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La Figura 1 muestra una captura de pantalla del software a medida (NeuroLux Pro) desarrollado en el entorno de LabVIEW (National Instruments) utilizado para la grabación simultánea de la actividad neuronal y el control de los parámetros del pulso de luz (es decir, frecuencia del pulso, ancho de pulso, periodo de estimulación). El programa de software envía una señal de comando a un dispositivo de adquisición digital que genera pulsos TTL para el control sobre el láser de diodo único. Además, el programa muestra el software y tiendas de la actividad neuronal registrada y señales TTL entregados. Estas señales son digitalizadas a través del dispositivo de adquisición a una tasa de muestra definida (por ejemplo, 20 kHz). Señales grabadas se almacenan como una matriz de doble precisión de dos dimensiones en un archivo binario.
La Figura 2 muestra el Optrode personalizado que consiste en un electrodo de tungsteno unido a una fibra óptica. Una fibra óptica se fija al electrodo usando hilo de sutura delgada en trespuntos. Si es necesario, pegamento se puede utilizar para adherir ellos. Sin embargo, evitar la fijación de la fibra óptica de forma permanente al electrodo porque aunque el electrodo puede ser reutilizado varias veces, la transmisión de luz a través de la fibra se degradará con el uso repetido y debe ser escindido y limpiado o reemplazado con cada inserción en el cerebro.
Paneles izquierdo de la Figura 3 muestran imágenes fluorescentes de la proteína fluorescente de color amarillo, lo que indica una mayor real ChR2 y expresión NpHR. Estas fotografías muestran la expresión NpHR representante en subiculum dorsal de rata (Figura 3A) y la expresión en la corteza ChR2 prelimbic (Figura 3B). La expresión viral se restringió principalmente a la subículo dorsal y corteza prelimbic (por ejemplo, algunos de fluorescencia se observó en el giro dentado (Figura 3A, izquierda)). También se observaron las huellas de los electrodos (pista fina, punta de flecha) y fibra óptica (pista de espesor, flecha).
la Figura 4 muestra que ChR2 inducida Rematar temporal preciso en rata corteza prelimbic. Figura 4A es un ejemplo de rastreo de los potenciales de acción activada-ChR2 en respuesta a 20 Hz entrega de 10 mseg pulsos de luz azul a la rata prelimbic corteza. Raster parcela (Figura 4 B) muestra la activación inducida por ChR2 en seis neuronas representativas. Todas las neuronas registradas mostraron clavar luz evocada con fidelidad perfecta. En contraste con ChR2, NpHR rápidamente y de manera reversible silenciada actividad espontánea in vivo en la corteza prelimbic de rata (panel de la derecha de la figura 4). Figura 4C es un ejemplo de rastreo que muestra que la iluminación continua 532 nm (10 s) de la corteza prelimbic expresar bajo el NpHR promotor CaMKllα elimina la actividad de una sola unidad espontánea in vivo. Tenga en cuenta que el silenciamiento completa de la actividad de células piramidales prelimbic es tiempo-bloqueado en el suministro de luz continua 10 seg. Bajoer raster parcela (Figura 4D) muestra silenciamiento inducido por NpHR en seis neuronas representativas. Ambas grabaciones en vivo son típicas que se obtienen a partir de ratas adultas Sprague-Dawley, en el que la entrega de AAV-mediada por los genes opsina microbianos produjo 18-21 días antes.
La Figura 5 muestra el resultado de la estimulación repetida ChR2 de un piramidal neurona prelimbic rata. Pulso de luz azul (10 ms) se entregó a 20 Hz durante 5 seg (100 pulsos total). Trazas de tensión del spiking luz evocados fueron adquiridos repetidamente cada 2 minutos durante una sesión de grabación de 2 horas (61 repeticiones en total). Incluso cuando se utiliza este protocolo de estimulación repetitiva, ChR2 indujo clavar estable y robusto en respuesta a la administración de luz.
Las figuras 6 y 7 muestran los resultados de la fotoinhibición inducida por NpHR y fotoactivación impulsado-ChR2 de rata actividad de la neurona subicular. Como es el caso en la corteza prelimbic, NpHR y ChR2 pudieronmediar en la inhibición y la activación de las neuronas subicular opsina transducidas con alta reproducibilidad del tiempo de salida al mar inducida por la luz.

Figura 1. Captura de pantalla de la interfaz del software Pro NeuroLux para la entrega simultánea de luz y el registro electrofisiológico. En la foto se muestra traza silenciamiento NpHR inducida de la actividad espontánea de la rata de células piramidales prelimbic en respuesta a 10 segundos del continuo suministro de luz 532 nm. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 2. Imagen de alta potencia de Optrode personalizado. Una fibra óptica se inserta en el tubo capilar de vidrio unido a un electrodo de tungsteno y fija al electrodo usando hilo de sutura. La distancia de centro a centro de entreen la punta del electrodo y la punta de la fibra es de aproximadamente 500 micras.

Figura 3. La expresión viral y la colocación Optrode. (Izquierda) Las fotografías muestran la expresión NpHR representante en subiculum dorsal (A) y la expresión en la corteza ChR2 prelimbic (B). (Derecha) Esquema que representa la ubicación donde se tomó cada fotografía. La punta de flecha y la flecha en cada fotografía indican la ubicación del electrodo de tungsteno y de fibra óptica, respectivamente. SUB: subiculum, DG: giro dentado, PL:. Córtex prelimbic Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 4. En vivo registros electrofisiológicos de ChR2 o transducidas-NpHR prelimb ratacorteza IC. (A) Ejemplo rastro de los potenciales de acción provocados-ChR2 en respuesta a 20 Hz entrega de azul (473 nm) de impulsos de luz (10 ms, azul de barras). (B) parcela Raster mostrando clavar inducida ChR2 en seis neuronas representativas. Cada unidad de actividad se representa como un punto. (C) Ejemplo rastro de supresión inducida por NpHR de la actividad espontánea en verde continuo (532 nm) de iluminación de luz (10 seg, barra de color verde). (D) parcela Raster mostrando silenciamiento inducido por NpHR en seis neuronas representativas. Cada actividad de la unidad se representa como un punto. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 5. Rematar impulsado ChR2 repetitivo 20 Hz de una neurona piramidal prelimbic rata in vivo. (A) Tensión rastros del spiking luz evocadosadquirido en los puntos temporales 0, 30, 60, 90, 120 minutos después del comienzo de las grabaciones. (B) parcela Raster mostrando todas las 61 repeticiones (2 minutos de intervalo entre ensayos, 120 min en total) de la activación inducida por la luz. Cada actividad de la unidad se representa como un punto. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 6. En vivo registros electrofisiológicos de subiculum dorsal de rata transducidas-NpHR. (A) Ejemplo de rastreo mostrando que 10 seg continua iluminación 532 nm (barra verde) del subiculum dorsal expresar NpHR elimina la actividad espontánea. (B) Promedio de formas de onda de las dos unidades de grabado de la traza anterior. El umbral de amplitud se utiliza para la identificación de dos neuronas distintas. (C) parcela Raster muestra cinco repeticioness de silenciamiento inducido por NpHR de estas unidades. Cada unidad de actividad se representa como un punto.

Figura 7. Repetitivo 20 Hz CR2 impulsada enriquecidas de una rata dorsal subicular neuronas in vivo. (A) Tensión rastros de luz-evocó la Rematar adquiridas en los puntos de tiempo 0, 30, 60, 90, 120 minutos después del inicio de las grabaciones. Recuadro: la actividad de ruptura típica de esta célula. (B) parcela Raster mostrando todas las 61 repeticiones (2 minutos de intervalo entre ensayos, 120 min en total) de la activación inducida por la luz. Cada actividad de la unidad se representa como un punto. Haga clic aquí para ver más grande la figura .