Technische vooruitgang op het gebied van de neurowetenschappen hebben wetenschappers in staat om nauwkeurig identificeren en controleren van de activiteit van bepaalde neuronale populaties1. Dit heeft bijgedragen aan het beter begrijpen van de basis van neuronale circuits en hun invloed op dierlijk gedrag, evenals, herziening van gevestigde dogma's2,3. Onder deze nieuwe instrumenten, optogenetische en chemogenetische strategieën hebben een ingrijpende invloed niet alleen op de kwaliteit van de ontdekkingen, maar ook op de manier waarop experimenten worden bedacht en ontworpen4. In het huidige manuscript richten we ons op chemogenetische strategieën voor het beheersen van de activering van neuronen via engineered receptor-ligand-strategieën. Designer receptoren uitsluitend geactiveerd door designer drugs (DREADDs) vertegenwoordigen een van de meest populaire chemogenetische hulpmiddelen voor de afstandsbediening van neuronale activiteit, zoals beoordeeld door Roth 20165. DREADDs maken gebruik van gemodificeerde muscarinische acetylcholine-receptoren die specifiek worden geactiveerd door een inert ligand, Clozapine-N-oxide (CNO)6.
De meeste studies gebruiken CNO toegediend door intraperitoneale (i.p.) injecties, die effectief regelt de dosering en timing van engineered receptoren activering in een acute mode. Echter, wanneer repetitieve of chronische DREADD activering vereist is, het gebruik van meerdere i.p. injecties onhaalbaar worden. Om dit probleem op te lossen, zijn verschillende strategieën voor de chronische CNO-levering gemeld, waaronder geïmplanteerde minipumps7 en intracraniële canules8,9. In verschillende mate veroorzaken al deze strategieën de dieren stress en pijn10, en vereisen een chirurgische ingreep die ook een directe invloed kan hebben op de gedrags responsen die moeten worden getest11. Hier beschrijven we drie niet-invasieve strategieën voor de chronische CNO-levering.
Voor dit doel, muizen werden stereotaxically geïnjecteerd in de Hippocampus met een adeno-geassocieerde virus (Aav) coderen van een Engineered versie van de excitatory M3 muscarinerge receptor (hM3Dq) dat wanneer geactiveerd door de ligand CNO leidt tot de burst-achtige afvuren van neuronen6. Eerder werd aangetoond dat een enkele oogdruppel die CNO bevat, effectief een robuuste activatie van DREADD-uitdrukken van neuronen12kan opwekken. Hier beschrijven we een gemodificeerde methode voor de repetitieve levering van oogdruppels. Om chronische en aanhoudende controle van de ontwerpers receptoren te bereiken, beschrijven we volgende een niet-invasieve strategie om CNO aan muizen door het drinkwater te leveren. Ten slotte beschrijven we een alternatief paradigma voor het leveren van CNO in drinkwater tijdens een beperkt tijdsvenster. Muizen motorische activiteit, evenals het drinkgedrag en de consumptie van zoete calorie-oplossingen, zijn meestal beperkt tot het donkere gedeelte van de licht/donkere cyclus13,14. Daarom hebben we een protocol aangenomen dat gebaseerd is op de voorkeur van de muis voor sucrose. Door het meten van de inductie van de directe-vroege gen c-fos in Aav-geïnfecteerde cellen, als een uitlezen voor neuronale activering12,15, we vonden dat deze CNO levering strategieën krachtig activeren dreadd-gecontroleerde neuronen over uitgebreide Duur.