海馬ネットワークダイナミクスの光遺伝学的制御

遺伝子組み換え光感受性介在ニューロンに接続された標的錐体細胞を含むマウス海馬スライスから始めます。

スライスを記録チャンバーに入れます。

局所電界電位またはLFP電極を目的の領域に配置して、リズミカルな脳活動の一種であるシータ振動を記録します。

微小電極を使用して、近くの錐体細胞にパッチを当てて、その活動を記録します。

記録領域を中心とする海馬スライスの上に光ファイバーライトを配置します。

設定された周波数で青色光パルスをスライスに送達し、介在ニューロンの感光性イオンチャネルを活性化します。

活性化により正イオンが流入し、脱分極が起こります。

これにより、錐体ニューロンへの抑制性神経伝達物質の放出が引き起こされ、それによって興奮性が低下します。

光刺激は、シータ振動の同期と記録されたニューロンのシナプス活動を促進し、神経リズムの効果的な調節を示唆しています。

この手順では、CA1サブキュラム領域にLFP電極を配置し、PV介在ニューロンで青色光感受性興奮性オプシンChR2を発現するマウスの単離海馬の近くの錐体細胞にパッチを当てます。

光ファイバーライトガイドを海馬準備の上に置き、記録された領域の中央に配置します。LED光源からの青色光は、シータ周波数で配信される10〜20ミリ秒の光パルスまたは正弦波電圧コマンドで構成される遺伝子刺激まで使用します。電流クランプでは、自発的なシータ振動中の記録されたセルの活動を特徴付けます。次に、刺激プロトコルを開始し、光の反応を記録します。

記録されたニューロンの電界振動とシナプス活動は、光遺伝学的刺激中にますます同期し、PV細胞のリズミカルなペーシングにより、シータ振動の周波数とパワーの両方がしっかりと制御されることを観察します。