Article de méthode

Photostimulation motifs avec les périphériques numériques Micromirror chargé d'enquêter sur l'intégration à travers des points dendritiques Direction

DOI :

10.3791/2003

⸱

2 mars 2011

 ,  ,  , 
1Department of Neurology, Baltimore VA Medical Center, University of Maryland School of Medicine

* These authors contributed equally

Dans cet article

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Résumé

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Appareils numériques à micromiroirs (DMD) peut générer des modèles complexes dans le temps et l'espace avec lequel contrôler l'excitabilité neuronale. Questions pertinentes pour la conception, la construction et l'exploitation des systèmes DMD sont discutées. Un tel système a permis la démonstration de la non-linéaires intégration à travers des points de ramification distale dendritiques.

Résumé

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La lumière est un moyen souple et précise pour contrôler l'excitabilité neuronale. L'introduction récente de la lumière effecteurs sensibles comme canal rhodopsine et de neurotransmetteurs en cage ont conduit à des intérêts dans le développement de meilleurs moyens pour contrôler les tendances de la lumière dans l'espace et du temps qui sont utiles à des fins expérimentales en neurosciences. Une stratégie classique, employé dans la microscopie confocale et 2-photon, est de focaliser la lumière d'une tache de diffraction limitée et ensuite numériser cet endroit simple séquentielle sur la région d'intérêt. Cette approche devient problématique si des zones de grande taille doivent être stimulés dans une fenêtre de temps bref, un problème plus applicable à photostimulation que pour l'imagerie. Une autre stratégie consiste à projeter le modèle spatiale complète sur la cible à l'aide d'un appareil numérique à micromiroirs (DMD). L'approche DMD est attrayante car les composants matériels sont relativement peu coûteux et est soutenu par des intérêts commerciaux. Parce qu'un tel système n'est pas disponible pour microscopes droits, nous allons discuter des questions critiques dans la construction et l'exploitation d'un tel système DMD. Même si nous sera principalement décrivant la construction du système de photolyse UV, les modifications de la construction du système d'éclairage beaucoup plus simple visibles pour des expériences optogénétique seront également fournis. Le système de photolyse UV a été utilisé pour carryout expériences pour étudier une question fondamentale en neurosciences, comment sont répartis dans l'espace des entrées intégrées dans distale points de branchement dendritique. Les résultats montrent que l'intégration peut être non linéaire à travers des points de branchement et la supralinearity est largement médiatisée par les récepteurs NMDA.

Protocole

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Considérations générales de conception

Si la longueur d'onde de la stimulation photo est dans le domaine visible, comme pour les expériences de optogénétique, l'agencement du système sera nettement plus simple que pour des expériences de photolyse UV. Il suffit d'acheter un module de caméra à double port qui est disponible à partir de toutes les entreprises microscope. L'avion DMD peut être positionné dans le plan image conjuguée de l'un des deux ports caméra. Mais dans la photolyse UV de la lumière provenant de la DMD doit être mis en travers du chemin épi-illumination (figure 3A), parce que la lentille de tube imagerie menant à la caméra ....

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Discussion

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L'avantage de l'approche basée photostimulation DMD est le plus évident pour les situations où la cible occupe une superficie relativement grande. Si la cible d'intérêt est très faible, comme un peu d'épines dendritiques, des systèmes de balayage séquentiel confocale et 2-photons sont susceptibles d'être la meilleure approche. Une faiblesse importante de l'approche DMD est son utilisation inefficace de la lumière disponible. La majeure partie de la lumière disponible est nécessairement dirigé ver.......

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Déclarations de divulgation

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Aucun conflit d'intérêt déclaré.

Remerciements

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Ce travail a été soutenu par une RO1 des NIH et Avis Mérite du Service de recherche VA C-MT, et un individu à NRSA CWL

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
fluorescent droit moderne
caméra CCD et logiciel
, ordinateur et système
DLP Discovery Developer Kit
, interface USB ALP3, S2
+ optique avec LED
Unité de
355nm fréquence triplée NdVO4 laser (~1 W)DPSS Laser Inc.
Obturateur laser Modèle LS6Uniblitz
Fibre optique multimode et étirement de fibre Modèle# 915Canadian Instrument and Research, LtdFibre multimode à noyau d’um 100 um
Lanceur de fibre Multimode Oz Optics
Générateurjusqu’à 50 kHz
Collimateur de faisceauOlympus CorporationDApo20UV340
Lentille relais UVOptique Spéciale# : 54-25-60-355
Microscope , d’acquisition d’imagesd’acquisition/d’interface de données,port double caméra de signaux

Références

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  1. Scanziani, M., Hausser, M. Electrophysiology in the age of light. Nature. 461, 930-939 (2009).
  2. Tang, C. Photolysis of caged neurotransmitters: Theory and procedures for light delivery. Curr. Prot. Neurosci. , 6.21.1-6.21.12 (2006).

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Erratum

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Formal Correction: Erratum: Patterned Photostimulation with Digital Micromirror Devices to Investigate Dendritic Integration Across Branch Points
Posted by JoVE Editors on 3/24/2011. Citeable Link.

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Mots-clés

Digital Micromirror DevicePhotostimulation SystemDendritic IntegrationUV PhotolysisOptical AlignmentSpeckle EliminationGraphical User InterfaceNMDA ReceptorsBranch Point AnalysisCaged Neurotransmitter

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