Fibre optique d'implantation pour la stimulation chronique optogenetic de tissu cérébral

Summary

Le développement de optogénétique offre désormais les moyens de stimuler les neurones génétiquement précisément définies et les circuits, les deux In vitro Et In vivo. Ici, nous décrivons le montage et l'implantation d'une fibre optique pour photostimulation chronique du tissu cérébral.

Abstract

Modèles élucider de connectivité neuronale a été un défi pour les neurosciences cliniques et fondamentales. Électrophysiologie a été l'étalon-or pour l'analyse des tendances de la connectivité synaptique, mais paires enregistrements électrophysiologiques peuvent être à la fois lourd et expérimentalement limitant. Le développement de optogénétique a mis en place une méthode élégante pour stimuler les neurones et les circuits, à la fois in vitro et in vivo ^{1 2,3.} En exploitant un type de cellule activité de promoteur pour diriger l'expression spécifique dans opsine populations neuronales distinctes, on peut justement stimuler génétiquement définies dans les sous-types de neurones circuits distincts ^4-6. Méthodes bien décrites pour stimuler les neurones, y compris la stimulation électrique et / ou des manipulations pharmacologiques, sont souvent un type de cellule aveugle, invasive, et peut endommager les tissus environnants. Ces limitations pourraient altérer la fonction synaptique normale et / ou le comportement du circuit. En outre, en raisonde la nature de la manipulation, les méthodes actuelles sont souvent aigu et le terminal. Optogénétique donne la capacité de stimuler les neurones d'une manière relativement inoffensifs, et dans les neurones génétiquement ciblées. La majorité des études portant sur ​​optogénétique vivo actuellement utiliser une fibre optique guidée à travers une canule implantée ^6,7, mais les limites de cette méthode sont notamment le tissu cérébral endommagé par insertion répétée d'une fibre optique, et la rupture potentiel de la fibre à l'intérieur de la canule. Étant donné le domaine florissant de optogénétique, une méthode plus fiable de la stimulation chronique est nécessaire pour faciliter études à long terme avec des dommages collatéraux tissulaire minimale. Ici nous fournissons notre protocole modifié comme article de vidéo pour compléter la méthode efficace et élégamment décrit à Sparte et al. ⁸ pour la fabrication d'un implant de fibre optique et sa fixation permanente sur le crâne de souris anesthésiées, ainsi que le montage de la fibrecoupleur optique connectant l'implant à une source de lumière. L'implant, reliés par des fibres optiques à un laser à semi-conducteur, permet une méthode efficace pour photostimulate fonctionnelle chronique circuits neuronaux avec moins de dommages des tissus ^{9 à l'aide} de petites attaches amovibles,. Fixation permanente des implants fibre optique offre cohérente et à long terme dans des études in vivo optogenetic des circuits neuronaux en éveil, les souris se comportent ¹⁰ avec lésion tissulaire minime.

Protocol

* Tous les matériaux ainsi que des fabricants respectifs et / ou des vendeurs sont indiqués ci-dessous le protocole.

1. Assemblée de l'implant

1. Préparer un mélange d'époxy thermodurcissable à fibre optique en ajoutant 100 mg de durcisseur pour 1 g de résine.
2. Mesurer et couper environ 35 mm de fibre de 125 um optique d'un noyau 100 um en le marquant avec un scribe de coin pointe au carbure. Placez le scribe perpendiculaire à la fibre optique et le score dans un seul mouvement unidirectionnel. Couper la fibre complètement endommager le cœur de la fibre.
3. Insérez une céramique LC Embouts de 127 um portaient dans ....

Discussion

Optogénétique est une technique puissante qui permet un contrôle sans précédent sur les sous-types neuronaux spécifiques. Cela pourrait être exploité afin de moduler les circuits neuronaux avec une précision anatomique et temporelle, tout en évitant le dénigrement de type cellulaire et des effets envahissants de la stimulation électrique à travers une électrode. L'implantation de la fibre optique permet cohérente, la stimulation chronique des circuits neuronaux au cours de plusieurs sessions en éveil, de se comporte.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nom du réactif ou de l'équipement	Entreprise	Catalogue #	Commentaires
LC Ferrule manches	Produits en fibre de précision (PFP)	SM-CS125S	1,25 mm de diamètre
FC MM pré-assemblé Connecteur	PFP	MM-CON2004-2300	230 um Ferrule
Miller FOPD-LC disque	PFP	M1-80754	Pour LC embouts
Tube de furcation	PFP	FF9-250	900 um, um id OD 250
MM LC stick ferrules 1,25 mm	PFP	MM-FER2007C-1270	127 um ID Alésage
MM LC stick ferrules 1,25 mm	PFP	MM-FER2007C-2300	230 umID Alésage
Thermodurcissable époxy, de durcisseur et de la résine	PFP	ET-353ND-16OZ
FC / PC et SC / PC Disque de polissage connecteur	THORLABS	D50-FC	Pour FC embouts
Puissance optique numérique et compteur d'énergie	THORLABS	PM100D	Spectrophotomètre
Polissage Pad	THORLABS	NRS913	9 "x 13" 50 au duromètre
L'oxyde d'aluminium Rodage Polissage () Sheets: 0,3, 1, 3, 5 gruau pm	THORLABS	LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P
Norme Fibre Multimode Revêtement dur	THORLABS	BFL37-200	Faible OH, 200 um de base, 0,37 NA
Fibre Outil à dénuder	THORLABS	T10S13	Clad / Coà: 200 um / 300 um
SILICE / SILICE fibre optique	Technologies Polymicro	FVP100110125	Haute-OH, UV renforcée, 0,22 NA
1x1 mixte à fibre optique rotatif	Doric Lenses	FRJ_FC-FC
Mono Fibre Optique Cordon	Doric Lenses	MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC
Tubes thermorétrécissables, 1/8 pouce	Allied Electronics	689-0267
Pistolet à air chaud	Allied Electronics	972-6966	250 W; 750-800 ° F
Coton-tige applicateurs	Puritan Medical Products Company	806-WC
Adhésif tissulaire Vetbond	Fischer Scientific	19-027136
Acrylique éclair base de la prothèse	Yates Motloid	ColdPourPowder + Liq
BONN miniature Ciseaux Iris	Miltex Integra	18-1392	3-1/2 "(8,9 cm), droites, 15 mm lames
Johns Hopkins Clamp Bulldog	Miltex Integra	7-290	1-1/2 "(3,8 cm), courbée
MEGA-Couple moteur électrique Lab	Vecteur	EL-S
Panther Fraises-Ball N ° 1	Clarkson Laboratoire	77.1006
Violet Blue Laser System	CrystaLaser	CK473-050-O	Longueur d'onde: 473 nm
Alimentation Laser	CrystaLaser	CL-2005
Dumont n ° 2 Pince Laminectomie	Faine Science Tools	11223-20
Sonde	Outils Fine Science	10140-02
5 "Pince hémostatique droite	Excelta	35-PH
Vise avec base lestée	Altex Electronics	PAN381