$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Neuronalna kontrola zachowania, odżywiania i metabolizmu obejmuje koordynację wysoce złożonych, integracyjnych i nadmiarowych obwodów nerwowych. Głównym celem dziedziny neuronauki jest analiza związku między strukturą a funkcją obwodów neuronalnych. Chociaż klasyczne narzędzia neurobiologiczne (tj. zmiany chorobowe, miejscowe zastrzyki farmakologiczne i stymulacja elektryczna) odkryły istotną wiedzę na temat roli określonych regionów mózgu, które kontrolują zachowanie i metabolizm, narzędzia te są ograniczone przez brak swoistości i odwracalności1.
Ostatnie postępy w dziedzinie neuronauki znacznie poprawiły zdolność do badania i manipulowania funkcją obwodu w sposób specyficzny dla typu komórki z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną. Podejścia Optogenetic2 i chemogenetic3 pozwalają na szybką i odwracalną manipulację aktywnością w genetycznie zdefiniowanych typach komórek swobodnie poruszających się zwierząt. Optogenetyka polega na wykorzystaniu światłoczułych kanałów jonowych, zwanych rodopsynami kanałowymi, do kontrolowania aktywności neuronalnej. Kluczem do tej techniki jest dostarczanie genów rodopsyny kanałowej i źródła światła do aktywacji opsyny. Powszechną strategią dostarczania genów jest połączenie 1) genetycznie zmodyfikowanych myszy wykazujących ekspresję rekombinazy Cre w dyskretnych neuronach oraz 2) zależnych od Cre wektorów wirusowych kodujących rodopsynę kanałową.
Podczas gdy optogenetyka dostarcza eleganckiego, bardzo precyzyjnego środka do kontrolowania aktywności neuronalnej, metoda ta jest uzależniona od udanego stereotaktycznego mikrowstrzykiwania wektora wirusowego i umieszczenia światłowodu w określonym obszarze mózgu. Chociaż procedury stereotaktyczne są powszechne w nowoczesnych laboratoriach neurologicznych (i istnieje kilka doskonałych protokołów opisujących tę procedurę)4,5,6, będąc w stanie konsekwentnie i powtarzalnie celować w dyskretne obszary mózgu wzdłuż linii środkowej (tj. podwzgórze przyśrodkowe, obszar mózgu krytyczny dla regulacji funkcji homeostatycznych7) wiąże się z dodatkowymi wyzwaniami. Wyzwania te obejmują unikanie zatoki strzałkowej górnej, trzeciej komory i sąsiednich jąder podwzgórza. Ponadto istnieją znaczne ograniczenia przestrzenne związane z obustronnym wszczepianiem sprzętu, który jest wymagany do badań nad inhibicją. Mając na uwadze te wyzwania, niniejszy protokół przedstawia modyfikowalną procedurę celowania w dyskretne obszary mózgu za pomocą kątowego podejścia stereotaktycznego.