Contrôle optogénétique de la dynamique des réseaux de l’hippocampe

Commencez par une tranche d’hippocampe de souris contenant les cellules pyramidales cibles connectées à des interneurones sensibles à la lumière génétiquement modifiés.

Placez la tranche dans une chambre d’enregistrement.

Positionnez une électrode de potentiel de champ local ou LFP dans la région souhaitée pour enregistrer les oscillations thêta, un type d’activité cérébrale rythmique.

À l’aide d’une microélectrode, patchez une cellule pyramidale voisine pour enregistrer son activité.

Placez une lumière à fibre optique au-dessus de la tranche d’hippocampe centrée sur la région d’enregistrement.

Délivrez des impulsions de lumière bleue à une fréquence définie à la tranche pour activer les canaux ioniques sensibles à la lumière dans l’interneurone.

L’activation provoque un afflux d’ions positifs, conduisant à la dépolarisation.

Cela déclenche la libération de neurotransmetteurs inhibiteurs sur le neurone pyramidal, réduisant ainsi l’excitabilité.

La stimulation lumineuse améliore la synchronisation des oscillations thêta et de l’activité synaptique du neurone enregistré, suggérant une modulation efficace des rythmes neuronaux.

Dans cette procédure, placez une électrode LFP dans la zone du subiculum CA1 et patchez une cellule pyramidale voisine dans l’hippocampe isolé d’une souris exprimant l’opsine excitatrice sensible à la lumière bleue ChR2 dans les interneurones PV.

Placez un guide de lumière à fibre optique au-dessus de la préparation de l’hippocampe et centrez-le sur la région enregistrée. Utilisez la lumière bleue d’une source LED pour une stimulation génétique allant jusqu’à la génération, qui consiste en des impulsions lumineuses de 10 à 20 millisecondes ou des commandes de tension d’onde sinusoïdale délivrées à des fréquences thêta. Dans la pince de courant, caractérisez l’activité de la cellule enregistrée lors des oscillations thêta spontanées. Ensuite, démarrez le protocole de stimulation et enregistrez les réponses lumineuses.

Observez que les oscillations de champ et l’activité synaptique dans le neurone enregistré deviennent de plus en plus synchronisées pendant la stimulation optogénétique, et que la stimulation rythmique des cellules PV entraîne un contrôle robuste de la fréquence et de la puissance des oscillations thêta.