La corteccia cerebrale contiene diverse aree sensoriali con funzioni distinte. Le aree ricevono input provenienti dai loro organi sensoriali corrispondenti, per lo più convogliati attraverso il midollo spinale o il tronco encefalico e trasmessi attraverso il talamo 1,2. In particolare, i neuroni in ciascuna area sensoriale primaria mostrano un'attività sincronizzata in modo univoco durante le prime fasi di sviluppo, che originano anche dagli organi sensoriali o dai centri nervosi inferiori, ma differiscono essenzialmente dalle attività osservate nella corteccia matura3.
Nei roditori neonatali, ad esempio, l'area visiva primaria (V1) mostra un'attività ondulatoria, che ha origine nella retina (onda retinica) e si propaga attraverso l'intera via visiva conservando la retinotopia4. L'area uditiva primaria (A1) mostra un'attività sincrona organizzata in sottoregioni a forma di banda che corrispondono alle bande di isofrequenza nel cervello maturo. L'attività emana dalle cellule ciliate interne della coclea 5,6. La corteccia del barilotto nell'area somatosensoriale primaria (S1) mostra un modello di attività simile a un patchwork in cui i neuroni dello strato 4 all'interno dei singoli barili, vale a dire i neuroni sensibili ai singoli baffi, sono attivati in modo sincrono7. Sebbene si proponga che abbia origine dal ganglio del trigemino, la fonte dell'attività rimane sconosciuta7. Di conseguenza, i modelli di attività neonatale sono specializzati sia all'interno di ciascuna area sensoriale primaria che all'interno di sottocampi intra-areali. La visualizzazione simultanea dell'attività neuronale e della struttura delle aree sensoriali primarie può facilitare un'indagine sul contributo di questi modelli di attività allo sviluppo dei sistemi sensoriali.
In questo articolo, abbiamo riassunto una serie di protocolli: (1) visualizzare le singole attività neuronali utilizzando la marcatura sparsa di GCaMP e aree sensoriali primarie utilizzando topi TCA-RFP che esprimono la proteina fluorescente rossa negli assoni talamocorticali7, (2) visualizzare l'attività a livello di singola cellula in topi neonatali utilizzando la microscopia a due fotoni in vivo, e (3) analizzare le correlazioni di attività all'interno della corteccia cilindrica S1. I risultati rappresentativi mostrano un'attività sincronizzata simile a un patchwork all'interno dei singoli barili di un topo (P)6 del giorno postnatale. Nonostante alcune limitazioni, questa tecnica può essere utilizzata per l'imaging cronico, l'imaging ad ampio campo in più aree sensoriali e vari esperimenti di manipolazione. L'analisi multiforme dell'attività neuronale durante lo sviluppo arricchirà la nostra comprensione dei meccanismi di formazione dei circuiti cerebrali.