단일 셀 및 단일 스파이크 해상도 suprathreshold 신경 활동의 광 기록
Summary
대뇌 피질의 기능이 뉴런의 인구의 수준에 발생하기 때문에 척추 중추 신경계의 기능을 이해하는 것은 많은 뉴런의 녹음이 필요합니다. 다음은 단일 셀 및 단일 스파이크 해상도로 suprathreshold 신경 활동을 기록 할 수있는 광학 방법을 설명, 랜덤 액세스 검사는 디더링. 까지의 높은 시간적 해상도 100 뉴런이 방법을 기록 체세포 형광 칼슘 신호. 최고 확률이 알고리즘은 체세포의 형광 칼슘 신호의 기본 suprathreshold 신경 활동을 deconvolves. 이 방법은 안정적으로 높은 검출 효율과 잘못된 반응의 낮은 속도로 스파이크를 감지하고 신경 인구를 공부하는 데 사용할 수 있습니다<em> 체외에서</em>와<em> 생체 내</em>.
Abstract
척추 중추 신경계의 정보 신호는 종종 뉴런이 아닌 개별 뉴런의 인구에 의해 수행됩니다. 또한 suprathreshold의 난리 활동의 전파는 뉴런의 인구를 포함합니다. 대뇌 피질의 기능을 해결 경험적 연구는 직접 따라서 고해상도로 뉴런의 인구에서 녹음이 필요합니다. 여기 광학 방법 및 최대 단일 셀 및 단일 스파이크 해상도 100 뉴런에서까지 신경 활동을 기록 할 수있는 deconvolution 알고리즘을 설명합니다. 이 방법은 대뇌 피질의 뉴런의 suprathreshold 전기 스파이크 (활동 전위)와 관련된 세포 체세포의 칼슘 농도의 일시적 증가 감지에 의존하고 있습니다. 광학 녹음의 높은 시간적 해상도는 음향 광학 편 향기 (AODs) 1을 사용하여 빠른 랜덤 액세스 스캐닝 기술에 의해 달성된다. 불투명 뇌 소유의 높은 공간 해상도의 칼슘에 민감한 염료 결과의 2 광자 여기2 고소 해요. 형광 칼슘 녹음에서 스파이크의 재건은 최고 가능성 방법에 의해 달성된다. 동시 electrophysiological 및 광학 녹음은 우리의 방법은 안정적으로 스파이크를 (> 97% 스파이크 검출 효율) 검색을 나타냅니다, 허위 긍정적 인 스파이크 감지 (<0.003 스파이크 / s)로, 높은 시간적 정밀 (MS 3) 3의 낮은 속도가 있습니다. 스파이크 검출이 광학 방식은 체외과 생체 3,4에 anesthetized 동물의 신경 활동을 기록하는 데 사용할 수 있습니다.
Protocol
Discussion
디더링 랜덤 액세스 검사는 간접적으로 신경 세포의 somata의 각 스파이크와 관련된 세포 체세포 칼슘의 증가에서 suprathreshold 솟고 활동을 감지합니다. 세포 내 칼슘의 증가는 형광 칼슘 염료에 의해 감지됩니다. 디더링 랜덤 액세스 검색의 한계는 칼슘 형광 신호의 제한된 신호 대 잡음 비율에서 크게 발생한다. 신호 대 잡음 비율이 높은 여기 요금을 사용하실 수 없습니다 photodamage에 의해 제한 차…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 매우 원고를 읽기 위해 박사 랜디 Chitwood 감사드립니다. 이 작품은 관청 재단과 HJK 할 수있는 알프레드 P. 슬로안 재단 보조금에 의해 지원되었다.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Optical components are listed in order, starting from the laser | |||
| Titan:Sapphire Laser | Coherent Inc. | Chameleon Ultra 2 | High power output recommended (>2W at 900 nm) |
| Achromatic lens f = 30 mm | Thor labs | AC254-030-B | Anti-reflection (AR) coating for 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| lens f = 75 mm | Thor labs | LA1608-B | AR 650-1050 nm |
| lens f = 175 mm | Thor labs | LA1229-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 300 mm | Thor labs | AC254-300-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| Acousto-optical deflectors | Intraaction Corp | ATD 6510CD2 | |
| Reflective diffraction grating | Newport | 53-011R | 100 grooves/mm for AODs with 65 MHz bandwidth and scan angle of 45 mrad |
| 21.6 mm Brewster prisms | Lambda Research Optics Inc. | IBP21.6SF10 | |
| Colored Glass | Schott | BG-39 | |
| Dichroic mirror | Chroma Technology Corp | Z532RDC | |
| Photomultiplier modules | Hamamatsu | H9305-03 | |
| DAC-ADC board | National Instruments | PCI-6115 | |
| Oregon Green 488 Bapta-1 AM | Invitrogen | O-6807 |
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