Fibra ottica Impianto per la Stimolazione Optogenetic cronica del tessuto cerebrale

Sommario

Lo sviluppo di optogenetics ora fornisce i mezzi per stimolare i neuroni geneticamente definiti con precisione e circuiti, sia In vitro E In vivo. Qui si descrive il montaggio e l'impianto di una fibra ottica per fotostimolazione cronica del tessuto cerebrale.

Abstract

Modelli chiarire di connettività neuronale è stata una sfida sia per clinica e di base delle neuroscienze. Elettrofisiologia è stato il gold standard per l'analisi dei modelli di connettività sinaptica, ma accoppiati registrazioni elettrofisiologiche possono essere sia ingombrante e sperimentalmente limitante. Lo sviluppo di optogenetics ha introdotto un metodo elegante per stimolare i neuroni e circuiti, sia in vitro che in vivo ¹ e ^2,3. Sfruttando cellula-tipo di attività specifica promotore per guidare l'espressione opsin in discrete popolazioni di neuroni, si può stimolare con precisione geneticamente definiti sottotipi neuronali distinti circuiti ^4-6. Metodi ben descritti per stimolare neuroni, compresi stimolazione elettrica e / o manipolazioni farmacologiche, sono spesso del tipo cellulare indiscriminata, invasivo, e può danneggiare i tessuti circostanti. Queste limitazioni possono alterare la normale funzione sinaptica e / o di comportamento del circuito. Inoltre, a causaalla natura della manipolazione, i metodi attuali sono spesso acuta e terminale. Optogenetics offre la capacità di stimolare i neuroni in modo relativamente innocuo, e nei neuroni geneticamente mirati. La maggior parte degli studi riguardanti optogenetics in vivo attualmente utilizza una fibra ottica guidato attraverso una cannula impiantata ^6,7, tuttavia, le limitazioni di questo metodo includono tessuto cerebrale danneggiato con inserimento ripetuto di una fibra ottica, e una possibile rottura della fibra all'interno della cannula. Dato il campo in rapida crescita della optogenetics, un metodo più affidabile di stimolazione cronica è necessaria per facilitare studi a lungo termine con il minimo danno tissutale collaterali. Qui forniamo il nostro protocollo modificato come video articolo per integrare il metodo efficace ed elegantemente descritto in Sparta et al. ⁸ per la realizzazione di un impianto in fibra ottica e la sua fissazione permanente sul cranio di topi anestetizzati, così come l'assemblaggio del fibraaccoppiatore ottico collega l'impianto di una fonte di luce. L'impianto, collegato con fibre ottiche ad un laser a stato solido, permette un metodo efficiente per photostimulate cronicamente funzionale circuiteria neuronale con danno tissutale meno ⁹ utilizzando piccoli, staccabili, cavezze. Fissaggio permanente degli impianti in fibra ottica provvede a mantenere a lungo termine in vivo studi optogenetic di circuiti neuronali in Svegliatevi, topi si comportano ¹⁰ con minimo danno tissutale.

Protocollo

* Tutti i materiali insieme a rispettivi produttori e / o fornitori sono elencati di seguito il protocollo.

1. Assemblaggio di impianto

1. Preparare una miscela di calore epossidica induribile fibra ottica aggiungendo 100 mg di catalizzatore a 1 g di resina.
2. Misurare e tagliare circa 35 mm di 125 micron in fibra ottica da 100 micron nucleo segnando con un cuneo scriba punta in metallo duro. Posizionare la perpendicolare scriba alla fibra ottica e punteggio in un unico movimento unidirezionale. Tagliare la fibra completamente danneggiare il nucleo della fibra.
3. Inserire una ceramica LC capocorda con un 127 micron....

Discussione

Optogenetics è una tecnica nuova e potente che consente il controllo senza precedenti su specifici sottotipi neuronali. Ciò può essere sfruttato per modulare circuiti neurali con precisione anatomica e temporale, evitando il tipo cellulare e indiscriminata effetti invasivi di stimolazione elettrica attraverso un elettrodo. L'impianto di fibre ottiche permette di coerenza, stimolazione cronica dei circuiti neurali più sessioni in sveglio, comportandosi topi con il minimo danno al tessuto. Questo sistema, originariame.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Nome del reagente o attrezzature	Azienda	Catalogo #	Commenti
LC Ferrule Sleeve	Prodotti in fibra di precisione (PFP)	SM-CS125S	1,25 millimetri ID
FC MM pre-assemblato Connettore	PFP	MM-CON2004-2300	230 micron Ferrule
Miller FOPD LC-Disc	PFP	M1-80754	Per LC ghiere
Forcazioni tubo	PFP	FF9-250	900 micron od, 250 id pm
MM LC Stick Virola 1,25 millimetri	PFP	MM-FER2007C-1270	ID 127 micron Diametro
MM LC Stick Virola 1,25 millimetri	PFP	MM-FER2007C-2300	230 micronID Alesaggio
Calore epossidica induribile, e resina indurente	PFP	ET-353ND-16OZ
FC / PC e SC / PC Disk lucidatura connettore	Thorlabs	D50-FC	Per FC ghiere
Potenza ottica digitale e contatore di energia	Thorlabs	PM100D	Spettrofotometro
Lucidatura Pad	Thorlabs	NRS913	9 "x 13" 50 Durometro
Ossido di alluminio (Lappatura Lucidatura) Fogli: 0.3, 1, 3, 5 micron graniglie	Thorlabs	LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P
Standard Fiber Rivestimento duro Multimodale	Thorlabs	BFL37-200	Basso OH, 200 core micron, 0,37 NA
Fibra Stripping Tool	Thorlabs	T10S13	Clad / Coa: 200 micron / 300 micron
SILICA / SILICA fibra ottica	Polymicro Technologies	FVP100110125	High-OH, UV avanzata, 0,22 NA
1x1 misto a fibre ottiche Rotary	lenti doriche	FRJ_FC-FC
Mono Cavo adattatore a fibre ottiche	lenti doriche	MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC
Le guaine termorestringenti, 1/8 di pollice	Allied Electronics	689-0267
Pistola di calore	Allied Electronics	972-6966	250 W, 750-800 ° F
Cotone punta applicatori	Puritan Medical Prodotti	806-WC
Tessuto adesivo VetBond	Fischer Scientific	19-027136
Flash protesi base acrilica	Yates Motloid	ColdPourPowder + Liq
BONN Miniature Iris Forbici	Miltex Integra	18-1392	3-1/2 "(8,9 centimetri), dritte, 15 lame di diametro
Johns Hopkins Bulldog Morsetto	Miltex Integra	7-290	1-1/2 "(3,8 cm), curvo
MEGA-Torque elettrico Lab motore	Vettore	EL-S
Panther Frese-Ball # 1	Clarkson Laboratorio	77,1006
Violet Blue Laser System	CrystaLaser	CK473-050-O	Lunghezza d'onda: 473 nm
Laser Alimentazione	CrystaLaser	CL-2005
Dumont # 2 Pinze per laminectomia	Fine Scienza Strumenti	11223-20
Sonda	Strumenti Scienza Belle	10140-02
5 "Hemostat Etero	EXCELTA	35-PH
Morsa con base appesantita	Altex Elettronica	PAN381