Imaging di calcio in vivo di successo con un microscopio miniaturizzato head-mount nell'amigdala del topo che si comporta liberamente

Han-Sol Lee; Jin-Hee Han

doi:10.3791/61659

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Articolo metodologico

Imaging di calcio in vivo di successo con un microscopio miniaturizzato head-mount nell'amigdala del topo che si comporta liberamente

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DOI:

10.3791/61659

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26 agosto 2020

Han-Sol Lee¹^,² , Jin-Hee Han¹^,²

¹Department of Biological Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), ²KAIST Institute for BioCentury (KIB), Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

In questo articolo

Sommario

L'imaging microendoscopico in vivo del calcio è uno strumento inestimabile che consente il monitoraggio in tempo reale delle attività neuronali negli animali che si comportano liberamente. Tuttavia, l'applicazione di questa tecnica all'amigdala è stata difficile. Questo protocollo mira a fornire una linea guida utile per indirizzare con successo le cellule di amigdala con un microscopio miniaturizzato nei topi.

Abstract

Il monitoraggio in tempo reale in vivo delle attività neuronali negli animali che si muovono liberamente è uno degli approcci chiave per collegare l'attività neuronale al comportamento. A tal fine, è stata sviluppata e applicata con successo a molte strutture cerebrali^1,^2,^3,^4,⁵,⁶una tecnica di imaging in vivo che rileva i transitori di calcio nei neuroni utilizzando indicatori di calcio geneticamente codificati (GECI), un microscopio a fluorescenza miniaturizzata e una lente indice di rifrazione gradiente (GRIN). Questa tecnica di imaging è particolarmente potente perché consente l'imaging simultaneo cronico di popolazioni cellulari geneticamente definite per un periodo di lungo periodo fino a diverse settimane. Sebbene utile, questa tecnica di imaging non è stata facilmente applicata alle strutture cerebrali che si trovano in profondità nel cervello come l'amigdala, una struttura cerebrale essenziale per l'elaborazione emotiva e la memoria della paura^{associativa 7}. Ci sono diversi fattori che rendono difficile l'applicazione della tecnica di imaging all'amigdala. Ad esempio, gli artefatti del movimento di solito si verificano più frequentemente durante l'imaging condotto nelle regioni cerebrali più profonde perché un microscopio a testa impiantato in profondità nel cervello è relativamente instabile. Un altro problema è che il ventricolo laterale è posizionato vicino alla lente GRIN impiantata e il suo movimento durante la respirazione può causare artefatti di movimento altamente irregolari che non possono essere facilmente corretti, il che rende difficile formare una vista di imaging stabile. Inoltre, poiché le cellule nell'amigdala sono solitamente silenziose in uno stato di riposo o anestetizzato, è difficile trovare e mettere a fuoco le cellule bersaglio che esprimono GECI nell'amigdala durante la procedura di base per l'imaging successivo. Questo protocollo fornisce una linea guida utile su come indirizzare in modo efficiente le cellule che esprimono GECI nell'amigdala con microscopio miniaturizzato a testa per un'imaging di calcio in vivo di successo in una regione cerebrale così profonda. Si noti che questo protocollo si basa su un particolare sistema (ad esempio, Inscopix) ma non limitato ad esso.

Introduzione

Il calcio è un secondo messaggero onnipresente, che gioca un ruolo cruciale in quasi tutte le funzioni cellulari⁸. Nei neuroni, il potenziale d'azione di cottura e l'input sinaptico causano un rapido cambiamento del libero intracellulare [Ca²⁺]⁹^,¹⁰. Pertanto, tracciare i transitori di calcio offre l'opportunità di monitorare l'attività neuronale. I GECI sono potenti strumenti che consentono il monitoraggio [Ca²⁺] in popolazioni cellulari definite e compartimenti intracellulari^11,¹². Tra molti tipi diversi d....