Imaging del calcio nel collicolo superiore del topo
April 21st, 2023
Questo protocollo descrive in dettaglio la procedura per l'imaging delle risposte del calcio nel collicolo superiore (SC) dei topi svegli, compreso l'imaging dell'attività di un singolo neurone con microscopia a due fotoni, lasciando intatta la corteccia nei topi wild-type, e l'imaging dell'intero SC con microscopia ad ampio campo nei topi mutanti a corteccia parziale.
La mia ricerca si concentra sulla codifica neurale e sui meccanismi per l'elaborazione visiva. Stiamo cercando di rispondere a come le varie informazioni sono codificate nel cervello, in particolare nel collicolo superiore sotto i meccanismi neurologici sottostanti. Per comprendere l'elaborazione visiva, gli scienziati combinano vari approcci, tra cui la morfologia neuronale, il tracciamento anterogrado e retrogrado, il sequenziamento IL, la modellazione neurologica, l'apprendimento automatico.
La sfida è quella di rimuovere il cranio sopra la SSA, tagliando e lasciando nell'osso in un unico pezzo più grande, è probabile che fallisca perché l'osso è attaccato alla dura. Combinando due foto su un'immagine di calcio ad ampio campo, il nostro recente lavoro ha rivelato l'architettura funzionale della direzione del movimento nel topo SC sia a risoluzione singola che su scala globale. Abbiamo scoperto che i neuroni con preferenza simile formano chiazze fino a 500 micrometri sotto il globale verso l'alto sul movimento nasale.
Con il nostro protocollo, stiamo colmando due lacune nella ricerca. In primo luogo, i ricercatori possono eseguire l'imaging a lungo termine in SC di topo con una risoluzione di una singola cellula senza rompere la corteccia. In secondo luogo, i ricercatori possono registrare la neuroattività attraverso l'intero SC utilizzando il microscopio a campo largo.
Il nostro protocollo fornisce una misura per visualizzare lo SC mediale posteriore alla risoluzione di una singola cellula con una corteccia intatta nei topi. Inoltre, utilizziamo un tappo biocompatibile per esporre l'SC, che riduce l'infezione per l'imaging cronico. I nostri risultati forniscono un modo per studiare la codifica neurale delle informazioni visive in un ampio campo visivo.
In combinazione con l'optogenetica, si possono studiare i mezzi input provenienti da diverse regioni cerebrali che modulano la neuroattività in SC.
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Panoramica
Questo studio fornisce un protocollo per l'imaging delle risposte di calcio nel collicolo superiore (SC) di topi svegli, utilizzando la microscopia a due fotoni per catturare l'attività di singoli neuroni mentre si preserva la corteccia nei topi wild-type, e impiegando la microscopia a campo ampio per l'intero SC nei topi mutanti con parziale corteccia.
Componenti Principali dello Studio
Area di Scienza
- Neuroscienza
- Tecniche di Imaging
- Elaborazione Visiva
Sfondo
- Il collicolo superiore svolge un ruolo cruciale nell'elaborazione delle informazioni visive.
- Comprendere la codifica neuronale nello SC è essenziale per chiarire i meccanismi di elaborazione visiva.
- I metodi di imaging precedenti possono disturbare l'integrità corticale, complicando gli studi di registrazione a lungo termine.
- Questo protocollo cerca di affrontare queste sfide fornendo un approccio minimamente invasivo per l'imaging.
Scopo dello Studio
- Stabilire un metodo affidabile per l'imaging del calcio a lungo termine nel SC del topo.
- Facilitare la registrazione della neuroattività in tutto lo SC senza disturbare la corteccia.
- Migliorare la comprensione di come le informazioni visive sono rappresentate a livello neuronale nello SC.
Metodi Utilizzati
- Lo studio impiega tecniche di microscopia a due fotoni e a campo ampio.
- Vengono utilizzati modelli di topi wild-type e mutanti, utilizzando un virus adeno-associato per esprimere GCaMP6m per l'imaging del calcio.
- Le metodologie chiave includono l'impianto di una placca per la testa, approcci chirurgici per esporre lo SC e l'uso di una ventosa per l'imaging cronico.
- Dopo l'iniezione virale, si osserva un periodo di recupero di tre settimane prima dell'inizio dell'imaging.
- Passi chirurgici dettagliati assicurano danni minimi ai tessuti circostanti.
Risultati Principali
- Il protocollo consente un esame dettagliato dell'attività neuronale associata alle preferenze di direzione del movimento all'interno dello SC.
- I risultati indicano che i neuroni che mostrano preferenze simili possono raggrupparsi, influenzando l'elaborazione del segnale visivo in aree estese.
- L'imaging cronico è realizzabile mantenendo l'integrità corticale, facilitando gli studi in corso sulla dinamica neuronale.
- La combinazione dei dati dell'immagine con l'optogenetica permette l'indagine degli input modulatori da altre regioni del cervello.
Conclusioni
- Questo studio stabilisce un metodo robusto per analizzare la segnalazione del calcio nello SC, contribuendo significativamente alla comprensione dei meccanismi di elaborazione visiva.
- Le tecniche di imaging delineate promettono progressi negli studi longitudinali dell'attività neuronale in animali svegli.
- Tali metodologie miglioreranno l'indagine dei meccanismi neuronali e le loro implicazioni per il comportamento visivo e i disturbi.
Domande Frequenti
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:41
Preparation of a Suction Cup and Plugs for Calcium Imaging in Mouse
4:30
Viral Construct (AAV) Injection in Mouse Superior Colliculus for Calcium Imaging
5:48
Implantation of the Headplate in Mouse for Calcium Imaging
6:40
Implanting the Plug in the Mouse for Calcium Imaging
8:06
Two‐Photon Calcium Imaging of Mouse Superior Colliculus Neurons
9:37
Wide‐Field Calcium Imaging of Mouse Superior Colliculus Neurons
