Optogenetische Kontrolle der Netzwerkdynamik im Hippocampus

Beginnen Sie mit einer Hippocampus-Scheibe der Maus, die die Zielpyramidenzellen enthält, die mit genetisch veränderten lichtempfindlichen Interneuronen verbunden sind.

Platzieren Sie das Slice in einer Aufnahmekammer.

Positionieren Sie eine lokale Feldpotential- oder LFP-Elektrode in der gewünschten Region, um Theta-Oszillationen, eine Art rhythmischer Gehirnaktivität, aufzuzeichnen.

Patchen Sie mit einer Mikroelektrode eine nahe gelegene Pyramidenzelle, um ihre Aktivität aufzuzeichnen.

Platzieren Sie eine optische Faserleuchte über der Hippocampus-Schicht, die auf dem Aufnahmebereich zentriert ist.

Geben Sie blaue Lichtimpulse mit einer festgelegten Frequenz an die Scheibe ab, um die lichtempfindlichen Ionenkanäle im Interneuron zu aktivieren.

Die Aktivierung bewirkt einen Einstrom positiver Ionen, was zu einer Depolarisation führt.

Dies löst die Freisetzung von hemmenden Neurotransmittern an das Pyramidenneuron aus, wodurch die Erregbarkeit verringert wird.

Die Lichtstimulation verbessert die Synchronisation der Theta-Oszillationen und die synaptische Aktivität des aufgenommenen Neurons, was auf eine effektive Modulation der neuronalen Rhythmen hindeutet.

Bei diesem Verfahren platzieren Sie eine LFP-Elektrode im Bereich des CA1-Subiculums und patchen Sie eine nahe gelegene Pyramidenzelle im isolierten Hippocampus einer Maus, die das blaulichtempfindliche exzitatorische Opsin ChR2 in PV-Interneuronen exprimiert.

Platzieren Sie einen Lichtleiter aus Glasfaser über der Hippocampus-Präparation und zentrieren Sie ihn auf den aufgezeichneten Bereich. Verwenden Sie blaues Licht von einer LED-Quelle für bis hin zur genetischen Stimulation, die aus Lichtimpulsen von 10 bis 20 Millisekunden oder Sinuswellenspannungsbefehlen besteht, die bei Theta-Frequenzen abgegeben werden. In der Stromklemme ist die Aktivität der aufgezeichneten Zelle während spontaner Theta-Oszillationen zu charakterisieren. Starten Sie dann das Stimulationsprotokoll und zeichnen Sie die Lichtreaktionen auf.

Es ist zu beobachten, dass Feldoszillationen und synaptische Aktivität im aufgezeichneten Neuron während der optogenetischen Stimulation zunehmend synchronisiert werden und dass die rhythmische Stimulation von PV-Zellen zu einer robusten Kontrolle sowohl der Frequenz als auch der Leistung von Theta-Oszillationen führt.