Summary
En protokoll for å bygge en vev gjennomtrengende illuminator for å levere lys over store volumer med minimal diameter er presentert.
Abstract
Denne protokollen beskriver et stort volum illuminator, som ble utviklet for optogenetic manipulasjoner i ikke-menneskelige primas hjernen. Illuminator er en modifisert plast optisk fiber med etset tips, slik at lyset utsendt areal er > 100 x at en konvensjonelle fiber. I tillegg beskriver byggingen av den store volum illuminator, detaljer denne protokollen kvalitetskontroll kalibreringen brukes til å sikre selv lys distribusjon. Videre, denne protokollen beskriver teknikker for å sette inn og fjerne den store volum illuminator. Både overfladiske og dyp strukturer kan være opplyst. Denne store volum illuminator trenger ikke å være fysisk koblet til en elektrode, og fordi illuminator er laget av plast, ikke glass, vil det bare bøye i tilfeller når tradisjonelle optiske fibre ville knuse. Fordi denne illuminator leverer lys over behaviorally relevante vev volumer (≈ 10 mm3) med ingen større penetrasjon skade enn en vanlig optisk fiber, Letter den atferdsmessige studier med optogenetics i ikke-menneskelige primater.
Introduction
Optogenetic verktøy som tillater millisekund-presis, lys-drevet neuronal kontroll er utbredt funksjonell fysiologi og atferd i gnagere og virvelløse dyr. Tekniske utfordringer har imidlertid begrenset bruk av optogenetics i ikke-menneskelige primas hjernen, som har et volum ~ 100 x større enn den gnagere hjernen 1.
For å lette optogenetics studier i ikke-menneskelige primater, en illuminator ble utviklet for å håndtere to konkurrerende mål: stort volum belysning og minimal penetrasjon skade. Tidligere forsøk på å ta en av disse bekymringene har kommet på dyre til andre. Bunter av fiber lyser større volumer, men med økt diameter, og dermed skade2,3. Konisk glassfiber redusere penetrasjon skade, men smalt fokus til lys emitting areal < 100 µm2 4,5. Eksterne hjernen belysning gjennom et vindu i dura omgår utfordringen penetrasjon skade og tillate store volum belysning, men det kan bare brukes for noen overfladiske hjernen områder6.
Hvis du vil opprette et stort volum, liten diameter illuminator (figur 1a), etset spissen av en plast optisk fiber er varme koniske og kjernen og kledning er (figur 1bc). I motsetning til andre konisk fibre som fokuserer lys til en smal odde, gjør etsning lyset å flykte jevnt ut sider av spissen, dermed distribuere lys grovt over et stort område (figur 1 de). Fordi penetrasjon skaden er proporsjonal med penetrasjon diameter, denne illuminator har ingen flere gjennomtrenging skade enn en konvensjonelle fiber, men det har > 100 x lys emitting overflate område og leverer lys videre med 1/100th lys kraft tetthet i hjernen phantom (1.75% agarose) (figur 1e). Monte Carlo modell (figur 1f) illustrerer forskjellen i lys spredt mellom en konvensjonelle fiber og den store volum illuminator når de har like lett makten tettheter som deres lys emitting overflater. Hver illuminator er individuelt kalibrert med en integrert sfæren (figur 2a, b) for å sikre enda lysfordeling langs spissen (figur 2 c).
Denne store volum illuminator er validert med optogenetic manipulering av både atferd og neuronal avfyring i ikke-menneskelige primater. Fiber tips lengden kan tilpasses til noen hjernen og hvert dyr mottakelig enkeltfelt kart. Illuminator kan kobles til en gjennomtrengende elektrode neuronal opptak som dekker lengden på belysning. Videre, fordi fiber kan bære en farge av synlig lys, kan den kobles sammen med noen av de tilgjengelige optogenetic molekylene tilgjengelig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Merk: alle dyr prosedyrer var i henhold til NIH veiledning og ble godkjent av Massachusetts Institute av teknologi komiteen for Animal Care.
1. illuminator fabrikasjon
- bruker et par skarp saks til å kutte en del av 250 µm diameter plast optisk fiber som er minst 10 cm lengre enn ønsket totale illuminator.
- Fjerne 15-20 cm av polyetylen jakke fra den ene enden av plast med en 22 gauge wire stripper.
- Sikre den distale de fleste 3-5 cm strippet slutten av fiber i en tabell skruestikken klemme.
- Holder jacketed slutten av fiber stram i den ene hånden med en konstant stødig trekk. Fiber bør være parallelt med gulvet, vinkelrett vice. Opprettholde dette konstant spenning på fiber gjennom oppvarming og kjøling (trinn 1,5 og 1,6 nedenfor) slik at fiber forblir rett og stram som den tynner.
- Bruker den laveste innstillingen av en dobbel temperatur varmepistol (570/1000 ° F,), varme den strippede delen av fiber til det er tynnet til en diameter på 60-100 μm, eller om diameteren på et menneskehår.
- Opprettholde konstant spenning på fiber mens fiber avkjøles. Unnlatelse av å opprettholde spenningen kan forårsake fiber til å krølle.
- Bekrefter diameter tynnet tips under dissecting mikroskop. Alternativt kan man bruke markører i stedet.
- Hvis fiber ikke er tynn nok, gjentar du trinn 1.4 gjennom 1.6 for å oppnå ønsket tuppens diameter.
- Valgfritt hvis re rykk, sette et lite merke på den smaleste delen av fiber hvis det blir oppvarmet igjen slik at midten av varmepistol mål den smaleste delen av fiber.
- Hvis fiber er for tynn, starte på nytt.
- Når fiber kjølnet full og ønsket diameter er oppnådd, knip fiber 3 cm fra smaleste punktet på hver side. Med en rask, skarp trekk langs aksen av fiber, separat sidene for å opprette en konisk tips.
- Undersøke koniske spissen under en strømsparingsmodus (f.eks, 4 X) på disseksjon mikroskop. Hvis spissen gaffeldelte eller krøllet ( figur 1f), forkaste fiber.
- Klar til etch konisk tips ved å plassere et stykke lab tape mot slutten av spissen, forlater den siste 5 mm utsatt. Båndet beskytter fiber fra etsing over det ønskede lengden av lys utslipp. Denne tips lengden ble valgt basert på tykkelsen på primas cortex i målregion. En lengre eller kortere lengde kan utsettes avhengig av ønsket lengden av belysning. Hvis en annen etch tips lengde, kanten av lab tape kan flyttes nærmere til eller lenger fra den koniske spissen.
- Brett en liten (~ 1 tommers x 2 tommer) kvadratet av 5 μm silisiumkarbid skvulper ark over mellom tommelen og pekefingeren. Plassere fiber mellom de to sidene av skvulpende arket og forsiktig etch fiber med små sirkulære bevegelser, som om rulle en BB mellom tommelen og pekefingeren. Ofte rotere fiber slik at alle sidene er gravert jevnt. Vises fiber tipset “ sklifri ” for det blotte øye i områder som har vært etset, mens FN etset områder vises vanligvis glatt.
- Gjenta trinn 1.11 med en 3 μm aluminiumoksid lapping ark.
- Fester en kontakt på slutten av illuminator motsatt etset spissen. Dette gjør illuminator å koble til en optisk kabel eller laser.
Merk: Denne metoden er forskjellig fra den foretrukne metoden for å fikse glass / silica optiske fibre i ferrules. Fordi den metall ferrule er hardere enn plast optisk fiber, polering fiber og ferrule som en enhet etter liming kan skade plast optisk fiber som lille skår av metall produsert under polering prosessen kan legge seg i flat-kløyvde fiber.- Fjerne cirka 5 mm av polyetylen jakken fra den motsatte enden av illuminator bruker en 22 gauge wire stripper.
- Skjær den motsatte enden flat med en varm kniv å glatte overflaten.
- Polsk den motsatte enden flatt med suksessivt finere lapping ark: 5 µm, 3 μm, 1 μm og 0,3 µm.
- Sett flat motsatte slutten i en 260 µm indre diameter rustfritt stål ferrule før det er flush med slutten av ferrule.
- Visuelt bekrefte at den motsatte enden er glatt og jevnt polert med fiber mikroskop.
- Fjerne fiber fra ferrule og tape ferrule vertikalt på kanten av en tabell med fiber peker ned.
- Fylle en 1 mL sprøyte med plast epoxy og fest en stump 18 gauge nål til sprøyten.
- Bruke nålen epoxy ned til ferrule. Fyll ferrule helt med epoxy.
- Fiber inn i ferrule.
- Tørk eventuelle overskytende epoxy fra polerte overflaten av fiber med en våt lofri tørke før tørking hvis nødvendig. Ellers overflødig epoxy kan fjernes etter 12-24 h.
- Lagre fiber forsiktig før kalibrering og plassere et støvdeksel over ferrule.
2. Illuminator kalibrering og kvalitetskontroll
Merk: disse metodene for kalibrering vurdere for lys utgang ikke-linearitet på ulike avstander fra spissen av fiber. Ujevn lysfordeling vanligvis skyldes en “ humpete ” eller “ bølgete ” taper.
- Opprette en lys skjerming membran for øverst i integrere sfære ved hjelp av lett absorberende folie ( figur 2).
Merk: Bruk hansker når håndtering lys absorbere folie til å hindre hud oljer fra å lage lys reflekterer flekker.- Kaste en 2 ” av 4 ” stykke av lyset absorbere folie på seg for å danne en 2 ” x 2 ” plassen. en alternativ metode er å kutte en 2 ” x 2 ” plassen med en lys absorbere side og en lys reflekterer side (dvs. en side av standard aluminiumsfolie); men metoden folde-over er tryggere fordi det gir en kjedelig kanten for håndtering av membranen i det neste trinnet.
- brett lab bånd eller elektriske tape langs kantene på å binde kantene ikke-brettet. Dette både holder sidene sammen og beskytter mot kutt fra skarpe kanter.
- Punktere hull i midten av plassen med en 26 gauge nål.
- Fjerne store skruen på cap fra integrere sfæren og dekker åpningen med membranen. Plass hullet over midten. Hvis membranen ble opprettet med en lett absorberende og en lys reflekterer siden, plassere lyset absorbere side opp og lyset reflekterer side ned, mot innsiden av integrere sfæren.
Merk: Hindre støv og rusk å integrere sfæren og holde hullet sentrert, sikre membranen utenpå integrere sfæren med lab tape.
- Måle lys utgang langs tipset i 500 µm-trinn bruker en micromanipulator eller stereotaxic armen og en integrert sfære.
Merk: Vernebriller av riktige bølgelengden bør brukes når laser er på.- Koble den motsatte enden av fiber til en laser eller lys kilde, men ikke utløse lys ennå.
- Sikre illuminator til en stereotaxic holder (preferably med lab tape) med spissen 7-10 mm under bunnen av abonnenten.
- Skruen stereotaxic abonnenten til det stereotaxic armen
- Sett tuppen av illuminator med hullet i midten av mellomgulvet. Null i micromanipulator når spissen er på nøyaktig samme nivå som membranen.
- Slå av rommet lysene og null integrere sfæren.
- Utløse laser (eller andre lyskilder) og måle den totale lys kraften tilkobling med integrert sfæren.
Merk: Bruk laveste lysmengden mulig for kalibrering testing. - Lavere fiber 500 µm i integrere sfære og gjenta trinnet 2.2.6.
- Fortsette å senke fiber i integrere sfæren og måle totale lysstyrken i 500 µm-trinn til totalt lys kraft nivåer av
Forsiktig: Totalt lys kraft skal flate ut når hele spissen er i sfæren. Ikke Fortsett å senke fiber mer enn 1-2 mm utover den etset tips lengde. Hvis spissen kontakter nederst integrere sfæren, det kan smelte for og/eller ødelegge integrere sfæren.
- Bekrefte en jevnt etset fiber ved å plotte totale lys kraft produksjon som en funksjon av hvor langt fiber er senket i integrere sfæren å bekrefte linearitet.
3. i Vivo belysning
Merk: her, disse metodene vises med en plast modell i stedet for en ikke-menneskelige primas.
- Implantat en 25 mm diameter opptak kammer var implantert over hjernen området rundt før eksperimentering.
- Utføre anatomiske magnetisk resonans imaging (MRI) før eksperimentering. Plassere et egendefinert innspilling rutenett i kammeret og fyll den med sterilt kirurgisk smøremiddel for rutenettet visualisering og fastsettelse av hvilket dura og mål hjernen strukturer.
- Forberede en tårnet micro-stasjonen før hver testing økt.
- Påføre en 25 gauge guide rør med skrå tips til midten og lavere klemmer på stasjonen. To klemmer brukes til å sikre at guide røret forblir rett. Begge disse klemmer kan flyttes manuelt hvis ønskelig.
Merk: Guide røret kan epoxied eller loddet til klyper. - Sikre den store volum illuminator i øvre klemmen på samme stasjon. Denne klammeren er knyttet til stasjonen motoren.
- Tråd stort volum illuminator gjennom guide røret fullt og bekrefte at spissen av illuminator utvides forbi spissen av guide røret.
Merk: Lengden på illuminator som strekker seg forbi spissen av guide røret er lik avstanden fra dura til lavere margin målet hjernen regionen, som bestemmes via MRI. - Suge guide tunnelbane og illuminator i antiseptisk løsning (f.eks, chlorohexidine) å sterilisere.
- Påføre en 25 gauge guide rør med skrå tips til midten og lavere klemmer på stasjonen. To klemmer brukes til å sikre at guide røret forblir rett. Begge disse klemmer kan flyttes manuelt hvis ønskelig.
- Plassere et egendefinert sterilisert rutenett i ren kammeret og fest den på en pre-spesifiserte retning med en skrue på siden av kammeret. Rutenettet vises her har 1 mm avstand; men avstanden kan tilpasses etter behov.
Merk: Dette bør være identisk med rutenett og orientering i anatomiske Mr. - Sikre stereotactic micro-stasjonen holderen på opptak kammeret i en bestemt retning.
- Trekke den steriliserte illuminator fra guide røret ved å trekke illuminator opp med steril, sløv tang. Spissen av illuminator bør være 5-10 mm over tuppen av guide tube.
Merk: Illuminator vil bøye utover mellom guide røret og klemme. Dette vil ikke skade den fleksible illuminator. - Påføre mikro-stasjonen til abonnenten og plassere guide tube i målet rutenettet hullet.
- Lavere micro-stasjonen scenen før guide røret er bare gjennom hvilket dura.
Merk: Eventuelt kan en annen mikro-stasjon med en elektrode plasseres på scenen og senket i en annen rutenettet hull. Lokale feltet potensielle på denne elektrode viser en avstand-avhengige lys gjenstand, som kan brukes til å bekrefte illuminator plassering. - Forsøke lavere illuminator manuelt med sterilt tang.
- Hvis det er ingen motstand, trekke illuminator 5 - 10 mm og vente 10 min å tillate vevet å avgjøre og disposisjoner.
- Hvis det er fortsatt motstand på andre forsøk, trekke illuminator spissen i guide røret, lavere guide rør 0,25 mm, og prøv på nytt.
- Gjenta til illuminator lysbildene gjennom guide røret uten noen motstand.
- Lavere illuminator før det er stram.
Forsiktig: Ikke Skyv illuminator kraftig mot motstand. I disse tilfellene har guide røret vanligvis ikke trengt dura fullt. Skyve fiber kraftig vil føre til bøye på seg selv, hindrer fiber fra inn i hjernen og muligens ødelegge spissen ( figur 1 g).
- Koble ferrule på den andre enden av illuminator til større optikk definere eller laser.
- Sikrer at ingen lys er synlig for ikke-menneskelige primas.
- Bruker svart ut skjerming eller lett absorberende folie til fullt omfatte opptak tårnene.
- Plasserer alle optiske forbindelser i skjermet konvolutter laget av lett absorberende folie.
- Skjerme alle patch-kabler med enten lys absorbere folie eller svart elektrisk tape.
- Som en ekstra forholdsregel, plasserer en lokkefugl lysdiode (LED) bank av den samme lyset fargen i eksperimentet bak ikke-menneskelige primas og flash lysdioder fortløpende på 2,5 Hz. Dette hindrer at øynene justering fullt til mørke. Hvis det var utilsiktet lys lekkasje, denne blinkende lys vil bidra til å hindre lekkasjen som en opptreden utløser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Belysning av stor hjerne volumer i ikke-menneskelige primater tillater behaviorally relevante optogenetic manipulasjon. Acker et al. (2016) brukt dette store volum illuminator med rød-skiftet Halorhodopsin, Jaws 7 å studere timelige bidrag av frontal øye feltet (FEF) til minne-guidede saccades i to rhesus aper. Spesielt ble FEF neurons injisert med en viral vektor inneholder Jaws og deretter opplyst med rød-lys med den store volum illuminator under enten målet presentasjon, forsinkelsesperioden eller motor forberedelse periode for en minne-guidede saccade aktivitet 8. Figur 3 viser eksperiment betingelsene. Feil priser (f.eks, feil å kjøre minne-guidede saccades til riktig målplasseringen) betydelig økt med belysning for mål innen injisert mottakelig, men ikke for mål motsatt stedet for inaktivering / belysning (Figur 4a).
I tillegg til slike endringer av optogenetics, den store volum illuminator tillatt for inaktivering av nerveceller i tildelingsperioden full 2,5 cortex (Figur 4 c) og lys levering over 4,5 (figur 4b), noe som gjenspeiles av den optisk-indusert lokale feltet potensielle gjenstand 8.
Figur 1 . Stort volum Illuminator bredt distribuerer lys
en) optisk fiber/parring ermet/illuminator grensesnitt. b) etset kjernen og kledning spre lys forstand. c) lys-emitting 5 mm lange etset tips. d) sammenligning av tips figurer for en konvensjonell fiber og et stort volum illuminator. e) Illuminator og konvensjonelle optisk fiber med lik total input lys krefter i 1" kubikk hjernen phantom (1.75% agar). f) Monte Carlo modeller av det midterste tverrsnittet av en stort volum illuminator med 3 mm tips lengde (venstre) og en konvensjon flat kløyvde fiber i samme diameter med like lett makten tettheter på deres lys emitting overflater. Se utfyllende metoder av Acker et al., 2016 for detaljer om denne modellen. g) defekt stort volum illuminator med krøllete spissen. h) skadet stort volum illuminator tips fremvoksende fra guide rør. Dette tallet har blitt endret og gjengitt delvis fra Acker et al., 2016 8. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 . Stort volum Illuminator kalibrering
Dette tallet er gjengitt fra Acker et al., 2016 med mindre modifikasjoner. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 . Minne-guidede Saccade oppgaven med belysning eller humbug til forskjellige tider.
Dette tallet er gjengitt fra Acker et al., 2016 8. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4 . Behavioral og elektrofysiologiske effekter av Optogenetic hemming med stort volum belysning
en) feil priser økte betydelig med belysning. b) Raster tomter viser hemming av neurons spenner over 2,5 tykkelsen på cortex. c) lokale feltet potensial viser en lys gjenstand som spenner over 4,5. For b) og c), kontaktene er linjeavstand 0,5 mm fra hverandre over dybden i cortex, n = 426 prøvelser. Dette tallet er tilpasset og gjengitt fra Acker et al., 20168. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mens optogenetic verktøy er utbredt sykdom og fysiologi i gnagere, har teknisk utfordring belyse stor hjerne volumer begrenset bruken av optogenetics i ikke-menneskelige primater. Banebrytende studier i aper brukes store lys makt tettheter (~ 100 mW/mm2 til 20 W/mm2) til å belyse små volumer, kanskje < 1 mm3og rapportert beskjeden atferdsmessige effekter med eksitatoriske opsins i cortex4, 9,10,11 og en hemmende opsin i overlegen colliculus12.
Derfor ble en stort volum illuminator utviklet for å gi lys levering til store vev volumer. Med denne illuminator og rød-skiftet halorhodopsin, Haisommer, robust, optogenetically-stasjonen atferd ble observert i ikke-menneskelige primater8.
Protokollen beskrevet her kan endres avhengig av formålet med eksperimentet og geometri i vev målregion. For eksempel kan etset spissen av fiber forlenges eller forkortes avhengig av området atmosfære. Spissen kan trekkes med en tykkere tips enn beskrevet eller en større diameter fiber kan brukes til å opprette en mer robust illuminator. Mens denne protokollen beskriver en etset fiber tips, er det mulig å etse fiber både på spissen og et mer distale segment for ikke-sammenhengende belysning.
Kvalitetskontroller er en viktig del av denne protokollen. Spissen av et stort volum illuminator kan bli gaffeldelte eller krøllet (figur 1 g), spesielt hvis det er mekanisk skadet eller hvis det er trukket for tynn først. Trekke fiber med riktig mengde kraft konsekvent, trenger de fleste forskere et par timer med praksis. Gitt den lave kostnaden for gjør fiber (anbefaler plast optisk fiber koster mindre enn $ 0,03/meter), mange forskere bare fester fiber med perfekt tips til ferrules og derfor forkaste minst 30% av fibre for mindre tips feil. Ujevn lysfordeling oppdaget under kalibrering kan ordne nytt polering fiber spissen og re kalibrere fiber.
Videre bør spissen av illuminator kontrolleres etter hvert eksperiment. Hvis eksperimentator styrker illuminator gjennom guide røret før guide røret har trengt dura, illuminator vil bøye tilbake på seg selv og det kommer ikke til hjernen. Vanligvis er illuminator spissen ødelagt i disse tilfellene (figur 1 h). Bortsett fra motstanden mot illuminator innsetting fungerer lokale feltet potensielle som en i eksperimentet sjekk for riktig illuminator plassering. Hvis illuminator er bøyd opp over dura, vises ikke feltet lokale potensielle karakteristiske lys gjenstand, som fungerer som en sjekk for riktig illuminator plassering under eksperimentet.
Mens den store volum illuminator er designet for levering lys til flere kortikale lag samtidig, er det ikke velegnet til å belyse de mest overfladiske kortikale lagene skåner dypere lag eller belyse en enkelt lag av cortex individuelt. Hvis veldig romlig bestemt belysning, kan tradisjonelle fibre som fokuserer lys smalere eller overfladisk belysning gjennom vinduene i dura 6 være mer passende. Videre er fleksibiliteten til den store volum illuminator både en fordel og en begrensning. I motsetning glass optiske fibre, denne illuminator knuse ikke i hjernevevet, men denne fleksibiliteten gjør det også vanskelig å gå illuminator stor kortikale avstand (f.eks, 10 mm eller mer). Derfor for å målrette en meget dyp hjernens struktur (f.eks, pulvinar), må en guide rør være avansert siste dura og inn hjernevev å gi ekstra mekanisk forsterkning.
Total, denne metoden gir en vesentlig fordel over tidligere metoder fordi belysning av behaviorally relevante hjernen volumer i ikke-menneskelige primater, en nøkkel til å tilpasse optogenetics til ikke-menneskelige primas studier. Mens denne metoden har vist i FEF rhesus aper, ville det fungere på mange andre hjernen områder, og selv i andre tilsvarende stor hjerne arter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen
Acknowledgments
LCA erkjenner finansiering fra en NDSEG fellesskap, NSF-GRFP og venner av McGovern Institutt. EP erkjenner finansiering Harry og Eunice Nohara UROP fond, MIT klassen 1995 UROP Fund og MIT UROP fondet. ESB erkjenner finansiering fra NIH 2R44NS070453-03A1, IET Harvey prisen, og New York stamcelleforskningen Foundation-Robertson Award. RD erkjenner finansiering fra NIH EY017292. Michael Williams hjalp til å organisere og samle forsyninger før filmingen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Plastic optical fiber | Industrial fiber optics | SK-10 | 250 micron diameter, Super Eska line |
| Wire stripper | Klein Tools | 11047 | 22 gauge |
| Vise Clamp | Wilton | 11104 | Generic table mount vice clamp |
| Dual temperature heat gun | Milwaukee | 8975-6 | 570 / 1,000 °F |
| Lab marker | VWR | 52877 | |
| Dissection microscope | VistaVision | 82027-156 | Stereo microscope w/ dual incandescent light, 2X/4X magnification, available from VWR |
| Lab tape | VWR | 89097-972 | 4 pack of violet color; however, tape color does not matter |
| Silicon carbide lapping sheet | ThorLabs | LF5P | 5 micron grit, 10 pack |
| Aluminum oxide lapping sheet | ThorLabs | LF3P | 3 micron grit, 10 pack |
| Aluminum oxide lapping sheet | ThorLabs | LF1P | 1 micron grit, 10 pack |
| Calcined alumina lapping sheet | ThorLabs | LF03P | 0.3 micron grit, 10 pack |
| Hot knife | Industrial fiber optics | IF370012 | 60 Watt, heavy duty |
| Fiber inspection scope | ThorLabs | FS201 | optional |
| Stainless Steel Ferrule | Precision fiber optics | MM-FER2003SS-265 | 265 micron inner diameter |
| 1 mL syringe | BD | 14-823-30 | Luer-lok tip is preferable to reduce risk of leakage, but not strictly needed |
| Plastic epoxy | Industrial fiber optics | 40 0005 | |
| 18 gauge blunt needle | BD | 305180 | 1.5 inch length |
| Lint-free wipe (KimWipe) | ThorLabs | KW32 | available from many vendors |
| Light absorbing foil | ThorLabs | BKF12 | |
| Electrical tape | 3M | Temflex 1700 | Optional, may substitute other brands / models |
| 26 gauge sharp needle | BD | 305111 | 0.5 inch length |
| Micromanipulator | Siskiyou | 70750000E | may substitute other brands/models |
| Steretactic arm | Kopf | 1460 | may substitute other brands/models |
| Laser safety goggles | KenTeK | KCM-6012 | must be selected based on the color of laser used, example given here |
| Laser or other light source | vortran | Stradus 473-50 | example of blue laser |
| Integrating sphere | ThorLabs | S142C | Attached power meter, also available from ThorLabs, item #PM100D |
| Ultem recording chamber | Crist instrument company | 6-ICO-J0 | Customized with alignment notch |
| Tower microdrive with clamps | NAN | DRTBL-CMS | |
| Guide tube | Custom | N/A | Made from 25 gauge spinal needle (BD) or blunt tubing |
| NAN driver system | NAN | NANDrive | |
| Custom grid design | custom | custom | plans available upon request |
| Blunt forceps | FischerScientific | 08-875-8A | generic stainless steel blunt forceps |
| Digital calipers | Neiko | 01407A | available on amazon.com. May select a finer resolution caliper for more precise measurements. |
| Patch cable | ThorLabs | FG200LCC-custom | This is one example of many possible patch cables. As long as the fiber diameter is less than or equal to the fiber diameter of the large volume illuminator and as long as the connectors interface, any patch cable (glass or plastic, vendor purchased or made in the lab) is fine for this application. |
| Clear plastic dust caps | ThorLabs | CAPF | Package of 25 |
| ceramic split mating sleeve | Precision Fiber Products, Inc. | SM-CS1140S |
References
- Herculano-Houzel, S. The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. Front Hum Neurosci. 3, 31 (2009).
- Tamura, K., et al. A glass-coated tungsten microelectrode enclosing optical fibers for optogenetic exploration in primate deep brain structures. J Neurosci Meth. 211 (1), 49-57 (2012).
- Diester, I., et al. An optogenetic toolbox designed for primates. Nat Neurosci. 14 (3), 387-397 (2011).
- Dai, J., Brooks, D. I., Sheinberg, D. L. Optogenetic and Electrical Microstimulation Systematically Bias Visuospatial Choice in Primates. Curr biol. 24 (1), 63-69 (2014).
- Ozden, I., et al. A coaxial optrode as multifunction write-read probe for optogenetic studies in non-human primates. J Neurosci Meth. 219 (1), 142-154 (2013).
- Ruiz, O., et al. Optogenetics through windows on the brain in the nonhuman primate. J Neurophysiol. 110 (6), 1455-1467 (2013).
- Chuong, A. S., et al. Noninvasive optical inhibition with a red-shifted microbial rhodopsin. Nat Neurosci. 17 (8), 1123-1129 (2014).
- Acker, L., Pino, E. N., Boyden, E. S., Desimone, R. FEF inactivation with improved optogenetic methods. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (46), 7297-7306 (2016).
- Jazayeri, M., Lindbloom-Brown, Z., Horwitz, G. D. Saccadic eye movements evoked by optogenetic activation of primate V1. Nat Neurosci. 15 (10), 1368-1370 (2012).
- Gerits, A., et al. Optogenetically Induced Behavioral and Functional Network Changes in Primates. Curr Biol. 22 (18), 1722-1726 (2012).
- Ohayon, S., Grimaldi, P., Schweers, N., Tsao, D. Y. Saccade modulation by optical and electrical stimulation in the macaque frontal eye field. J Neurosci. 33 (42), 16684-16697 (2013).
- Cavanaugh, J., et al. Optogenetic inactivation modifies monkey visuomotor behavior. Neuron. 76 (5), 901-907 (2012).
