Stor volym, beteendemässigt relevant belysning för optogenetik i icke-mänskliga primater

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Ett protokoll för att bygga en vävnad genomträngande illuminator för att leverera ljus över stora volymer med minimal diameter presenteras.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Acker, L. C., Pino, E. N., Boyden, E. S., Desimone, R. Large Volume, Behaviorally-relevant Illumination for Optogenetics in Non-human Primates. J. Vis. Exp. (128), e56330, doi:10.3791/56330 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Det här protokollet beskriver en stor volym illuminator, som utvecklades för optogenetic manipulationer i den icke-mänskliga primater hjärnan. Upplysaren är en modifierad plast optisk fiber med etsad spets, sådan som den ljusavgivande yta är > 100 x i en konventionell fiber. Förutom som beskriver byggandet av stora volymer Upplysaren, Detaljer detta protokoll kvalitetskontroll kalibrering används för att säkerställa även ljusfördelning. Ytterligare, det här protokollet beskriver tekniker för att infoga och ta bort stor volym Upplysaren. Både ytliga och djupa strukturer kan belysas. Denna stora volym illuminator behöver inte vara fysiskt kopplad till en elektrod och eftersom lampan är gjord av plast, inte glas, det helt enkelt kommer att böja under omständigheter när traditionella optiska fibrer skulle splittras. Eftersom denna illuminator ger ljus över behaviorally relevanta vävnad volymer (≈ 10 mm3) med inga större penetration skador än en konventionell optisk fiber, underlättar det beteendevetenskapliga studier med optogenetik i icke-mänskliga primater.

Introduction

Optogenetic verktyg, som möjliggör millisekund-exakt, ljus-driven neuronala kontroll används ofta att studera funktionella fysiologi och beteende i gnagare och ryggradslösa djur. Men har tekniska utmaningar begränsat användningen av optogenetik i den icke-mänskliga primater hjärnan, som har en volym ~ 100 x större än gnagare hjärnan 1.

För att underlätta optogenetik studier på icke-mänskliga primater, en belysningsanordning var utformad för att ta itu med två konkurrerande mål: belysning av stora volymer och minimal penetration skador. Tidigare försök att adress en av dessa farhågor har kommit på den dyra för den andra. Buntar av fibrer belysa större volymer men med ökad diameter, och därmed skada2,3. Avsmalnande Glasfibrar minska penetration skador, men snävt fokus ljus till ljusavgivande ytor < 100 µm2 4,5. Yttre hjärnan belysning genom ett fönster i dura kringgår utmaningen att penetration skador och kan tillåta för stor volym belysning, men det kan endast användas för några ytliga hjärnan områden6.

För att skapa en stor volym, liten diameter illuminator (figur 1a), etsade spetsen på en optisk fiber är värme avsmalnande och core och beklädnad är plast (figur 1bc). Till skillnad från andra avsmalnande fibrer som fokuserar ljuset till en smal punkt, tillåter etsningen ljuset att fly jämnt ut sidorna av spets, således fördela ljus i stort sett över ett stort område (figur 1 de). Eftersom penetration skador är proportionell mot penetration diameter, denna illuminator har ingen mer penetration skada än en konventionell fiber, men det har > 100 x den ljusavgivande yta området och levererar ljus mer allmänt med 1/100 ljus makt densitet i en hjärna phantom (1,75% agaros) (figur 1e). En Monte Carlo modell (figur 1f) illustrerar skillnaden i ljusspridningen mellan en konventionell fiber och stor volym Upplysaren när de har lika ljus makt tätheter som sin ljusavgivande ytor. Varje illuminator kalibreras individuellt med en integrerande sfär (figur 2a, b) för att säkerställa även ljusfördelning längs spetsen (figur 2 c).

Denna stora volym illuminator har validerats med optogenetic manipulation av både beteende och neuronala bränning i icke-mänskliga primater. Fiber tip längd kan anpassas till någon hjärnan och att varje djur har enskilda receptiva fält karta. Lampan kan kopplas ihop med en genomträngande elektrod för neuronal inspelningar som spänner över längden på belysning. Ytterligare, eftersom fibern kan bära någon färg av synligt ljus, det kan kopplas ihop med någon av de tillgängliga optogenetic molekylerna tillgängliga.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Obs: alla djur förfaranden var enligt riktlinjerna som NIH och godkändes av Massachusetts institutet av teknologi utskottet Animal Care.

1. illuminator Fabrication

  1. använder ett par av vass sax för att klippa en del av 250 µm diameter plast optisk fiber som är minst 10 cm längre än önskat totala illuminator.
  2. Ta bort 15-20 cm av polyeten jacka från ena änden av plast optisk fiber med hjälp av en 22 gauge tråd strippa.
  3. Säkra den distala de flesta 3-5 cm av den skalade ändan av fibern i ett skruvstäd bordsklämman.
  4. Håll mantlade slutet av fibern spänd i ena handen med en konstant stadig pull. Fiber ska vara parallell med golvet, vinkelrätt mot vice. Upprätthålla denna konstant spänning på fibern under uppvärmning och kylning (steg 1.5 och 1.6 nedan) så att fibern förblir rak och spänd eftersom det tunnar.
  5. Med den lägsta inställningen av en dubbel temperatur värmepistol 570/1,000 ° F, värm den avisolerade delen av fibern tills det är vattenlöslig till en diameter på 60-100 μm eller om diametern på ett hårstrå.
  6. Upprätthålla en konstant spänning på fibern samtidigt som fibern svalna. Underlåtenhet att upprätthålla spänningen kan orsaka fibern curl.
  7. Bekräfta diameter tunnas spetsen i dissekera Mikroskop. Alternativt kan man använda bromsok i stället.
    1. Om fibern inte är tunt nog, upprepa steg 1.4 genom 1.6 som behövs för att uppnå önskade spets diameter.
    2. Tillval om åter dra, sätta ett litet märke på den smalaste delen av fiber om det kommer att värmas igen så att mitten av värmepistol riktar den smalaste delen av fibern.
    3. Om fiber är för tunn, börja om.
  8. När fibern har full svalnat och önskad diameter har uppnåtts, nyp fibern 3 cm från den smalaste punkten på vardera sidan. Med en snabb, skarp dra längs axeln av fiber, separata sidor för att skapa en avsmalnande spets.
  9. Undersöka den avsmalnande spetsen under en låg effekt (t.ex., 4 X) på dissektion Mikroskop. Om spetsen är kluven eller böjda ( figur 1f), kassera fibern.
  10. Förbered till etch avsmalnande spetsen genom att placera en tejpbit lab nära slutet av spetsen, lämnar den sista 5 mm utsätts. Tejpen skyddar fibern från etsning ovanför önskad längd på ljusöppningen. Denna spets längd valdes baserat på tjockleken på primater cortex i målregionen. En längre eller kortare längd kan utsättas beroende på önskad längd av illumination. Om en annan etch tip längd önskas, i utkanten av lab tejpen kan flyttas närmare till eller vattenhastigheten avsmalnande spets.
  11. Vik en små (~ 1 tum x 2 tum) kvadrat med 5 μm kiselkarbid överlappande plåt över mellan tummen och pekfingret. Placera spetsen på fibern mellan de två sidorna av arket överlappande och försiktigt etch fibern med små cirkulära rörelser, som om rullande en BB mellan tummen och pekfingret. Ofta rotera fibern så att alla sidor är etsade jämnt. Den fiber spetsen visas “ ruggas upp ” för blotta ögat i områden som har varit etsas, medan un-etsade områden visas normalt släta.
  12. Upprepa steg 1.11 med en 3 μm aluminiumoxid läppning ark.
  13. Anbringa en koppling på slutet av Upplysaren motsatt etsad spets. Detta tillåter lampan att ansluta till en optisk kabel eller laser.
    Obs: Denna metod skiljer sig från den föredragna metoden för fastställande av glas / silica optiska fibrer i bussningarna. Eftersom metall hylsan är hårdare än plast optisk fiber, polering fiber och bleck som en enhet efter limning kan skada plast optisk fiber som små skärvor av metall som produceras under polering kan bädda in sig i platt-kluvna fiber.
    1. Ta bort ca 5 mm av polyeten jackan från den motsatta änden av Upplysaren använder en 22 gauge tråd strippa.
    2. Skär den motsatta änden platta med en varm kniv att jämna ut ytan.
    3. Polska den motsatta änden platta med successivt finare läppning ark: 5 µm, 3 μm, 1 μm och 0,3 µm.
    4. Infoga lägenheten mittemot änden till en 260 µm innerdiameter rostfria hylsan tills det är jäms med slutet av hylsan.
    5. Visuellt bekräfta att den motsatta änden är smidigt och jämnt polerade med fiber Mikroskop.
    6. Ta bort fiber från hylsan och tejpa bussningen vertikalt på kanten av ett bord med fiber pekar nedåt.
    7. Fyller en 1 mL spruta med plast epoxi och fäst en trubbig 18 gauge nål på sprutan.
    8. Använda nålen för att applicera epoxi ner i hylsan. Fyll hylsan helt med epoxi.
    9. In hylsan fibern.
    10. Torka någon överflödig epoxi från polerad yta av fibern med en våt luddfri torka före torkning vid behov. Annars överflödig epoxi kan tas bort efter 12-24 h.
    11. Lagra fibern försiktigt tills kalibreringen och placera ett dammskydd över hylsan.

2. Illuminator kalibrering och kvalitetskontroll

Obs: dessa metoder för kalibrering utvärdera ljus utgång icke-linjäritet på olika avstånd från spetsen av fibern. Ojämn ljusfördelning vanligtvis resulterar från en “ ojämn ” eller “ vågig ” Kona.

  1. Skapa en ljus avskärmning membran för toppen av den integrerande sfär med ljus absorberande folie ( figur 2).
    Obs: Bär handskar när hantering ljusabsorberande folie att undvika hud oljor från att skapa ljus reflekterande fläckar.
    1. Vik a 2 ” med 4 ” bit av ljusabsorberande folie över på sig att bilda en 2 ” x 2 ” square. en alternativ metod är att skära en 2 ” x 2 ” torg med en ljusabsorberande sida och en ljusreflekterande sida (dvs. en sida av standard aluminiumfolie); men metoden dubbelvikt är säkrare eftersom det ger en tråkig kant för hantering av membranen i nästa steg.
    2. vik lab band eller eltejp längs kanterna på torget för att binda de icke-vikta kanterna. Detta både håller sidorna ihop och skyddar mot skärskador från vassa kanter.
    3. Punktera ett hål i mitten av torget med en 26 gauge nål.
    4. Ta bort den stora skruven på locket från den integrerande sfären och täcker öppningen med membranen. Placera hålet över centrum. Om membranet skapades med en ljus absorberande och en ljusreflekterande sida, placera den ljusabsorberande sida upp och ljusreflekterande nedåt, som vetter mot insidan av den integrerande sfären.
      Obs: Att förhindra damm och smuts kommer in den integrerande sfären och för att hålla hålet centrerad, säkra membranet på utsidan av den integrerande sfären med lab tejp.
  2. Åtgärd ljus utgång längs spetsen i steg om 500 µm med hjälp av en micromanipulator eller stereotaxic arm och en integrerande sfär.
    Obs: Skyddsglasögon av lämplig våglängd bör bäras när lasern är på.
    1. Anslut den motsatta änden av fiber till en laser- eller ljus källa, men inte utlösa ljus utgång ännu.
    2. Secure Upplysaren till en stereotaxic hållare (utrikeshandelsteorirably med lab tejp) med spets 7-10 mm under botten av innehavaren.
    3. Skruv stereotaxic innehavaren till den stereotaxic arm
    4. Justera toppen av Upplysaren med hålet i mitten av membranet. Noll i micromanipulator när spetsen är på exakt samma nivå som membranen.
    5. Slå av. rummet ljus och noll den integrerande sfären.
    6. Utlösa laser (eller annan ljuskälla) och mät den totala ljus makt utgång med integrerande klotet.
      Obs: Använd det lägsta möjliga ljusflödet för kalibrering testning.
    7. Sänka den fiber 500 µm i det integrerande sfär och upprepa steget 2.2.6.
    8. Fortsätta sänka fiber i den integrerande sfären och mäta totala ljusflöde i 500 µm steg tills totala ljus makt nivåer off.
      Varning: Totala ljus makt bör plana ut när hela spetsen är på området. Fortsätt inte att sänka fibern mer än 1-2 mm utanför den etsade spets längd. Om spetsen kontakter botten av den integrerande sfären, det kan smälta eller förstöra den integrerande sfären.
  3. Bekräfta en jämnt etsade fiber genom plottning totala ljus effekt som en funktion av hur långt fiber har sänkts i den integrerande sfären att bekräfta linjäritet.

3. in Vivo belysning

Obs: här, dessa metoder visas med en plast modell snarare än en icke-mänskliga primater.

  1. Implantat en 25 mm diameter inspelning kammare var implanteras över hjärnan området av intresse innan experiment.
  2. Utföra anatomiska magnetisk resonanstomografi (MRT) före experiment. Placera en anpassad inspelning rutnät i kammaren och fyll den med sterila kirurgiska smörjmedel för att rutnätet visualisering och fastställa nivån dura och målet hjärnan strukturer.
  3. Förbereda en tower mikro-enheten före varje provning session.
    1. Anbringa en 25 gauge ledhylsan med avfasade spetsen till mitten och lägre klämmor på enheten. Två klämmor används för att säkerställa att ledhylsan förblir raka. Båda dessa klämmor kan flyttas manuellt om så önskas.
      Obs: Ledhylsan kan epoxied eller lödas till klämmorna.
    2. Säkra stor volym Upplysaren i övre klämman på samma enhet. Denna klämma bifogas drivmotorn.
    3. Tråd stor volym Upplysaren genom ledhylsan fullt och bekräfta att spetsen på Upplysaren sträcker sig förbi spetsen av ledhylsan.
      Obs: Längden på illuminator som sträcker sig tidigare spetsen av ledhylsan är lika med avståndet från dura till den nedre marginalen av målet hjärnregionen, som bestäms via MRI.
    4. Blöt guide röret och illuminator i antiseptisk lösning (t.ex., chlorohexidine) att sterilisera.
  4. Placera en anpassad steriliserad rutnät inne i ren kammaren och fäst den på en förspecificerad orientering med en skruv på sidan av kammaren. Rutnätet visas här har 1 mm mellanrum; dock avståndet kan anpassas efter behov.
    Obs: Detta bör vara identisk med rutnät och läggning används i anatomiska MRI.
  5. Secure stereotaktisk mikro-drive innehavaren på inspelning förbränningskammaren i en förutbestämd riktning.
  6. Återkalla steriliserad Upplysaren från ledhylsan genom att dra lampan med steril, trubbig pincett. Spetsen av belysningen bör vara 5-10 mm ovanför spetsen av ledhylsan.
    Obs: Belysningen kommer att böja utåt mellan ledhylsan och klämman. Detta skadar inte flexibla Upplysaren.
  7. Anbringa mikro-enheten till innehavaren och placera ledhylsan i målet rutnät hål.
  8. Sänka mikro-drive scenen tills ledhylsan är bara genom nivån av dura.
    Obs: Om så önskas, kan en andra mikro-enhet med en elektrod placeras på scenen och sänkte i ett olika rutnät hål. Fältet lokala potentiella på denna elektrod visar en distansera-anhörig ljus artefakt, som kan användas för att bekräfta illuminator placering.
  9. Försök lägst Upplysaren manuellt med steril pincett.
    1. Om det finns något motstånd, återkalla Upplysaren 5 - 10 mm, vänta 10 min så att vävnaden att bosätta sig och försök igen.
    2. Om det finns fortfarande motstånd på det andra försöket, återkalla illuminator spetsen in ledhylsan, lägre guiden rör 0,25 mm och försök igen.
    3. Upprepa tills illuminator bilderna genom ledhylsan utan något motstånd.
    4. Sänk Upplysaren spänd.
      Varning: Skjut inte Upplysaren kraftfullt mot motstånd. I dessa fall ledhylsan vanligtvis har inte trängt in dura fullt. Att trycka fibern kraftfullt kommer att få den att böja på sig, att förhindra fiber från in hjärnan och eventuellt förstöra spetsen ( figur 1 g).
  10. Ansluta hylsan på andra änden av Upplysaren till större optik inrätta eller laser.
  11. Se till att inget ljus är synlig för den icke-mänskliga Primaten.
    1. Använda black-out avskärmning eller ljus absorberande folie fullt omfatta inspelning tornen.
    2. Placera alla optiska anslutningar i skärmade kuvert tillverkade av ljusabsorberande folie.
    3. Sköld alla patch kablar med antingen ljusabsorberande folie eller svart eltejp.
    4. Som en extra försiktighetsåtgärd, placera en bulvan lysdiod (LED) bank av den samma ljus färg som används i försöket bakom den icke-mänskliga Primaten och blinkar lysdioderna oavbrutet på 2,5 Hz. Detta förhindrar att ögonen anpassa sig helt till mörker. Om det fanns oavsiktlig ljus läckage, detta blinkande ljus skulle bidra till att förhindra att läckan tjänstgör som en beteendevetenskaplig utlösare.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Belysning av stora hjärnan volymer i icke-mänskliga primater möjliggör beteendemässigt relevant optogenetic manipulation. Acker o.a. (2016) används denna stora volym illuminator med den röd-skiftade Halorhodopsin, käkar 7 att studera fältet frontal öga (FEF) till minne-guidad saccades i två rhesusapor temporal bidrag. Specifikt, var FEF nervceller injiceras med en viral vektor som innehåller Jaws och sedan belyses med rött ljus med stor volym Upplysaren under antingen målet presentationen, fördröjningstid eller motor förberedelsetiden för en minne-guidad saccade aktivitet 8. bild 3 visar villkor som experiment. Felprocenten (t.ex., misslyckanden att utföra minne-guidad saccades till ordentlig målplatsen) ökade signifikant med belysning för mål i den injicerade receptiva fältet, men inte för mål motsatt platsen för inaktivering / belysning (Figur 4a).

Förutom de beteendeförändringar som induceras av optogenetik, stor volym Upplysaren tillåtet för inaktivering av nervceller över den fullständiga 2,5 mm spännvidd på cortex (figur 4 c) och ljus leverans över 4,5 mm (figur 4b), vilket framgår av den optiskt-inducerad lokala fältet potentiella artefakt 8.

Figure 1
Figur 1 . Stor volym Illuminator distribuerar brett ljus
en) optisk fiber/parning ärm/illuminator gränssnitt. b) etsad kärna och beklädnad sprida ljus i stort. c) lysdioder 5 mm långa etsad spets. d) jämförelse av tip former för en konventionell fiber och en stor volym illuminator. e) Illuminator och konventionella optisk fiber med lika total ingående ljus befogenheter i 1 ”cubic hjärnan phantom (1,75% agar). f) Monte Carlo modeller av mellersta tvärsnittet av en stor volym illuminator med 3 mm spets längd (vänster) och en konvention platta kluvna fiber lika diameter med lika ljus makt tätheter på sin ljusavgivande ytor. Se kompletterande metoder för Acker et al., 2016 för detaljer av denna modell. g) defekt stor volym illuminator med böjd spets. h) skadade stor volym illuminator tip framväxande från ledhylsan. Denna siffra har modifierats och omtryckt delvis från Acker et al., 2016 8. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 . Stor volym Illuminator kalibrering
Denna siffra är omtryckt från Acker et al., 2016 med smärre ändringar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 . Minne-guidad Saccade aktivitet med belysning eller Sham vid olika tidpunkter.
Denna siffra är omtryckt från Acker et al., 2016 8Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 . Beteendemässiga och elektrofysiologiska effekter av Optogenetic hämning med stor volym belysning
en) felfrekvenser ökat markant med belysning. b) Raster tomter visar hämning av nervceller som spänner över 2,5 mm tjocklek av cortex. c) lokala fältet potential visar en ljus artefakt som sträcker sig 4,5 mm. För b) och c), kontakter är placerade 0,5 mm mellanrum över djupet av cortex, n = 426 prövningar. Denna siffra är anpassade och särtryck ur Acker et al., 20168Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Medan optogenetic verktyg är ofta används för att studera sjukdomen och fysiologi hos gnagare, har den tekniska utmaningen av lysande stor hjärna volymerna begränsad användning av optogenetik i icke-mänskliga primater. Banbrytande studier på apor används stora ljus makt tätheter (~ 100 mW/mm2 till 20 W/mm2) för att belysa små volymer, kanske < 1 mm3, och rapporterade blygsam beteendemässiga effekter med retande opsins i cortex4, 9,10,11 och en hämmande opsin i superior colliculus12.

Därför utvecklades en stor volym illuminator att för ljus leverans till stor vävnad volymer. Med denna lampan och den röda-skiftade halorhodopsin, käkar, robust, optogenetically-drive beteende observerades hos icke-mänskliga primater8.

Protokollet beskrivs här kan ändras beroende på syftet med försöket och geometri av regionen mål vävnad. Till exempel kan etsade spetsen av fiber förlängas eller förkortas beroende på storleken på området som skall belysas. Spetsen kan dras med en tjockare spets än beskrivs eller en större diameter fiber kan användas för att skapa en mer robust illuminator. Medan det här protokollet beskriver en etsad fiber tips, är det möjligt att etch fiber både i toppen och på ett mer distala segment för icke sammanhängande belysning.

Kvalitetskontroller är en viktig del av detta protokoll. Spetsen av en stor volym illuminator kan bli kluven eller hoprullade (figur 1 g), särskilt om den är mekaniskt skadad eller om den dras för tunt initialt. För att dra fiber med rätt mängd kraft konsekvent, måste de flesta praktiker några timmar av träning. Med tanke på den låga kostnaden för att göra fibrer (rekommenderar plast optisk fiber kostar mindre än $ 0,03/meter), många praktiker endast anbringa fibrer med perfekta tips holk och därför kasta minst 30% av fibrer för mindre tip brister. Ojämn ljusfördelning upptäckte under kalibreringen kan korrigeras genom åter polering fiber spetsen och åter kalibrera fibern.

Vidare bör spetsen på Upplysaren kontrolleras efter varje experiment. Om experimenter tvingar Upplysaren genom ledhylsan innan ledhylsan har trängt dura, Upplysaren kommer att böja tillbaka på sig själv och det kommer inte in i hjärnan. Normalt förstörs illuminator spetsen i dessa fall (figur 1 h). Bortsett från motståndet mot illuminator införande fungerar fältet lokala potentiella som en i-experiment kontroll för korrekt illuminator placering. Om belysningen är böjd upp ovanför dura, visas inte fältet lokala potentiella karakteristiska ljus artefakt, som fungerar som en check för korrekt illuminator placering under experimentet.

Även stor volym Upplysaren är utformad för leverans ljus till flera kortikala skikt samtidigt, är det inte väl lämpad till upplysande de mest ytliga kortikala skikt samtidigt skona djupare lager eller till upplysande ett enda lager av cortex individuellt. Om mycket rumsligt särskilda belysning önskas, kan traditionella fibrer som fokuserar ljus mer snävt eller ytliga belysning genom fönstren i dura 6 vara mer lämpligt. Flexibiliteten i stor volym Upplysaren är dessutom både en fördel och en begränsning. Till skillnad från glas optiska fibrer, denna illuminator kan inte splittras i hjärnvävnad, dock denna flexibilitet gör det också svårt att avancera Upplysaren över stora kortikala avstånd (t.ex., 10 mm eller mer). Därför, för att rikta en mycket djup hjärnans struktur (t.ex., pulvinar), skulle en ledhylsan behöva vara Avancerat förbi dura och i hjärnvävnaden att tillhandahålla ytterligare mekanisk förstärkning.

Sammantaget erbjuder denna metod en betydande fördel jämfört med tidigare metoder eftersom det tillåter belysning av behaviorally relevanta hjärnan volymer i icke-mänskliga primater, en nyckel till att anpassa optogenetik till icke-mänskliga primater studier. Medan denna metod har visats i FEF av rhesusapor, skulle det fungera i många andra områden i hjärnan och även i andra liknande stora hjärnan arter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen

Acknowledgements

LCA erkänner finansiering från ett NDSEG stipendium, den NSF GRFP och vänner av McGovern Institute. EP erkänner finansiering Harry och Eunice Nohara UROP Fund, klassen MIT 1995 UROP fond och fonden MIT UROP. ESB erkänner finansiering från NIH 2R44NS070453-03A1, IET Harvey priset och utmärkelsen New York Stem Cell Foundation-Robertson. RD erkänner finansiering från NIH EY017292. Michael Williams hjälpte laget att organisera och samla leveranser före inspelningen.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Herculano-Houzel, S. The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. Front Hum Neurosci. 3, 31 (2009).
  2. 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).
  3. Diester, I., et al. An optogenetic toolbox designed for primates. Nat Neurosci. 14, (3), 387-397 (2011).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Ruiz, O., et al. Optogenetics through windows on the brain in the nonhuman primate. J Neurophysiol. 110, (6), 1455-1467 (2013).
  7. Chuong, A. S., et al. Noninvasive optical inhibition with a red-shifted microbial rhodopsin. Nat Neurosci. 17, (8), 1123-1129 (2014).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Gerits, A., et al. Optogenetically Induced Behavioral and Functional Network Changes in Primates. Curr Biol. 22, (18), 1722-1726 (2012).
  11. 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).
  12. Cavanaugh, J., et al. Optogenetic inactivation modifies monkey visuomotor behavior. Neuron. 76, (5), 901-907 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics