$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
La figura 1 illustra uno screenshot del software personalizzato (NeuroLux Pro) sviluppato in ambiente LabVIEW (National Instruments) utilizzato per la registrazione simultanea di attività neuronale e controllo dei parametri di impulsi di luce (ossia la frequenza degli impulsi, larghezza di impulso, periodo di stimolazione). Il programma software invia un segnale di comando per un dispositivo di acquisizione digitale che genera impulsi TTL per il controllo del laser singolo diodo. Inoltre i software visualizza programma e memorizza l'attività neuronale registrata e segnali TTL consegnati. Questi segnali vengono digitalizzati attraverso il dispositivo di acquisizione ad una frequenza di campionamento definito (ad esempio, 20 kHz). Segnali registrati vengono salvati come una matrice a doppia precisione bidimensionale in un file binario.
La Figura 2 mostra la optrode personalizzato costituito da un elettrodo di tungsteno collegato ad una fibra ottica. Una fibra ottica è fissato all'elettrodo usando filo di sutura sottile a trepunti. Se necessario, colla super può essere usato per far aderire loro. Tuttavia, evitare fissa permanentemente la fibra ottica all'elettrodo perché anche se l'elettrodo può essere riutilizzato più volte, la trasmissione della luce attraverso la fibra si degrada con l'uso ripetuto e devono essere spaccati e puliti o sostituiti ad ogni inserimento nel cervello.
Pannelli sinistra della Figura 3 mostra le immagini fluorescenti di proteina fluorescente giallo rafforzata, con l'indicazione reale ChR2 e di espressione NpHR. Queste fotografie mostrano espressione NpHR rappresentante nel ratto subiculum dorsale (Figura 3A) e l'espressione ChR2 nella corteccia prelimbic (Figura 3B). Espressione virale è stata limitata principalmente al subiculum dorsale e corteccia prelimbic (ad esempio alcuni fluorescenza è stata osservata nel giro dentato (Figura 3A, sinistra)). Sono stati osservati anche i brani del elettrodo (traccia sottile, testa di freccia) e fibra ottica (traccia spesso, freccia).
Figura 4 mostra che ChR2 indotta spiking temporalmente preciso nel ratto corteccia prelimbic. Figura 4A è una traccia esempio di potenziali di azione ChR2-attivati in risposta a 20 Hz consegna di 10 msec impulsi di luce blu di ratto prelimbic corteccia. Raster plot (Figura 4B) mostra l'attivazione ChR2 indotta in sei neuroni rappresentativi. Tutti i neuroni registrati ha mostrato chiodare luce evocata con perfetta fedeltà. In contrasto ChR2, NpHR rapidamente e reversibilmente tacere attività spontanea in vivo nel ratto prelimbic corteccia (pannello destro della Figura 4). Figura 4C è una traccia esempio mostra che continua illuminazione 532 nm (10 s) della corteccia prelimbic esprimere NpHR sotto l' promotore CaMKllα elimina spontanea attività singola unità in vivo. Si noti che il silenziamento completa dell'attività delle cellule piramidali prelimbic sono bloccati temporalmente al 10 sec consegna luce continua. Bassoer raster plot (Figura 4D) mostra silenziamento NpHR indotta in sei neuroni rappresentativi. Entrambe le registrazioni in vivo sono tipici di quelli ottenuti da adulti Sprague-Dawley in cui la consegna AAV-mediata di geni microbici opsin verificato 18-21 giorni prima.
La Figura 5 mostra il risultato di ripetute ChR2 stimolazione di un ratto prelimbic neuroni piramidali. Impulso di luce blu (10 msec) è stato consegnato a 20 Hz per 5 secondi (totale 100 impulsi). Tracce di tensione del spiking luce evocato furono ripetutamente acquisiti ogni 2 minuti durante una sessione di registrazione di 2 ore (totale 61 ripetizioni). Anche quando si utilizza questo protocollo di stimolazione ripetitiva, ChR2 indotta spiking stabile e robusto in risposta alla consegna luce.
Figure 6 e 7 mostrano i risultati di fotoinibizione NpHR indotta e fotoattivazione ChR2-driven di ratto subicular attività dei neuroni. Come è il caso in corteccia prelimbic, NpHR e ChR2 potevanomediare il tempo-locked inibizione indotta da luce e l'attivazione dei neuroni subicular opsin trasdotte con elevata riproducibilità.

Figura 1. Screenshot dell'interfaccia software Pro NeuroLux per la consegna della luce simultanea e registrazione elettrofisiologica. Traccia nella foto mostra il silenziamento NpHR indotto di attività spontanea del ratto cellula piramidale prelimbic in risposta a 10 sec di continuo 532 consegna luce nm. Clicca qui per ingrandire la figura .

Figura 2. Immagine ad alta potenza di optrode personalizzata. Una fibra ottica viene inserito nel tubo capillare di vetro collegato ad un elettrodo di tungsteno e fissato l'elettrodo con filo di sutura. La distanza da centro a centro betwEEN la punta dell'elettrodo e la punta della fibra è di circa 500 micron.

Figura 3. Espressione virale e il posizionamento optrode. (Sinistra) Le fotografie mostrano espressione NpHR rappresentante in subiculum dorsale (A) e l'espressione ChR2 nella corteccia prelimbic (B). (Destra) Schema che rappresenta la posizione in cui è stata scattata ogni fotografia. La freccia e freccia in ogni fotografia indicano la posizione dell'elettrodo di tungsteno e fibra ottica, rispettivamente. SUB: subiculum, DG: giro dentato, PL:. Corteccia prelimbic Clicca qui per ingrandire la figura .

Figura 4. Nel vivo registrazioni elettrofisiologiche da ChR2 o NpHR-trasdotte prelimb ratic corteccia. (A) Esempio traccia dei potenziali d'azione ChR2-attivati in risposta a 20 Hz consegna di blu (473 nm) impulsi di luce (10 msec, blu bar). (B) plot Raster mostrando chiodare ChR2 indotta in sei neuroni rappresentativi. Ogni unità di attività è un grafico in un punto. (C) Esempio traccia di soppressione NpHR indotta dell'attività spontanea durante verde continua (532 nm) luce di illuminazione (10 sec, verde bar). (D) plot Raster mostrando silenziamento NpHR indotta in sei neuroni rappresentativi. Ogni attività unità è tracciata come un puntino. Clicca qui per ingrandire la figura .

Figura 5. Chiodare ripetitivo 20 Hz ChR2-driven di un ratto prelimbic piramidale neuroni in vivo. (A) Tensione tracce del spiking luce evocatoacquisita al momento del dato 0, 30, 60, 90, 120 minuti dopo l'inizio delle registrazioni. (B) trama raster che mostra tutte le 61 ripetizioni (2 min intervallo inter-trial, 120 min totali) l'attivazione indotta dalla luce. Ogni attività unità è tracciata come un puntino. Clicca qui per ingrandire la figura .

Figura 6. Nel vivo registrazioni elettrofisiologiche da NpHR-trasdotte subiculum dorsale di ratto. (A) trace Esempio che mostra che il 10 sec continuo illuminazione 532 nm (barra verde), della subiculum dorsale esprimere NpHR elimina attività spontanea. (B) forme d'onda media delle due unità registrate dalla traccia precedente. La soglia di ampiezza è stato usato per identificare due neuroni distinti. (C) trama raster che mostra cinque ripetizionis di silenziamento NpHR indotta di queste unità. Ogni unità di attività è un grafico in un punto.

Figura 7. Repetitive 20 Hz CR2-driven incurvamento di un ratto dorsale subicular neuroni in vivo. (A) Tensione tracce della luce evocata chiodare acquisite presso i punti di tempo 0, 30, 60, 90, 120 min dopo l'inizio delle registrazioni. Inserto: attività tipica scoppio di questa cella. (B) trama raster che mostra tutte le 61 ripetizioni (2 min intervallo inter-trial, 120 min totali) l'attivazione indotta dalla luce. Ogni attività unità è tracciata come un puntino. Clicca qui per ingrandire la figura .