Calciumbeeldvorming met twee fotonen van de activiteit van de voorhersenen bij zich gedragende volwassen zebravissen
July 28th, 2023
Hier presenteren we een protocol om twee-foton calciumbeeldvorming uit te voeren in de dorsale voorhersenen van volwassen zebravissen.
De voorhersenen van de vis herbergen gebieden waarvan wordt vermoed dat ze homoloog zijn aan hersengebieden van zoogdieren die betrokken zijn bij complex gedrag. Deze omvatten de hippocampus, de cortex en de amygdala. Op dit moment proberen we inzicht te krijgen in het effect van sensorische informatie op de activiteit van deze hersengebieden.
Huidig onderzoek in de neurowetenschappen van zebravissen maakt gebruik van twee fotoncalciumbeeldvorming van geïmmobiliseerde larven. Gecombineerd met op virtual reality gebaseerde gedragsessays, om sensorische motorische verwerking in de hersenen te bestuderen. Het meeste onderzoek naar het brein van zebravissen wordt gedaan op larven, maar sommige complexe gedragingen bij vissen ontwikkelen zich pas volledig als ze volwassen zijn.
Ons protocol maakt het mogelijk om de hersenactiviteit bij de volwassene tijdens gedrag te bestuderen. Dit protocol verkortte de operatietijd met vijftig procent in vergelijking met de vorige methode. Het is een efficiëntere aanpak om de kop van volwassen zebravissen in bedwang te houden voor een beter beeld.
Dit hoofdsteunprotocol opende de mogelijkheid om een in vivo experiment uit te voeren op de hersenen van volwassen zebravissen. Naast het calciumbeeld van twee fotonen, maakt de hoofdsteun mogelijk de opto-genetische manipulatie, elektrofysiologie en zelfs echografie van levende vissen mogelijk.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie presenteert een protocol voor twee-foton calcium beeldvorming om hersenactiviteit in de dorsale voorhersenen van volwassen zebravissen te onderzoeken. De aanpak stelt onderzoekers in staat om de effecten van sensorische informatie op neuronale activiteit geassocieerd met complex gedrag te onderzoeken, waardoor beperkingen die in larvale studies werden geconfronteerd, worden overwonnen.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Beeldvormingstechnieken
- Gedragsneurowetenschap
Achtergrond
- De voorhersenen van de zebravis hebben regio's die homoloog zijn aan zoogdiergebieden die betrokken zijn bij gedrag.
- Eerder onderzoek richtte zich voornamelijk op larvale stadia, waardoor complexiteiten van volwassen exemplaren onvoldoende onderzocht werden.
- Dit protocol heeft tot doel kennisgapen te dichten met betrekking tot hersenactiviteit van volwassen zebravissen.
Doel van het onderzoek
- Om een efficiënte methode te ontwikkelen om hersenactiviteit bij volwassen zebravissen te bestuderen.
- Om het gelijktijdig onderzoek van de impact van sensorische informatie op gedrag te vergemakkelijken.
- Om de chirurgische tijd te verkorten en beeldvormingscapaciteiten te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Twee-foton calcium beeldvorming met behulp van een hoofd-geremde volwassen zebravis model.
- Hoofdbeperking maakte beeldvorming mogelijk tot 200 micron diep in de dorsale voorhersenen.
- Stappen omvatten anesthesie, bevestiging van een hoofdbalk, en chirurgische voorbereiding voor beeldvorming.
- Gedragsregistratie werd geïntegreerd met calcium beeldvorming tijdens experimenten.
Belangrijkste resultaten
- De methode maakt visualisatie mogelijk van individuele neuronale activiteit in complexe gedragscontexten.
- Belangrijke bevindingen omvatten verbeterde toegang tot pallial gebieden van de zebravis hersenen.
- Gelijktijdige beeldvorming en registratie onthullen neuronale correlaten van motorische uitvoer.
Conclusies
- Deze studie maakt een dieper onderzoek mogelijk van hersenactiviteit bij volwassen zebravissen tijdens gedrag.
- Het protocol draagt bij aan het begrip van sensorisch-motorische verwerking en neuronale mechanismen.
