Bir koku bulutunda gezinen farelerin hipokampusunda kalsiyum sinyallerini kaydeden miniskop

Araştırmam, beynin koku alma ve mekansal bilgileri nasıl işlediğini anlamayı amaçlıyor. Ve hipokampal CA1 nöronlarının koku tüyü navigasyonundaki rolünü anlamaya çalışıyoruz. Şu anda, minyatür mikroskoplarla nöronların serbestçe hareket eden kayıtları teknolojisi, bu alandaki araştırmaları ilerletmek için kullanılmaktadır.

Dorsal CA1'deki nöronlara ve kalsiyum sinyallerine dayanarak koku tüylerinde gezinen farenin yörüngesini çözmenin mümkün olduğunu bulduk. Bu teknik, GCaMP kalsiyum sinyallerini kaydetmek için mini kapsam teknolojisinin avantajlarını, iyi kurulmuş CA1 hipokampus uzamsal navigasyon sırası ile birleştirir. nöral devrelerin karmaşık davranışları nasıl yönlendirdiğini daha iyi anlamak için, anormal CA1 hipokampus fonksiyonuna sahip Alzheimer hastalığının bir fare modelinde koku tüyü navigasyonunun nasıl bozulduğunu araştıracağız.

Başlamak için, iki akrilik duvarlı, akrilik tavanlı ve geniş genişletilmiş bir polivinil klorür zeminli bir oda inşa edin. Ön ve arkadaki diğer iki benzersiz duvar hava akışını kolaylaştırmalıdır. Su dağıtım ağızlarıyla eşleştirilmiş dört set koku kaynağını X ekseni boyunca 10 santimetre aralıklarla yerleştirin.

Hayvan davranışlarını izlemek için arenanın üzerine hızlı bir dijital kamera kurun. Koku arenası donanımını yönetmek için özel bir python kodu kullanın ve yazılım, deneyi kurmak için kamerayı ve tüm donanımı entegre eder. Dijital kamerayı, mini kapsam ile post-hoc senkronizasyon için video kareleri kaydederken bir saat sinyalini dışa aktaracak şekilde ayarlayın.

Koku kaynağının yakınına hızlı yanıt veren bir minyatür fotoiyonizasyon dedektörü veya PID yerleştirin ve 10 santimetre daha uzağa bir tane daha yerleştirin. PID kontrol cihazının ön panelindeki kazanç anahtarını X beş konumuna değiştirin. Ardından PID kontrol cihazının ön panelindeki pompa anahtarını yüksek konuma getirin.

Sensör çıkışının koku yokluğunda sıfır voltaj gösterdiğinden emin olmak için kontrolörün ön panelindeki ışık yayan diyotu veya LED durum ışığını kontrol edin. Potansiyometre ofsetini sıfıra, koku verici yokluğunda voltaj çıkışına getirin ve koku alanındaki koku valfini açın. Vanayı açtıktan sonra her yerde PID ile koku bulutunun algılanmasındaki gecikmeyi ölçün.

Başlamak için, deney için odayı, kamerayı ve fotoiyonizasyon dedektörünü veya PID sensörlerini kurun. Fareyi eğitmek için, arenanın arkasına geçmesini isteyin. Fare arkaya ulaştıktan sonra, koku ve suyu rastgele bir şeritte manuel olarak verin ve farenin kaynağı bulmasına ve suyu içmesine izin verin.

Fare denemeleri başlatmayı öğrendiğinde, koku iletimi için otomatik yazılıma geçin. İki şeritli koku navigasyon görevinde, koku iletmek için iki koku bağlantı noktasından birini rastgele seçin. Ve doğru su musluğuna ulaştığında fareyi suyla ödüllendirin, Kafa, fareyi sabitleyin ve mini dürbünü bir mikro manipülatör kullanarak taban plakasının üzerine yerleştirin.

Mini dürbünü sabitlemek için ayar vidasını sıkın. En uygun odak düzlemini bulmak için elektro ıslatma lensini ayarlayın ve en yüksek floresan yoğunluğuna sahip en fazla sayıda hücreyi sağlayın. Optimum dinamik aralık elde etmek için, dorsal CA1'i kullanın ve bir GCaMP altı-F fareyi bağlayın, mini kapsam gücünü 30 hertz edinme hızında yaklaşık %30'a ayarlayın.

Taban plakasına takılı mini dürbün ile fareyi koku arenasının içine bırakın. Transistör-transistör mantığını veya dijital kameranın TTL çıkışını ve senkronizasyon için mini kapsamı kaydetmek için arayüz kartıyla satın almaya başlayın. Mini skop ve davranışsal filmleri kaydetmeye başlayın ve iki ağızlı koku navigasyon görevi için otomatik yazılımı açın.

Ardından, MATLAB kodunu synchronize_files_jove.m'yi kullanarak koku alanı meta verilerini, kaydedilmiş dijital kamera çerçevelerini ve mini kapsam çerçevelerini senkronize edin. Norm düzeltmesini kullanarak, senkronize edilmiş mini kapsam çerçevelerinin hareket düzeltmesini gerçekleştirin. Extract kullanarak zaman arasında değişen delta F ile F sıfır sinyalleri ile ilgilenilen bölgeleri belirleyin.

Her bir ayrı denemenin davranışını ve ilgi alanlarını görselleştirmek için davranış topluluğu ve nöral yörünge gözlemevini kullanın. PID tepkisi, koku tüyünün serbest bırakılması üzerine önemli ölçüde artmıştır, bu da koku iletiminin zamanlamasını gösterir. Koku navigasyonu sırasında farenin dorsal CA1'inde, koku ve su ödülü olaylarıyla ilişkili olarak çoklu kalsiyum geçişleri gözlendi.

Kalsiyum yanıtları, deneme başlatma, karar verme ve geri dönme dahil olmak üzere navigasyon görevinin farklı aşamalarıyla ilişkilendirildi. Farenin uzamsal yörüngesi, kalsiyum sinyallerinden çözüldü ve dorsal CA1'in koku ve uzamsal bilgileri haritalamadaki rolünü ortaya çıkardı.