Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Gayathri Nattar Ranganathan; Helmut J. Koester

doi:10.3791/4052

Optische Aufnahme überschwellige neuronale Aktivität mit Single-Cell-und Single-Spike Auflösung

JoVE Journal
Neuroscience

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Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Optische Aufnahme überschwellige neuronale Aktivität mit Single-Cell-und Single-Spike Auflösung

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08:48 min

September 5, 2012

DOI: 10.3791/4052-v

Gayathri Nattar Ranganathan¹, Helmut J. Koester¹

¹Section of Neurobiology, Center for Learning and Memory,The University of Texas at Austin

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Das Verständnis der Funktion des zentralen Nervensystems in Wirbeltieren erfordert Aufnahmen aus, weil viele Neuronen kortikale Funktion entsteht auf der Ebene der Populationen von Neuronen. Hier haben wir ein optisches Verfahren zur überschwelligen neuronale Aktivität mit Single-Cell-und Single-Spike Auflösung aufzeichnen beschreiben, gedithert Random-Access-Scans. Diese Methode records somatischen Fluoreszenz-Calcium-Signale von bis zu 100 Neuronen mit hoher zeitlicher Auflösung. Ein Maximum-Likelihood-Algorithmus deconvolves die darunterliegende überschwellige neuronale Aktivität von den somatischen Fluoreszenz Calcium Signale. Diese Methode erkennt zuverlässig Spikes mit hohen Erkennungsraten Wirkungsgrad und eine geringe Rate der False Positives und kann verwendet werden, um neuronale Populationen zu untersuchen

Das übergeordnete Ziel des FollowMe-Experiments ist es, die neuronale Spike-Aktivität einer großen Anzahl von Neuronen aufzuzeichnen. Dies wird erreicht, indem im ersten Schritt der Anstieg der intrazellulären Kalziumkonzentration in einem Neuron-Soma, das mit jedem Aktionspotential assoziiert ist, mittels Fluoreszenzmikroskopie beobachtet wird. Die Zwei-Photonen-Anregung und ein Random-Access-Scanning-Prinzip werden verwendet, um Kalziumfluoreszenzsignale von 40 Neuronen-Somatos mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung aufzuzeichnen.

Im zweiten Schritt werden die genauen Spike-Timings mit Hilfe eines Dekonvolutionsalgorithmus aus den Fluoreszenzsignalen extrahiert. Diese Technik kann verwendet werden, um die Spike-Aktivität von Dutzenden von Neuronen aufzuzeichnen. Die Spike-Daten können dann verwendet werden, um gegenseitige Informationen, die Signalausbreitung zwischen neuronalen Populationen oder Neurokorrelationen zu messen.

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