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A Figura 1 mostra uma imagem do software personalizado (NeuroLux Pro) desenvolvido em ambiente LabVIEW (National Instruments) utilizada para gravação simultânea de atividade neuronal e controlar parâmetros de pulso de luz (ou seja, frequência de pulso, largura de pulso, período de estimulação). O programa de software envia um sinal de comando para um dispositivo de aquisição digital que gera pulsos TTL para o controle sobre o laser de diodo único. Além disso, os softwares programa exibe e armazena a atividade neuronal gravado e sinais TTL entregues. Estes sinais são digitalizados por meio do dispositivo de aquisição de uma taxa de amostragem definida (por exemplo, de 20 kHz). Sinais gravados são guardados como um array bidimensional de precisão dupla em um arquivo binário.
A Figura 2 mostra o optrode costume consistindo de um eléctrodo de tungsténio ligado a uma fibra óptica. Uma fibra óptica é fixado ao eléctrodo utilizando fio de sutura fina em trêspontos. Se necessário, super-cola pode ser utilizada para colar a eles. No entanto, evitar que fixa permanentemente a fibra óptica para o eléctrodo porque, embora o eléctrodo pode ser reutilizado várias vezes, a transmissão de luz através da fibra se degrada com o uso repetido e deve ser clivado e limpo ou substituído com cada inserção no cérebro.
Painéis esquerdo da Figura 3 mostra imagens fluorescentes de uma maior proteína fluorescente amarela, indicando ChR2 real e expressão NpHR. Estas fotografias mostram a expressão NpHR representante no rato subículo dorsal (Figura 3A) e de expressão em ChR2 prelimbic córtex (Figura 3B). Viral expressão era restrita principalmente ao subiculum dorsal e córtex prelimbic (por exemplo, alguns fluorescência foi observada no giro denteado (Figura 3A, à esquerda)). Também foram observadas as faixas do eletrodo (faixa fina, cabeça de seta) e fibra óptica (faixa de espessura, seta).
Figura 4 mostra que ChR2 induzida spiking temporalmente preciso no córtex de rato prelimbic. Figura 4A é um exemplo de rastreio de potenciais de acção ChR2-desencadeada em resposta a 20 Hz de entrega de 10 mseg pulsos de luz azul para rato prelimbic córtex. Raster trama (Figura 4B) mostra a activação induzida por ChR2 em seis neurónios representativos. Todos os neurônios registrados mostrou spiking luz evocadas com fidelidade perfeita. Em contraste com ChR2, NpHR rapidamente e reversivelmente silenciados actividade espontânea in vivo em ratos prelimbic córtex (painel da direita da Figura 4). Figura 4C é um exemplo de rastreio mostrando que contínua iluminação de 532 nm (10 s) do córtex prelimbic expressar sob o NpHR CaMKllα promotor elimina atividade de uma única unidade espontânea in vivo. Note-se que o silenciamento completa da actividade das células piramidais prelimbic é para a entrega de luz contínua 10 seg tempo bloqueado. Baixoer raster plot (Figura 4D) mostra silenciamento induzido por NpHR em seis neurônios representativos. Tanto in vivo gravações são típicos, obtidos a partir de ratos adultos Sprague-Dawley em que a entrega mediada por AAV de genes microbianos opsina ocorreu entre 18-21 dias antes.
A Figura 5 mostra o resultado da estimulação repetida ChR2 de um neurónio piramidal prelimbic rato. Azul pulso de luz (10 ms) foi entregue a 20 Hz por 5 segundos (total 100 pulsos). Vestígios de tensão da spiking luz evocadas foram repetidamente adquirido a cada 2 minutos durante uma sessão de gravação de 2 horas (61 repetições no total). Mesmo quando se usa este protocolo de estimulação repetitiva, ChR2 induzida spiking estável e robusto, em resposta ao fornecimento de luz.
Figuras 6 e 7 mostram os resultados da fotoinibição induzida por NpHR e fotoativação ChR2-driven de rato subicular atividade dos neurônios. Como é o caso no córtex prelimbic, NpHR e ChR2 puderammediar o tempo bloqueado inibição induzida por luz e ativação dos neurônios subicular transduzidas-opsina com alta reprodutibilidade.

Figura 1. Captura de tela da interface do software Pro NeuroLux para entrega luz e gravação simultânea eletrofisiológico. Traço Na foto mostra silenciamento NpHR induzida da atividade espontânea de ratos células piramidais prelimbic em resposta a 10 seg de contínua entrega 532 nm de luz. Clique aqui para ver maior figura .

Figura 2. Imagem de alta potência de optrode personalizado. Uma fibra óptica está inserido no interior do tubo capilar de vidro, ligado a um eléctrodo de tungsténio e fixada ao eléctrodo utilizando fio de sutura. A distância de centro a centro de entreen a ponta do eletrodo ea ponta da fibra é de aproximadamente 500 mm.

Figura 3. Expressão viral e colocação optrode. (Esquerda) As fotografias mostram expressão NpHR representante no subiculum dorsal (A) e de expressão ChR2 no córtex prelimbic (B). (Direita) esquemático que representa o local onde cada fotografia foi tirada. A seta e flecha em cada fotografia indicam a localização do eletrodo de tungstênio e de fibra óptica, respectivamente. SUB: subiculum, DG: giro denteado, PL:. Córtex prelimbic Clique aqui para ver maior figura .

Figura 4. In vivo registros eletrofisiológicos de ChR2 ou NpHR-transduzidas prelimb ratoic córtex. (A) Exemplo traço de potenciais de ação ChR2-desencadeadas em resposta a 20 Hz entrega de azul (473 nm) pulsos de luz (10 ms, azul bar). (B) Raster enredo mostrando spiking induzida por ChR2 em seis neurônios representativos. Cada unidade de actividade é representada como um ponto. (C) Exemplo traço de supressão induzida por NpHR da atividade espontânea durante verde contínua (532 nm) iluminação de luz (10 seg, bar verde). (D) Raster enredo mostrando silenciamento induzido por NpHR em seis neurônios representativos. Cada atividade unidade é plotado como um ponto. Clique aqui para ver maior figura .

Figura 5. Spiking Repetitivos 20 Hz ChR2-driven de um neurônio piramidal prelimbic rato in vivo. (A) Tensão traços do spiking luz evocadasadquirido nos pontos de tempo 0, 30, 60, 90, 120 minutos depois do início da gravação. (B) Raster enredo mostrando todos os 61 repetições (2 min de intervalo inter-julgamento, 120 min total) da ativação induzida pela luz. Cada atividade unidade é plotado como um ponto. Clique aqui para ver maior figura .

Figura 6. In vivo registros eletrofisiológicos de NpHR-transduzidas subiculum dorsal de ratos. (A) Exemplo traço contínuo mostrando que a iluminação de 10 seg 532 nm (barra verde) do subiculum dorsal expressar NpHR elimina atividade espontânea. (B) formas de onda média das duas unidades gravado a partir do traço acima. O limiar de amplitude foi utilizado para a identificação de dois neurónios distintas. (C) Raster trama mostra cinco repetiçãos de silenciamento induzido por NpHR destas unidades. Cada unidade de actividade é representada como um ponto.

Figura 7. Repetitivo 20 Hz-driven CR2 spiking de um rato dorsal subicular neurônio in vivo. (A) Tensão vestígios da luz evocadas spiking adquiridos nos pontos de tempo 0, 30, 60, 90, 120 minutos depois do início da gravação. Detalhe: a atividade estouro típico desta célula. (B) Raster enredo mostrando todos os 61 repetições (2 min de intervalo inter-julgamento, 120 min total) da ativação induzida pela luz. Cada atividade unidade é plotado como um ponto. Clique aqui para ver maior figura .