Erfolgreiche In-vivo-Calcium-Bildgebung mit einem kopfmontierten Miniaturmikroskop in der Amygdala der frei verhaltenden Maus

Han-Sol Lee; Jin-Hee Han

doi:10.3791/61659

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Methodenartikel

Erfolgreiche In-vivo-Calcium-Bildgebung mit einem kopfmontierten Miniaturmikroskop in der Amygdala der frei verhaltenden Maus

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DOI:

10.3791/61659

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26. August 2020

Han-Sol Lee¹^,² , Jin-Hee Han¹^,²

¹Department of Biological Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), ²KAIST Institute for BioCentury (KIB), Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

In diesem Artikel

Zusammenfassung

In vivo mikroendoskopische Kalzium-Bildgebung ist ein unschätzbares Werkzeug, das Echtzeit-Überwachung von neuronalen Aktivitäten bei frei verhaltenden Tieren ermöglicht. Jedoch, Anwendung dieser Technik auf die Amygdala war schwierig. Dieses Protokoll soll eine nützliche Leitlinie für die erfolgreiche Ausrichtung auf Amygdala-Zellen mit einem miniaturisierten Mikroskop bei Mäusen bieten.

Zusammenfassung

In vivo Echtzeit-Überwachung von neuronalen Aktivitäten bei frei beweglichen Tieren ist einer der wichtigsten Ansätze, um neuronale Aktivität mit Verhalten zu verknüpfen. Zu diesem Zweck wurde eine in vivo-Bildgebungstechnik entwickelt, die Kalziumtransienten in Neuronen mithilfe genetisch kodierter Calciumindikatoren (GECIs), eines miniaturisierten Fluoreszenzmikroskops und einer Gradienten-Refraktiven-Index-Linse (GRIN) erkennt und erfolgreich auf viele Gehirnstrukturen¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶angewendet. Diese bildgebende Technik ist besonders leistungsfähig, da sie eine chronische simultane Bildgebung genetisch definierter Zellpopulationen über einen längeren Zeitraum bis zu mehreren Wochen ermöglicht. Obwohl nützlich, diese bildgebende Technik wurde nicht leicht auf Gehirnstrukturen angewendet, die tief im Gehirn wie Amygdala, eine wesentliche Gehirnstruktur für emotionale Verarbeitung und assoziative Angst Gedächtnis⁷lokalisieren. Es gibt mehrere Faktoren, die es schwierig machen, die bildgebende Technik auf die Amygdala anzuwenden. Zum Beispiel treten Bewegungsartefakte in der Regel häufiger während der Bildgebung in den tieferen Hirnregionen auf, weil ein tief in das Gehirn implantiertes Kopf-Mount-Mikroskop relativ instabil ist. Ein weiteres Problem ist, dass der seitliche Ventrikel in der Nähe der implantierten GRIN-Linse positioniert ist und seine Bewegung während der Atmung zu hochunregelmäßigen Bewegungsartefakten führen kann, die nicht leicht korrigiert werden können, was es schwierig macht, eine stabile bildgebende Ansicht zu bilden. Da die Zellen in der Amygdala in der Regel in einem ruhenden oder anästhesierten Zustand ruhig sind, ist es schwierig, die Zielzellen, die GECI in der Amygdala exzieren, während des Baseplating-Verfahrens für eine spätere Bildgebung zu finden und zu fokussieren. Dieses Protokoll bietet eine hilfreiche Anleitung, wie zellen, die GECI in der Amygdala exemiten, effizient mit einem miniaturisierten Mikroskop mit Kopfmontage für eine erfolgreiche In-vivo-Calcium-Bildgebung in einer so tieferen Hirnregion gezielt werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Protokoll auf einem bestimmten System (z. B. Inscopix) basiert, aber nicht darauf beschränkt ist.

Einleitung

Kalzium ist ein allgegenwärtiger zweiter Botenstoff, der eine entscheidende Rolle in fast allen Zellfunktionen spielt⁸. In Neuronen führen Aktionspotentialabschuss und synaptische Sendeleistung zu einer schnellen Veränderung der intrazellulären freien [Ca²⁺]⁹^,¹⁰. Daher bietet die Verfolgung von Kalziumtransienten die Möglichkeit, die neuronale Aktivität zu überwachen. GECIs sind leistungsstarke Werkzeuge, die die Überwachung [Ca²⁺] in definierten Zellpopulationen und intrazellulären Kompartimenten¹¹^,¹²ermög....