Controllo optogenetico della dinamica della rete ippocampale

Inizia con una fetta di ippocampo di topo contenente le cellule piramidali bersaglio collegate a interneuroni sensibili alla luce geneticamente modificati.

Posizionare la fetta in una camera di registrazione.

Posizionare un potenziale di campo locale o un elettrodo LFP nella regione desiderata per registrare le oscillazioni theta, un tipo di attività cerebrale ritmica.

Utilizzando un microelettrodo, applicare un cerotto a una cella piramidale vicina per registrarne l'attività.

Posizionare una luce a fibre ottiche sopra la fetta dell'ippocampo centrata sulla regione di registrazione.

Eroga impulsi di luce blu a una frequenza impostata alla fetta per attivare i canali ionici sensibili alla luce nell'interneurone.

L'attivazione provoca un afflusso di ioni positivi, portando alla depolarizzazione.

Questo innesca il rilascio di neurotrasmettitori inibitori sul neurone piramidale, riducendo così l'eccitabilità.

La stimolazione luminosa migliora la sincronizzazione delle oscillazioni theta e l'attività sinaptica del neurone registrato, suggerendo un'efficace modulazione dei ritmi neurali.

In questa procedura, posizionare un elettrodo LFP nell'area del subiculum CA1 e applicare un patch a una cellula piramidale vicina nell'ippocampo isolato di un topo che esprime l'opsina eccitatoria sensibile alla luce blu ChR2 negli interneuroni PV.

Posizionare una guida di luce in fibra ottica sopra la preparazione dell'ippocampo e centrarla sulla regione registrata. Utilizza la luce blu proveniente da una sorgente LED per una stimolazione genetica, che consiste in impulsi luminosi da 10 a 20 millisecondi o comandi di tensione sinusoidale erogati a frequenze theta. In current clamp, caratterizzare l'attività della cella registrata durante le oscillazioni theta spontanee. Quindi, avvia il protocollo di stimolazione e registra le risposte alla luce.

Si osservi che le oscillazioni di campo e l'attività sinaptica nel neurone registrato diventano sempre più sincronizzate durante la stimolazione optogenetica e che la stimolazione ritmica delle cellule PV si traduce in un robusto controllo sia della frequenza che della potenza delle oscillazioni theta.