光遗传学生物电位遥测计的晶须实验

执行这个简单的实验来验证你的光遗传学生物电位遥测仪,不需要手术植入。

本实验旨在:

  • 展示的能力光遗传学生物电势遥测仪激活表达ChR2视蛋白的神经元。
  • 证明自然生理和光基因刺激反应的相似性。
  • 提供一种验证光遗传学遥测仪的方法,该方法可以在麻醉动物中执行,不需要手术植入。

原始EEG示例数据文件可在此下载,以便与你自己的实验进行比较。

这个实验是与阿斯顿大学是我们知识转移合作伙伴关系的一部分.感谢阿斯顿大学的Stuart Greenhill博士设计了这个实验,也感谢ADInstruments的欧洲研究销售经理Phil Griffiths。

    作品简介:

    啮齿动物用胡须在周围环境中导航。每根胡须都组织在一个明确的地图上,这是保守的,并在大脑的体感皮层中表示。体感皮层的不同区域会对单个胡须的移动做出反应,每个区域大致呈圆柱形,并延伸到六个皮层层。这就产生了桶皮层的名称(图1)。


    图1:该图(Iwasato 2020)说明了桶状神经元的须状-桶状电路和树突方向。

    对单个胡须的操作会在体感皮层相应的桶场中引起神经元的反应。同时移动所有的胡须会引起大量体感神经元的反应。通过遥测仪的生物电位导联记录脑电图,可以很容易地检测到这种种群峰值。这可以在动物被麻醉时进行。大鼠的脑桶皮层是一个容易接近和操纵的大脑区域。人工操作胡须会产生明确的生理反应,这可以通过光遗传刺激来模仿。

    体感皮层位于大脑的表面,这使得它很容易被病毒注射ChR2视蛋白。视蛋白表达与大脑表面的接近使得遥测LED可以直接刺激大脑。成功地刺激整个桶状皮层将模拟人工操作胡须时观察到的种群峰值。

    有关此协议的更多信息,请联系您的技术支持人员

    方法:

    在光遗传学实验的14天前,你的模型动物需要注射病毒载体。这使得有足够的时间开始集中表达视蛋白。在本病例中,Wistar大鼠被异氟醚(1.5%,1.8 L/min)麻醉,并注射aav8 - sync - chr2(最大激发波长473nm, Addgene, USA),靶向于体感皮层的桶状皮质区。

    实验当天,用异氟醚(1.5%,1.8 L/min)麻醉啮齿动物,并将其置于立体定向架中。在S1脑管皮层上钻开颅术,并将一个深度电极,连接到生物电位遥测仪的+ve引线,推进到大脑300 μ m。生物电位遥测器的负极连接在位于对侧S1脑管皮质上的颅骨螺钉上。

    遥测器的光纤放置在S1椎体皮质表面。刺激(50 ms脉宽,1hz, 100%光强)产生光基因诱发电位。

    为了观察人工操作须的生理反应,可使用木拭子棒移动须。

    结果:

    图2:人工操作晶须和光遗传刺激引起的S1脑管皮层诱发电位的比较。

    你应该看到S1脑管皮层被成功的光遗传激活了光遗传学生物电势遥测仪.当人工操作晶须时,会产生生理诱发电位(图2)。在皮层表面进行光遗传刺激后,也会记录相同的种群峰值序列。

    在这个例子中,光基因诱发反应大约间隔18秒发生。这可能是由于两个因素:一是麻醉对啮齿动物的影响,二是刺激参数缺乏优化。这导致了脉冲抑制,光遗传刺激导致了最大的放电反应,神经元群需要恢复时间才能再次放电。请花点时间优化增产参数。

    观看我们对Conor Underwood博士的三部分采访,了解他在帕金森研究中使用卡哈遥测技术的经验

    要了解遥测植入手术过程的完整演练,请在这里观看Conor Underwood医生1.5小时的外科教学视频:
    外科指导:光遗传学遥测仪在大鼠脑内的放置»


    额外的资源:

    1. Iwasato Takuji。”新生小鼠桶状皮层神经回路形成的活体成像。发展、成长与分化第62卷,no。7-8,威利,2020年10月,第476-86页。https://doi.org/10.1111/dgd.12693