Miniscope enregistrant des signaux calciques à l’hippocampe de souris naviguant dans un panache d’odeurs

Fabio M. Simoes de Souza; Ryan Williamson; Connor McCullough; Alec Teel; Gregory Futia; Ming Ma; Aaron True; John P. Crimaldi; Emily Gibson; Diego Restrepo

doi:10.3791/67039

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Article de méthode

Miniscope enregistrant des signaux calciques à l’hippocampe de souris naviguant dans un panache d’odeurs

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DOI :

10.3791/67039

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20 septembre 2024

Fabio M. Simoes de Souza¹ , Ryan Williamson² , Connor McCullough³ , Alec Teel¹ , Gregory Futia³ , Ming Ma¹ , Aaron True⁴ , John P. Crimaldi⁴ , Emily Gibson³^,⁵ , Diego Restrepo¹^,⁵

¹Department of Cell and Developmental Biology, University of Colorado Anschutz Medical Campus, ²Neurotechnology Center, University of Colorado Anschutz Medical Campus, ³Department of Bioengineering, University of Colorado Anschutz Medical Campus, ⁴Civil, Environmental & Architectural Engineering, University of Colorado, ⁵Neuroscience Graduate Program, University of Colorado Anschutz Medical Campus

Dans cet article

Résumé

Ce protocole étudie la relation cerveau-comportement dans l’hippocampe CA1 chez des souris naviguant dans un panache d’odeurs. Nous fournissons un protocole étape par étape, y compris la chirurgie pour accéder à l’imagerie de l’hippocampe, l’entraînement comportemental, l’enregistrement et le traitement du cerveau par miniscope GCaMP6f, et des données comportementales pour décoder la position de la souris à partir de l’activité neuronale du retour sur investissement.

Résumé

Les souris naviguent dans l’obscurité à travers un panache d’odeurs avec une structure spatio-temporelle complexe pour trouver la source des odorants. Cet article décrit un protocole permettant de surveiller le comportement et d’enregistrer les transitoires Ca²⁺ dans les neurones dorsaux de la strate pyramidale CA1 de l’hippocampe (dCA1) chez les souris naviguant dans un panache d’odeurs dans une arène d’odeurs de 50 cm x 50 cm x 25 cm. Un miniscope d’épifluorescence focalisé à travers une lentille à gradient d’indice (GRIN) a imagé les transitoires Ca²⁺ dans les neurones dCA1 exprimant le capteur de calcium GCaMP6f chez les souris Thy1-GCaMP6f. L’article décrit le protocole comportemental pour entraîner les souris à effectuer cette tâche de navigation du panache d’odeurs dans une arène d’odeurs automatisée. Les méthodes comprennent une procédure étape par étape pour la chirurgie d’implantation de la lentille GRIN et le placement de la plaque de base pour l’imagerie de GCaMP6f dans CA1. L’article fournit des informations sur le suivi en temps réel de la position de la souris pour automatiser le démarrage des épreuves et la remise d’une récompense en eau. De plus, le protocole comprend des informations sur l’utilisation d’une carte d’interface pour synchroniser les métadonnées décrivant l’automatisation de la tâche de navigation des odeurs et les temps d’image pour le miniscope et un appareil photo numérique suivant la position de la souris. De plus, les méthodes délimitent le pipeline utilisé pour traiter les films de fluorescence GCaMP6f par correction de mouvement à l’aide de l’algorithme NorMCorre suivie de l’identification des régions d’intérêt avec EXTRACT. Enfin, l’article décrit une approche de réseau neuronal artificiel pour décoder les chemins spatiaux à partir de l’activité de l’ensemble neuronal CA1 afin de prédire la navigation de la souris dans le panache d’odeurs.

Introduction

Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans la compréhension des circuits neuronaux impliqués dans la navigation olfactive^{chez les souris} ^1,2,3 et les stratégies de navigation^{chez les souris} 4,5,6,7,8^, le rôle des circuits neuronaux dans la navigation libre éthologiquement pertinente des panaches d’odeurs turbulents est encore inconnu. Cet article décrit l....