Name: Optogenetyczne porywanie oscylacji theta hipokampa u zachowujących się myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-29T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 33 s
Description: Poznaj metodę optogenetyczną do kontrolowania oscylacji theta hipokampa u myszy w czasie rzeczywistym. Technika ta umożliwia badanie przyczynowej roli rytmów theta w nawigacji przestrzennej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Chcielibyśmy podziękować Marii Gorbati za fachową pomoc w analizie danych oraz Jennifer Kupferman za komentarze do manuskryptu. Prace te były wspierane przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; Exc 257 NeuroCure, TK i AP; Program priorytetowy 1665, 1799/1-1(2), Program Heisenberg, 1799/2-1, AP), Niemiecko-Izraelska Fundacja Badań Naukowych i Rozwoju (GIF; I-1326-421.13/2015, TK) oraz Human Frontier Science Program (HFSP; RGY0076/2012, TK).

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Tutaj przedstawiliśmy szeroko dostępną metodologię porywania i wywoływania oscylacji theta hipokampa u zachowującego się zwierzęcia. Takie podejście może być przydatne do badań nad funkcjami rytmu theta w przetwarzaniu informacji i zachowaniu. Krytyczne aspekty tej metody obejmują: (1) wybór opsyny i ukierunkowanie ChR2 na aksony komórek MS w hipokampie, (2) solidne cechy optyczne i elektryczne wszczepionych zespołów światłowodowych przewodów światłowodowych w celu zapewnienia ciągłej stymulacji i zapisu LFP u zachowując...

Aktywność neuronalna u ssaków jest koordynowana przez oscylacje sieciowe, które wspomagają transfer informacji wewnątrz i pomiędzy obszarami mózgu1,2,3,4. Rytmy mózgu obejmują oscylacje od bardzo wolnych (< 0,8 Hz) do ultraszybkich (> 200 Hz). Liczne dowody potwierdzają udział oscylacji sieci w różnych funkcjach mózgu, w tym w poznaniu5,6,7,8,9,10, wrodzone zachowania11,12 oraz zaburzenia neuropsychiatryczne, takie jak choroba Parkinsona Choroba i epilepsja13,14,15. Selektywne i czasowo precyzyjne metody eksperymentalnej manipulacji oscylacjami sieci są zatem niezbędne do opracowania fizjologicznie wiarygodnych modeli synchronizacji i ustalenia związków przyczynowo-skutkowych z zachowaniem.
Synchronizacja sieci jest zapośredniczona przez różne substraty i procesy biologiczne, począwszy od molekularnej tożsamości kanałów jonowych i ich kinetyki, a skończywszy na neuromodulacji pobudliwości i łączności sieciowej. Biologiczna konstrukcja generatorów rytmu16 została ujawniona dla wielu rytmów mózgu, których różne aspekty (np. częstotliwość, amplituda) są często spowodowane dynamiką różnych typów komórek i sieci. Na przykład, interneurony hamujące skierowane do somatów głównych komórek są najważniejszymi graczami w pasmach częstotliwości i regionach mózgu17,18, w tym theta19,20, gamma20,21 i tętnienie (140-200 Hz)22 Drgań. Z kolei synchronizacja fazowa odległych komórek jest zapewniona przez solidną sygnalizację sprzężenia zwrotnego komórek piramidowych, która resetuje odpalanie interneuronów. Kluczowy parametr oscylacji, wielkość zsynchronizowanej populacji neuronów, jest ściśle związany z mierzoną amplitudą oscylacji LFP i, przynajmniej w przypadku szybkich oscylacji, zależy od popędu pobudzającego do interneuronów2. Natomiast wolniejsze oscylacje, takie jak rytmy delta i theta, są generowane przez pętle reentrantowe dalekiego zasięgu, utworzone przez korowo-wzgórzowo-wzgórzowe 23,24 i projekcje przegrody hipokampowo-przyśrodkowej25,26,27, odpowiednio. Oscylacje w takich obwodach są wywoływane przez interakcje opóźnień propagacji sygnału, odpowiedzi pobudliwych i ich preferencji częstotliwości w uczestniczących komórkach28,29,30,31,32. Projekcje hamujące z GABA-ergicznego parwalbuminy (PV) dodatnich komórek przegrody przyśrodkowej (MS) do interneuronów w hipokampie25,33, regiony przyhipokampowe i kora śródwęchowa26 są niezbędne do generowania oscylacji theta w przyśrodkowym płacie skroniowym. W ten sposób fizjologiczne mechanizmy oscylacji sieci i synchronizacji neuronów mogą być manipulowane za pomocą optogenetyki z precyzją w czasie rzeczywistym.
Manipulacje optogenetyczne specyficzne dla typu komórki zostały zastosowane do badań oscylacji hipokampa i kory mózgowej in vitro34,35,36,37,38 oraz in vivo30,39,40, 41,42,43,44,45, w tym funkcjonalne badania gamma5,12,36,46,47,48, 49,50,51,52 i oscylacje tętnienia40,53,54 i wrzeciona uśpione55,56. Niedawno przeprowadziliśmy ekspresję wirusa ChR2 zależnego od Cre w stwardnieniu rozsianym, kluczowym regionie dla generowania rytmu theta hipokampa myszy PV-Cre. Za pomocą tego preparatu kontrolowano cechy oscylacji theta hipokampa (częstotliwość i stabilność czasowa) poprzez optogenetyczną stymulację projekcji hamujących SM w hipokampie11. Co więcej, optogenetyczna stymulacja hamujących projekcji septo-hipokampa o częstotliwości theta wywoływała rytm theta podczas czuwania. Optogenetycznie porwany rytm theta wykazywał właściwości spontanicznych oscylacji theta u myszy na poziomie LFP i aktywności neuronalnej.
Kluczowe cechy tego protokołu obejmują: (1) wykorzystanie szlaku hamującego, który jest fizjologicznie krytyczny dla spontanicznych oscylacji theta, unikając jednocześnie niespecyficznych skutków dla pobudliwości hipokampa; (2) aksonalna, tj. stymulacja specyficzna dla projekcji w celu zminimalizowania bezpośredniego wpływu na odprowadzanie smrozu niezwiązane z hipokampem; (3) miejscowa stymulacja światłem w rytmie theta, zapewniająca minimalną bezpośrednią interferencję z rytmiczną dynamiką septokampa i hipokampa oraz globalne obustronne porywanie oscylacji theta; (4) parametryczna kontrola częstotliwości i regularności oscylacji theta; oraz (5) kwantyfikacja wierności porywania z wysoką rozdzielczością czasową przy użyciu LFP w celu umożliwienia ilościowej analizy przyczynowości u zachowujących się zwierząt. Ponieważ preparat ten zasadniczo wykorzystuje dobrze znaną rolę odhamowania przegrodowo-hipokampowego w generacji theta25,30, umożliwia solidną kontrolę nad kilkoma parametrami oscylacji theta u zachowujących się myszy. Badania, w których manipulowano innymi, mniej zbadanymi szlakami i typami komórek obwodu przegrodowo-hipokampowego38,39,47,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58 ujawniają dalsze mechanizmy rytmu theta.

<table><tbody><tr><td>Myszy PV-Cre</td><td>Laboratorium Jacksona</td><td>B6; 129P2-Pvalbtm1(cre)Arbr/J</td><td></td></tr><tr><td>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Surgery</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxis</td><td>David Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA</td><td>Model 963</td><td>Ultra precyzyjny instrument stereotaktyczny dla małych zwierząt</td></tr><tr><td>Wiertła, 0,8 mm</td><td>Bijoutil, Allschwil, Szwajcaria</td><td>49080HM</td><td></td></tr><tr><td>Strzykawka 0,01-1 ml</td><td>Braun, Melsungen, Niemcy</td><td>9161406V</td><td></td></tr><tr><td>Kaniule sterykańskie</td><td>Braun</td><td>26 G, 0,45x25 mm BL/LB</td><td></td></tr><tr><td>Cienkie i ostre nożyczki</td><td>Fine Science Tools Inc., Vancouver, Kanada</td><td>14060-09</td><td></td></tr><tr><td>Kleszcze</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>11210-10</td><td>Dumont AA - Kleszcze z powłoką epoksydową</td></tr><tr><td>nożyczki ze stali nierdzewnej</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>14018-14</td><td></td></tr><tr><td>Stacja lutownicza</td><td>Weller Tools GmbH, Besigheim, Niemcy</td><td>WSD 81</td><td></td></tr><tr><td>Erytromycyna</td><td>Rotexmedica GmbH, Trittau, Niemcy</td><td>PZN: 10823932</td><td>1g proszek do sporządzania roztworu do infuzji</td></tr><tr><td>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Pompa Optogenetics</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hamilton</td><td>PHD Ultra, Harvard Apparatus, Holliston, MA, model USA</td><td>703008</td><td>Pompa strzykawkowa PHD Ultra z mechanizmem pchająco-ciągnącym</td></tr><tr><td>Hamilton 5 & micro; L Strzykawka, 26 gauge</td><td>PHD Ultra, Harvard Apparatus</td><td>Model 75 RN SYR</td><td></td></tr><tr><td>Hamilton 5 & L Tłok</td><td>PHD Ultra, Harvard Apparatus</td><td>Model 75 RN SYR</td><td></td></tr><tr><td>Rurka</td><td>Fisher Scientific, Pittsburgh, USA</td><td>PE 20</td><td>Średnica wewnętrzna 0,38 mm (.015"), Średnica zewnętrzna 1,09 mm (.043")</td></tr><tr><td>Kaniule sterykańskie</td><td>Braun, Melsungen, Niemcy</td><td>27 G, 25x0,40 mm,</td><td></td></tr><tr><td>Precyzyjna wiertarka/szlifierka</td><td>Proxxon, Wecker, Luksemburg</td><td>fbs 240/e</td><td></td></tr><tr><td>Cięcie dyski</td><td>Proxxon</td><td>NO 28812</td><td></td></tr><tr><td>Cre zależna od rodopsyny kanałowej</td><td>Penn Vector Core, Filadelfia, PA, USA</td><td>AV-1-18917P</td><td>Nazwa konstrukcyjna: AAV2/1.CAGGS.flex.ChR2.tdPomidor, miano: 1,42x1013 vg/ml</td></tr><tr><td>Halorodopsyna zależna od kinazy krzywkowej</td><td>Penn Vector Core</td><td>AV-1-26971P</td><td>Nazwa konstrukcji: eNpHR3.0, AAV2/1.CamKIIa.eNpHR3.0-EYFP.WPRE.hGH, miano: 2,08_1012 vg/ml</td></tr><tr><td>Światłowód wielomodowy</td><td>ThorLabs, Dachau, Niemcy</td><td>FG105LCA</td><td>0,22 NA, Low-OH i Oslash; 105 &mikro; m Rdzeń, 400 - 2400 nm</td></tr><tr><td>Ceramiczna skuwka w sztyfcie</td><td>Produkty z włókien precyzyjnych, Milpitas, CA, USA</td><td>CFLC126</td><td>Ceramiczna tuleja LC MM, ID 126um</td></tr><tr><td>Papier do polerowania</td><td>Thorlabs</td><td>LF3D</td><td>6 "x 6" Diamentowy arkusz docierania (polerowania)</td></tr><tr><td>Miernik mocy</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>Kompaktowa konsola miernika mocy i energii, cyfrowy 4-calowy</td></tr><tr><td>wielomodowy łącznik światłowodowy</td> LCD <td>Thorlabs</td><td>FCMM50-50A-FC</td><td>Łącznik 1x2 MM, przełożenie 50:50, 50 &micro; m GI Fibers, FC / PC</td></tr><tr><td>Patchcord światłowodowy</td><td>Thorlabs</td><td>FG105LCA CUSTOM-MUC</td><td>wykonany na zamówienie, o długości 3 m, z rurką ochronną, Rurka: FT030, Złącze 1: FC / PC, Złącze 2: 1,25 mm (LC) Ceramiczna</td></tr><tr><td>tuleja</td> z <td>okucia Produkty z włókna precyzyjnego, Milpitas, CA, USA</td><td>ADAL1</td><td>Ceramiczna dzielona tuleja łącząca ADAL1 do &Oslash; Okucia 1,25 mm (LC/PC)</td></tr><tr><td>Laser DPSS 473 nm</td><td>Laserglow Technologies, Toronto, ON, Kanada</td><td>R471005FX</td><td>Seria LRS-0473</td></tr><tr><td>Laser DPSS 593 nm</td><td>Laserglow Technologies</td><td>R591005FX</td><td>LRS-0594 Series</td></tr><tr><td>MC_Stimulus II</td><td>Multichannel Systems, Reutlingen, Niemcy</td><td>STG 4004</td><td></td></tr><tr><td>Moduł kondycjonowania impedancji</td><td>Mikrotargetowanie neuronowe na całym świecie, Bowdoin, USA</td><td>ICM</td><td></td></tr><tr><td>Nazwa<</td><td>strong>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Electrophysiology</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Druty wolframowe</td><td>California Fine Wire Company, Grover Beach, CA, USA</td><td>CFW0010954</td><td>40 & mikro; m, 99.95%</td></tr><tr><td>Rurki kapilarne</td><td>Optoelektronika</td><td>1068150020</td><td>ID: 100.4 i mikro; m</td></tr><tr><td>Omnetics nanoconnector</td><td>Omnetics Connector Corporation, Minneapolis, USA</td><td>A79038-001</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Bilaney, D&uuml; sseldorf, Niemcy</td><td>00-96x1/16</td> stal <td>nierdzewna</td></tr><tr><td>Sonda silikonowa</td><td>NeuroNexus Technologies, Ann Arbor, MI, USA</td><td>B32</td><td></td></tr><tr><td>Headstage</td><td>Neuralynx, Bozeman, Montana USA</td><td>HS-8</td><td>miniaturowe przedwzmacniacze wzmocnienia jedności headstage</td></tr><tr><td>Srebrna farba przewodząca</td><td>Conrad electronics, Niemcy</td><td>530042</td><td></td></tr><tr><td>Płynny topnik</td><td>Felder GMBH L&ouml; ttechnik, Oberhausen, Niemcy</td><td>L&ouml; t&ouml; l ST</td><td>DIN EN 29454.1, 3.2.2.A (F-SW 11)</td></tr><tr><td>LED</td><td>Neuralynx</td><td>HS-LED-Czerwony-omni-10V</td><td></td></tr><tr><td><silny>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</strong</td></tr><tr><td>>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks, Natick, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MC_Stimulus oprogramowanie</td><td>Multichannel, Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Neurophysiological Data Manager</td><td></td><td></td><td>NDManager, http://neurosuite.sourceforge.net</td></tr><tr><td>Klusters</td><td></td><td></td><td>http://neurosuite.sourceforge.net, Hazan et al., 2006</td></tr><tr><td>Oprogramowanie systemu rejestracji</td><td>Neuralynx</td><td>Cheetah</td><td>https://neuralynx.com/software/cheetah</td></tr><tr><td>Wielokanałowe oprogramowanie do analizy danych</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, Cambridge, GB</td><td>Spike2</td><td></td></tr></tbody></table>

optogenetyczne porywanie oscylacji theta hipokampa u zachowujących się myszy

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Obszerne dane na temat związków oscylacji sieci neuronowych z zachowaniem i organizacją wyładowań neuronalnych w różnych obszarach mózgu wymagają nowych narzędzi do selektywnego manipulowania rytmami mózgu. W tym miejscu opisujemy podejście łączące optogenetykę specyficzną dla projekcji z elektrofizjologią zewnątrzkomórkową w celu wysokiej dokładności kontroli oscylacji theta hipokampa (5-10 Hz) u zachowujących się myszy. Specyficzność porywania optogenetycznego osiąga się poprzez ukierunkowanie rodopsyny-2 (ChR2) na populację GABA-ergiczną komórek przegrody przyśrodkowej, kluczowo zaangażowanych w generowanie oscylacji theta hipokampa i lokalną zsynchronizowaną aktywację podzbioru hamujących aferentów przegrody w hipokampie. Skuteczność kontroli rytmu optogenetycznego jest weryfikowana poprzez jednoczesne monitorowanie potencjału pola lokalnego (LFP) w blaszce obszaru CA1 i/lub wyładowania neuronalnego. Za pomocą tego łatwego do wdrożenia preparatu wykazujemy skuteczność różnych protokołów stymulacji optogenetycznej w zakresie indukcji oscylacji theta oraz manipulacji ich częstotliwością i regularnością. Wreszcie, połączenie kontroli rytmu theta z hamowaniem specyficznym dla projekcji dotyczy odczytu poszczególnych aspektów synchronizacji hipokampa przez regiony odprowadzające.

Kierowanie ChR2 do komórek GABAergicznych w MS, opisane w sekcji 1, przedstawiono na Rycina 2AStymulacja optogenetyczna aksonów GABAergicznych komórek MS w grzbietowym hipokampie za pomocą światłowodu wszczepionego powyżej obszaru CA1 synchronizuje oscylacje theta z częstotliwością bodźca w ipsilateralnym (Rycina 2B) oraz przeciwległej półkuli (Rycina 2C). Oscylacje theta mogły być w różnym stopniu e...

Opisujemy użycie optogenetyki i zapisów elektrofizjologicznych do selektywnych manipulacji oscylacjami theta hipokampa (5-10 Hz) u zachowujących się myszy. Skuteczność porywania rytmu jest monitorowana za pomocą lokalnego potencjału pola. Połączenie inhibicji opto- i farmakogenetycznej rozwiązuje eferentny odczyt synchronizacji hipokampa.

Optogenetyczne porywanie oscylacji theta hipokampa u zachowujących się myszy

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neurofizjologii, takie jak przyczynowa rola oscylacji theta w specjalnej nawigacji i związanych z nią zachowaniach. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia kontrolę w czasie rzeczywistym nad częstotliwością i regularnością oscylacji theta hipokampa u zachowujących się myszy. Procedurę zademonstruje dr Franziska Bender, była studentka w moim laboratorium.Zacznij od w pełni znieczulonej myszy zabezpieczonej w ramce stereotaktycznej. Wywierć otwór nad przegrodą przyśrodkową. Zanurz końcówkę igły iniekcyjnej w kropli wirusa na kawałku folii parafinowej i ostrożnie wciągnij wirusa w ilości około 500 nanolitrów na minutę, obserwując poziom płynu.Aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do igły iniekcyjnej, należy przerwać pobieranie pokarmu, zanim wirus zostanie całkowicie wchłonięty. Oczyść igłę chusteczką papierową. Sprawdź, czy wirus i olej są oddzielone pęcherzykiem powietrza i zaznacz poziom wirusa na probówce.Umieść igłę nad kraniotomią i powoli wprowadź ją do mózgu w pierwszym miejscu wstrzyknięcia. Wstrzyknij 450 nanolitrów wirusa z szybkością od 100 do 150 nanolitrów na minutę. Po wstrzyknięciu należy odczekać 10 minut.Po 10 minutach ostrożnie przesuń igłę w górę o 0,1 milimetra i odczekaj kolejne pięć minut. Użyj mikro ściągacza izolacji, aby usunąć 125 mikrometrów okładziny ze światłowodu wielomodowego, podczas gdy włókno jest nadal przymocowane do szpuli światłowodu. Następnie za pomocą noża diamentowego przyciąć włókno na długość około dwóch do trzech centymetrów.Włóż światłowód do ceramicznej skuwki w sztyfcie z tlenku cyrkonu o średnicy wewnętrznej 126 mikronów. Około 0,5 do jednego milimetra włókna powinno wystawać z wypukłej strony skuwki. Za pomocą igły nałóż jedną kroplę kleju epoksydowego na oba końce skuwki, ale nie na boki skuwki.Po wyschnięciu użyj diamentowej folii polerskiej z włókna docierającego o ziarnistości trzech mikronów, aby wypolerować wypukłą stronę skuwki. Aby przygotować układ drutu wolframowego, najpierw przyklej kilka prowadnic rurki krzemionkowej o grubości 100 mikronów do lepkiej strony kawałka taśmy. Następnie za pomocą kleszczy przewlecz przez rurki prowadzące druty wolframowe o grubości 45 mikronów w izolacji.Następnie za pomocą skalpela zdejmij izolację z obu końców sześciu izolowanych emalią cienkich miedzianych drutów wiążących o długości około pięciu milimetrów. Następnie zdejmij izolację z obu końców przewodu uziemiającego o długości około dwóch do trzech centymetrów. każdy odizolowany przewód do pinów nanozłącza.Podłącz każdy drut łączący do jednego drutu wolframowego za pomocą jednej kropli srebrnej farby przewodzącej. Po wyschnięciu nałóż niewielką ilość cementu, aby przykryć druty miedziane. Unikaj nakładania cementu na górną część nanołącznika.Po pozostawieniu cementu do wyschnięcia przez co najmniej 30 minut, użyj nożyczek ze stali nierdzewnej, aby przeciąć druty wolframowe pod kątem od pięciu do 20 stopni. Zacznij od wywiercenia czterech otworów o średnicy 0,8 mm w czystej czaszce znieczulonego zwierzęcia. Wywierć dwa otwory rostralne do szwu koronalnego i dwa nad móżdżkiem.Następnie należy umieścić kostne ze stali nierdzewnej do uziemienia i stabilizacji implantu. Umieść uziemiającą podłączoną do drutu miedzianego nad móżdżkiem. Całkowicie przykryj uziemiającą cementem, aby zapobiec artefaktom mięśniowym podczas zapisów elektrofizjologicznych.Zbuduj pierścień mebliżacyjny łączący wszystkie. Wykonaj kraniotomię powyżej miejsca implantacji, a następnie nałóż około jednego mikrolitra sterylnej soli fizjologicznej na powierzchnię tkanki mózgowej. Użyj stereotax, aby powoli opuścić układ drutów do kraniotomii.Następnie nałóż około pięciu mikrolitrów ciepłego płynnego wosku nad miejscem implantacji, aby chronić tkankę mózgową. Nałóż cement wokół siatki drucianej i przykryj czaszkę cementem. Nałóż jedną kroplę topnika na wstępnie przylutowany przewód uziemiający lub wstępnie przylutowany przewód podłączony do uziemiającej i połącz przewody za pomocą lutownicy.Na koniec przykryj cały drut uziemiający cementem. Sprawdź moc światła z krosowego. Jeśli szybkość transmisji wszczepionego włókna wynosiła 50%, upewnij się, że strumień świetlny na końcówce krosowego wynosi 20 miliwatów.Podłącz przedwzmacniacz stopnia głównego do wszczepionego złącza i podłącz patchcord światłowodowy do wszczepionego włókna hipokampa w celu stymulacji optogenetycznej. Rejestruj zachowanie linii bazowej przez czas odpowiedni dla mierzonych parametrów. Otwórz oprogramowanie, aby sterować generatorem bodźców.Kliknij plik, otwórz i wybierz plik protokołu. Kliknij pobierz i rozpocznij, aby zainicjować stymulację świetlną. Obserwuj kontrolę rytmu theta za pomocą impulsów świetlnych.Widoczny jest tutaj potencjał pola lokalnego hipokampa podczas spontanicznych oscylacji theta. Zwróć uwagę na obwiedni gamma, wskaźnik fizjologicznego rytmu theta. Widoczny jest tutaj potencjał pola lokalnego hipokampa na poziomie siedmiu Hz podczas porywania optogenetycznego.Niebieskie paski wskazują okna czasowe aplikacji światła. Zwróć uwagę na resetowanie fazy przez impuls świetlny wskazywany tutaj strzałką. Potencjał lokalnego pola hipokampa przy 10 hercach odzwierciedla porywanie optogenetyczne.Należy zauważyć, że obwiedni gamma z synchronizacją fazową i odwrócenie fazy między stratham orian a stratum radiatum jest również utrzymywane podczas porywania. Po opanowaniu technikę tę można wykonać w ciągu czterech godzin eksperymentu plus sześć tygodni w przypadku ekspresji wirusa. Podejmując się tej procedury, należy pamiętać o zapewnieniu skutecznej transdukcji wirusa.Prawidłowo podłącz implant światłowodowy do patchcordu i uzyskaj dobrą jakość spontanicznych oscylacji theta potencjału pola lokalnego.

optogenetic-entrainment-hippocampal-theta-oscillations-behaving

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Źródło: Kodani, S., et.al. Manipulacja optogenetyczna obwodów neuronalnych podczas monitorowania stanów snu/czuwania u myszy. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film pokazuje optogenetyczną manipulację obwodami neuronalnymi zaangażowanymi w przejście ze snu do czuwania u myszy. Zabieg polega na chirurgicznym wszczepieniu światłowodu i elektrod do mózgu i mięśni, aby umożliwić stymulację światłem i zapis elektrofizjologiczny. Dostarczając światło w celu aktywacji światłoczułych kanałów kationowych w...

Manipulacja optogenetyczna obwodów neuronowych w celu przejścia ze snu do czuwania u myszy

Ten film demonstruje protokół modulacji oscylacji theta w genetycznie zmodyfikowanym modelu myszy z światłoczułymi kanałami jonowymi w neuronach przegrody przyśrodkowej GABA-ergiczne. Dostarczając impulsy świetlne do hipokampa, protokół ma na celu synchronizację aktywności neuronalnej i generowanie oscylacji theta, które są rejestrowane jako lokalne potencjały pola.

Selektywna manipulacja oscylacjami theta w modelu mysim

Ten film demonstruje stereotaktyczne wszczepienie drutu elektrodowego i światłowodu w hipokampie modelu myszy.

Wszczepianie układu elektrod i światłowodu do hipokampa myszy

Ten film pokazuje rejestrację rytmicznej aktywności sieci neuronalnej, znanej również jako oscylacje theta, w izolowanym hipokampie. Elektrody są umieszczane w różnych warstwach i pozycjach przestrzennych w celu wykrywania i analizowania oscylacji theta. Pokazuje to unikalny skład neuronalny i łączność sieci neuronalnej w różnych warstwach hipokampa.

Zapis in vitro oscylacji theta w hipokampie myszy

Ten film pokazuje metodę wykorzystania optogenetyki do modulowania dynamiki sieci hipokampa poprzez aktywację genetycznie zmodyfikowanych światłoczułych interneuronów w wycinku mózgu myszy, poprawiając synchronizację oscylacji theta i badając zachowanie obwodów neuronalnych.

Optogenetyczna kontrola dynamiki sieci hipokampa

Oscylacje są podstawowymi właściwościami sieci i są modulowane przez choroby i leki. Badanie oscylacji wycinków mózgu pozwala na scharakteryzowanie izolowanych sieci w kontrolowanych warunkach. Zapewniono protokoły przygotowania ostrych wycinków mózgu do wywoływania oscylacji γ CA1.

Generowanie lokalnych oscylacji γ CA1 przez stymulację tężcową

Aktywność theta w hipokampie jest związana z określonymi etapami poznawczymi i behawioralnymi. W tym miejscu opisujemy metodę analityczną wykrywania wysoce zorganizowanych oscylacji theta w hipokampie przy użyciu podejścia opartego na czasowo-częstotliwościowym (tj. analizie falkowej).

Automatyczne wykrywanie wysoce zorganizowanych oscylacji theta w mysim EEG

Tutaj prezentujemy protokół rejestrowania rytmicznych oscylacji sieci neuronalnej theta i gamma z izolowanego całego preparatu hipokampa. Opisujemy etapy eksperymentalne od ekstrakcji hipokampa do szczegółów nagrań klamry polowej, unitarnej i całokomórkowej, a także optogenetycznej stymulacji rytmu theta.

Dostrajanie w paśmie theta hipokampa in vitro: metodologie nagrywania z izolowanego obwodu septohipokampa gryzoni

Ten protokół opisuje rejestrację lokalnych potencjałów pola za pomocą wielozębowych liniowych sond krzemowych. Konwersja sygnałów za pomocą analizy gęstości źródła prądu pozwala na rekonstrukcję lokalnej aktywności elektrycznej w hipokampie myszy. Dzięki tej technice można badać ograniczone przestrzennie oscylacje mózgu u swobodnie poruszających się myszy.

Rejestrowanie przestrzennie ograniczonych oscylacji w hipokampie zachowujących się myszy

Tutaj opisujemy metody optogenetycznej manipulacji poszczególnych typów neuronów podczas monitorowania stanów snu/czuwania u myszy, przedstawiając jako przykład naszą niedawną pracę nad jądrem łożyska prążka końcowego.

Manipulacja optogenetyczna obwodów nerwowych podczas monitorowania stanów snu/czuwania u myszy

Ten artykuł demonstruje przygotowanie specjalnego okna obrazowania uzupełnionego o kaniulę infuzyjną i jej implantację w regionie CA1 hipokampa u myszy.

Procedura kraniotomii do wizualizacji aktywności neuronalnej w hipokampie zachowujących się myszy

Poznaj metodę optogenetyczną do kontrolowania oscylacji theta hipokampa u myszy w czasie rzeczywistym. Technika ta umożliwia badanie przyczynowej roli rytmów theta w nawigacji przestrzennej.

Optogenetyczne porywanie oscylacji theta hipokampa u zachowujących się myszy

Przeglądaj więcej filmów