&#xC758; &#xD2B9;&#xC815; optogenetic &#xCEE8;&#xD2B8;&#xB864;&#xC744; &#xB2EC;&#xC131; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD55C; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; &#xBC29;&#xBC95;&#xC740; &#xC5C6;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xB3C4;&#xC804;&#xC744; &#xADF9;&#xBCF5; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xC0DD;&#xC131; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC81C;&#xD55C; recombinase &#xB4DC;&#xB77C;&#xC774;&#xBC84; &#xC950; &#xB77C;&#xC778; &#xD2B9;&#xC815; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615;, &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604; &#xAD6C;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xC801;&#xD569; &#xD55C; Cre recombinase &#xD070; &#xAC8C;&#xB188; &#xADDC;&#xC81C; &#xC9C0;&#xC5ED; (200-300 kb)&#xC758; &#xD1B5;&#xC81C;&#xB97C; &#xD45C;&#xD604;. &#xC5EC;&#xB7EC; &#xD2F0;&#xB85C;&#xC2E0; hydroxylase (Th):: Cre &#xCF5C;&#xB9B0; acetyltransferase (&#xCC44;&#xD305;):: Cre &#xB77C;&#xC778; &#xD0C0;&#xAC9F;&#xB41C; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615;&#xC5D0; &#xD2B9;&#xC815; opsin &#xC2DD; &#xC804;&#xC2DC; &#xD558; &#xACE0; &#xC81C;&#xC791; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xB610;&#xD55C; &#xC790;&#xC720;&#xB86D;&#xAC8C; &#xC774;&#xB3D9; &#xC950;&#xC5D0;&#xC11C; optogenetic &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xD65C;&#xC6A9;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xD558; &#xACE0; Th::Cre &#xC950;&#xC758; &#xBCF5; &#xBD80; tegmental &#xC601;&#xC5ED; (VTA)&#xC5D0; DA &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xAD11; &#xC790;&#xADF9;&#xC740; &#xD65C;&#xAE30;&#xCC2C; intracranial self-stimulation (ICSS)&#xC744; &#xC9C0;&#xC6D0; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xCDA9;&#xBD84; &#xD55C; &#xAD00;&#xCC30; &#xB3C4;&#xD30C;&#xBBFC; (DA) &#xC2E0;&#xACBD; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xBC0F; &#xAE0D;&#xC815;&#xC801;&#xC778; &#xC99D;&#xAC15;&#xC758; &#xC778;&#xACFC; &#xAD00;&#xACC4;&#xB97C; &#xBA85;&#xD655; &#xD558; &#xAC8C; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xD65C;&#xC6A9;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB294; &#xC804;&#xD1B5;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xBE44;-&#xC720;&#xC804;&#xC790;-&#xC138;&#xACF5; &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xB3D9;&#xBB3C; &#xBAA8;&#xB378;&#xC744; optogenetics&#xC758; generalizability &#xD655;&#xC7A5; &#xD558; &#xC5EC; &#xAE30;&#xC874; &#xB300;&#xC0C1; &#xC811;&#xADFC; &#xBCF4;&#xC644;.

Recombinase &#xB4DC;&#xB77C;&#xC774;&#xBC84; &#xC950; &#xB77C;&#xC778;: &#xB3C4;&#xAD6C;, &#xAE30;&#xC220;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xB3C4;&#xD30C;&#xBBFC; &#xC911;&#xC7AC; &#xBCF4;&#xAC15;&#xC744; optogenetic &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8;.

Actualmente no hay ning&uacute;n enfoque general para lograr el control de la optogenetic espec&iacute;fica de tipos de c&eacute;lulas gen&eacute;ticamente definidos en ratas, que proporcionan un poderoso sistema experimental para numerosos paradigmas establecidos de neurofisiol&oacute;gicos y de comportamiento. Para superar este reto hemos generado l&iacute;neas de rata Recombinasa gen&eacute;ticamente restringida-controlador adecuadas para la conducci&oacute;n de expresi&oacute;n g&eacute;nica en tipos celulares espec&iacute;ficos, expresando la Recombinasa Cre bajo el control de extensas regiones de regulaci&oacute;n gen&oacute;micas (200-300 kb). M&uacute;ltiples tirosina hidroxilasa (Th):: Cre y la colina acetiltransferasa (Chat):: Cre l&iacute;neas fueron producidas que exhibi&oacute; la expresi&oacute;n espec&iacute;fica de la opsina en tipos celulares espec&iacute;ficos. Adem&aacute;s, hemos desarrollado m&eacute;todos para utilizar las herramientas de optogenetic en mover libremente las ratas y aprovechar estas tecnolog&iacute;as para aclarar la relaci&oacute;n causal entre las neuronas de dopamina (DA) de la le&ntilde;a y refuerzo positivo, observando que est&iacute;mulo &oacute;ptico de neuronas DA en el &aacute;rea tegmental ventral (VTA) de las ratas de Th::Cre es suficiente para respaldar la autoestimulaci&oacute;n intracraneal vigorosa (ICSS). Estos estudios complementan enfoques dirigidos a existentes mediante la ampliaci&oacute;n de la generalizaci&oacute;n de la Optogen&eacute;tica para modelos animales tradicionalmente no gen&eacute;ticamente manejables pero vitales.

L&iacute;neas de rata Recombinasa-conductor: herramientas y t&eacute;cnicas, aplicaci&oacute;n de optogenetic para refuerzo de dopamina-mediada.

The ability to decode neural activity into meaningful control signals for prosthetic devices is critical to the development of clinically useful brain- machine interfaces (BMIs). Such systems require input from tens to hundreds of brain-implanted recording electrodes in order to deliver robust and accurate performance; in serving that primary function they should also minimize power dissipation in order to avoid damaging neural tissue; and they should transmit data wirelessly in order to minimize the risk of infection associated with chronic, transcutaneous implants. Electronic architectures for brain- machine interfaces must therefore minimize size and power consumption, while maximizing the ability to compress data to be transmitted over limited-bandwidth wireless channels. Here we present a system of extremely low computational complexity, designed for real-time decoding of neural signals, and suited for highly scalable implantable systems. Our programmable architecture is an explicit implementation of a universal computing machine emulating the dynamics of a network of integrate-and-fire neurons; it requires no arithmetic operations except for counting, and decodes neural signals using only computationally inexpensive logic operations. The simplicity of this architecture does not compromise its ability to compress raw neural data by factors greater than [Formula: see text]. We describe a set of decoding algorithms based on this computational architecture, one designed to operate within an implanted system, minimizing its power consumption and data transmission bandwidth; and a complementary set of algorithms for learning, programming the decoder, and postprocessing the decoded output, designed to operate in an external, nonimplanted unit. The implementation of the implantable portion is estimated to require fewer than 5000 operations per second. A proof-of-concept, 32-channel field-programmable gate array (FPGA) implementation of this portion is consequently energy efficient. We validate the performance of our overall system by decoding electrophysiologic data from a behaving rodent.

Efficient universal computing architectures for decoding neural activity.

Cerebrocortical injuries such as stroke are a major source of disability. Maladaptive consequences can result from post-injury local reorganization of cortical circuits. For example, epilepsy is a common sequela of cortical stroke, but the mechanisms responsible for seizures following cortical injuries remain unknown. In addition to local reorganization, long-range, extra-cortical connections might be critical for seizure maintenance. In rats, we found that the thalamus, a structure that is remote from, but connected to, the injured cortex, was required to maintain cortical seizures. Thalamocortical neurons connected to the injured epileptic cortex underwent changes in HCN channel expression and became hyperexcitable. Targeting these neurons with a closed-loop optogenetic strategy revealed that reducing their activity in real-time was sufficient to immediately interrupt electrographic and behavioral seizures. This approach is of therapeutic interest for intractable epilepsy, as it spares cortical function between seizures, in contrast with existing treatments, such as surgical lesioning or drugs.

Closed-loop optogenetic control of thalamus as a tool for interrupting seizures after cortical injury.

Obtaining high-resolution information from a complex system, while maintaining the global perspective needed to understand system function, represents a key challenge in biology. Here we address this challenge with a method (termed CLARITY) for the transformation of intact tissue into a nanoporous hydrogel-hybridized form (crosslinked to a three-dimensional network of hydrophilic polymers) that is fully assembled but optically transparent and macromolecule-permeable. Using mouse brains, we show intact-tissue imaging of long-range projections, local circuit wiring, cellular relationships, subcellular structures, protein complexes, nucleic acids and neurotransmitters. CLARITY also enables intact-tissue in situ hybridization, immunohistochemistry with multiple rounds of staining and de-staining in non-sectioned tissue, and antibody labelling throughout the intact adult mouse brain. Finally, we show that CLARITY enables fine structural analysis of clinical samples, including non-sectioned human tissue from a neuropsychiatric-disease setting, establishing a path for the transmutation of human tissue into a stable, intact and accessible form suitable for probing structural and molecular underpinnings of physiological function and disease.

Structural and molecular interrogation of intact biological systems.

Hippocampal oscillations are critical for information processing, and are strongly influenced by inputs from the medial septum. Hippocamposeptal neurons provide direct inhibitory feedback from the hippocampus onto septal cells, and are therefore likely to also play an important role in the circuit; these neurons fire at either low or high frequency, reflecting hippocampal network activity during theta oscillations or ripple events, respectively. Here, we optogenetically target the long-range GABAergic projection from the hippocampus to the medial septum in rats, and thereby simulate hippocampal input onto downstream septal cells in an acute slice preparation. In response to optogenetic activation of hippocamposeptal fibers at theta and ripple frequencies, we elicit postsynaptic GABAergic responses in a subset (24%) of septal cells, most predominantly in fast-spiking cells. In addition, in another subset of septal cells (19%) corresponding primarily to cholinergic cells, we observe a slow hyperpolarization of the resting membrane potential and a decrease in input resistance, particularly in response to prolonged high-frequency (ripple range) stimulation. This slow response is partially sensitive to GIRK channel and D2 dopamine receptor block. Our results suggest that two independent populations of septal cells distinctly encode hippocampal feedback, enabling the septum to monitor ongoing patterns of activity in the hippocampus.

Article	Year
Highly efficient small interfering RNA delivery to primary mammalian neurons induces MicroRNA-like effects before mRNA degradation. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 15537872	2004
Hippocampal replay of extended experience. Neuron\| PubMed ID: 19709631	2009
Optogenetics in neural systems. Neuron\| PubMed ID: 21745635	2011
Neocortical excitation/inhibition balance in information processing and social dysfunction. Nature\| PubMed ID: 21796121	2011
Recombinase-driver rat lines: tools, techniques, and optogenetic application to dopamine-mediated reinforcement. Neuron\| PubMed ID: 22153370	2011
Efficient universal computing architectures for decoding neural activity. PloS one\| PubMed ID: 22984404	2012
Closed-loop optogenetic control of thalamus as a tool for interrupting seizures after cortical injury. Nature neuroscience\| PubMed ID: 23143518	2013
Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature\| PubMed ID: 23575631	2013
Frequency-dependent, cell type-divergent signaling in the hippocamposeptal projection. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 25164672	2014

Thomas J. Davidson

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