implanting the plug in the mouse for calcium imaging

Zwei-Photonen- und Weitfeld-Kalziumbildgebung im Colliculus superior

The superior colliculus (SC) is an important visual center in all vertebrates. In mammals, it receives direct inputs from the retina and the visual cortex1. While optical recording has been widely applied to the cortex2,3,4,5, its application in the SC is hindered by poor optical accesss6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19. The goal of this protocol is to provide details about two complementary methods for optical recording of the neural activity in the SC.
The SC is located beneath the cortex and transverse sinus, which limits optical access to the collicular neurons. One approach to overcome this limitation is to aspirate the overlaying cortex and expose the anterior-lateral SC7,9,10,13,14,19. However, because the SC receives cortical inputs, such an operation might affect how the SC neurons respond to visual stimuli. To overcome this limitation, we detail here an alternative protocol to image the superficial layer of the posterior-medial SC with a silicon plug, while leaving the cortex intact8,11. Specifically, to achieve single-cell resolution, we applied two-photon microscopy to image calcium responses in the posterior-medial SC of wild-type mice. In addition, to achieve broad coverage, we applied wide-field microscopy to image the entire SC of a mutant mouse whose posterior cortex has not developed20.
The two methods described in this protocol are complementary to each other. The two-photon calcium imaging without ablating the cortex is appropriate for recording neural activity at&#160;single-cell resolution with intact cortical inputs. The wide-field calcium imaging is appropriate for recording neural activity in the entire SC while sacrificing spatial resolution.

Autor im Rampenlicht: Enthüllung der neuronalen Kodierung und der Mechanismen der visuellen Verarbeitung im Colliculus superior 

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

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Implanting the Plug in the Mouse for Calcium Imaging  

Implantation des Plugs in die Maus für die Kalziumbildgebung

Drei Wochen nach der Virusinfektion wird die Maus betäubt und mit einer Kopfplatte auf einem stereotaktischen Rahmen fixiert. Tränken Sie einen Gelschaum in Kochsalzlösung, um mögliche Blutungen zu stoppen. Verwenden Sie einen Mikrobohrer, um ein drei mal zwei Millimeter großes Oval zu erstellen, das 0,5 Millimeter hinter dem Lambda zentriert ist.Verdünnen Sie die Begrenzung des Ovals, bis es reißt, und verdünnen Sie dann den Schädel vor dem ovalen Aufnahmefenster, um das Deckglas zum SC zu schließen. Mit einer feinen Pinzette die Knochenlappen abnehmen. Machen Sie einen Schnitt in die Dura hinter der Sinus transversum und entfernen Sie das Stück Dura. Trocknen Sie den Schädel und das Aufnahmefenster mit Gelschaum und Wattestäbchen ab.Geben Sie dann einen Tropfen Silikonkleber in das Aufnahmefenster. Verwenden Sie den Saugnapf, um den Stopfen mit Unterdruck zu halten, und verwenden Sie einen motorisierten Mikromanipulator, um den Saugnapf zu bewegen und den Stopfen in den Silikonkleber zu senken, bis das Deckglas den Schädel berührt. Sobald die Kopfplatte gereinigt ist, tragen Sie Butylcyanacrylat und Harzzement um die Begrenzung des Steckers auf, um ihn an der Kopfplatte zu befestigen, und fahren Sie mit der Bildgebung fort.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Implanting the Plug in the Mouse for Calcium Imaging

140 Aufrufe. Drei Wochen nach der Virusinfektion wird die Maus betäubt und mit einer Kopfplatte auf einem stereotaktischen Rahmen fixiert. Tränken Sie einen Gelschaum in Kochsalzlösung, um mögliche Blutungen zu stoppen. Verwenden Sie einen Mikrobohrer, um ein drei mal zwei Millimeter großes Oval zu erstellen, das 0,5 Millimeter hinter dem Lambda zentriert ist.Verdünnen Sie die Begrenzung des Ovals, bis es reißt, und verdünnen Sie dann den Schädel vor dem ovalen Aufnahmefenster, um das Deck...

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Calcium Imaging in Mouse Superior Colliculus

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the emergence of the cerebral cortex. It receives direct inputs from ~30 types of retinal ganglion cells (RGCs), with each encoding a specific visual feature. It remains elusive whether the SC simply inherits retinal features or if additional and potentially de novo processing occurs in the SC. To reveal the neural coding of visual information in the SC, we provide here a detailed protocol to optically record visual responses with two complementary methods in awake mice. One method uses two-photon microscopy to image calcium activity at single-cell resolution without ablating the overlaying cortex, while the other uses wide-field microscopy to image the whole SC of a mutant mouse whose cortex is largely undeveloped. This protocol details these two methods, including animal preparation, viral injection, headplate implantation, plug implantation, data acquisition, and data analysis. The representative results show that the two-photon calcium imaging reveals visually evoked neuronal responses at single-cell resolution, and the wide-field calcium imaging reveals&#160;neural activity across the entire SC. By combining these two methods, one can reveal the neural coding in the SC at different scales, and such combination can also be applied to other brain regions.

This protocol details the procedure for imaging calcium responses in the superior colliculus (SC) of awake mice, including imaging single-neuron activity with two-photon microscopy while leaving the cortex intact in wild-type mice, and imaging the entire SC with wide-field microscopy in partial-cortex mutant mice.

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the ...