Визуализация кальция в Верхнем колликулусе мышей
April 21st, 2023
В этом протоколе подробно описана процедура визуализации кальциевых ответов в верхнем бугорке (СК) бодрствующих мышей, включая визуализацию активности одного нейрона с помощью двухфотонной микроскопии с оставлением коры нетронутой у мышей дикого типа, а также визуализацию всей СК с помощью широкопольной микроскопии у мутантных мышей с частичной корой.
Мои исследования сосредоточены на нейронном кодировании и механизмах обработки визуальной информации. Мы пытаемся ответить на вопрос о том, как различная информация кодируется в мозге, особенно в верхнем колликулусе, в соответствии с лежащими в его основе нейромеханизмами. Чтобы понять визуальную обработку, ученые комбинируют различные подходы, в том числе морфологию нейронов, антеградную и ретроградную трассировку, секвенирование IL, нейромоделирование, машинное обучение.
Задача состоит в том, чтобы удалить череп над SSA, разрезав и оставив в кости один больший кусок, скорее всего, не удастся, потому что кость прикреплена к твердой мозговой оболочке. Объединив две фотографии на широкопольном кальциевом изображении, наша недавняя работа выявила архитектуру функции направления движения в мыши SC как при разрешении одной ячейки, так и в глобальном масштабе. Мы обнаружили, что нейроны со схожими предпочтениями образуют участки длиной до 500 мкм под глобальным вверх при носовом движении.
С помощью нашего протокола мы устраняем два пробела в исследованиях. Во-первых, исследователи могут выполнять долговременную гипсовую визуализацию в мышиной СК с разрешением одной клетки, не нарушая кору головного мозга. Во-вторых, исследователи могут регистрировать нейроактивность по всей СК с помощью широкопольного микроскопирования.
Наш протокол позволяет визуализировать заднюю медиальную СК с разрешением одной клетки с интактной корой головного мозга у мышей. Кроме того, мы используем биосовместимую пробку для обнажения SC, что снижает инфекцию при хронической визуализации. Наши результаты позволяют изучить нейронное кодирование визуальной информации в большом поле зрения.
В сочетании с оптогенетикой можно изучать половину входных сигналов из разных областей мозга, модулирующих нейроактивность при СК.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
Это исследование предоставляет протокол для визуализации кальциевых реакций в верхнем коллекткулусе (SC) бодрствующих мышей, используя двухфотонную микроскопию для фиксации активности одиночных нейронов при сохранении коры у мышей дикого типа и применяя широкополевую микроскопию для всего SC у мутантных мышей с частичной корой.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Методы визуализации
- Обработка визуальной информации
Фон
- Верхний коллекткулус играет важную роль в обработке визуальной информации.
- Понимание нейронного кодирования в SC важно для выяснения механизмов обработки визуальной информации.
- Предыдущие методы визуализации могут нарушать целостность коры, усложняя долгосрочные исследования записи.
- Этот протокол стремится решить эти задачи, предоставляя минимально инвазивный подход для визуализации.
Цель исследования
- Установить надежный метод для долгосрочной кальциевой визуализации в SC мыши.
- Облегчить запись нейроактивности во всем SC без нарушения коры.
- Улучшить понимание того, как визуальная информация представлена на нейронном уровне в SC.
Используемые методы
- В исследовании применяются методы двухфотонной и широкополевой микроскопии.
- Используются модели мышей дикого типа и мутантов, применяя аденовирус для экспрессии GCaMP6m для кальциевой визуализации.
- Ключевые методологии включают имплантацию головной пластины, хирургический доступ для экспозиции SC и использование присоски для хронической визуализации.
- После вирусной инъекции наблюдается период восстановления в течение трех недель до начала визуализации.
- Подробные хирургические шаги обеспечивают минимальный ущерб окружающим тканям.
Основные результаты
- Протокол позволяет детально изучить активность нейронов, связанную с предпочтениями направления движения в SC.
- Результаты показывают, что нейроны с похожими предпочтениями могут кластеризоваться, влияя на обработку визуальных сигналов в обширных областях.
- Хроническая визуализация достижима с сохранением целостности коры, облегчая продолжающиеся исследования нейронной динамики.
- Комбинируя данные изображений с оптогенетикой, можно исследовать модулирующие входы из других областей мозга.
Выводы
- Это исследование устанавливает надежный метод для анализа кальциевой сигнализации в SC, значительно способствуя пониманию механизмов обработки визуальной информации.
- Описанные методы визуализации обещают прогресс в долгосрочных исследованиях нейронной активности у бодрствующих животных.
- Такие методологии улучшат исследование нейронных механизмов и их влияние на визуальное поведение и расстройства.
Часто задаваемые вопросы
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:41
Preparation of a Suction Cup and Plugs for Calcium Imaging in Mouse
4:30
Viral Construct (AAV) Injection in Mouse Superior Colliculus for Calcium Imaging
5:48
Implantation of the Headplate in Mouse for Calcium Imaging
6:40
Implanting the Plug in the Mouse for Calcium Imaging
8:06
Two‐Photon Calcium Imaging of Mouse Superior Colliculus Neurons
9:37
Wide‐Field Calcium Imaging of Mouse Superior Colliculus Neurons
