Die Entwicklung Optogenetik bietet nun die Mittel zur Stimulierung genau genetisch definierten Neuronen und Schaltungen, sowohl In vitro Und In vivo. Hier beschreiben wir die Montage und Implantation eines faseroptischen für chronische Fotoanregung des Hirngewebes.
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Methodenartikel
LWL-Implantation für chronische optogenetische Stimulation des Hirngewebes
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Aufklärung Muster neuronaler Konnektivität ist eine Herausforderung sowohl für Grundlagenforschung und der klinischen Neurowissenschaften. Elektrophysiologie ist der Goldstandard für die Analyse von Mustern der synaptischen Verbindungen, aber gepaart elektrophysiologischen Aufnahmen können sowohl umständlich und experimentell begrenzen. Die Entwicklung Optogenetik eine elegante Methode, um Neuronen anzuregen und Schaltungen eingeführt, sowohl in vitro als auch in vivo ein 2,3. Durch Ausnutzung zelltypspezifisch Promotoraktivität zu Opsin Expression in diskreten neuronale Populationen anzutreiben, kann man exakt stimulieren genetisch definierten neuronalen Subtypen in verschiedenen Schaltungen 4-6. Nun beschriebenen Methoden zu Neuronen, einschließlich elektrischer Stimulation und / oder pharmakologische Manipulationen, stimulieren sind oft Zelltyp wahllosen, invasiv und kann das umgebende Gewebe zu beschädigen. Diese Einschränkungen verändern könnten normale synaptische Funktion und / oder Schaltung Verhalten. Darüber hinaus wird durchdie Art der Manipulation sind die derzeitigen Methoden oft akuten und Terminal. Optogenetik bietet die Möglichkeit, Nervenzellen in einer relativ harmlosen Weise zu stimulieren, und bei genetisch gezielt Neuronen. Die Mehrzahl der in vivo Studien an Optogenetik derzeit eine optische Faser durch eine Kanüle implantiert 6,7 geführt, jedoch enthalten Beschränkungen dieses Verfahrens geschädigt Hirngewebe mit wiederholten Einführen einer optischen Faser, und potentielle Bruch der Faser in der Kanüle. Angesichts der wachsenden Gebiet der Optogenetik, ist eine zuverlässige Methode der chronische Stimulation notwendig Langzeitstudien mit minimalen Sicherheiten Gewebeschäden zu erleichtern. Hier stellen wir unseren modifizierten Protokoll als Video Artikel, das Verfahren wirksam und elegant in Sparta et al ergänzen. 8 für die Herstellung eines faseroptischen Implantats und dessen dauerhafte Befestigung auf dem Schädel narkotisierten Mäusen, sowie die Montage der FaserKoppler Verbinden des Implantats an einer Lichtquelle. Das Implantat, mit optischen Fasern, um eine Festkörper-Laser verbunden ist, ermöglicht eine effiziente Methode, um chronisch photostimulate funktionelle neuronale Schaltkreis mit weniger Gewebeschädigung 9 mit kleinen abnehmbaren, Haltegurte. Dauerhafte Fixierung der LWL-Implantate sorgt für konsistente, langfristige in vivo optogenetische Studien neuronaler Schaltkreise in wach, verhalten Mäusen 10 mit minimaler Gewebeschädigung.
Protokoll
* Alle Materialien zusammen mit den jeweiligen Herstellern und / oder Lieferanten sind unter dem Protokoll aufgeführt.
Ein. Montage von Implant
- Vorbereitung einer Mischung aus wärmehärtbaren faseroptischen Epoxid durch Zugabe von 100 mg Härter zu 1 g Harz.
- Zuschneiden und etwa 35 mm von 125 um mit Faseroptik 100 um Kern durch erziehlt sie mit einer keilförmigen Spitze Carbid Schreiber. Positionieren Sie den Schreiber senkrecht zur Glasfaser-und Gäste in einem einzigen, unidirektionale Bewegung. Schneiden der Faser komplett beschädigen den Faserkern.
- Legen Sie eine LC Keramikring mit einem 127 um trugen in de....
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Diskussion
Optogenetik ist eine leistungsstarke neue Technik, die eine beispiellose Kontrolle über spezifische neuronale Subtypen ermöglicht. Dies kann ausgenutzt werden, um modulieren neuronalen Schaltkreise mit anatomischen und zeitliche Präzision werden, unter Vermeidung der Zelltyp wahllosen und invasive Wirkung elektrischer Stimulation durch eine Elektrode. Implantation von Lichtwellenleitern ermöglicht eine konsistente, chronische Stimulation von neuronalen Schaltkreisen über mehrere Sitzungen an wachen, verhalten Mäusen mit.......
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Danksagungen
Wir möchten bestätigen, dass diese Technik wurde ursprünglich von Sparta et al., 2012 beschrieben und wurde leicht für den Einsatz im Labor geeignet.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Name des Reagenz oder Equipment | Firma | Katalog # | Kommentare |
| LC Ferrule Sleeve | Precision Fiber Products (PFP) | SM-CS125S | 1,25 mm ID |
| FC MM vormontierten Stecker | PFP | MM-CON2004-2300 | 230 um Ferrule |
| Miller FOPD-LC Disc | PFP | M1-80.754 | Für LC Aderendhülsen |
| Furcation Schlauch | PFP | FF9-250 | 900 um od, 250 um id |
| MM LC-Stick Ferrule 1,25 mm | PFP | MM-FER2007C-1270 | 127 um ID Bohrung |
| MM LC-Stick Ferrule 1,25 mm | PFP | MM-FER2007C-2300 | 230 umID Bohrung |
| Hitzehärtbaren Epoxidharz, Härter und Harz | PFP | ET-353ND-16OZ | |
| FC / PC und SC / PC Stecker Polierscheibe | Thorlabs | D50-FC | Für FC Aderendhülsen |
| Digitale optische Leistung und Energiemessgerät | Thorlabs | PM100D | Spektrophotometer |
| Polierschwamm | Thorlabs | NRS913 | 9 "x 13" 50 Durometer |
| Aluminiumoxid Läppen (Polieren) Sheets: 0,3, 1, 3, 5 mm Körnung | Thorlabs | LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P | |
| Standard Hard Cladding Multimode Fiber | Thorlabs | BFL37-200 | Low OH, 200 &mgr; Core, 0,37 NA |
| Fiber Stripping Tool | Thorlabs | T10S13 | Clad / Coan: 200 um / 300 um |
| Quarz / Quarz-Optical Fiber | Polymicro Technologies | FVP100110125 | High-OH, UV Enhanced, 0,22 NA |
| 1x1 Fiberoptic Rotary Joint | doric Objektive | FRJ_FC-FC | |
| Mono Fiberoptic Patchkabel | doric Objektive | MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC | |
| Schrumpfschlauch, 1/8 Zoll | Allied Electronics | 689-0267 | |
| Heißluftgebläse | Allied Electronics | 972-6966 | 250 W; 750-800 ° F |
| Wattestäbchen Applikatoren | Puritan Medical Products Company | 806-WC | |
| VetBond Gewebekleber | Fischer Scientific | 19-027136 | |
| Flash-Prothesenkunststoff | Yates Motloid | ColdPourPowder + Liq | |
| BONN Miniature Irisschere | Integra Miltex | 18-1392 | 3-1/2 "(8,9 cm), gerade, 15 mm Klingen |
| Johns Hopkins Bulldog Clamp | Integra Miltex | 7-290 | 1-1/2 "(3,8 cm), gebogen |
| MEGA-Torque Elektro Lab Motor | Vektor | EL-S | |
| Panther Burs-Ball Nr. 1 | Clarkson Laboratory | 77,1006 | |
| Violet Blue Laser System | CrystaLaser | CK473-050-O | Wellenlänge: 473 nm |
| Laser Power Supply | CrystaLaser | CL-2005 | |
| Dumont Nr. 2 Laminektomie Pinzetten | Fine Science Tools | 11223-20 | |
| Sonde | Fine Science Tools | 10140-02 | |
| 5 "Straight Hemostat | EXCELTA | 35-PH | |
| Vise mit gewichteten Basis | Altex Electronics | PAN381 |
Referenzen
- Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neuronal activity. Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
- Arenkiel, B. R. In Vivo Light-Induced Activation of Neural ....
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Nachdrucke und Genehmigungen
