Miniskop rejestrujący sygnały wapnia w hipokampie myszy poruszających się po pióropuszu zapachowym

Moje badania mają na celu zrozumienie, w jaki sposób mózg przetwarza informacje węchowe i przestrzenne. Próbujemy zrozumieć rolę neuronów CA1 w hipokampie w nawigacji zapachowo-pióropuszowej. Obecnie technologia swobodnie poruszających się zapisów neuronów za pomocą miniaturowych mikroskopów została wykorzystana do postępu badań w tej dziedzinie.

Odkryliśmy, że możliwe jest rozszyfrowanie trajektorii myszy poruszającej się po smugu zapachu na podstawie neuronów i sygnałów wapniowych w grzbietowym CA1. Technika ta łączy w sobie zalety technologii mini scope do rejestrowania sygnałów wapniowych GCaMP z dobrze ugruntowanym rzędem nawigacji przestrzennej CA1 hipokampa. aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób obwody neuronalne napędzają złożone zachowania, Zbadamy, w jaki sposób nawigacja zapachowo-pióropuszowa jest upośledzona w mysim modelu choroby Alzheimera z nieprawidłową funkcją hipokampa CA1.

Na początek zbuduj komorę z dwiema akrylowymi ścianami i akrylowym sufitem oraz szeroko ekspandowaną podłogą z polichlorku winylu. Pozostałe dwie unikalne ściany z przodu i z tyłu muszą ułatwiać przepływ powietrza. Umieść cztery zestawy źródeł zapachów w połączeniu z wylewkami doprowadzającymi wodę w odległości 10 centymetrów od siebie wzdłuż osi X.

Zainstaluj szybką kamerę cyfrową nad areną, aby monitorować zachowanie zwierząt. Użyj niestandardowego kodu Pythona do zarządzania sprzętem areny zapachowej, a oprogramowanie zintegruje kamerę i cały sprzęt do konfiguracji eksperymentu. Skonfiguruj aparat cyfrowy tak, aby eksportował sygnał zegara podczas nagrywania klatek wideo w celu synchronizacji post-hoc z mini lunetą.

Umieść miniaturowy detektor fotojonizacyjny (PID) w pobliżu źródła zapachu, a drugi umieść 10 centymetrów dalej. Zmień przełącznik wzmocnienia na panelu przednim regulatora PID na pozycję X pięć. Następnie ustaw przełącznik pompy na przednim panelu regulatora PID w pozycji wysokiej.

Sprawdź diodę elektroluminescencyjną lub lampkę stanu LED na przednim panelu sterownika, aby upewnić się, że wyjście czujnika pokazuje zerowe napięcie przy braku substancji zapachowych. Przełącz przesunięcie potencjometru na zero, wyjście napięcia w przypadku braku substancji zapachowych i włącz zawór zapachowy na arenie zapachowej. Zmierz opóźnienie w wykrywaniu smugi zapachu za pomocą PID w każdym miejscu po otwarciu zaworu.

Aby rozpocząć, skonfiguruj komorę, kamerę i detektor fotojonizacyjny lub czujniki PID na potrzeby eksperymentu. Aby wyszkolić mysz, poproś ją, aby przesunęła się na tył areny. Gdy mysz dotrze do tyłu, ręcznie dostarcz zapach i wodę w losowym pasie i pozwól myszy zlokalizować źródło i wypić wodę.

Gdy mysz nauczy się inicjować próby, przełącz się na zautomatyzowane oprogramowanie do dostarczania zapachu. W zadaniu dwupasmowej nawigacji zapachowej losowo wybierz jeden z dwóch portów zapachowych, które mają dostarczać zapach. I nagrodź mysz wodą, gdy dotrze do właściwego dziobka wody Napraw mysz i umieść mini lunetę na płycie podstawy za pomocą mikromanipulatora.

Dokręć dociskową, aby zabezpieczyć mini lunetę. Dostosuj soczewkę elektrozwilżającą, aby znaleźć optymalną płaszczyznę ogniskowej, zapewniając jak największą liczbę ogniw o największej intensywności fluorescencji. Aby uzyskać optymalny zakres dynamiki, użyj grzbietowego CA1 i przywiąż jedną mysz GCaMP six-F, ustawiając moc mini lunety na około 30% przy częstotliwości akwizycji 30 Hz.

Zwolnij mysz wewnątrz areny zapachowej za pomocą mini lunety przymocowanej do płyty podstawy. Rozpocznij akwizycję za pomocą płytki interfejsu, aby nagrać logikę tranzystor-tranzystor lub wyjście TTL kamery cyfrowej oraz mini oscyloskop do synchronizacji. Rozpocznij nagrywanie mini lunety i filmów behawioralnych, a następnie włącz zautomatyzowane oprogramowanie do zadania nawigacji zapachowej z dwoma wylewkami.

Następnie zsynchronizuj metadane areny zapachowej, nagrane klatki kamery cyfrowej i ramki mini lunety za pomocą kodu MATLAB synchronize_files_jove.m. Korzystając z korekcji normy, wykonaj korekcję ruchu zsynchronizowanych ramek mini oscyloskopu. Zidentyfikuj obszary zainteresowania za pomocą zmiennych w czasie sygnałów delta F przez F zero za pomocą ekstrakcji.

Użyj zespołu zachowań i obserwatorium trajektorii neuronalnej, aby zobrazować zachowanie i obszary zainteresowania każdego oddzielnego badania. Odpowiedź PID znacznie wzrosła po uwolnieniu pióropusza zapachu, co wskazuje na czas dostarczenia zapachu. Podczas nawigacji zapachowej myszy zaobserwowano wiele stanów przejściowych wapnia w grzbietowej części CA1, korelujących ze zdarzeniami związanymi z zapachem i nagrodą wodną.

Odpowiedzi wapnia były związane z różnymi etapami zadania nawigacyjnego, w tym startem próby, podejmowaniem decyzji i powrotem. Trajektoria przestrzenna myszy została zdekodowana na podstawie sygnałów wapniowych, ujawniając rolę grzbietowego CA1 w mapowaniu zapachu i informacji przestrzennych.