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Ici, nous avons utilisé un appareil optrode fabriqué par nos soins pour l’enregistrement de signaux neuronaux in vivo dans plusieurs régions. La faisabilité de ce système pour la stimulation optogénétique, l’enregistrement du signal calcique et l’enregistrement électrophysiologique simultanés a été validée. La méthode de préparation des électrodes décrite dans le présent document est efficace et rentable. Selon la conception expérimentale, nous avons pu enregistrer des signaux provenant de régions cérébrales pertinentes. La disposition stratégique des optrodes permet l’extraction potentielle d’informations abondantes à partir de plusieurs régions du cerveau. L’intégration de paradigmes de détection multimodaux offre des possibilités de disséquer des circuits neuronaux complexes, élucidant ainsi les relations entre les régions du cerveau.
Dans les données représentatives de la présente étude, des signaux calciques et des signaux électrophysiologiques provenant de neurones à large spectre de l’ensemble de la région cérébrale locale ont été enregistrés simultanément. Suite aux progrès de la technologie de construction animale transgénique19,20, la combinaison de souris Cre et de souris FlpO avec le virus exprimant Gcamp permet d’enregistrer l’activité neuronale de neurones spécifiques. Par conséquent, cette méthode nous permet de décoder les réponses de neurones spécifiques dans différentes régions du cerveau grâce à ces approches intégrées. De plus, diverses méthodes analytiques seront bénéfiques pour analyser les signaux électrophysiologiques et calciques recueillis dans plusieurs régions du cerveau. Par exemple, l’analyse de cohérence et l’analyse de causalité de Granger pourraient être utilisées pour obtenir de nouvelles caractéristiques théoriques de communication entre différentes régions du cerveau 21,22,23. En outre, les progrès des techniques de traçage de circuits aident à démêler les connexions structurelles entre les régions du cerveau24. Ces technologies intégrées ont amélioré la compréhension des réponses associées dans diverses zones du cerveau et ont révolutionné la compréhension de la connexion et de l’interaction dans les circuits et les réseaux.
Dans cette étude, nous avons utilisé la modélisation optogénétique de l’épilepsie. L’optogénétique offre non seulement une résolution temporelle plus élevée, mais également une spécificité cellulaire accrue par rapport à la stimulation électrique dans le modèle d’épilepsie25,26. De plus, il permet d’administrer de la lumière et d’enregistrer le calcium à travers la même fibre optique. Les détections d’activité multirégionales et les modulations optogénétiques compléteront les méthodes d’intervention en boucle fermée pour l’épilepsie, permettant des interventions régulatrices dans plusieurs régions du cerveau par le biais d’une modulation inhibitrice, renforçant ainsi les effets antiépileptiques27,28. Il est également important que ces dispositifs soient combinés à d’autres technologies de neuromodulation existantes pour la détection et l’intervention en boucle fermée de la douleur chronique29,30. En outre, cette approche peut s’étendre à d’autres troubles neurologiques tels que les troubles du sommeil31 et la maladie d’Alzheimer, où des phénomènes tels que les oscillations de 40 Hz et le traitement de l’information suite à une entrée sensorielle nécessitent une élucidation via un enregistrement in vivo multi-régions32. Par conséquent, l’application habile de cette approche multidimensionnelle approfondira notre compréhension des interactions entre plusieurs régions et fournira des informations précieuses pour les thérapies de précision dans diverses maladies.
Cette méthode de détection optrode présente des limites, qui pourraient être améliorées dans de futures recherches. Bien que les signaux LFP aient été facilement acquis, la détection des activités de pointe restait difficile avec la méthode33 actuelle. Notre objectif est de remplacer le fil de tungstène par des électrodes flexibles multicanaux. L’épaisseur de la fibre et la sécurité de l’adhésif de la colle doivent être soigneusement prises en compte.