Miniscope registrando sinais de cálcio no hipocampo de camundongos navegando em uma pluma de odor

Minha pesquisa visa entender como o cérebro processa informações olfativas e espaciais. E estamos tentando entender o papel dos neurônios CA1 do hipocampo na navegação da pluma de odor. Atualmente, a tecnologia de gravações de neurônios em movimento livre com microscópios em miniatura tem sido usada para avançar na pesquisa no campo.

Descobrimos que é possível decodificar a trajetória do camundongo navegando na pluma de odor com base em neurônios e sinais de cálcio no CA1 dorsal. Esta técnica combina as vantagens da tecnologia de mini-escopo para registrar sinais de cálcio GCaMP com a linha bem estabelecida de navegação espacial do hipocampo CA1. para entender melhor como os circuitos neurais conduzem comportamentos complexos, investigaremos como a navegação da pluma de odor é prejudicada em um modelo de camundongo da doença de Alzheimer com função anormal do hipocampo CA1.

Para começar, construa uma câmara com duas paredes de acrílico, teto de acrílico e um piso de cloreto de polivinila amplamente expandido. As outras duas paredes exclusivas na frente e atrás devem facilitar o fluxo de ar. Posicione quatro conjuntos de fontes de odor emparelhados com bicos de fornecimento de água separados por 10 centímetros ao longo do eixo X.

Instale uma câmera digital rápida acima da arena para monitorar o comportamento animal. Use um código python personalizado para gerenciar o hardware da arena de odor e o software integra a câmera e todo o hardware para configurar o experimento. Configure a câmera digital para exportar um sinal de clock ao gravar quadros de vídeo para sincronização post-hoc com o miniscópio.

Coloque um detector de fotoionização em miniatura de resposta rápida, ou PID, próximo à fonte de odor e posicione outro 10 centímetros mais longe. Altere a chave de ganho no painel frontal do controlador PID para a posição X cinco. Em seguida, mude o interruptor da bomba no painel frontal do controlador PID para a posição alta.

Verifique o diodo emissor de luz ou a luz de status do LED no painel frontal do controlador para garantir que a saída do sensor mostre volume zerotage na ausência de odores. Mude o deslocamento do potenciômetro para zero, a saída de tensão na ausência de odores e ligue a válvula de odor na arena de odor. Meça o atraso na detecção da pluma de odor com o PID em cada local após a abertura da válvula.

Para começar, configure a câmara, a câmera e o detector de fotoionização, ou sensores PID, para o experimento. Para treinar o mouse, solicite que ele se mova para a parte de trás da arena. Depois que o mouse chegar à parte de trás, entregue manualmente o odor e a água em uma pista aleatória e deixe o mouse localizar a fonte e beber a água.

Depois que o mouse aprender a iniciar testes, mude para um software automatizado para entrega de odor. Na tarefa de navegação de odor de duas pistas, selecione aleatoriamente uma das duas portas de odor para fornecer odor. E recompense o mouse com água quando atingir a bica de água correta Fixe o mouse e coloque o mini osciloscópio em cima da placa de base usando um micro manipulador.

Aperte o parafuso de fixação para prender o mini escopo. Ajuste a lente eletroumectante para encontrar o plano focal ideal, garantindo o maior número de células com a maior intensidade de fluorescência. Para obter a faixa dinâmica ideal, use CA1 dorsal e amarre um camundongo GCaMP de seis F, definindo a potência do miniosciloscópio para cerca de 30% a uma taxa de aquisição de 30 hertz.

Solte o mouse dentro da arena de odor com o mini escopo preso à placa de base. Inicie a aquisição com a placa de interface para gravar a lógica do transistor-transistor, ou saída TTL da câmera digital, e o mini osciloscópio para sincronização. Comece a gravar o miniscópio e os filmes comportamentais e ligue o software automatizado para a tarefa de navegação de odor de dois bicos.

Em seguida, sincronize os metadados da arena de odor, os quadros de câmeras digitais gravados e os quadros do miniscópio usando o código MATLAB synchronize_files_jove.m. Usando a correção de norma, execute a correção de movimento dos quadros de minisescopo sincronizados. Identifique as regiões de interesse com sinais delta F por F zero variáveis no tempo usando extrato.

Use o conjunto de comportamento e o observatório de trajetória neural para visualizar o comportamento e as regiões de interesse de cada tentativa separada. A resposta do PID aumentou significativamente após a liberação da pluma de odor, indicando o momento da entrega do odor. Múltiplos transientes de cálcio foram observados no CA1 dorsal do camundongo durante a navegação do odor, correlacionando-se com eventos de odor e recompensa de água.

As respostas de cálcio foram associadas a diferentes estágios da tarefa de navegação, incluindo início da tentativa, tomada de decisão e retorno. A trajetória espacial do camundongo foi decodificada a partir dos sinais de cálcio, revelando o papel do CA1 dorsal no mapeamento de odores e informações espaciais.