Cartographie à long terme de circuit assisté e de Channelrhodopsine des neurones colliculus inférieurs avec des Channelrhodopsins bleus et rouges

David Goyer; Michael T. Roberts

doi:10.3791/60760

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Article de méthode

Cartographie à long terme de circuit assisté e de Channelrhodopsine des neurones colliculus inférieurs avec des Channelrhodopsins bleus et rouges

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DOI :

10.3791/60760

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7 février 2020

David Goyer¹ , Michael T. Roberts¹

¹Kresge Hearing Research Institute, Department of Otolaryngology - Head and Neck Surgery, University of Michigan

Dans cet article

Résumé

La cartographie de circuit assistée par la chaînerhodopsine (CRACM) est une technique de précision pour la cartographie fonctionnelle des projections neuronales à longue portée entre les groupes anatomiques et/ou génétiquement identifiés des neurones. Ici, nous décrivons comment utiliser CRACM pour cartographier les connexions auditives du tronc cérébral, y compris l’utilisation d’une opsine rouge décalée, ChrimsonR.

Résumé

Lors de l’étude des circuits neuronaux, une limitation standard de l’approche de pince de correction in vitro est que les axones de sources multiples sont souvent mélangés, ce qui rend difficile d’isoler les entrées de sources individuelles avec stimulation électrique. Cependant, en utilisant la cartographie assistée de circuit de canalrhodopsine (CRACM), cette limitation peut maintenant être surmontée. Ici, nous rapportons une méthode pour employer CRACM pour cartographier les entrées ascendantes des noyaux auditifs inférieurs de tronc cérébral et des entrées commissural à une classe identifiée de neurones dans le colliculus inférieur (IC), le noyau de midbrain du système auditif. Dans l’IC, les axones locaux, commissuraux, ascendants et descendants sont fortement entrelacés et donc indiscernables avec la stimulation électrique. En injectant une construction virale pour conduire l’expression d’un canalrhodopsin dans un noyau presynaptique, suivi de l’enregistrement de pince de correction pour caractériser la présence et la physiologie des entrées synaptiques channelrhodopsin-exprimant, projections d’une source spécifique à une population spécifique de neurones IC peut être cartographié avec une précision spécifique au type cellulaire. Nous montrons que cette approche fonctionne à la fois avec Chronos, une canalrhodopsine activée par la lumière bleue, et ChrimsonR, une canalrhodopsine à décalée rouge. Contrairement aux rapports précédents de l’avant-cerveau, nous constatons que ChrimsonR est solidement trafiqué dans les axones des neurones principaux du noyau cochléaire dorsal, ce qui indique que ChrimsonR peut être un outil utile pour les expériences CRACM dans le tronc cérébral. Le protocole présenté ici comprend des descriptions détaillées de la chirurgie par injection de virus intracrânien, y compris des coordonnées stéréotaxiques pour cibler les injections au noyau cochléaire dorsal et ic des souris, et comment combiner l’enregistrement de pince de patch cellulaire entier avec l’activation de channelrhodopsine pour étudier des projections à longue portée aux neurones ic. Bien que ce protocole soit conçu pour caractériser les apports auditifs à l’IC, il peut être facilement adapté pour étudier d’autres projections à long terme dans le tronc cérébral auditif et au-delà.

Introduction

Les connexions synaptiques sont essentielles à la fonction du circuit neuronal, mais la topologie et la physiologie précises des synapses dans les circuits neuronaux sont souvent difficiles à sonder expérimentalement. C’est parce que la stimulation électrique, l’outil traditionnel de l’électrophysiologie cellulaire, active sans discernement les axones près du site de stimulation, et dans la plupart des régions du cerveau, les axones de différentes sources (locales, ascendantes et/ou descendantes) s’entremêlent. Cependant, en utilisant channelrhodopsine cartographie de circuit assisté (CRACM)¹^,², cette limitati....