פרוטוקול לבנות של המאייר חודר לרקמות להעברת האור מעל בנפחים גדולים בקוטר מינימלי מוצג.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול לבנות של המאייר חודר לרקמות להעברת האור מעל בנפחים גדולים בקוטר מינימלי מוצג.
פרוטוקול זה מתאר של המאייר בנפח גדול, אשר פותחה עבור optogenetic מניפולציות במוח אנושיות הפרימטים. המאיר הוא ששונה סיב אופטי פלסטיק עם טיפ חרוט, כזה הוא האור emitting שטח > 100 x של סיבים קונבנציונלי. בנוסף מתאר את בניית המאיר בנפח גדול, פרוטוקול זה מפרט את כיול בקרת איכות להשתמש כדי להבטיח הפצה אפילו אור. יתר על כן, פרוטוקול זה מתאר שיטות עבור הוספת והסרה המאיר נפח גדול. שטחי ועמוק מבנים עשויים להיות מואר. המאייר נפח גדול זה אינו צריך להיות פיזית מצמידים אלקטרודה, כי המאיר עשוי פלסטיק, לא זכוכית, זה פשוט יתכופף בנסיבות כאשר סיבים אופטיים המסורתי היה מנפץ. כי המאייר הזה מספק אור על רקמות בהתנהגותו רלוונטיות עבור אמצעי אחסון (≈ 10 מ מ3) עם אין נזק חדירה גדולה יותר מאשר סיב אופטי רגיל, זה מקל על מחקרים התנהגותיים באמצעות optogenetics אנושיות פרימטים.
כלי Optogenetic, המאפשרים שליטה עצביים אלפית שנייה מדוייק, מונחה אור נמצאים בשימוש נרחב ללמוד פונקציונלי פיזיולוגיה והתנהגות מכרסמים, חסרי חוליות. עם זאת, האתגרים הטכניים מוגבלת על השימוש optogenetics במוח אנושיות הפרימטים, אשר עוצמה ~ 100 x גדול יותר המוח מכרסמים 1.
כדי להקל על מחקרים optogenetics קופים, מאייר היה שנועדה לתת מענה מתחרות שתי מטרות: נפח גדול תאורה ונזק חדירה מינימלי. ניסיונות קודמים לכתובת אחת הדאגות האלה הגיעו סוף יקר של האחר. חבילות של סיבים מאירות אחסון גדולים יותר אבל עם קוטר מוגברת, ולפיכך, נזק2,3. סיבי זכוכית מחודדות להפחית נזק חדירה, אבל בקושי מיקוד האור כדי פולטות אור פני שטחים < 100 מיקרומטר2 4,5. תאורה חיצוניים המוח דרך חלון בדורא עוקף את האתגר של חדירה נזק, עשוי לאפשר לתאורת נפח גדול, אבל זה יכול לשמש רק המוח שטחי מספר אזורים6.
כדי ליצור של המאייר קוטר בנפח גדול, קטן (איור 1 א'), קצה אופטי סיבים חום צמצום, את הליבה ואת חיפוי פלסטיק חרוט (איור 1bג). בניגוד סיבים אחרים מחודדות זה למקד את האור בנקודה צרה, מאפשר החריטה אור לברוח באופן שווה הצדדים של הטיפ, לפיכך, הפצת אור בהרחבה מעל שטח גדול (איור 1-de). מפני חדירה נזק הוא יחסי חדירה קוטר, המאייר הזה יש אין חדירה יותר נזק מאשר בד קונבנציונאלי, עדיין יש לו > 100 x האור פליטת אור ואזור מספק משטח להפכה עם 1/100th כוח אור צפיפות מוח פנטום (1.75% agarose) (איור 1e). דגם מונטה קרלו (איור 1f) ממחיש את ההבדל בהתפשטות אור בין סיבים קונבנציונאלי המאיר נפח גדול כאשר יש להם כוח אור שווה צפיפויות כאור שלהם פולטות משטחים. המאייר כל אחד בנפרד מכויל באמצעות כדור של שילוב (איור 2 א, ב') כדי להבטיח הפצה אפילו אור לאורך הקצה (איור 2 c).
המאייר נפח גדול זו אומתה עם optogenetic מניפולציה של התנהגות והן ירי עצביים פרימטים אנושיות. עשוי להתאים אישית את האורך עצה סיבים לכל אזור במוח, מפת שדה קלט בודדים של כל בעל חיים. המאיר יכול לזווג עם אלקטרודת חדירה להקלטות עצביים המתפרסים על האורך של תאורה. עוד, כי הסיבים יכולים לשאת בכל צבעי האור הנראה, זה ניתן לזווג עם כל של מולקולות optogenetic הזמינים הזמינים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: כל ההליכים בבעלי חיים היו בהתאם להנחיות NIH, אושרו על ידי מסצ'וסטס המכון של טכנולוגיה הוועדה על החיה אכפת.
1. ייצור המאייר
2. המאייר כיול ובקרת איכות
הערה: שיטות אלה לצורך כיול להעריך עבור פלט אור אי-ליניאריות במרחקים שונים מהקצה של הסיבים. הפצה אור אחידה נובעת בדרך כלל “ באמפי ” או “ גלי ” להתחדד.
3-in Vivo תאורה
הערה: כאן, שיטות אלה מוצגים באמצעות מודל פלסטיק במקום הפרימטים אנושיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התאורה של אמצעי אחסון מוח גדולה אנושיות פרימטים מאפשרת תמרון optogenetic רלוונטי בהתנהגותו. אקר. et al. (2016) בשימוש זה המאייר נפח גדול עם Halorhodopsin אדום-העביר, מלתעות 7 ללמוד את התרומה הטמפורלי של השדה חזיתית העין (FEF) מונחה זיכרון saccades ב שני קופי רזוס. באופן ספציפי, נוירונים FEF היו מוזרק עם וקטור ויראלי שמכיל הלסתות, ואז מואר עם האורות האדומים באמצעות המאיר נפח גדול במהלך מצגת היעד, תקופת עיכוב, או הכנה מוטורית של משימה saccade מונחה זיכרון 8.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעוד optogenetic כלים נמצאים בשימוש נרחב לחקר מחלת ופיזיולוגיה של מכרסמים, האתגר הטכני של אמצעי אחסון מוח גדולה זרחני מוגבל השימוש optogenetics אנושיות פרימטים. חלוצי מחקרים בקופים בשימוש צפיפות מטען גדול (~ 100 מ"מ/mW2 מ"מ/W 202) כדי להאיר כרכים קטנים, אולי < 1 מ3ודווח על תופעות התנהגותיות צנוע עם opsins מעוררים קליפת4, 9,10,11 ו של אופסין מעכבות רקתי עליו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
LCA מאשר מימון של אחוות NDSEG את GRFP ה-NSF, החברים של מכון מק'גוברן. EP מאשר מימון את הארי ואת יוניס Nohara UROP קרן מחלקת MIT של קרן UROP 1995, הקרן UROP MIT. ESB מאשר מימון 2R44NS070453-03A1 NIH, בפרס הארווי בוא ו בפרס קרן-רוברטסון בתאי גזע בניו יורק. RD מאשר מימון NIH EY017292. מייקל וויליאמס עזר הקבוצה לארגן לאסוף חומרים לפני הצילומים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סיבים | אופטיים מפלסטיק סיבים אופטיים תעשייתיים | SK-10 | קוטר 250 מיקרון, מסיר חוטים קו סופר Eska |
| Klein Tools | 11047 | 22 מד | |
| Vise Clamp | Wilton | 11104 | מהדק שולחן גנרי תושבת סגן מהדק |
| אקדח חום בטמפרטורה כפולה | מילווקי | 8975-6 | 570 / 1,000 ° F |
| Lab סמן | VWR | 52877 | |
| מיקרוסקופ דיסקציה | VistaVision | 82027-156 | מיקרוסקופ סטריאו עם אור ליבון כפול, הגדלה 2X/4X, זמין מקלטת VWR |
| Lab | VWR | 89097-972 | 4 חבילה של צבע סגול; עם זאת, צבע הסרט לא משנה |
| גיליון חיתוך סיליקון קרביד | ThorLabs | LF5P | 5 מיקרון חצץ, 10 חבילה |
| גיליון חיפוי תחמוצת אלומיניום | ThorLabs | LF3P | 3 מיקרון חצץ, 10 חבילות |
| חצץ תחמוצת אלומיניום | ThorLabs | LF1P | 1 מיקרון, 10 חבילות |
| גיליון חיפוי אלומינה מסולסל | ThorLabs | LF03P | 0.3 מיקרון חצץ, 10 חבילות |
| סכין חמה | סיבים אופטיים תעשייתיים | IF370012 | 60 וואט, |
| היקף | בדיקת סיבים כבדיםThorLabs | FS201 | אופציונלי |
| נירוסטה Ferrule | סיבים אופטיים מדויקים | MM-FER2003SS-265 | 265 מיקרון קוטר פנימי |
| 1 מ"ל מזרק | BD | 14-823-30 | Luer-lok עדיף כדי להפחית את הסיכון לדליפה, אך לא נחוץ בקפדנות |
| אפוקסי | פלסטיק סיבים אופטיים תעשייתיים | 40 0005 | |
| 18 מד מחט קהה | BD | 305180 | מגבון ללא מוך באורך 1.5 אינץ' |
| (KimWipe) | ThorLabs | KW32 | זמין מספקים רבים |
| רדיד סופג אור | ThorLabs | BKF12 | |
| סרט חשמל | 3M | Temflex 1700 | אופציונלי, עשוי להחליף מותגים / דגמים אחרים |
| מחט חדה 26 מד | BD | 305111 | אורך 0.5 אינץ' |
| מיקרומניפולטור | Siskiyou | 70750000E | עשוי להחליף מותגים/דגמים אחרים |
| זרוע Steretactic | Kopf | 1460 | עשויה להחליף מותגים/דגמים אחרים |
| משקפי בטיחות לייזר | KenTeK | KCM-6012 | סמך צבע הלייזר בו נעשה שימוש, דוגמה ניתנת כאן |
| לייזר או מקור אור אחר | vortran | Stradus 473-50 | דוגמה ללייזר כחול |
| שילוב כדור | ThorLabs | S142C | מד כוח מחובר, זמין גם מ-ThorLabs, פריט #PM100D |
| תא הקלטה Ultem | חברת מכשירי קריסט | 6-ICO-J0 | מותאם אישית עם חריץ יישור |
| מגדל מיקרו-כונן עם מהדקים | NAN | DRTBL-CMS | |
| צינור מדריך | מותאם אישית | N/A | עשוי ממחט עמוד שדרה 25 מד (BD) או צינורות קהים |
| נהג NAN NAN | NANDrive | ||
| עיצוב רשת מותאם אישית | מותאמות אישית | זמינות על פי בקשה | |
| מלקחיים קהים | FischerScientific | 08-875-8A | גנרי נירוסטה מלקחיים קהים |
| קליפרים דיגיטליים | Neiko | 01407A | זמין amazon.com. עשוי לבחור קליפר ברזולוציה עדינה יותר למדידות מדויקות יותר. |
| כבל תיקון | ThorLabs | FG200LCC-מותאם אישית | זוהי דוגמה אחת לכבלי תיקון אפשריים רבים. כל עוד קוטר הסיבים קטן או שווה לקוטר הסיבים של תאורת הנפח הגדול וכל עוד ממשק המחברים, כל כבל תיקון (זכוכית או פלסטיק, ספק שנרכש או מיוצר במעבדה) הוא בסדר עבור יישום זה. |
| מכסי אבק מפלסטיק שקופים | ThorLabs | CAPF | חבילה של 25 |
| שרוול הזדווגות מפוצל קרמי | Precision Fiber Products, Inc. | SM-CS1140S |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.