Digitale Mikrospiegel-Geräte (DMD) generieren können komplexe Muster in Raum und Zeit, mit der neuronalen Erregbarkeit zu steuern. Fragen, die für die Planung, den Bau und Betrieb von DMD Systeme diskutiert. Ein solches System ermöglicht den Nachweis von nicht-linearen Integration in distalen dendritischen Verzweigungen.
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Methodenartikel
Gemusterte Photostimulation mit Digital Micromirror Devices auf Dendritische Integration über Verzweigungspunkte Untersuchen
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In diesem Artikel
Erratum-Hinweis
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Zusammenfassung
Zusammenfassung
Licht ist eine vielseitige und präzise Mittel, um die neuronale Erregbarkeit zu steuern. Die kürzlich erfolgte Einführung von lichtempfindlichen Effektoren wie Kanal-Rhodopsin und eingesperrt Neurotransmitter haben Interesse an der Entwicklung besseres Mittel, um Muster von Licht in Raum und Zeit, die nützlich für experimentelle Neurowissenschaften geführt hat. Eine herkömmliche Strategie, in der konfokalen und 2-Photonen-Mikroskopie verwendet wird, ist, um Licht zu einem beugungsbegrenzten Spot-Fokus und scannen Sie dann, dass einzelne Fleck nacheinander über die Region von Interesse. Dieser Ansatz wird problematisch, wenn große Flächen in kurzer Zeitfenster, ein Problem mehr für Photostimulation als für die Bildgebung stimuliert werden müssen. Eine alternative Strategie besteht darin, die komplette räumliche Muster auf das Ziel mit Hilfe eines digitalen Mikrospiegel (DMD)-Projekt. Die DMD-Ansatz ist attraktiv, weil die Hardware-Komponenten relativ günstig sind und von kommerziellen Interessen unterstützt. Da ein solches System ist nicht für aufrechte Mikroskope zur Verfügung, werden wir die kritischen Fragen in den Bau und Betrieb eines solchen DMD-System. Obwohl wir in erster Linie beschreibt den Aufbau des Systems für die UV-Photolyse, werden die Änderungen für den Bau der viel einfachere sichtbares Licht für optogenetische Experimente vorgesehen sein. Die UV-Photolyse-System verwendet wurde, um Experimente carryout um eine grundsätzliche Frage in den Neurowissenschaften studieren, sind, wie räumlich-Eingänge über distalen dendritischen Verzweigungen integriert verteilt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Integration kann nicht linear Verzweigungspunkte und der supralinearity wird weitgehend durch NMDA-Rezeptoren vermittelt.
Protokoll
Allgemeine Überlegungen zum Entwurf
Wenn die Wellenlänge des Foto Stimulation ist im sichtbaren Bereich, wie zum optogenetische Experimente, wird das Layout des Systems wesentlich einfacher als für UV-Photolyse-Experimenten. Man braucht nur ein Dual-Kamera-Anschluss-Modul, das zur Verfügung von allen Mikroskop Unternehmen zu erwerben. Die DMD-Ebene kann die konjugierte Bildebene entweder eine der beiden Kamera-Ports platziert werden. Aber in UV-Photolyse das Licht aus dem DMD muss durch die Auflicht-Pfad (Abb. 3A) gebracht werden, weil die Bildgebung Tubuslinse was zu der Kamera ist nicht für die UV-Wellenlänge in einem der im Handel erhält....
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Diskussion
Der Vorteil der DMD basiert Photostimulation Ansatz zeigt sich besonders deutlich in Situationen, wo das Ziel liegt in einem relativ großen Bereich. Wenn das Ziel von Interesse ist sehr klein, wie ein paar dendritische Dornen, sind sequentielle konfokalen und 2-Photonen-Systeme wahrscheinlich der bessere Ansatz sein. Eine wesentliche Schwäche des DMD-Ansatz ist die ineffiziente Nutzung der verfügbaren Licht. Der Großteil der verfügbaren Licht ist unbedingt auf die OFF Spiegel gerichtet und nicht verwendet.
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Offenlegungen
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde durch ein RO1 von NIH und Merit Bewertungen aus der VA Research Service nach C-MT unterstützt, und eine individuelle NRSA auf CWL
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Moderner aufrechter Fluoreszenzmikroskop | |||
| CCD-Kamera und Bildaufnahmesoftware | |||
| Computer und Datenerfassungs-/Schnittstellensystem | |||
| DLP Discovery Developer Kit | |||
| ALP3 USB-Schnittstelle | |||
| S2 + Optik mit LED | |||
| Doppel-Kameraport-Einheit | |||
| 355 nm frequenzverdreifachter NdVO4-Laser (~1 W) | DPSS Laser Inc. | ||
| Laser-Verschluss Modell LS6 | Uniblitz | ||
| Multimode-Glasfaser und Faserdehnvorrichtung Modell-Nr. 915 | Canadian Instrument and Research, Ltd | 100 µm Kern-Multimode-Glasfaser | |
| Multimode-Glasfaser-Koppler | Oz Optics | ||
| Signalgenerator | bis zu 50 kHz | ||
| Strahlkollimator | Olympus Corporation | DApo20UV340 | |
| UV-Relaislinse | Special Optics | #: 54-25-60-355 |
Referenzen
- Scanziani, M., Hausser, M. Electrophysiology in the age of light. Nature. 461, 930-939 (2009).
- Tang, C. Photolysis of caged neurotransmitters: Theory and procedures for light delivery. Curr. Prot. Neurosci. , 6.21.1-6.21.12 (2006).
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Nachdrucke und Genehmigungen
Erratum
Formal Correction: Erratum: Patterned Photostimulation with Digital Micromirror Devices to Investigate Dendritic Integration Across Branch Points
Posted by JoVE Editors on 3/24/2011. Citeable Link.
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