Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Öğrenme ve Hafıza Davranışları sırasında Astrosit-Nöron Aktivitesini Birden Fazla Beyin Bölgesinde KaydEtmek İçin İki Renkli Lif Fotometri Yöntemi

841 görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/70582

⸱

28 Nisan 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Guangxi Key Laboratory of Special Biomedicine/Advanced Institute for Brain and Intelligence, School of Medicine, Guangxi University, 2Brain Research Center and State Key Laboratory of Trauma and Chemical Poisoning, Third Military Medical University, 3Department of Neurology, Gansu Provincial Central Hospital

Bu makalede

Özet

Bu protokol, birden fazla hafıza ile ilgili beyin bölgesinde nöronlardan ve astrositlerden gelen kalsiyum sinyallerinin eşzamanlı kaydı için kapsamlı bir yöntem tanımı sunar ve öğrenme ve hafıza davranışı paradigmasında uygulanmasını gösterir.

Özet

Öğrenme ve hafıza, nöronlar ve astrositler arasındaki dağınık beyin bölgelerindeki koordinasyona kritik derecede bağlıdır. Astrositler, sinaptik iletimi ve nöronal uyarılabilirliği modüle eder, böylece hafızayla ilgili devrelerde bilginin kodlanmasına ve konsolide edilmesine katkıda bulunur. Astrositler ile nöronlar arasındaki bölge içi ve bölgeler arası korelasyonlar, hafıza ve bilişsel bozuklukların anlaşılması için çok önemlidir. Ancak, hafıza davranışı sırasında birden fazla bölgede astrositik ve nöron aktivitesinin eşzamanlı izlenmesi teknik olarak zordur. Burada, astrositler ve nöronlardan gelen bu kalsiyum sinyallerinin çeşitli hafıza ile ilgili bölgelerde eşzamanlı kaydedilmesini kolaylaştıran bir yöntem sunulur. Bu strateji, hücre tipine özgü çift renkli genetik olarak kodlanmış kalsiyum göstergeleri (GECI'ler), çok kanallı lif fotometri sistemi ve senkronize davranışsal takibi birleştirerek medial prefrontal korteks (mPFC), hipokampal CA1 bölgesi ve medial entorinal korteks (MEC) bölgesinde nöronal ve astrositik aktivitenin gerçek zamanlı izlenmesini sağlar. Temsil eden sonuçlar, nesne tanıma görevi sırasında bölgeler ve hücre tipleri arasında koordineli kalsiyum dinamiklerini gösterir. Bu yöntem, öğrenme ve hafıza süreçlerinin altında yatan astrosit–nöron etkileşimlerini araştırmak için tekrarlanabilir ve verimli bir deneysel çerçeve sağlar.

Giriş

Öğrenme ve hafıza, bilgi edinme, depolama ve geri kazanmayı içeren temel bilişsel süreçlerdir ve adaptif davranışların oluşumu için hayati öneme sahiptir. Bu süreçler, mekânsal navigasyon, nesne tanıma, bağlamsal ilişkilendirme ve karar alma gibi çeşitli karmaşık işlevlerin temelini oluşturur. Ayrıca, Alzheimer hastalığı, yaşa bağlı bilişsel hastalık ve travmatik beyin hasarı gibi bilişsel fonksiyon bozuklukları da hafıza oluşumundaanormallikler gösterir 1,2,3. Bu nedenle, öğrenmenin ve hafızanın sinirsel temelini kapsamlı bir şekilde anlamak, farklı hücre tipleri arasındaki dinamik etkileşimin aydınlatılmasını gerektirir. Bu etkileşim, bilginin kodlanması ve alınması sırasında bu bölgeler içinde ve arasında gerçekleşir.

Geleneksel olarak, hafıza oluşumunun ağırlıklı olarak nöron aktivitesi tarafından belirlendiği düşünülüyordu. Ancak, kapsamlı araştırmalar astrositlerin bilgi kodlama, konsolidasyon ve geri alım işlemlerini önemli ölçüde düzenlediğini göstermiştir. Bunu, sinaptik iletimi modüle ederek, nöron uyarılabilirliğini düzenleyerek, gliotransmitterleri salgılayarak ve metabolikdestek sağlarlar 4,5,6,7,8. Astrositler nöronlarla dinamik olarak etkileşime girer ve çift yönlü iletişim topluca "astrosit-nöron ağı" olarak adlandırılır9,10,11. Bu nedenle, astrositler ve nöronlar arasındaki koordineli etkileşimleri anlamak, öğrenme ve hafızanın hücresel ve ağ mekanizmalarını anlamak için çok önemlidir.

Öğrenme ve hafıza, birden fazla beyin bölgesi arasında bilginin dinamik entegrasyonuna bağlıdır. Astrositler ve nöronlar arasındaki etkileşimler sadece lokal mikrodevrelerle sınırlı değildir; hafızayla ilgili olan dağınık beyin bölgelerine yayılır; medial prefrontal korteks (mPFC), hipokampal CA1 bölgesi ve medial entorinal korteks (MEC) dahildir. mPFC, hafıza konsolidasyonu ve uzun vadeli hafıza düzenlemesinde rol oynamıştır; CA1, epizodik bellek kodlama ve yeniden aktivasyonda merkezi bir konumdur; ve MEC, mekânsal ve çok modlu bilgi entegrasyonu için bir merkez olarak hizmet eder ve hipokampal–kortikaldevre 12,13,14,15,16'ya temel girdi sağlar. Biriken kanıtlar, bu bölgelerdeki astrositlerin nöronlarla koordineli bölgeler arası dinamiklere katıldığını, öğrenme ve hafıza sırasında bilgi akışı ve durum geçişlerinde kilit roller oynadığınıgöstermektedir 17,18.

Astrositlerin ve nöronların hafıza işlemedeki sinerjistik işlevinin tanınması artmış olsa da, serbest hareket eden hayvanların davranışları sırasında hem astrositlerde hem de nöronların birden fazla hafızayla ilişkili beyin bölgesinde kalsiyum aktivitesinin aynı anda izlenmesinde önemli bir teknik zorluk hâlâ devam etmektedir. İki fotonlu görüntüleme yüksek uzamsal çözünürlüklü görüntüleme sunar ancak derinlik ve baş sabitlemeile sınırlıdır 19,20; Çok kanallı elektrofizyoloji yüksek zamanlı çözünürlüklü kayıtlar sağlar ancak hücre tipi özgüllüğünden yoksundur ve astrositik kalsiyum sinyallerini ayırt edemez. Böylece, serbest hareket eden farelerde birden fazla hafıza ile ilgili beyin bölgesinde astrositik ve nöronal kalsiyum sinyallerinin eşzamanlı kaydedilmesini sağlayan bir yöntem geliştirilmiştir. Genetik olarak kodlanmış kalsiyum göstergeleri (GECI'ler), genetik olarak kodlanmış floroforların floresansını modüle eden CaM/M13'te Ca2+ bağımlı konformasyon değişiklikleri aracılığıyla hücre içi Ca2+ dinamiklerini bildirir. Çift renkli GECI yaklaşımları, yeşil ve kırmızı kalsiyum sensörleri gibi spektral olarak ayrılabilir göstergeleri ve hücre tipine özgü promotorları kullanarak aynı beyin bölgesinde astrositik ve nöronal Ca2+ aktivitesinin eşzamanlı kaydedilmesini sağlar. Hücre tipine özgü çift renkli GECI'ler (GCaMP6f ve jRGECO1a) ile çok kanallı lif fotometri sistemi birleştirerek, mPFC, CA1 ve MEC'deki nöronlar ve astrositlerde kalsiyum aktivitesinin gerçek zamanlı izlenmesi sağlanmıştır. Ayrıca, yeni nesne tanıma (NOR) görevini örnek alarak, öğrenme görevlerinde beyin bölgeleri ve hücre tipleri arasında koordineli kalsiyum dinamikleri gösterilmiştir. Bu yöntem, öğrenme ve hafıza sırasında beyin bölgeleri arasında astrosit-nöron topluluğu aktivitesini araştırmak için tekrarlanabilir, güvenilir ve ölçeklenebilir bir protokoldür.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Tüm hayvan deneyleri, Üçüncü Askeri Tıp Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (Hayvan Etik Onay No.: AMUWEC20230126) tarafından onaylanmış ve hayvanların etik muamelesini sağlamak amacıyla Üçüncü Askeri Tıp Üniversitesi Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Rehberi'ne uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Reaktifler ve kullanılan ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

Deney yapanın güvenliğini sağlamak için, canlı hayvanlar ve viral vektörlerle ilgili tüm deneysel prosedürler koruyucu giysiler, steril eldivenler ve maske giyilerek gerçekleştirildi. Tüm cihazlar kullanımdan önce iyice sterilize edildi ve deneme yüzeyleri her deneyden önce ve sonra %70 etanol ile temizlendi. Kalan malzemeler ise kurumsal atık bertaraf düzenlemelerine uygun olarak bertaraf edildi. Tüm reaktifler ve ekipmanlar, deri veya gözlerle doğrudan temas etmemek için ele alındı.

1. Hayvan hazırlığı ve viral kullanımla

  1. 4 aylık C57BL/6 fareleri (her iki cinsiyet) 12 saatlik ışık/karanlık döngüsünde besliyor ve yiyecek ile suya imkansız erişim sağlıyor.
  2. AAV5-GfaABC1D-GCaMP6f veya AAV9-hSyn-jRGECO1a aliquotlarını 0–4 °C'de buzda hemen önce çözmek.
  3. Çekilmiş cam mikropipet'i (uç çapı 15–25 μm) bir şırıngaya bağlayın ve mikroenjeksiyon pompasına monte edin.
  4. Fareyi steril bir cerrahi platforma koyun ve tüm aletleri %70 etanol ile dezenfekte edin.

2. Stereotaksik viral enjeksiyon

NOT: Bu çalışmada iki aşamalı bir virüs enjeksiyon stratejisi kullanıldı. Mevcut deneysel koşullarda, bu strateji güvenilir ve istikrarlı şekilde uygulanabilir ve ortaya çıkan ifade deseni beklenen hücre tipine özgü promotor profiliyle tutarlıdır.

  1. İlk ameliyat: astrositler için AAV5-GfaABC1D-GCaMP6f (Titer: 7 × 1012 vg/mL) enjeksiyonu
    1. Bir odada %3 isofluran ile anestezi başlatın, ardından burun konisi aracılığıyla %0,8–%1,2 isofluran ile anestezi sürdürün (kurumsal onaylı protokollere uygun olarak).
    2. Vücut sıcaklığını ısıtıcı ped kullanarak 37–38 °C arasında tutun ve korneanın kurumasını önlemek için oftalmik merhem uygulayın.
    3. Saç derisi tüylerini çıkarın ve cildi iyice dezenfekte edin. Orta hat kesimi yapın ve kafatası yüzeyini ortaya çıkarın.
    4. Kafayı stereotaksik enstrümana yerleştirin, bregma ve lambda dikişlerini aynı yatay düzlemde ayarlayın ve çerçeveyi daha da ayarlayarak her iki tarafta bregmaya 2 mm yan noktaların eşit olmasını sağlar.
    5. Fare beyni atlası kullanarak stereotaksik koordinatları belirleyin, referans noktası olarak bregma kullanın.
      mPFC: AP +1.8 mm, ML +0.3 mm, DV −3.0 mm
      CA1: AP −2,1 mm, ML +1,6 mm, DV −1,2 mm
      MEC: AP −4,5 mm, ML −2,9 mm, DV −2,0 mm
    6. Her bölgenin üstüne 0,6 mm (çap) dairesel kraniotomi delin, kafatasını açtıktan sonra dura mater'i nemli ve sağlam tutun.
    7. GCaMP6f virüsünü şırıngaya 5 nL/s ile doldurun ve şırıngayı stereotaksik kola takın.
    8. Pipeti yavaşça indirin, 0,6 nL/s ile 150 nL enjekte edin, 8 dakika bekleyin, sonra 0,1 mm/s hızda çekin. Bu prosedürü tüm bölgeler için tekrarlayın.
    9. Kesiyi doku yapıştırıcısı ile kapatın ve viral ifadeye 2 hafta bekleyin.
  2. İkincil cerrahi: Nöronlar için AAV9-hSyn-jRGECO1a (Titer: 1 × 1013 vg/mL) enjeksiyonu.
    NOT: Ameliyat, ilk virüs enjeksiyonundan 14 gün sonra yapıldı.
    1. Yukarıda açıklandığı gibi anesteziyi başlatın ve sürdürün (Adım 2.1.1).
    2. Vücut sıcaklığını koruyun ve gözleri koruyun.
    3. Orta hat boyunca saç derisini tekrar açın ve kafatasını düzleştirin.
      NOT: Kafatası bregma ve lambda aynı yatay düzlemde hizalanarak düzleştirildi.
    4. İlk ameliyattan kalan kraniotomi pencereleriyle aynı yerlerde temiz doku kalıntıları var, dura mater'i sağlam olarak ortaya çıkar.
    5. Koordinatları referans noktası olarak bregma kullanarak ayarlayın, enjeksiyonları daha önce açıklanan aynı koordinat ve derinliklerde kesin olarak gerçekleştirin.
    6. jRGECO1a virüsünü 5 nL/s ile doldurun ve şırıngayı takın.
    7. 150 nL'yi 0.6 nL/s ile enjekte edin, 8 dakika bekleyin ve yavaşça çekin. Bu işlemi tüm bölgeler için tekrarlayın ve viral ifadeye 3 hafta bekleyin.

3. Çok bölgeli fiber fotometri probu implantasyonu

NOT: jRGECO1a enjeksiyonundan hemen sonra yapın.

  1. Optik fiber ferrulunu stereotaksik tutucuya takın.
  2. Lifi (1,25 mm ferrule, 200 μm çekirdek, NA 0,39) viral enjeksiyon derinliğinden 100–150 μm yukarıya yerleştirin:
    mPFC: AP +1.8 mm, ML +0.3 mm, DV −2.9 mm
    CA1: AP −2,1 mm, ML +1,6 mm, DV −1,1 mm
    MEC: AP −4,5 mm, ML −2,9 mm, DV −1,9 mm
  3. Kraniotomiyi doku yapıştırıcısı ile mühürleyin ve ferrule'ü diş çimentosuyla sabitleyin.

4. Çok kanallı fiber fotometri kaydı

NOT: İki kalsiyum göstergesinin stabil ve tam ifadesini sağlamak için, ikinci virüs enjeksiyonundan üç hafta sonra çok kanallı fiber optik fotometri yapıldı ve kayıt yapıldı.

  1. Fareleri üç gün boyunca günde bir kez fiber sistemine ve arenaya alıştırın.
    1. 3 haftalık viral ifadenin ardından, fareyi %3 izofluran ile kısa süreliğine anestezi edin.
    2. Paketlenmiş optik fiberin bir ucunu fiber fotometri toplama sistemine bağlayın.
    3. Uyarılma ışığını iki dalga boyuna ayarlayın: 470 nm ve 560 nm.
    4. Alım frekansını 30 Hz'e ayarlayın.
    5. Paketlenmiş lifin diğer ucundaki üç kolu üç beyin bölgesine bağlayın: Kanal 1 mPFC'ye, Kanal 2 CA1'e, Kanal 3 MEC'ye.
    6. Fareleri yan uzunluğu 50 cm olan açık bir alana yerleştirin ve serbest keşfe izin verin.
    7. 10 dakika sonra lifi kesin ve fareleri ev kafeslerine geri getirin.
  2. Yeni Nesne Tanıma Görevi sırasında fiber fotometri kaydı
    NOT: Her denemeden önce platformu ve nesneleri %75 etanol ile temizleyin.
    1. İki aynı nesneyi çapraz olarak zıt dörtlüklere yerleştirin.
    2. Fiber demetini hafif anestezi halinde bağlayın.
    3. Farelerin nesneleri 10 dakika keşfetmesine izin verin, sonra lifi çıkarmadan ev kafeslerine geri götürün.
    4. Farelerde yeni nesne tanıma testi sırasında fiber fotometri kaydı yapılabilir.
      NOT: Kararlı kayıt verileri için fazla talep artefaktları varsa duruşma hariç tutulur.
      1. Uyarıcı lazerleri ayarlayın:
        GCaMP6f (astrositler) için 470 nm
        jRGECO1a (nörronlar) için 560 nm
      2. Kalsiyum sinyallerini 30 Hz'de kaydedin, 30 Hz'de video takibi ile senkronize olun. Alma başlatıldığında video çerçevesinin içinde (farenin görsel alanının dışında) bir lazer diyotunu zamansal işaretleyici olarak konumlandırın.
      3. Öğrenme aşamasından on dakika sonra, bir nesneyi yeni bir nesneyle değiştirin ve fareyi 10 dakika keşfetmek için geri koyun.
      4. Fiberi seramik ferrule ile ayırın ve fareleri ev kafeslerine geri getirin.

5. Veri işleme ve analiz

NOT: Fiber fotometri kayıtlarında Ca2⁺ geçiciliğini, yalnızca genliği gürültübandı 21,22,23'ün standart sapmasının üç katını aşıyorsa gerçek sinyal olarak sınıflandırın. Yeni Nesne Tanıma Testi (NORT)Protokolü 24:D nesnelerin etkileşimlerini, farelerin nesneye dokunarak ya da burunlarıyla koklayarak fiziksel temas kurduğu olaylar olarak tanımlar. Sinyal niceliklendirmesi için, temel çizgiyi -2 ile -1 s penceresindeki ortalama sinyal olarak tanımlayın (t=0'daki etkileşim başlangıcına göre). Peri-olay analiz penceresini, her nesne etkileşiminin başlatılmasından sonra 2 saniyeden 4 saniyeye kadar ayarlayın, belirlenmiş protokollere uygun olarak.

  1. Floresan izlerini analiz yazılımına aktarın.
    NOT: Floresans sinyal işleme, standart fiber fotometri iş akışları izlenerek özel analiz yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yazılımın kendisi açık kaynak değildir ve paylaşılamaz. Fiber fotometri sinyal işleme ile ilgili genel metodolojik değerlendirmeler için son metodolojiraporları 25'e bakınız.
  2. Başlangıç düzeltmesi yapın ve kalsiyum sinyallerini senkronize video kullanarak NOR görevinin başlangıcına hizalar.
  3. Bölgeler arası ve çift renk karşılaştırmaları için ΔF/F'yi Z-puanlarınadönüştürün 9:
    figure-protocol-1
    figure-protocol-2
    NOT:
    (ΔF/F)orta: ΔF/F ortalaması.
    (ΔF/F)STD: ΔF/F'nin standart sapması.
    Fraw: ham floresans yoğunluğu.
    Fbaşlangıç: başlangıç floresans yoğunluğu (önceden tanımlanmış başlangıç dönemi üzerindeki ortalama).
  4. Yeni ve tanıdık nesne keşfi sırasında astrosit ve nöronal kalsiyum yanıtları için eğri altı alan (AUC) gibi metrikleri nicelikle ölçün.

6. Kayıttan sonra histolojik doğrulama

  1. Fareyi aşırı dozda pentobarbital ile anestezi yapın ve reflekslerin tamamen kaybolduğu doğrulana kadar.
  2. Normal salin ile transkardiyal perfüzyon yapın, ardından %4 paraformaldehit (PFA) uygulanır.
  3. Beyni dikkatlice disseksiye ve 4 °C'de 12–24 saat boyunca %4 PFA ile sabitleyin.
  4. Beyni, 4 °C'de PBS'de %30 sukroza aktarın, ta ki doku kriyokoruma için batana kadar.
  5. Beyni optimal kesme sıcaklığı bileşiğine yerleştirin, dondurun ve kryostat kullanarak koronal kesitleri (40 μm kalınlığında) kesin.
  6. Viral ifadeyi ve lif yerleşimini doğrulamak için immünfloresan boyama yapın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yukarıda açıklanan protokole dayanarak, 4 aylık C57 farelerinin mPFC, CA1 ve MEC'sini hedefleyen çift renkli çoklu bölgeli fiber kayıt gerçekleştirildi. Mevcut çalışmada, iki gösteriyi sıralı olarak tanıtmak için iki aşamalı bir viral enjeksiyon stratejisi uyguladık. Deneysel koşullarımız altında, bu strateji güvenilir ve istikrarlı şekilde uygulanabilir ve ortaya çıkan ifade deseni beklenen hücre tipine özgü promotor profiliyle tutarlıdır.

0. Gün, AAV5-GfaABC...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu çalışmada, öğrenme ve hafıza ile ilgili davranışlar sırasında farelerin birden fazla hafıza ile ilgili beyin bölgesinde astrositik ve nöronal kalsiyum aktivitesinin eşzamanlı kaydedilmesi için bir yöntem geliştirildi. Tek bölgeli görüntüleme28 veya elektrofizyolojik tekniklerden farklı olarak, çok bölgeli senkron kayıt, dağıtık bellek ağları arasında koordineli dinamikleri yakalar ve böylece öğrenme ve hafıza araştırmalarında güçlü bir araçold...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar tarafından finansal veya başka bir çıkar çatışması ilan edilmez.

Teşekkürler

Bayan Jia Lou teknik yardımı için takdir edilmiş, Sai Te Xin Si (yapay zeka aracı) ise dil düzenleme yardımı için takdir edilmiştir. Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (hibe no. 82371485, 82588301, 32400932) ve Çin, Chongqing Doğa Bilimleri Vakfı'ndan (hibe no. CSTB2024NSCQ-JQX0024, 2024NSCQ-MSX1104).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
75 RN 5uL SYR W/O NEEDLEHamilton7634-01Virüs enjeksiyonu için mikropipete bağlanır
AAV5-GfaABC1D-GCaMP6fAddgene52925Astrosit-spesifik GCaMP6f ekspresyonu
AAV9-hSyn-NES-jRGECO1aAddgene100854Nöron-spesifik kırmızıya kaymış kalsiyum göstergesi
Bepanthen Göz ve Burun MerhemiBepanthenMA0008Kornea kurumasını önler
Seramik kılıflı bağlı optik fiberlerInperBFO-1x3-W1.25İmplantasyon yapılan fiberleri fotometri sistemine bağlar
KameraMind VisionMV-SUA502C-TDavranış videoları kalsiyum sinyalleriyle senkronize edilir
Diş çimentosuNISSINSuper-Bond C&BFerülleri kafatasına sabitlemek için kullanılır
Ferül tutucuInperSCH-1.25İmplantasyon sırasında seramik ferülü sabit tutar
Izofluran buharlaştırıcı & Anestezi sistemiRWD Life ScienceR510-29Anestezi indüksiyonu ve bakımı için
Çok kanallı fiber fotometri sistemiRWD Life ScienceR821Çift renk kaydı için
OFRS yazılımıRWD Life ScienceKaydedilen kalsiyum sinyallerini analiz eder
Optik fiberlerRWD Life ScienceR-FOC-BL200C-39NHedef beyin bölgesine implante edilir
Stereotaktik aletRWD Life Science68801Hassas viral enjeksiyon ve fiber implantasyonu için kullanılır
Şırınga pompasıKD Scientific788130Virüsü kontrollü oranlarda verir
Dokuya yapıştırıcı3M Animal Care Products1469SB VetbondKesici kapama için

Kaynaklar

  1. Eichenbaum, H. Memory: Organization and Control. Annu Rev Psychol. 68, 19-45 (2017).
  2. Kamatham, P. T., Shukla, R., Khatri, D. K., Vora, L. K. Pathogenesis, diagnostics, and therapeutics for Alzheimer’s disease: Breaking the memory barrier. Ageing Res Rev. 101, 102481(2024).
  3. Graff-Radford, J., et al. New insights into atypical Alzheimer’s disease in the era of biomarkers. Lancet Neurol. 20 (3), 222-234 (2021).
  4. Araque, A., et al. Gliotransmitters travel in time and space. Neuron. 81 (4), 728-739 (2014).
  5. Khakh, B. S., Sofroniew, M. V. Diversity of astrocyte functions and phenotypes in neural circuits. Nat Neurosci. 18 (7), 942-952 (2015).
  6. Di Castro, M. A., et al. Local Ca2+ detection and modulation of synaptic release by astrocytes. Nat Neurosci. 14 (10), 1276-1284 (2011).
  7. Savtchouk, I., Volterra, A. Gliotransmission: Beyond Black-and-White. J Neurosci. 38 (1), 14-25 (2018).
  8. Perea, G., Navarrete, M., Araque, A. Tripartite synapses: Astrocytes process and control synaptic information. Trends Neurosci. 32 (8), 421-431 (2009).
  9. Wang, H., et al. Mapping multi-regional functional connectivity of astrocyte-neuronal networks during behaviors. Neurophotonics. 11 (4), 045010(2024).
  10. Lines, J., Martin, E. D., Kofuji, P., Aguilar, J., Araque, A. Astrocytes modulate sensory-evoked neuronal network activity. Nat Commun. 11 (1), 3689(2020).
  11. Lines, J., et al. Astrocyte-neuronal network interplay is disrupted in Alzheimer’s disease mice. Glia. 70 (2), 368-378 (2022).
  12. Brincat, S. L., Miller, E. K. Frequency-specific hippocampal-prefrontal interactions during associative learning. Nat Neurosci. 18 (4), 576-581 (2015).
  13. DeNardo, L. A., et al. Temporal evolution of cortical ensembles promoting remote memory retrieval. Nat Neurosci. 22 (3), 460-469 (2019).
  14. Kitamura, T., et al. Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory. Science. 356 (6333), 73-78 (2017).
  15. Gonzalo Cogno, S., et al. Minute-scale oscillatory sequences in medial entorhinal cortex. Nature. 625 (7994), 338-344 (2024).
  16. Roudi, Y., Moser, E. I. Grid cells in an inhibitory network. Nat Neurosci. 17 (5), 639-641 (2014).
  17. Williamson, M. R., et al. Learning-associated astrocyte ensembles regulate memory recall. Nature. 637 (8045), 478-486 (2025).
  18. Curreli, S., Bonato, J., Romanzi, S., Panzeri, S., Fellin, T. Complementary encoding of spatial information in hippocampal astrocytes. PLoS Biol. 20 (3), e3001530(2022).
  19. Oheim, M., Michael, D. J., Geisbauer, M., Madsen, D., Chow, R. H. Principles of two-photon excitation fluorescence microscopy and other nonlinear imaging approaches. Adv Drug Deliv Rev. 58 (7), 788-808 (2006).
  20. Helmchen, F., Denk, W. Deep tissue two-photon microscopy. Nat Methods. 2 (12), 932-940 (2005).
  21. Zhang, K., Chen, X. Sensory response in host and engrafted astrocytes of adult brain in vivo. Glia. 65 (12), 1867-1884 (2017).
  22. Qin, H., et al. A visual-cue-dependent memory circuit for place navigation. Neuron. 99 (1), 47-55.e44 (2018).
  23. Yao, J., et al. A corticopontine circuit for initiation of urination. Nat Neurosci. 21 (11), 1541-1550 (2018).
  24. Mirzayi, P., Shobeiri, P., Kalantari, A., Perry, G., Rezaei, N. Optogenetics: Implications for Alzheimer’s disease research and therapy. Mol Brain. 15 (1), 20(2022).
  25. Simpson, E. H., et al. Lights, fiber, action! A primer on in vivo fiber photometry. Neuron. 112 (5), 718-739 (2024).
  26. Chen, T. W., et al. Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).
  27. Dana, H., et al. Sensitive red protein calcium indicators for imaging neural activity. Elife. 5, 12727(2016).
  28. Serikov, A., Martsishevska, I., Shin, W., Kim, J. Protocol for in vivo dual-color fiber photometry in the mouse thalamus. STAR Protoc. 5 (2), 102931(2024).
  29. Gilbert, C. D. Horizontal integration and cortical dynamics. Neuron. 9 (1), 1-13 (1992).
  30. de Pasquale, F., Corbetta, M., Betti, V., Della Penna, S. Cortical cores in network dynamics. Neuroimage. 180 (Pt B), 370-382 (2018).
  31. Suthard, R. L., et al. Engram reactivation mimics cellular signatures of fear. Cell Rep. 44 (10), 116409(2025).
  32. Sandoval, K. C., Rychlik, J., Choe, K. Y. Calcium dynamics in hypothalamic paraventricular oxytocin neurons and astrocytes associated with social and stress stimuli. eNeuro. 12 (5), (2025).
  33. Srinivasan, R., et al. Ca(2+) signaling in astrocytes from Ip3r2(-/-) mice in brain slices and during startle responses in vivo. Nat Neurosci. 18 (5), 708-717 (2015).
  34. Spellman, T., et al. Hippocampal-prefrontal input supports spatial encoding in working memory. Nature. 522 (7556), 309-314 (2015).
  35. Hu, W., et al. Optogenetics sheds new light on tissue engineering and regenerative medicine. Biomaterials. 227, 119546(2020).
  36. Liddelow, S. A., et al. Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia. Nature. 541 (7638), 481-487 (2017).
  37. Shah, D., et al. Astrocyte calcium dysfunction causes early network hyperactivity in Alzheimer’s disease. Cell Rep. 40 (8), 111280(2022).
  38. Jiménez-Balado, J., Eich, T. S. GABAergic dysfunction, neural network hyperactivity and memory impairments in human aging and Alzheimer’s disease. Semin Cell Dev Biol. 116, 146-159 (2021).
  39. Lin, R., Guo, Y., Jiang, W., Wang, Y. Advanced technologies for the study of neuronal cross-organ regulation: a narrative review. Adv Technol Neurosci. 1 (2), 166-176 (2024).
  40. Reitman, M. E., et al. Norepinephrine links astrocytic activity to regulation of cortical state. Nat Neurosci. 26 (4), 579-593 (2023).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Çift Renkli FotometriKalsiyum GörüntülemeGenetik Kodlu İndikatörlerMedial Prefrontal KorteksHipokampal CA1Medial Entorhinal KorteksDavranışsal Takip
Öğrenme ve Hafıza Davranışları sırasında Astrosit-Nöron Aktivitesini Birden Fazla Beyin Bölgesinde KaydEtmek İçin İki Renkli Lif Fotometri Yöntemi
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.