우리 동작 쥐에서 hippocampal 세타 진동 (5-10 Hz)의 선택적 조작에 대 한 optogenetics 및 electrophysiological 기록의 사용을 설명합니다. 리듬 유입의 효능은 사용 하 여 로컬 필드 가능성을 모니터링 하 고 있다. 광학-및 pharmacogenetic 저해의 조합 해결 hippocampal 동기화의 원심 판독 합니다.
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이 논문에서
요약
초록
동작에 신경 네트워크 진동의 관계와 두뇌 지역에 걸쳐 신경 방전의 조직에 광범위 한 데이터를 선택적으로 뇌 리듬을 조작 하는 새로운 도구에 대 한 호출 합니다. 여기는 동작 쥐에서 hippocampal 세타 진동 (5-10 Hz)의 높은 제어를 위한 세포 외 전기 생리학 프로젝션 전용 optogenetics를 결합 하는 접근에 설명 합니다. Optogenetic 유입의 특이성 중간 septal 셀, hippocampal 세타 진동의 발생에 결정적인 관여 GABAergic 인구 channelrhodopsin-2 (ChR2)을 대상으로 이루어집니다 그리고 로컬 동기화 활성화 해 마에 금지 septal afferents의 하위 집합입니다. Optogenetic 리듬 컨트롤의 효능 CA1 영역의 또는 신경 방전의 lamina에 걸쳐 로컬 필드 가능성 (LFP)의 동시 모니터링 하 여 확인 됩니다. 이 쉽게 구현 준비를 사용 하 여 우리가 세타 진동의 유도 및 그들의 주파수 및 규칙의 조작에 대 한 다양 한 optogenetic 자극 프로토콜의 효능을 보여줍니다. 마지막으로, 프로젝션 전용 억제와 세타 리듬 컨트롤의 조합 원심 영역 hippocampal 동기화의 특정 측면의 판독을 해결합니다.
서론
포유류의 신경 활동은 정보 전송 시간과 뇌 영역1,2,,34사이 지원 네트워크 진동에 의해 조정 됩니다. 뇌 리듬 포함 매우 느린 (< 0.8 Hz) 초고속 (> 200 Hz) 주파수에서 배열 하는 진동. 증거의 큰 몸 인식5,6,7,,89,10 포함 하 여 다양 한 뇌 기능에 네트워크 진동의 참여 지원 , 파 킨 슨 병과 간 질13,,1415등 정신병 질환 뿐 아니라 타고 난 행동11,<....
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프로토콜
PV-Cre 남성 쥐 노크에서59, 10-25 주 이전, 사용 되었다. 쥐 동물 시설에서 표준 조건 하에서 지 내게 되었고 12 h 명암 주기에 보관. 모든 절차 국내 및 국제 지침에 따라 수행 하 고 지역 보건 당국 (Landesamt 위한 Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, 노르 트 베스트 팔 렌)에 의해 승인 했다.
1. 바이러스 주입
- 전체 절차 동안 생물 안전 지침60를 따르십시오. 실험실 외 투, 수술 용 마스크, 헤어, 그리고 장갑 두 켤레를 착용 합니다.
- 약 1 m 길이 메 마른 메스와가 위 튜브를 잘라, 펌프, 주사기 홀더 블록에 삽입 하 고 그것을 해결.
- 주사기를 사용 하 여 완전히 실리콘 오일으로 튜브를 채우십시오.
- 튜브에 공기 방울 표시 여부를 확인 합니다. 공기 방울은 관찰 하는 경우 석유와 튜브 다시 리필.
- 미는 블록에 플런저를 수정 합니다.
- 플런저 팁 접촉 튜브 때까지 천천히 주사기 홀더 블록 쪽으로 미는 사전.
- 튜빙으로 플런저의 끝을 삽입 하 고 자동으로 주사기 홀더 블록에 ....
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결과
섹션 1에서에서 설명한 대로 MS GABAergic 셀으로 ChR2의 타겟팅은 그림 2A에 나와 있습니다. Optogenetic 자극 등 해 마 CA1 영역 위에 이식 하는 광학 섬유를 통해 MS GABAergic 세포의 축 삭의이 세타 동측 (그림 2B)에 자극의 주파수에서 진동 contralateral 뿐만 아니라 반구 (그림 2C)입니다. 세타 진동의 효능 상대 세타 자극 주파수, 즉, 주위 LFP 전력으로 각 녹음 시대에 대 한 계산 된 optogenetic 자극 (그림 3A)에 의해 더 효율적으로 개입 될 수 있습니다. 유입 정밀도 (그림 3B)입니다. 0.3, 즉,.......
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토론
여기 우리는 끌고가 다 hippocampal 세타 진동 동작 동물에서을 유도 하는 광범위 하 게 액세스할 수 있는 방법론을 제시. 이 방법은 정보 처리 및 동작에 세타 리듬의 기능 연구에 대 한 유용할 수 있습니다. 이 방법의 중요 한 측면을 포함 한다: (1)는 opsin의 선택과 ChR2의 MS의 축 삭을 대상으로 세포 해 마, 지속적인 자극 및 LFP 이식된 광학 섬유 선 배열 어셈블리의 (2) 강력한 광학 및 전기 기능 행동 하는 마우스, 세타 주파수에 빛의 최적의 금액의 (3) 응용 프로그램, 유입 충실도의 (4) 임시 게시 정량화 및 optoelectrical 유물 (5) 제어에 기록 하는.
첫 번째의 주요 경고는 보안 바이러스 주입 medially 있는 정 맥 총을 살려주는. 이 단계의 차선 수술 실행 주사의 성공률을 감소 하 고 잠재적으로 결과의 수집을 지연 수 있습니다. opsin의 활동을 고려해, ChR2 (활성화 시간: 2ms, 비활성화 시간:.......
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공개 사항
저자는 공개 없다.
감사의 글
우리는 마리아 Gorbati에 대 한 데이터 분석 전문가 도움말 및 의견에 대 한 제니퍼 Kupferman 원고에 감사 하 고 싶습니다. 이 작품은 도이치 가운데 (DFG;에 의해 지원 되었다 257 실 NeuroCure, TK 및 AP; 우선 프로그램 1665, 1799/1-1(2), Heisenberg 프로그램, 1799/2-1, AP), 독일-이스라엘 기초 과학 연구 및 개발 (GIF; 나-1326-421.13/2015, TK)와 인간 프론티어 과학 프로그램 (HFSP; RGY0076/2012, TK).
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| PV-Cre 마우스 | The Jackson Laboratory | B6; 129P2-Pvalbtm1(cre)Arbr/J | |
| Name | Company | 카탈로그 번호 | Comments |
| Surgery | |||
| Stereotaxis | David Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | 모델 963 | 초정밀 소형 동물 입체 기구 |
| 드릴 비트, 0.8mm | Bijoutil, Allschwil, 스위스 | 49080HM | |
| 0.01-1ml 주사기 | Braun, Melsungen, Germany | 9161406V | |
| Sterican cannulas | Braun | 26 G, 0.45x25 mm BL/LB | |
| Fine | Science Tools Inc., Vancouver, Canada | 14060-09 | |
| Forceps | Fine Science Tools Inc. | 11210-10 | Dumont AA - 에폭시 코팅 펜치 |
| 블런트 스테인리스 스틸 가위 | Fine Science Tools Inc. | 14018-14 | |
| 납땜 스테이션 | Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany | WSD 81 | |
| Erythromycin | Rotexmedica GmbH, Trittau, Germany | PZN: | 주입용 용액용 10823932 1g 분말 |
| Name | Company< | strong>카탈로그 번호 | Comments |
| Optogenetics | |||
| Hamilton 펌프 | PHD Ultra, Harvard Apparatus, Holliston, MA, 미국 | 모델 703008 | 푸시/풀 메커니즘이 있는 PHD Ultra 주사기 펌프 |
| Hamilton 5 µ L 주사기, 26 게이지 | PHD 울트라, 하버드 장치 | 모델 75 RN SYR | |
| Hamilton 5 µ L 플런저 | PHD Ultra, Harvard Apparatus | Model 75 RN SYR | |
| Tubing | Fisher Scientific, Pittsburgh, USA | PE 20 | 내경 0.38 mm (.015"), 외경 1.09 mm (.043") |
| Sterican cannulas | Braun, Melsungen, Germany | 27 G, 25x0.40 mm, blunt | |
| 정밀 드릴/그라인더 | Proxxon, Wecker, Luxemburg | fbs 240/e | |
| 절단 disks | Proxxon | NO 28812 | |
| Cre dependent channelrhodopsin | Penn Vector Core, Philadelphia, PA, USA | AV-1-18917P | 구성 이름: AAV2/1.CAGGS.flex.ChR2.tdTomato, 역가: 1.42x1013 vg/ml |
| Cam kinase dependent halorhodopsin | Penn Vector Core | AV-1-26971P | 구성 이름: eNpHR3.0, AAV2/1.CamKIIa.eNpHR3.0-EYFP.WPRE.hGH, 역가: 2.08_1012 vg/ml |
| 다중 모드 광섬유 | ThorLabs, 다하우, 독일 | FG105LCA | 0.22 NA, Low-OH, Ø 105 &마이크로; m 코어, 400 - 2400 nm |
| 세라믹 스틱 페룰 | 정밀 섬유 제품, Milpitas, CA, USA | CFLC126 | 세라믹 LC MM 페룰, ID 126um |
| 연마지 | Thorlabs | LF3D | 6" x 6" 다이아몬드 래핑(연마) 시트 |
| 파워 미터 | Thorlabs | PM100D | 컴팩트 파워 및 에너지 미터 콘솔, 디지털 4" LCD |
| 다중 모드 광섬유 커플러 | Thorlabs | FCMM50-50A-FC | 1x2 MM 커플러, 50:50 분할 비율, 50 &마이크로; m GI Fibers, FC/PC |
| 광섬유 패치 코드 | Thorlabs | FG105LCA CUSTOM-MUC | 맞춤 제작, 3m 길이, 보호 튜브 포함, 튜브: FT030, 커넥터 1: FC/PC, 커넥터 2: 1.25mm (LC) 세라믹 페룰 |
| 슬리브 | 정밀 섬유 제품, Milpitas, CA, USA | ADAL1 | 세라믹 분할 메이팅 슬리브 Ø용; 1.25mm(LC/PC) 페룰 |
| 473nm DPSS 레이저 | Laserglow Technologies, 토론토, 온타리오, 캐나다 | R471005FX | LRS-0473 시리즈 |
| 593nm DPSS 레이저 | Laserglow Technologies | R591005FX | LRS-0594 시리즈 |
| MC_Stimulus II | 다중 채널 시스템, 독일 로이틀링겐, STG | 4004 | |
| 임피던스 조절 모듈 | Neural microTargeting worldwide, Bowdoin, 미국 | ICM | |
| Name | Company | 카탈로그 번호 | Comments |
| Electrophysiology | |||
| Tungsten wires | California Fine Wire Company, Grover Beach, CA, USA | CFW0010954 | 40 µ m, 99.95% |
| 모세관 튜브 | Optronics | 1068150020 | ID: 100.4 &마이크로; m |
| Omnetics 나노커넥터 | Omnetics Connector Corporation, Minneapolis, USA | A79038-001 | |
| 나사 | Bilaney, Dü sseldorf, Germany | 00-96x1/16 | 스테인리스 스틸 |
| 실리콘 프로브 | NeuroNexus Technologies, Ann Arbor, MI, USA | B32 | |
| 헤드스테이지 | Neuralynx, Bozeman, Montana USA | HS-8 | 미니어처 헤드스테이지 유니티 게인 프리앰프 |
| 실버 전도성 페인트 | Conrad electronics, 독일 | 530042 | |
| Liquid flux | Felder GMBH Lö ttechnik, Oberhausen, Germany | Lö 티&옴; l ST | DIN EN 29454.1, 3.2.2.A (F-SW 11) |
| LED | Neuralynx | HS-LED-Red-omni-10V | |
| Name | Company | >Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, USA | ||
| MC_Stimulus 소프트웨어 | 다중 채널, 시스템 | ||
| 신경 생리학 데이터 관리자 | NDManager, http://neurosuite.sourceforge.net | ||
| Klusters | http://neurosuite.sourceforge.net, Hazan et al., 2006 | ||
| 기록 시스템 | 소프트웨어 Neuralynx | Cheetah | https://neuralynx.com/software/cheetah |
| 다중 채널 데이터 분석 소프트웨어 | Cambridge Electronic Design Limited, Cambridge, GB | Spike2 |
참고문헌
- Salinas, E., Sejnowski, T. J. Correlated neuronal activity and the flow of neural information. Nat Rev Neurosci. 2 (8), 539-550 (2001).
- Buzsaki, G., Wang, X. J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).
- Cannon, J., et al.
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