Optogenetic 在行为小鼠海马θ振荡中的作用

我们描述使用光遗传学和电生理记录的选择操作的海马θ振荡 (5-10 赫兹) 在行为小鼠。利用局部磁场电位监测节律夹带的效果。光和遗传药理学抑制的结合解决了海马同步的传出读数。

这种方法可以帮助回答神经生理学领域的关键问题，例如 θ 振荡在特殊导航和相关行为中的因果作用。该技术的主要优点是它可以实时控制行为小鼠海马 θ 振荡的频率和规律性。演示该程序的是 Franziska Bender 博士，他是我实验室的前研究生。

从固定在立体定位框架中的完全麻醉的鼠标开始。在内侧隔膜上方钻一个孔。将注射针头的尖端浸入一块石蜡膜上的病毒液滴中，以每分钟约 500 纳升的速度小心吸取病毒，同时观察液体的液位。

为防止空气进入注射针，请在病毒完全吸收之前停止撤出。用纸巾清洁针头。检查病毒和油是否被气泡隔开，并在试管上标记病毒水平。

将针头放在开颅手术上方，然后在第一个注射点缓慢插入大脑。以每分钟 450 至 100 纳升的速度注射 150 纳升病毒。注射后，等待 10 分钟。

10 分钟后，小心地将针头向上移动 0.1 毫米，然后再等待 5 分钟。使用微型剥线器从多模光纤上剥去 125 微米的包层，同时光纤仍连接到光纤卷轴上。然后，用金刚石刀将纤维切成大约 2 到 3 厘米的长度。

将光纤插入内径为 126 微米的氧化锆陶瓷棒套圈中。大约 0.5 到 1 毫米的光纤应从套圈的凸面突出。用针头将一滴环氧树脂胶涂在密封垫圈的两端，但不要涂在密封垫圈的侧面。

干燥后，使用具有 3 微米粒度的金刚石研磨纤维抛光膜抛光密封垫圈的凸面。要准备钨丝阵列，首先将几个 100 微米的二氧化硅管导管粘在一条胶带的粘性面上。然后使用镊子将 formvar 绝缘的 45 微米钨丝穿过导管。

接下来，用手术刀剥去六根长约 5 毫米的搪瓷绝缘细铜结合线两端的绝缘层。然后从大约 2 到 3 厘米长的接地线的两端剥去绝缘层。将每根剥皮的电线焊接到 nanoconnector 引脚。

使用一滴银导电漆将每根键合丝连接到一根钨丝上。干燥后，涂上少量水泥覆盖铜线。避免在纳米连接器的上部涂抹水泥。

让水泥干燥至少 30 分钟后，用钝的不锈钢剪刀将钨丝剪成 5 到 20 度角。首先在麻醉动物的干净头骨上钻四个直径为 0.8 毫米的孔。在冠状缝合线的喙部钻两个孔，在小脑上方钻两个孔。

接下来，放置不锈钢接骨螺钉，用于植入物的接地和稳定。将连接到小脑上方铜线的接地螺钉放在小脑上方。用水泥完全覆盖接地螺钉，以防止在电生理记录期间出现肌肉伪影。

构建一个连接所有螺钉的环。在植入部位上方进行开颅手术，然后在脑组织表面涂抹大约 1 微升无菌生理盐水。使用 stereotax 将线阵列缓慢降低到开颅手术中。

然后在植入部位上方涂抹大约 5 微升温热的液体蜡以保护脑组织。在金属丝阵列周围涂抹水泥，并用水泥覆盖颅骨。在预焊接的地线或连接到接地螺钉的预焊线上滴一滴助焊剂，然后使用焊接机熔断电线。

最后，用水泥覆盖整个地线。检查跳线的光输出。如果植入光纤的透射率为 50%，请确保跳线尖端的光输出为 20 毫瓦。

将头部tage 前置放大器连接到植入的连接器，并将光纤跳线连接到植入的海马光纤进行光遗传学刺激。在适合所测量参数的持续时间内记录基线行为。打开软件以控制刺激生成器。

单击 file （文件）、open （打开），然后选择所需的协议文件。单击下载并开始以启动光刺激。观察光脉冲对 θ 节律的控制。

自发性 θ 振荡期间的海马局部场电位见于此处。注意 γ 包络线，这是生理 θ 节律的指标。在光遗传学夹带过程中，海马局部场电位为 7 赫兹。

蓝色条纹表示 light 应用的时间窗口。请注意此处由箭头指示的光脉冲重置的相位。10 赫兹的海马局部场电位反映了光遗传学夹带。

注意锁相 γ 包络和层状物和放射层之间的相位反转在夹带过程中也保持不变。一旦掌握，这项技术可以在 4 小时的实验时间内完成，外加 6 周的病毒表达时间。在尝试此程序时，必须记住确保有效的病毒转导。

将光纤植入物正确连接到跳线，并获得良好的自发局部场电位 θ 振荡质量。