Epilepsie is een veel voorkomende neurologische aandoening die wordt gekenmerkt door terugkerende aanvallen, die zich manifesteren als convulsies, sensorische stoornissenen bewustzijnsverlies. De pathofysiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan epilepsie zijn complex en omvatten meerdere onderling verbonden hersengebieden 2,3. Recente ontwikkelingen op het gebied van neuroimaging hebben licht geworpen op de grootschalige netwerken die betrokken zijn bij epilepsie 4,5. Het begrip van de ingewikkelde circuits en netwerkmechanismen die ten grondslag liggen aan het ontstaan en de verspreiding van epilepsie blijft echter beperkt, deels als gevolg van de ontoereikende toepassing van neuraleopnametechnieken in meerdere regio's. Daarom is het absoluut noodzakelijk om een flexibele, geïntegreerde methode te ontwikkelen die in staat is om tegelijkertijd neurale activiteit in ongelijksoortige hersengebieden te monitoren.
Elektrofysiologische opnames worden uitgevoerd om aanvallen vast te leggen en de aanwezigheid van epilepsie vast te stellen7. Behalve voor het registreren van elektrofysiologische activiteit, wordt er in epilepsiestudies steeds meer nadruk gelegd op de precieze calciumactiviteit van specifieke neurale populaties 8,9. Vooruitgang in de synthese van calciumindicatoren en verschillende sondeontwerpen hebben onderzoekers ertoe aangezet om vezelfotometrie toe te passen voor het vastleggen van veranderingen in neuronale activiteit en neurale stoffen in de hersenen10,11. De twee onafhankelijke methoden voor het detecteren van neuronale activiteit, namelijk elektrofysiologie en vezelfotometrieregistratie, vullen elkaar aan en vergemakkelijken een beter begrip van dynamische neuronale processen.
Bovendien zijn synchrone registratie en modulerende neurale activiteit cruciaal voor het verkrijgen van inzicht in het functioneren van de hersenen op zowel netwerk- als cellulair niveau. Deze aanpak stelt onderzoekers in staat om de complexe processen van de hersenen in realtime te observeren en te manipuleren. Optogenetica is naar voren gekomen als een onmisbaar hulpmiddel voor het onderzoeken van neurale signalering, vanwege het onderscheidende vermogen voor selectieve stimulatie of remming12. Ondanks wijdverbreide toepassingen van elektrofysiologische opname op meerdere locaties in de neurowetenschappen13, blijft de integratie van elektrofysiologische registratie in meerdere regio's met vezelfotometrie en optogenetische manipulatie beperkt. Wat nog belangrijker is, is dat de huidige methoden voor het fabriceren en implanteren van elektroden met meerdere regio's niet flexibel zijn14. Deze beperkingen belemmeren ons vermogen om specifieke circuitfuncties en interacties in meerdere regio's te ontleden. Hier presenteren we een kosteneffectieve en handige multi-regio in vivo opnamebenadering die licht werpt op neuronale processen in verschillende regio's bij door aanmaakvorming geïnduceerde aanvallen en andere neuropsychiatrische stoornissen.