Optogenetyczna kontrola dynamiki sieci hipokampa

Zacznij od mysiego wycinka hipokampa zawierającego docelowe komórki piramidalne połączone z genetycznie zmodyfikowanymi światłoczułymi interneuronami.

Umieść plasterek w komorze nagrywającej.

Umieść potencjał pola lokalnego lub elektrodę LFP w żądanym obszarze, aby zarejestrować oscylacje theta, rodzaj rytmicznej aktywności mózgu.

Za pomocą mikroelektrody załataj pobliską komórkę piramidalną, aby zarejestrować jej aktywność.

Umieść światłowód nad wycinkiem hipokampa wyśrodkowanym w obszarze nagrywania.

Dostarczaj impulsy niebieskiego światła o ustalonej częstotliwości do wycinka, aby aktywować światłoczułe kanały jonowe w interneuronach.

Aktywacja powoduje napływ jonów dodatnich, co prowadzi do depolaryzacji.

Powoduje to uwalnianie neuroprzekaźników hamujących do neuronu piramidowego, zmniejszając w ten sposób pobudliwość.

Stymulacja światłem zwiększa synchronizację oscylacji theta i aktywność synaptyczną zarejestrowanego neuronu, co sugeruje skuteczną modulację rytmów neuronalnych.

W tej procedurze umieść elektrodę LFP w obszarze subiculum CA1 i załataj pobliską komórkę piramidową w izolowanym hipokampie myszy wyrażającej wrażliwą na niebieskie pobudzającą opsynę ChR2 w interneuronach PV.

Umieść światłowód światłowodowy nad preparatem hipokampa i wyśrodkuj go na zarejestrowanym obszarze. Wykorzystaj niebieskie światło ze źródła LED do stymulacji genetycznej, która składa się z 10 do 20 milisekundowych impulsów świetlnych lub poleceń napięcia fali sinusoidalnej dostarczanych na częstotliwościach theta. W cęgach prądowych scharakteryzuj aktywność zarejestrowanej komórki podczas spontanicznych oscylacji theta. Następnie uruchom protokół stymulacji i zarejestruj reakcje świetlne

.

Obserwuj, że oscylacje pola i aktywność synaptyczna w zarejestrowanym neuronie stają się coraz bardziej zsynchronizowane podczas stymulacji optogenetycznej, a rytmiczne stymulacja ogniw PV skutkuje solidną kontrolą zarówno częstotliwości, jak i mocy oscylacji theta.