Name: Optogenetic Entrainment התנודות תטא בהיפוקמפוס ב מתנהג עכברים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-29T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 33 s
Description: למד שיטת אופטוגנטיקה לשליטה בתנודות תטא בהיפוקמפוס בעכברים מתנהגים באמצעות רישום שדה מקומי. טכניקה זו מאפשרת חקירת תפקידן של תנודות תטא בניווט מרחבי ובהתנהגות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות מריה Gorbati לעזרה מומחה עם ניתוח נתונים, ג'ניפר קופפרמן להערות על כתב היד. עבודה זו נתמכה על ידי פתוח (DFG; סיפורה ה 257 NeuroCure, TK ו- AP; תוכנית הקדימות 1665, 1799/1-1(2), הייזנברג תוכנית, 1799/2-1, AP), קרן גרמניה-ישראל למחקר מדעי ופיתוח (GIF; אני-1326-421.13/2015, TK) לבין התוכנית המדע האנושי הגבול (HFSP; RGY0076/2012, TK).

המחברים אין לחשוף.

כאן, הצגנו מתודולוגיה נגישים נרחב entrain וירתקו את תנודות תטא בהיפוקמפוס לחיה להתנהג. גישה זו יכולה להיות שימושית עבור מחקרים של הפונקציות של תטא קצב עיבוד מידע והתנהגות. היבטים קריטיים של שיטה זו כוללים: (1) מבחר אופסין והיעדים של ChR2 כדי אקסונים של MS תאים בהיפוקמפוס, תכונות חזקות (2) אופטי וחשמליים של תיל-סיבים אופטיים מושתל מערך הרכבות כדי להבטיח גירוי מתמשך LFP הקלטה מתנהג עכברים, (3) יישום של כמות אופטימלית של אור בתדרים תטא, כימות פוסט הוק (4) על נאמנות entrainment ושליטה (5) של חפצים optoelectrical.</p...

פעילות. עצבית ביונקים מתואמת על ידי תנודות רשת, אשר מסייעים להעברת מידע בתוך ובין המוח אזורים1,2,3,4. מחזורי גלי המוח כוללות תנודות החל איטי מאוד (< 0.8 Hz) עד מרביים תדרים (> 200 Hz). גוף גדול של הראיות תומכת במעורבות ברשת תנודות בפונקציות המוח מגוונים, כולל הכרה5,6,7,8,9,10 , התנהגויות מולדת11,12 , כמו גם מנוטלי הפרעות כמו מחלת פרקינסון, אפילפסיה13,14,15. שיטות סלקטיבי ומדויק חנותם מניפולציה ניסויית התנודות הרשת ולכן הם חיוניים עבור פיתוח מודלים מתקבל על הדעת מבחינה פיזיולוגית של סינכרון, הקמת קשר סיבתי עם התנהגות.
סינכרון לרשת מתווך על ידי מצעים מגוון ביולוגי ותהליכים, החל הזהות מולקולרית של תעלות יונים וקינטיקה שלהם neuromodulation דעתנית, קישוריות רשת. העיצוב הביולוגי של קצב גנרטורים16 כבר חשף עבור רבים המוח מקצבים, היבטים ברורים של אשר (למשל, תדר, משרעת) לעיתים הביא על ידי דינמיקה של סוגי תאים שונים ורשתות. למשל, interneurons מעכבות מיקוד את somata של התאים העיקריים הם השחקנים החשובים ביותר בכל תדר להקות ואת המוח אזורים17,18, כולל19,תטא20, גמא20 , 21, אדווה (140-200 Hz)22 תנודות. בתורו, שלב סינכרון של תאים מרוחקים מובטחת על ידי חזקים הזנה-קדימה איתות של תאים כפירמידה, המגדיר בירי של interneurons. פרמטר קריטי של תנודות, גודל האוכלוסייה עצביים מסונכרן, קשורה קשר הדוק משרעת של תנודה LFP נמדד ו, לפחות עבור תנודות מהר, תלוי הכונן סינאפסות אל interneurons2. לעומת זאת, תנודות איטית יותר, כמו דלתא ומקצבים תטא, מופקים על ידי לולאות reentrant ארוכי טווח, שהוקמה על ידי דפנות התלמוס cortico23,24 תחזיות במחיצה הבין-פרוזדורית בהיפוקמפוס המדיאלי25, 26,27, בהתאמה. תנודות של מעגלים כאלה הם הביא על ידי אינטראקציות של האות הפצת עיכובים, טמפרמנט תגובות שלהם להעדיף תדירות המשתתפים תאים28,29,30, 31 , 32. תחזיות המעכבת של GABAergic parvalbumin (PV)-חיוביים הם תאים של מחצה המדיאלי (MS) כדי interneurons ההיפוקמפוס25,33, אזורים parahippocampal, קליפת entorhinal26 חיוני עבור הדור התנודות תטא באונה הרקתית המדיאלי. לפיכך, המנגנונים הפיזיולוגיים של רשת תנודות וסינכרון עצביים ניתן לטפל באמצעות optogenetics עם דיוק בזמן אמת.
תא optogenetic ייחודיים לסוג מניפולציות הוחלו ללימודים של תנודות בהיפוקמפוס ואת קורטיקלית במבחנה34,35,36,37,38 , אין ויוו30,39,40,41,42,43,44,45, כולל תפקודי חקירות של גמא5,12,36,46,47,48,49,50, 51,52 ואדווה תנודות40,53,54 ולישון הצירים55,56. לאחרונה אנחנו הביע וירוס ChR2 תלויי-Cre ב- MS, אזור מפתח לדור של הקצב תטא בהיפוקמפוס, של עכברים PV-Cre. שימוש בתכשיר, תכונות של תנודות תטא בהיפוקמפוס (תדירות ויציבות טמפורלית) היו בשליטת גירוי optogenetic של הקרנות המעכבת של MS ההיפוקמפוס11. יתר על כן, בתדר תטא גירוי optogenetic של הקרנות septo-בהיפוקמפוס מעכבות עורר תטא קצב במהלך נייחות ער. Optogenetically entrained קצב תטא מוצגים מאפייני התנודות תטא ספונטנית העכבר LFP ואת רמות פעילות. עצבית.
תכונות עיקריות של פרוטוקול זה: (1) ניצול מסלול מעכבות שהוא קריטי מבחינה פיזיולוגית על תנודות תטא ספונטנית תוך הימנעות השפעות לא ספציפי על דעתנית בהיפוקמפוס; (2) עצב, קרי, המרצה הקרנה ספציפיים כדי למזער השפעה ישירה על efferents הלא-בהיפוקמפוס MS; (3) המקומי גירוי אור תטא-אומנותית, המבטיח של התערבות ישירה מינימלי עם דינמיקה septo-בהיפוקמפוס תטא-אומנותית, entrainment דו צדדיים הכללית של התנודות תטא; (4) שליטה פרמטרית של תדר תטא תנודות סדירות; (5) כימות אמינות entrainment עם רזולוציה טמפורלית גבוהה באמצעות LFP כדי לאפשר ניתוח כמותי סיבתיות בחיות מתנהגות. מאז בתכשיר הופך לרישית בעיקרו על תפקיד ידועים של העכבה septo-בהיפוקמפוס תטא דור25,30, היא מאפשרת שליטה חזקה על מספר פרמטרים התנודות תטא בעכברים להתנהג. מחקרים איפה השני פחות ובדוקים משעולים, סוגי תאים של המעגלים septo-בהיפוקמפוס היו מניפולציות38,39,47,49,50,51 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 58 חושפים עוד מנגנונים של הקצב תטא.

<table><tbody><tr><td>עכברי PV-Cre</td><td>מעבדת ג'קסון</td><td>B6; 129P2-Pvalbtm1(cre)Arbr/J</td><td></td></tr><tr><td>Name<</td><td>strong>Company</td><td>Catalog</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Surgery</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxis</td><td>David Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA</td><td>דגם 963</td><td>מכשיר סטריאוטקסי מדויק במיוחד לבעלי חיים קטנים</td></tr><tr><td>מקדחים, 0.8 מ"מ</td><td>Bijoutil, Allschwil, שוויץ</td><td>49080HM</td><td></td></tr><tr><td>מזרק 0.01-1 מ"ל</td><td>בראון, Melsungen, גרמניה</td><td>9161406V</td><td></td></tr><tr><td>צינוריות סטריקניות</td><td>בראון</td><td>26 גרם, 0.45x25 מ"מ BL/LB</td><td></td></tr><tr><td>מספריים עדינים וחדים</td><td>Fine Science Tools Inc., ונקובר, קנדה</td><td>14060-09</td><td></td></tr><tr><td>מלקחיים</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>11210-10</td><td>Dumont AA - מלקחיים מצופים אפוקסי</td></tr><tr><td>מספריים נירוסטה קהים</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>14018-14</td><td></td></tr><tr><td>תחנת הלחמה</td><td>Weller Tools GmbH, Besigheim, גרמניה</td><td>WSD 81</td><td></td></tr><tr><td>Erythromycin</td><td>Rotexmedica GmbH, Trittau, גרמניה</td><td>PZN: אבקת 10823932</td><td>1 גרם לתמיסה לעירוי</td></tr><tr><td>שם</td><td>חברה</td><td>מספר קטלוגי</td><td>תגובות</td></tr><tr><td>Optogenetics</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>משאבת המילטון</td><td>PHD Ultra, מכשיר הרווארד, הוליסטון, MA, ארה"ב</td><td>דגם 703008</td><td>משאבת מזרק PHD Ultra עם מנגנון דחיפה/משיכה</td></tr><tr><td>המילטון 5 ומיקרו; מזרק L, מד 26</td><td>PHD Ultra, מכשיר הרווארד</td><td>דגם 75 RN SYR</td><td></td></tr><tr><td>המילטון 5 ומיקרו; L בוכנה</td><td>PHD Ultra, מכשיר הרווארד</td><td>דגם 75 RN SYR</td><td></td></tr><tr><td>צינורות</td><td>פישר סיינטיפיק, פיטסבורג, ארה"ב</td><td>PE 20</td><td>קוטר פנימי 0.38 מ"מ (0.015 אינצ'), קוטר חיצוני 1.09 מ"מ (0.043 אינץ')</td></tr> <tr><td>צינוריות סטריקניות</td><td>בראון, מלסונגן, גרמניה</td><td>27 גרם, 25x0.40 מ"מ, בוטה</td><td></td></tr><tr><td>מקדחה/מטחנה מדויקת</td><td>Proxxon, וקר, לוקסמבורג</td><td>fbs 240/e</td><td></td></tr><tr><td>חיתוך דיסקים</td><td>Proxxon</td><td>NO 28812</td><td></td></tr><tr><td>Cre Dependent channelrhodopsin</td><td>Penn Vector Core, פילדלפיה, פנסילבניה, ארה"ב</td><td>AV-1-18917P</td><td>שם הבנייה: AAV2/1.CAGGS.flex.ChR2.tdעגבנייה, טיטר: 1.42x1013 vg/ml</td></tr><tr><td>מצלמת קינאז תלויה בהלורודופסין</td><td>Penn Vector Core</td><td>AV-1-26971P</td><td>שם מבנה: eNpHR3.0, AAV2/1.CamKIIa.eNpHR3.0-EYFP.WPRE.hGH, טיטר: 2.08_1012 vg/ml</td></tr><tr><td>סיבים אופטיים מולטימודים</td><td>ThorLabs, Dachau, Germany</td><td>FG105LCA</td><td>0.22 NA, Low-OH ו-Oslash; 105 ומיקרו; m ליבה, 400 - 2400 ננומטר</td></tr><tr><td>טבעת מקל קרמיקה מוצרי</td><td>סיבים מדויקים, מילפיטאס, קליפורניה, ארה"ב</td><td>CFLC126</td><td>קרמיקה LC MM טבעת, מזהה 126um</td></tr><tr><td>נייר ליטוש</td><td>Thorlabs</td><td>LF3D</td><td>6 אינץ' x 6 אינץ' יהלום חיפוי (ליטוש) גיליון</td></tr><tr><td>מד כוח</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>קונסולת מד כוח ואנרגיה קומפקטית,</td></tr><tr><td>מצמד סיבים אופטיים</td> דיגיטלי LCD 4 אינץ' <td>Thorlabs</td><td>מצמד FCMM50-50A-FC</td><td>1x2 מ"מ, יחס פיצול 50:50, 50 ומיקרו; m GI סיבים, FC / PC</td></tr><tr><td>כבל תיקון פיבראופטי</td><td>Thorlabs</td><td>FG105LCA CUSTOM-MUC</td><td>בהתאמה אישית, באורך 3 מ ', עם צינורות מגן, צינורות: FT030, מחבר 1: FC / PC, מחבר 2: 1.25 מ"מ (LC) שרוול טבעת</td></tr><tr><td></td><td>קרמי מוצרי סיבים מדויקים, Milpitas, CA, ארה"ב</td><td>ADAL1</td><td>שרוול הזדווגות מפוצל קרמי עבור &Oslash; 1.25 מ"מ (LC/PC) טבעות</td></tr><tr><td>473 ננומטר DPSS לייזר</td><td>לייזר טכנולוגיות לייזר, טורונטו, אונטריו, קנדה</td><td>R471005FX</td><td>LRS-0473 סדרה</td></tr><tr><td>593 ננומטר DPSS לייזר</td><td>טכנולוגיות לייזר זוהר</td><td>R591005FX</td><td>LRS-0594 סדרה</td></tr><tr><td>MC_Stimulus II</td><td>מערכות רב-ערוציות, רויטלינגן, גרמניה</td><td>STG 4004</td><td></td></tr><tr><td>מודול מיזוג עכבה</td><td>מיקרו-מיקוד עצבי ברחבי העולם, בודוין, ארה"ב</td><td>ICM</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Catalog Number</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Electrophysiology</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tungsten</td><td>Wires California Fine Wire Company, Grover Beach, CA, USA</td><td>CFW0010954</td><td>40 &micro; m, 99.95%</td></tr> <tr><td>צינורות נימיים</td><td>Optronics</td><td>1068150020</td><td>ID: 100.4 ומיקרו; m</td></tr><tr><td>Omnetics ננו-מחברים</td><td>Omnetics Connector Corporation, מיניאפוליס, ארה"ב</td><td>A79038-001</td><td></td></tr><tr><td>ברגים</td><td>Bilaney, D&uuml; סלדורף, גרמניה</td><td>00-96x1/16</td><td></td></tr><tr><td>בדיקת סיליקון</td> נירוסטה <td>NeuroNexus Technologies, אן ארבור, מישיגן, ארה"ב</td><td>B32</td><td></td></tr><tr><td>Headstage</td><td>Neuralynx, בוזמן, מונטנה ארה"ב</td><td>HS-8</td><td>מיניאטורי מגברי רווח אחדות ראש הבמה צבע</td></tr><tr><td>מוליך כסף</td><td>קונרד אלקטרוניקה, גרמניה</td><td>530042</td><td></td></tr><tr><td>שטף נוזלי</td><td>Felder GMBH L&ouml; ttechnik, Oberhausen, גרמניה</td><td>L&ouml; t&ouml; l ST</td><td>DIN EN 29454.1, 3.2.2.A (f-SW 11)</td></tr><tr><td>LED</td><td>Neuralynx</td><td>HS-LED-Red-omni-10V</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Catalog Number</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks, Natick, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MC_Stimulus תוכנה</td><td>רב ערוצית, מנהל</td> נתונים נוירופיזיולוגי של מערכות <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>NDManager, http://neurosuite.sourceforge.net</td>Klusters http://neurosuite.sourceforge.net, Hazan et al., 2006 תוכנה של מערכת ההקלטה Neuralynx Cheetah https://neuralynx.com/software/cheetah <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנת ניתוח נתונים רב-ערוצית</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, Cambridge, GB</td><td>Spike2</td><td></td></tr></tbody></table>

optogenetic entrainment התנודות תטא בהיפוקמפוס ב מתנהג עכברים

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

נתונים מקיף על מערכות יחסים של רשת עצבית תנודות להתנהגות וארגון של הפרשות העצבית על פני אזורים במוח התקשרו לקבלת כלים חדשים לתמרן באופן סלקטיבי מחזורי גלי המוח. כאן נתאר גישה המשלבת הקרנה ספציפית optogenetics עם אלקטרופיזיולוגיה חוץ-תאית לשליטה אמינות גבוהה של תנודות תטא בהיפוקמפוס (5-10 Hz) בעכברים להתנהג. יחודיות של entrainment optogenetic זו מושגת על ידי מיקוד channelrhodopsin-2 (ChR2) באוכלוסייה GABAergic של תאים במחיצה הבין-פרוזדורית המדיאלי, מעורב בצורה מכרעת הדור של תנודות תטא בהיפוקמפוס, ומסונכרן מקומי הפעלה של קבוצת משנה של afferents במחיצה הבין-פרוזדורית מעכבות בהיפוקמפוס. היעילות של הפקד קצב optogenetic מאומתת על ידי ניטור בו זמנית בתחום המקומי פוטנציאליים (LFP) על פני פרופריה של האזור CA1 ו/או של הפרשות עצביים. שימוש בתכשיר implementable בקלות אנו מראים את היעילות של תקנות גירוי שונות optogenetic עבור אינדוקציה התנודות תטא, המניפולציה של התדר שלהם, סדירות. לבסוף, שילוב של הפקד תטא קצב עם הקרנה ספציפיים עיכוב מטפל את המדידה של היבטים מסוימים הסינכרון בהיפוקמפוס לפי אזורים efferent.

פילוח של ChR2 לתאים GABAergic MS כמתואר בסעיף 1 מודגם באיור2 א. Optogenetic גירוי של אקסונים של MS GABAergic תאים בהיפוקמפוס הגבי באמצעות סיבים אופטיים אשר הוא מושתל מעל אזור CA1 entrains תטא תנודות בתדר של הגירוי, חולשת (איור 2B) כמו גם contralateral האונה (איור 2C). תטא תנודות יכול entrained יותר או פחות ביעילות על ידי גירוי optogenetic (איור 3 א), היעילות של אשר היה ש...

אנו מתארים את השימוש optogenetics והקלטות אלקטרופיזיולוגיות עבור מניפולציות סלקטיבי התנודות תטא בהיפוקמפוס (5-10 Hz) בעכברים להתנהג. היעילות של entrainment הקצב נעשה באמצעות שדה מקומי פוטנציאל. שילוב של באופטו - וניגוד pharmacogenetic מטפל מדידה efferent הסינכרון בהיפוקמפוס.

Optogenetic Entrainment התנודות תטא בהיפוקמפוס ב מתנהג עכברים

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הנוירופיזיולוגיה, כגון תפקיד סיבתי של תנודת תטא בניווט מיוחד והתנהגויות נלוות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת שליטה בזמן אמת על התדירות והסדירות של תנודות תטה בהיפוקמפוס בעכברים מתנהגים. תדגים את ההליך ד"ר פרנציסקה בנדר, סטודנטית לשעבר לתואר שני במעבדה שלי.התחל עם העכבר המורדם לחלוטין המאובטח במסגרת הסטריאוטקסית. קדחו חור מעל המחיצה המדיאלית. טבלו את קצה מחט ההזרקה בטיפת וירוס על פיסת סרט פרפין ושרטטו בזהירות את הנגיף במהירות של כ-500 ננוליטר לדקה תוך התבוננות ברמת הנוזל.כדי למנוע כניסת אוויר למחט ההזרקה, הפסק את הגמילה לפני שהנגיף נספג במלואו. נקו את המחט בעזרת טישו נייר. בדוק שהנגיף והשמן מופרדים על ידי בועת אוויר וסמן את רמת הנגיף על הצינור.מקם את המחט מעל הגולגולת והכניס אותה לאט למוח בנקודת ההזרקה הראשונה. הזרקת 450 ננוליטר של הנגיף בקצב של 100 עד 150 ננוליטר לדקה. לאחר ההזרקה יש להמתין 10 דקות.לאחר 10 דקות הזיזו בזהירות את המחט 0.1 מילימטרים והמתינו עוד חמש דקות. השתמש במיקרו חשפנית כדי להסיר 125 מיקרומטר של חיפוי מסיב אופטי רב-מצבי בזמן שהסיב עדיין מחובר לסליל הסיבים. לאחר מכן, השתמש בסכין יהלום כדי לחתוך את הסיב לאורך של כשניים עד שלושה סנטימטרים.הכנס את הסיב האופטי לתוך טבעת מקל קרמיקה זירקוניה בקוטר פנימי של 126 מיקרון. כ- 0.5 עד מילימטר אחד מהסיב צריך לבלוט מהצד הקמור של הטבעת. בעזרת מחט מרחו טיפה אחת של דבק אפוקסי על שני קצוות הטבעת, אך לא על דפנות הטבעת.לאחר הייבוש השתמש בסרט ליטוש סיבי יהלום עם שלושה גריסים מיקרון כדי ללטש את הצד הקמור של הטבעת. כדי להכין את מערך חוטי הטונגסטן, הדביקו תחילה כמה מכווני צינור סיליקה של 100 מיקרון לצד הדביק של פיסת סרט. לאחר מכן השתמש במלקחיים כדי להשחיל חוטי טונגסטן מבודדים של 45 מיקרון דרך צינורות המדריך.לאחר מכן השתמש באזמל כדי להפשיט את הבידוד משני הקצוות של שישה חוטי קשירה נחושת עדינים מבודדים אמייל באורך של כחמישה מילימטרים. ואז הפשיט את הבידוד משני קצוות חוט הארקה באורך של כשניים עד שלושה סנטימטרים. הלחמו כל חוט שהופשט לפיני הננו-מחבר.חבר כל חוט מליטה לחוט טונגסטן אחד באמצעות טיפה אחת של צבע מוליך כסף. לאחר הייבוש יש למרוח כמות קטנה של מלט כדי לכסות את חוטי הנחושת. הימנע ממריחת מלט על החלק העליון של הננו-מחבר.לאחר שאפשרת למלט להתייבש במשך 30 דקות לפחות, השתמש במספריים קהים מנירוסטה כדי לחתוך את חוטי הטונגסטן בזווית של חמש עד 20 מעלות. התחל בקידוח ארבעה חורים בקוטר 0.8 מ"מ בגולגולת הנקייה של החיה המורדמת. קדחו שני חורים רוסטרליים לתפר העטרה, ושניים מעל המוח הקטן.לאחר מכן, הנח ברגי עצם מנירוסטה להארקה וייצוב השתל. מקם את בורג ההארקה המחובר לחוט נחושת מעל המוח הקטן. מכסים את בורג הקרקע לחלוטין במלט כדי למנוע חפצי שריר במהלך ההקלטות האלקטרופיזיולוגיות.בנה טבעת צמנט המחברת את כל הברגים. בצע קרניוטומיה מעל אתר ההשתלה, ולאחר מכן מרח כמיקרוליטר אחד של מי מלח סטריליים על פני רקמת המוח. השתמש בסטריאוטקס כדי להוריד לאט את מערך החוטים לתוך הגולגולת.לאחר מכן יש למרוח כחמישה מיקרוליטרים של שעווה נוזלית חמה מעל אתר ההשתלה כדי להגן על רקמת המוח. מרחו מלט סביב מערך החוטים וכסו את הגולגולת במלט. מרחו טיפת שטף אחת על חוט ההארקה המולחם מראש או על החוט המולחם מראש המחובר לבורג ההארקה, ומזגו את החוטים באמצעות מכונת הלחמה.לבסוף, מכסים את כל חוט האדמה במלט. בדוק את תפוקת האור מכבל התיקון. אם קצב השידור של הסיב המושתל היה 50%, ודא שתפוקת האור בקצה כבל התיקון היא 20 מילי-וואט.חבר את מגבר שלב הראש למחבר המושתל, וחבר את כבל תיקון הסיב האופטי לסיב ההיפוקמפוס המושתל לגירוי אופטוגנטי. רשום את אופן הפעולה הבסיסי למשך הזמן המתאים לפרמטרים הנמדדים. פתח את התוכנה כדי לשלוט במחולל הגירויים.לחץ על קובץ, פתח ובחר את קובץ הפרוטוקול לבחירתך. לחץ על הורד והתחל כדי להתחיל את גירוי האור. התבונן בשליטה בקצב התטא על ידי פעימות האור.פוטנציאל השדה המקומי של ההיפוקמפוס במהלך תנודות תטא ספונטניות נראה כאן. שימו לב למעטפות הגמא, אינדיקטור לקצב תטה פיזיולוגי. פוטנציאל השדה המקומי של ההיפוקמפוס בשבעה הרץ במהלך ההשתלבות האופטוגנטית נראה כאן.פסים כחולים מציינים את חלונות הזמן של יישום האור. שימו לב לאיפוס הפאזה על ידי דופק האור המצוין כאן על ידי חץ. פוטנציאל השדה המקומי של ההיפוקמפוס ב-10 הרץ משקף אינטגרציה אופטוגנטית.שימו לב למעטפות גמא נעולות פאזה והיפוך הפאזה בין אוריאנים של סטרטהם לשכבה רדיאטום נשמר גם במהלך ההתאמה. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו בארבע שעות של זמן ניסוי, בתוספת שישה שבועות לביטוי ויראלי. בעת ניסיון הליך זה, חיוני לזכור להבטיח העברה ויראלית יעילה.חבר כראוי את שתל הסיבים האופטיים לכבל התיקון, וקבל איכות טובה של תנודות תטא פוטנציאליות ספונטניות בשדה המקומי.

optogenetic-entrainment-hippocampal-theta-oscillations-behaving

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

מקור: Kodani, S., et.al. מניפולציה אופטוגנטית של מעגלים עצביים במהלך ניטור מצבי שינה/ערות בעכברים. J. Vis. Exp. (2019)סרטון זה מדגים את המניפולציה האופטוגנטית של מעגלים עצביים המעורבים במעבר משינה לערות בעכברים. ההליך כולל השתלה כירורגית של סיב אופטי ואלקטרודות במוח ובשרירים כדי לאפשר גירוי אור ורישום אלקטרופיזיולוגי. על ידי אספקת אור להפעלת תעלות קטיון רגישות לאור בגרעין המיטה של הסטריה טרמינליס (BNST), הפעילות העצבית מווסתת, ומאפשרת לחוקרים לנתח אותות מוחיים ושרירים הקשורים לאינדוקציה של ערות.

מניפולציה אופטוגנטית של מעגלים עצביים למעבר משינה לערות בעכברים

סרטון זה מדגים פרוטוקול לוויסות תנודות תטא במודל עכבר מהונדס גנטית עם תעלות יונים רגישות לאור בנוירוני המחיצה המדיאלית GABAergic שלו. על ידי העברת פולסי אור להיפוקמפוס, הפרוטוקול נועד לסנכרן את הפעילות העצבית וליצור תנודות תטא, אשר נרשמות כפוטנציאלי שדה מקומיים.

מניפולציה סלקטיבית של תנודות תטא במודל עכבר

סרטון זה מדגים את ההשתלה הסטריאוטקטית של מערך אלקטרודות תיל וסיב אופטי בהיפוקמפוס של מודל עכבר.

השתלת מערך אלקטרודות וסיבים אופטיים בהיפוקמפוס של העכבר

סרטון זה מדגים הקלטה של פעילות רשת עצבית קצבית, הידועה גם בשם תנודות תטא, בהיפוקמפוס מבודד. אלקטרודות מוכנסות לשכבות שונות ולמיקומים מרחביים שונים כדי לזהות ולנתח תנודות תטא. זה מראה את ההרכבים העצביים הייחודיים ואת הקישוריות של הרשת העצבית על פני שכבות שונות של ההיפוקמפוס.

הקלטה חוץ גופית של תנודות תטא בהיפוקמפוס העכבר

סרטון זה מדגים את השיטה להשתמש באופטוגנטיקה כדי לווסת את הדינמיקה של רשת ההיפוקמפוס על ידי הפעלת נוירונים בין-עצביים מהונדסים גנטית הרגישים לאור בפרוסת מוח של עכבר, שיפור סנכרון תנודות תטא ולימוד התנהגות מעגלים עצביים.

בקרה אופטוגנטית של דינמיקת רשת ההיפוקמפוס

תנודות הן מאפייני רשת בסיסיים והם מווסתים על ידי מחלה ותרופות. לומד תנודות המוח פרוסה מאפשר אפיון של רשתות מבודדות בתנאים מבוקרים. פרוטוקולים ניתנים להכנת פרוסות מוח חריפות ללעורר תנודות γ CA1.

דור של תנודות γ CA1 מקומיות על ידי גירוי Tetanic

פעילות תטא בהיפוקמפוס קשורה לשלבים קוגניטיביים והתנהגותיים ספציפיים. כאן, אנו מתארים שיטה אנליטית לאיתור תנודות תטא מאורגנות מאוד בתוך ההיפוקמפוס באמצעות גישה מבוססת תדר זמן (כלומר, ניתוח גלים).

זיהוי אוטומטי של תנודות תטא מאורגן ב Murine EEG

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להקלטת קצבית רשת עצבית theta ו תנודות גמא מ הכנה בהיפוקמפוס שלם מבודד. אנו מתארים את השלבים ניסיוני מן החילוץ של ההיפוקמפוס לפרטים של שדה, יחידית תא שלם קליפת הקלטות מהדק, כמו גם צעדה optogenetic של קצב theta.

כוונון להקת הטטה בהיפוקמפוס<em&gt; במבחנה</em&gt; מתודולוגיות להקלטת מכרסמת מבודדת מעגל ספוטוהיפוקמפוס

פרוטוקול זה מתאר את ההקלטה של פוטנציאל שדה מקומי עם רב shank סיליקון ליניארי רגשים. המרה של האותות באמצעות ניתוח צפיפות המקור הנוכחי מאפשר השחזור של הפעילות החשמלית המקומית בהיפוקמפוס העכבר. בטכניקה זו, תנודות המוח מוגבל יכול להילמד במעבר בחופשיות עכברים.

הקלטה במרחב מוגבל תנודות בהיפוקמפוס מתנהגים באופן עכברים

כאן, אנו מתארים שיטות של מניפולציה אלקטרואופטיקה של סוגים מסוימים של נוירונים במהלך ניטור של שינה/ערנות מדינות בעכברים, הצגת העבודה האחרונה שלנו על גרעין המיטה של מסוף הניסטריה כדוגמה.

מניפולציה אלקטרואופטיקה של מעגלים עצביים בזמן ניטור שינה/ערות מדינות עכברים

מאמר זה מדגים את הכנת חלון הדמיה בהתאמה אישית בתוספת קנולה עירוי והשתלתו על אזור CA1 של ההיפוקמפוס בעכברים.

הליך גולגולתי להדמיית פעילויות עצביות בהיפוקמפוס של עכברים מתנהגים

למד שיטת אופטוגנטיקה לשליטה בתנודות תטא בהיפוקמפוס בעכברים מתנהגים באמצעות רישום שדה מקומי. טכניקה זו מאפשרת חקירת תפקידן של תנודות תטא בניווט מרחבי ובהתנהגות.

Optogenetic Entrainment התנודות תטא בהיפוקמפוס ב מתנהג עכברים

גלה סרטונים נוספים