Digitale Mikrospiegel-Geräte (DMD) generieren können komplexe Muster in Raum und Zeit, mit der neuronalen Erregbarkeit zu steuern. Fragen, die für die Planung, den Bau und Betrieb von DMD Systeme diskutiert. Ein solches System ermöglicht den Nachweis von nicht-linearen Integration in distalen dendritischen Verzweigungen.
Abstract
Licht ist eine vielseitige und präzise Mittel, um die neuronale Erregbarkeit zu steuern. Die kürzlich erfolgte Einführung von lichtempfindlichen Effektoren wie Kanal-Rhodopsin und eingesperrt Neurotransmitter haben Interesse an der Entwicklung besseres Mittel, um Muster von Licht in Raum und Zeit, die nützlich für experimentelle Neurowissenschaften geführt hat. Eine herkömmliche Strategie, in der konfokalen und 2-Photonen-Mikroskopie verwendet wird, ist, um Licht zu einem beugungsbegrenzten Spot-Fokus und scannen Sie dann, dass einzelne Fleck nacheinander über die Region von Interesse. Dieser Ansatz wird problematisch, wenn große Flächen in kurzer Zeitfenster, ein Problem mehr für Photostimulation als für die Bildgebung stimuliert werden müssen. Eine alternative Strategie besteht darin, die komplette räumliche Muster auf das Ziel mit Hilfe eines digitalen Mikrospiegel (DMD)-Projekt. Die DMD-Ansatz ist attraktiv, weil die Hardware-Komponenten relativ günstig sind und von kommerziellen Interessen unterstützt. Da ein solches System ist nicht für aufrechte Mikroskope zur Verfügung, werden wir die kritischen Fragen in den Bau und Betrieb eines solchen DMD-System. Obwohl wir in erster Linie beschreibt den Aufbau des Systems für die UV-Photolyse, werden die Änderungen für den Bau der viel einfachere sichtbares Licht für optogenetische Experimente vorgesehen sein. Die UV-Photolyse-System verwendet wurde, um Experimente carryout um eine grundsätzliche Frage in den Neurowissenschaften studieren, sind, wie räumlich-Eingänge über distalen dendritischen Verzweigungen integriert verteilt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Integration kann nicht linear Verzweigungspunkte und der supralinearity wird weitgehend durch NMDA-Rezeptoren vermittelt.
Protocol
Allgemeine Überlegungen zum Entwurf Wenn die Wellenlänge des Foto Stimulation ist im sichtbaren Bereich, wie zum optogenetische Experimente, wird das Layout des Systems wesentlich einfacher als für UV-Photolyse-Experimenten. Man braucht nur ein Dual-Kamera-Anschluss-Modul, das zur Verfügung von allen Mikroskop Unternehmen zu erwerben. Die DMD-Ebene kann die konjugierte Bildebene entweder eine der beiden Kamera-Ports platziert werden. Aber in UV-Photolyse das Licht aus dem DMD muss durch di…
Discussion
Der Vorteil der DMD basiert Photostimulation Ansatz zeigt sich besonders deutlich in Situationen, wo das Ziel liegt in einem relativ großen Bereich. Wenn das Ziel von Interesse ist sehr klein, wie ein paar dendritische Dornen, sind sequentielle konfokalen und 2-Photonen-Systeme wahrscheinlich der bessere Ansatz sein. Eine wesentliche Schwäche des DMD-Ansatz ist die ineffiziente Nutzung der verfügbaren Licht. Der Großteil der verfügbaren Licht ist unbedingt auf die OFF Spiegel gerichtet und nicht verwendet.
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Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch ein RO1 von NIH und Merit Bewertungen aus der VA Research Service nach C-MT unterstützt, und eine individuelle NRSA auf CWL
Materials
Material Name
Type
Company
Catalogue Number
Comment
Modern upright fluorescent microscope
CCD camera and image acquisition software
Computer and data acquisition/interface system
DLP Discovery Developer Kit
ALP3 USB interface
S2 + Optics w/LED
Dual camera port unit
355nm frequency tripled NdVO4 laser (~1 W)
DPSS Laser Inc.
Laser shutter Model LS6
Uniblitz
Multimode optical fiber and fiber stretcher Model# 915
Liang, C. W., Mohammadi, M., Santos, M. D., Tang, C. Patterned Photostimulation with Digital Micromirror Devices to Investigate Dendritic Integration Across Branch Points. J. Vis. Exp. (49), e2003, doi:10.3791/2003 (2011).