A imagem de cálcio in vivo usando lentes ópticas implantadas tornou-se uma técnica central para monitorar a atividade neuronal em nível populacional em animaiscomportados 1,2,3,4,5,6. Ao permitir registros longitudinais de conjuntos neuronais geneticamente definidos, essa abordagem forneceu insights críticos sobre a dinâmica dos circuitos subjacentes à percepção, aprendizagem etomada de decisão 2,6,7,8. No entanto, o sucesso da imagem baseada em lente depende não apenas do acesso óptico, mas também da cuidadosa consideração de restrições anatômicas específicas de cada região. Regiões corticais como o córtex pré-frontal (CPF), estruturas de profundidade média como o hipocampo dorsal e alvos profundos como o hipocampo ventral, diferem substancialmente na orientação dos circuitos e na tolerância ao deslocamento dos tecidos, entre outros fatores. Essas diferenças anatômicas exigem estratégias cirúrgicas específicas de região para seleção e implantação de lentes. Estudos anteriores estabeleceram métodos confiáveis para imagens de neurônios CA1 dorsais em camundongos fixos com a cabeça usando lentes implantadasverticalmente 6,9,10,11, e lentes baseadas em prismas são amplamente usadas para imagenscorticais 7,8, onde o acesso óptico lateral permite registros específicos de todo ou laminar, dependendo da orientação do circuito alvo. Embora essas abordagens compartilhem o princípio comum do acesso óptico por meio de lentes implantadas, elas impõem restrições cirúrgicas distintas que devem ser abordadas de maneira específica para cada região.
Apesar da adoção crescente dessa técnica, uma fonte comum de falha experimental não está no mal-entendido conceitual, mas na falta de orientações cirúrgicas suficientemente detalhadas e específicas para cada região. Na prática, registros falhados frequentemente resultam de craniotomia imprecisa, remoção de tecido subótima ou insuficiente consideração de restrições vasculares e estruturais específicas da região. Embora procedimentos gerais de implantação de lentes tenham sido descritos em protocolos anteriores9, 10, 11, 12, as nuances cirúrgicas práticas que determinam o sucesso da imagem, especialmente aquelas que diferem entre as regiões alvo, permanecem incompletamente documentadas.
Este protocolo de vídeo preenche essa lacuna fornecendo orientações explícitas e específicas para região para seleção e implantação de lentes em alvos corticais e hipocampais, usando o PFC e as regiões CA1 dorsal e ventral do hipocampo como exemplos representativos. Especificamente, descrevemos três estratégias de implantação, cada uma adaptada às restrições anatômicas e cirúrgicas da região-alvo e destacamos pontos-chave de decisão e armadilhas técnicas associadas a cada abordagem.
Na imagem de CA1 do hipocampo dorsal, o diâmetro relativamente grande das lentes convencionais frequentemente exige aspiração de tecido para criar espaço suficiente para a implantação. Se a remoção do tecido for incompleta ou realizada de forma inadequada, o tecido ao redor pode ser comprimido em vez de deslocado, levando ao acúmulo de neurônios próximos à superfície do cristalino e à formação de camadas celulares densamente compactas que obscurecem o plano de imagem pretendido. Para o hipocampo ventral, localizado profundamente no cérebro, a mira precisa exige controle exato do ângulo de inserção, trajetória e velocidade de penetração para minimizar danos nos tecidos e garantir a posição correta. Por outro lado, a implantação de lentes prismáticas para imagem de CPP dá maior ênfase à minimização do sangramento e preservação da integridade cortical por meio de uma craniotomia precisa e inserção cuidadosa do cristalino para evitar danos vasculares.
Este protocolo é destinado a pesquisadores que planejam implementar a imagem de cálcio baseada em lente GRIN em alvos corticais ou hipocampais em roedores, especialmente aqueles que enfrentaram desafios na reprodutibilidade cirúrgica ou qualidade da imagem. É mais aplicável ao mirar o CA1 dorsal, CA1 ventral ou córtex pré-frontal, e ao usar lentes GRIN ou prismáticas padrão em combinação com um miniscópio ou sistema de imagem equivalente montado na cabeça. Pesquisadores que atuam em outras regiões cerebrais ou que utilizam diferentes configurações de hardware devem tratar os princípios específicos de região descritos aqui como diretrizes adaptáveis, e não como procedimentos fixos. Ao documentar explicitamente essas considerações práticas, este vídeo visa reduzir a tentativa e erro, melhorar a reprodutibilidade em laboratórios e fornecer uma estrutura de princípios para selecionar estratégias de implantação apropriadas.