Waarom is het isoleren van stimulatie tot individuele neuronen van belang voor targetvalidatie?

Door stimulatie te isoleren tot enkele neuronen kunnen onderzoekers bepalen of het activeren van een specifieke neuronale populatie causaal de activiteit in verbonden cellen aanstuurt, wat essentieel is voor het valideren van doelwitten in strategieën voor neurale circuitmodulatie.

Hoe verbetert het beheersen van onafhankelijke variabelen, zoals stimulatie-intensiteit en timing, de betrouwbaarheid van de discovery-pipeline?

Precieze controle over de stimulatie-intensiteit (bijv. 10 mW) en timing (bijv. pulsen van 50 ms) zorgt ervoor dat de waargenomen calciumresponsen kunnen worden toegeschreven aan de gemanipuleerde variabele, waardoor ruis wordt verminderd en de reproduceerbaarheid tussen experimenten wordt vergroot.

Welke kwantitatieve metingen van de afhankelijke variabele maken het mogelijk om de neuronale connectiviteit te beoordelen?

Fluorescentieveranderingen in GCaMP6m-expresserende neuronen dienen als een kwantitatieve proxy voor calciuminstroom, waardoor de grootte van de activatie gemeten kan worden in zowel gestimuleerde doelneuronen als synaptisch verbonden buren.

Waarom zijn replicatie-eisen belangrijk voor cross-functionele samenwerking in neurowetenschappelijke projecten?

Het repliceren van stimulatie- en beeldvormingsprotocollen over verschillende dieren en sessies heen garandeert dat connectiviteitskaarten consistent en robuust zijn, wat een betrouwbare overdracht mogelijk maakt tussen teams voor ontdekking, farmacologie en preklinisch onderzoek.

Welke statistische analysecapaciteiten zijn vereist voordat deze methode in een screeningcampagne wordt geïmplementeerd?

De mogelijkheid om responsdrempels, correlatiecoëfficiënten tussen gestimuleerde en verbonden neuronen en significantietoetsen over verschillende condities te berekenen, is noodzakelijk om echte connectiviteit te onderscheiden van willekeurige fluctuaties.

Two-Photon Holographic Microscopy to Study Neural Activity and Connectivity in a Mouse Model

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurowetenschap

0 weergaven • 3:25 min • June 17th, 2025

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Begin with an awake mouse positioned under a two-photon holographic microscope integrated with spatial light modulators or SLMs.

The mouse holds a pre-implanted head plate.

In the mouse brain, neurons express red-light-sensitive channels and green-fluorescent calcium indicators that bind to calcium ions.

To study neural activity and connectivity, set the imaging parameters.

Use a 920 nanometers laser to excite calcium-bound indicators within the neurons. Capture the neuron's fluorescence image with minimal photodamage.

Reset the imaging parameters and focus a near-infrared laser beam.

SLMs shape the laser beam into precise holographic patterns that allow selective focusing on target neurons at multiple points.

This stimulates light-sensitive channels, causes calcium ion influx, and enhances the target neurons' fluorescence.

The activated target neurons transmit signals to the connected neurons and increase the connected neuron's fluorescence.

Again, capture a two-photon image. An increased fluorescence in target and connected neurons confirms neuronal activity and connectivity.

After placing the mouse under the microscope and performing two-photon imaging, open the commercial imaging software. In the live imaging mode, adjust the voltage of the image detector and the power of the imaging laser, to optimize the brightness of the neurons expressing GCaMP6m-P2A-ChRmine. Capture images of the neurons expressing these proteins, and then illuminate the specific neurons following the procedure shown earlier.

To investigate the functional connectivity within layer 2 and 3 neurons, use a spatial light modulator to generate holographic patterns of optogenetic stimulation. And combine it with two-photon calcium imaging. Set the intensity of the imaging laser to 920 nanometers at 10 to 20 milliwatts, and the field of view to 256 micrometers by 256 micrometers. Measured at a depth of 100 to 150 micrometers from the cortical surface.

Gerelateerde video's

0 Bekeken

Laatst bijgewerkt: 15 augustus 2026

Two-Photon Holographic Microscopy to Study Neural Activity and Connectivity in a Mouse Model

Overzicht

Belangrijkste studiecomponenten

Wetenschappelijk gebied

Achtergrond

Doel van de studie

Gebruikte methoden

Belangrijkste resultaten

Conclusies

Veelgestelde vragen

Relevantie voor de industrie

Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D

Vroege ontdekking & targetvalidatie

Screening & assayontwikkeling

Translationeel & preklinisch onderzoek

Integratie van Pipeline & Workflow

Operationele en zakelijke impact

Overwegingen voor de implementatie

Veelgestelde vragen over biofarmacie

Multimodaal Quantitative Fase Imaging met de Digitale Holografische Microscopie Beoordeelt Nauwkeurig darmontsteking en epitheliale wondheling

In vivo tweekleurige 2-Fobe beeldvorming van genetisch gelabelde reporter cellen in de huid

Gelijktijdige beeldvorming van microgliale dynamica en neuronale activiteit bij wakkere muizen

Installation of Optical Windows in the Brain of Transgenic Mice to Image Neural Activities

Simultaneous Imaging of Microglial Dynamics and Neuronal Activity in an Awake Mouse

Longitudinal Two-Photon Imaging of Fluorescently Labeled Neurons in a Live Mouse Hippocampus

Two-Photon Microscopy for Imaging Neuronal Morphology in a Mouse Pup

Two-Photon Microscopy for In Vivo Imaging of Mouse Brain Microvasculature

In Vivo Two-Photon Imaging of Microglial Dynamics in the Mouse Hippocampus

Twee-foton Beeldvorming Calcium in Muizen navigeren van een Virtual Reality-omgeving