En la última década, se desarrolló una serie de herramientas genéticas para aumentar la especificidad de la modulación de tipo neuronal y el mapeo de redes neuronales complejas1. En particular, los virus neurotrópicos con una capacidad inherente para infectar y replicarse en las células neuronales se han desplegado para expresar o extirpar proteínas específicas en subclases de neuronas. Al albergar proteínas de fluorescencia o indicadores de actividad sináptica codificados genéticamente, los vectores AAV transfectados etiquetan y delinean las redes neuronales a través de las regiones cerebrales2,3. La elección de un promotor en el constructo AAV dirige la expresión del vector en tipos de neuronas con cierto nivel de especificidad (expresióndependiente del promotor). Sin embargo, a través de la recombinación de Cre-lox, los constructos AAV se despliegan con mayor especificidad para el etiquetado neuronal4,5,6,7. Cabe destacar que las opsinas microbianas fotoactivadas y las proteínas de fluorescencia empaquetadas en vectores AAV se pueden expresar en varios subtipos de neuronas8,y son ideales para imágenes, trazado de circuitos de tipo neuronal y fotomodulación9,10.
Las construcciones de AAV inyectadas estereotácticamente en una región del cerebro (o núcleo) impulsan la expresión de la proteína reportera en los terminales soma, dendrita y axones. La expresión neuronal de AAV que alberga un gen reportero (eYFP) facilita el etiquetado de los cuerpos celulares de las neuronas y el rastreo anatómico de las proyecciones hacia y desde otras regiones del cerebro11,12,13,14. Las construcciones AAV-eYFP que transportan opsina controlada por la luz (por ejemplo, hChR2), se pueden implementar como una herramienta para obtener imágenes6,15 y el rastreo fisiológico basado en la estimulación de proyecciones neuronales para apuntar a áreas cerebrales in vivo16. Dependiendo del serotipo AAV, la dirección del etiquetado neuronal puede ser anterógrada o retrógrada11,12. Estudios previos han establecido que AAV5 viaja anterógradamente en las neuronas12. Así, la fotoestimulación de cuerpos celulares que expresan hChR2 produce efectos presinápticos en otras partes del cerebro (diana)17.
Aquí, AAV (serotipo 5) con un promotor CaMKIIα se utilizó para expresar eYFP (reportero) y hChR2 (opsina) en neuronas glutamato VTA y proyecciones axonales. Los resultados de este estudio demuestran la distribución dependiente de capas de los terminales presinápticos VTA-glutamato en las regiones del hipocampo CA1, CA3 y DG. Además, la fotoestimulación de las neuronas de glutamato VTA aumentó las tasas de disparo in vivo de ca1 de varias unidades y unidades únicas en comparación con los valores basales. Este protocolo utiliza herramientas asequibles y software disponible comercialmente que puede aumentar la calidad de los datos obtenidos de los experimentos de rastreo de circuitos neuronales.