ברצוננו להכיר בכך שהטכניקה זו תוארה לראשונה על ידי ספרטה et al., 2012 והותאמה בקלות לשימוש במעבדה שלנו.

* כל החומרים יחד עם יצרנים ו / או ספקים המפורטים להלן הפרוטוקול. 1. הרכבה של שתל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תערובת של אפוקסי סיבים האופטיים חום ניתן לריפוי על ידי הוספת 100 מ&quot;ג של מקשה ל1 גרם של שרף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד וחתכת כ 35 מ&quot;מ של סיבים אופטיים 125 מיקרומטר עם ליבת 100 מיקרומטר ידי ניקוד אותו עם סופר קרביד טריז קצה. מקם את ניצבת הסופר לסיבים האופטיים והניקוד בתנועה אחת, חד כיווני. חיתוך הסיבים לחלוטין יפגע בליבת הסיב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס LC קרמיקת כפת מתכת עם 127 מיקרומטר קדח בסגן, צד קמור מופנה כלפי מטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הסיב האופטי לתוך טבעת חזוק. הסיב האופטי צריך להחליק בצורה חלקה ושולי יבלוט מעבר לסוף הקמור של כובעון המתכת (האיור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל טיפה אחת של אפוקסי סיבים האופטיים חום לריפוי לסוף והחום השטוח עם אקדח חום עד אפוקסי הופך לשחור. אפוקסי צריךלמלא את טבעת חזוק כפי שהוא מתחמם ולפני ריפוי. אפוקסי צריך לרפא בתוך ~ 1 דקות של יישום חום קבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את איפוקסי צדי טבעת חזוק, כפי שיקשה התממשקות עם המצמד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולני הסוף הקמור של טבעת חזוק באמצעות דיסק LC סיב אופטי ליטוש (FOPD) על יריעות אלומיניום תחמוצת ליטוש על משטח הליטוש (האיור 1b). הפוך דפוסי סיבוב מעגליים ולהבריק בארבע כיתות על פי הסדר הבא: 5, 3, חצץ 1 0.3 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את הסיבים האופטיים בסוף השטוח לאורך כזה שהיא יהיה ממוקדת באזור של ריבית המתאים. האורך ניתן לקבוע באמצעות אטלס stereotaxic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את השתל על ידי חיבורו לליזר דרך כבל המצמד המתואר להלן. הסוף המלוטש של השתל מוכנס לתוך השרוול של המצמד וצריך ליצור קשר ישיר עם טבעת חזוק יריב. השתל צריך להיות מסוגל לשמור על 10 mW של תפוקת אור, נמדד בקצה של הדואר סיבי שתל. שתל רע יהיה מוקד חלש ליד קצה הסיב האופטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את השתלים המוגמרים (האיור 1 ג) בקצף עד לשימוש. </li></ol> 2. הרכבה של כבל מצמד סיבים אופטי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תערובת של אפוקסי סיבים האופטיים חום לריפוי כאמור לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד ולחתוך אורך מתאים של סיבים אופטיים 220 מיקרומטר עם ליבת 200 מיקרומטר ידי ניקוד אותו עם סופר קרביד טריז קצה. אורכו של הסיב צריך לאפשר את העכבר כדי לנוע בחופשיות סביב הדיור, אך לא לאפשר את העכבר כדי ללעוס דרך הסיב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הסיבים האופטיים לאורכו של צינור מזלוג מעט ארוך יותר מאורך הסיבים האופטי. הצינורות צריכים קוטר פנימי מעט גדול יותר מהסיבים האופטיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רצועה ~ 25mm בקצה אחד של הסיב האופטי והכניסו אותו לסוף המתכת של MM FC Multimode כפת מתכת אסיפה עם 230 מיקרומטר נשא עד שייעצר. הסיב האופטי צריך לבלוט באמצעות ferruסוף le (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאבטח את החיבור עם cyanoacrylate (דבק סופר) בסוף המתכת. כיסוי החיבור עם אתחול מחבר וללטש סוף טבעת חזוק עם FC FOPD. הפוך דפוסי סיבוב מעגליים ופולנים בארבע כיתות, לפי הסדר הבא: 5, 3, 1, 0.3 מיקרומטר חצץ (האיור 2b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתפשט ולהכניס את הקצה השני של הסיב האופטי לתוך LC קרמיקת כובעון מתכת (230 מיקרומטר id המשעמם) עם סוף דיסטלי הקמור. תחול ירידה של אפוקסי עד הסוף והחום השטוח עד שנרפא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולני הסוף הקמור של טבעת חזוק באמצעות FC FOPD על גיליונות ליטוש תחמוצת אלומיניום כפי שתואר לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסט שרוול טבעת חזוק LC על הקצה הקמור של טבעת חזוק עד נקודת האמצע של השרוול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום חום לכווץ צינורות מעל צינורות מזלוג והשרוול וחום לאבטח ולהגן על החיבור (איור 2 ג). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את המצמד על ידי חיבורו למקור הליזר ומדידת outp האורut דרך המצמד עם ספקטרופוטומטר. אובדן האור בין פלט הליזר ופלט המצמד נמדד לא יעלה על 30%. </li></ol> 3. השרשת כירורגים * מדובר בהליך טיפים בלבד. מכשירים הם סטרילי אבל כפפות לא צריכות להיות בגלל מניפולציה מתמדת בין המכשירים והציוד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדם עכבר עם תערובת intraperitoneal הזרקת קטמין / Xylazine 100 ו 10 מ&quot;ג / קילו בהתאמה באמצעות מחט 30-מד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גילוח הקרקפת עם קוצץ. נגב את הקרקפת עם אלכוהול רפואי 70% ואחריו Betasept לנגב (4% פתרון chlorhexidine) עבור 2 דקות, חוזר פעם אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את העכבר באסדת sterotaxic ולאבטח את הראש, להבטיח כי הגולגולת היא רמה. החל משחת עיניים לעיניים, כדי למנוע יובש וכאב שלאחר ניתוח. לשמור על הרדמה באמצעות% volatized isoflurane (1-3 המדולל בחמצן בהתאם למצב הפיזיולוגי של mouse, שצריך להיות במעקב רציף על ידי תגובה לקמצוץ זנב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עושה חתך בקו האמצע של הקרקפת, וחושף את הגולגולת ממסלולי העיניים למבדה. לדחוף הצידה רקמות חיבור במידת צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במהדק Serafin להחזיק לאחור את העור ולשמור על גישה לגולגולת (איור 3 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט תבנית משובצת לאורך פני השטח של הגולגולת עם מכוש שיניים. שטוף את הלכלוך משם עם מי מלח סטרילית. להתייבש היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל מי חמצן (3%) לגולגולת החשופה עם קיסם אוזניים ל~ 2-3 שניות כדי ליצור micropores. לשטוף מספר פעמים ויבשות ביסודיות. לחלופין, ניתן עוגנים מוברגים לגולגולת, כמתואר בספרטה et al. (2012). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוב, לחרוט תבנית משובצת לאורך הגולגולת עם מכוש שיניים ולשטוף את הלכלוך עם מי מלח. להתייבש היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בכלי סיבובי, להפוך את הקוץ קטן חור craniotomy (&lt;1 מ&quot;מ קוטר) עם מקדח סטרילי(Autoclaved) מעל האזור של עניין, נקבע על ידי אטלס stereotaxic המכויל לגבחת ומבדה. היזהר שלא לשבור את הדורה או לפגוע בכל רקמה. לשטוף לכלוך ויבש ביסודיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את טבעת חזוק הסיבים האופטית (שתל) לתוך מחזיק החללית ולהתחבר לזרוע stereotaxic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את השתל במקום ישירות מעל האזור של עניין באמצעות זרוע stereotaxic (איור 3 ב). אם החדרת הסיב האופטי ברקמת המוח, סיבים יש לקדם לאט בקצב של ~ 2 מ&quot;מ / דקה. טבעת חזוק צריכה לנוח על הגולגולת שנותרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תערובת של מלט שיניים. התערובת צריכה להיות מספיק צמיגות נמוכה בקלות להחיל על פני הגולגולת. התערובת תהיה שמישה עבור 2-4 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות קיסם סטרילי, תחול, גם שכבה דקה של מלט שיניים על פני גולגולת ועל החלק התחתון של השתל. שכבת הבסיס של מלט שיניים צריכה לכסות את פני שטח כל כך הרבה על הגולגולת כאפשרי. אל תתנה מלט השיניים באים במגע עם העור של העכבר. זה יוביל לקושי מוגבר בתפירה, כמו גם גירוי לעכבר. אם מלט השיניים אינו בא במגע עם העור, לאפשר לו להתייבש חלקית באופן שכל השכבה של מלט ניתן התקלפה לפני ההגדרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לו להתייבש לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחול אפילו שכבות של בטון שיניים ליצירת גבעה קטנה מעל הגולגולת וסביב השתל, המאפשר לכל שכבה להתייבש לחלוטין (איור 3 ג). השאר ~ 3-5 מ&quot;מ מהקצה הקמור של טבעת חזוק נקיה של מלט, כדי לאפשר חיבור חלק, ללא הפרעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתפור את הקרקפת על תלולית בטון שיניים וסביב השתל באמצעות תפרים סטריליים, שימוש יחיד משי קלועים (6-0) עם C22 מחט. הסר לאחר 7 ימים. אופציונלי: בונד וטרינר שימוש למחייבים נוסף לאחר תפירה. הקפד להשתמש בונד וטרינר מינימאלי. עודף יכול לגרום לניזק בעור חמור עקב גירוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Immediately לאחר ניתוח, עכבר צריך להיות מוזרק מתחת לעור עם Ketprophen (5 מ&quot;ג / ק&quot;ג) כדי להקטין כאב שלאחר ניתוח. זה צריך להיות חזר 24 שעות מאוחר יותר. החל משככי כאבים אקטואליים (Bupivicaine) ואנטיביוטיקה (כוהל) לעור ונתפר מסביב לבסיס של השתל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את העכבר בכלוב מעל שמיכת חימום להתאוששות מן ההרדמה. הנח את העכבר בכלוב התאוששות סטרילי, לאחר ניתוח. כלובי ההתאוששות לא צריכים להכיל כל מצעים כדי לשמור על טמפרטורה ולמנוע חנק. העכבר ניתן להחזירו לכלוב המקורי או כלוב פעם ערה חדש. </li></ol> הרכבה נכונה של שתל הסיבים האופטיים ותוצאות מצמד באובדן פוטון מינימאלי בין מקור האור וסופו של הסיב האופטי באזור של עניין. סיבים אופטיים מלוטש היטב צריך להעביר אור במדים, קונצנטרי העיגול (איור 2 ד). עם השתלה ותפירה זהירות, לא גורם לגירוי השתל גלוי להעכבר ויכול להישאר במקום למחקרים ארוכי טווח (איור 3D,&gt; 1 חודש, תצפיות שלא פורסמו) ללא כל שפלה משמעותית של הסיבים האופטיים או כמות האור המועבר. השתלה או תפירה לא נכונה יכולה לגרום לגירוי ויכולה לגרום לעכבר מגרד את הקרקפת שלה, וחושפת את שיני מלט, או שבירה של טבעת חזוק מבטון השיניים בגלל מניפולציה מתמשכת. תרשים סכמטי של המערכת המורכבת שניתן לראות באיור 4. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig1.jpg" /> איור 1. עצרת של סיבים אופטיים להשתלה. () הסיב האופטי מוכנס לתוך טבעת חזוק, שולי בולטת מעבר לקצה הקמור שצוין על ידי ראש החץ. (ב) הסוף הקמור של כובעון המתכת מלוטש באמצעות FOPD בכיתות בהדרגה מעודנות יותר של גיליונות ליטוש. (ג) opt הסיבים המושתל המוגמרIC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50004/50004fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig2.jpg" /> איור 2. עצרת של מצמד סיבים אופטיים המשמש לקשור את המפרק הסיבובי הסיבים האופטי לשתל. (א) דבק סיבים אופטי דרך הרכבת טבעת חזוק. (ב) צד טבעת חזוק של ההרכבה מוכנס לתוך הכיתות בהדרגה העדינה FOPD ומלוטשות באמצעות נייר ליטוש. (ג) שרוול טבעת חזוק מצויד מעל טבעת חזוק ומאובטח עם צינורות חום פסיכולוג. (ד) מצמד הסיבים האופטיים סיים צריך לייצר אור קונצנטרי עם אובדן פוטון מינימאלי. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig3.jpg" /> איור 3. השתלת כירורגים בסיבים האופטיים. (א) את כל פני השטח של craniuמ &#39;חשוף ורקמות חיבור אינה מסומנות. (ב) שתל הסיבים האופטי מוחזק בעמדה עם זרוע stereotaxic. (ג) מלט שיניים מיושם תיקון שתל הסיבים האופטי לגולגולת. (ד)&gt; 1 חודש לאחר השתלה, העור נרפא סביב השתל ואין סימנים של גירוי. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig4.jpg" /> איור 4. תרשים סכמטי של המערכת התפקודית

<ol>
	<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neuronal+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neuronal activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Arenkiel, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Light-Induced+Activation+of+Neural+Circuitry+in+Trangenic+Mice+Expressing+Channelrhodopsin-2.">In Vivo Light-Induced Activation of Neural Circuitry in Trangenic Mice Expressing Channelrhodopsin-2.</a> Neuron. 54, 205-218 (2007).</li><li>Gradinaru, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+cellular+approaches+for+diversifying+and+extending+optogenetics.">Molecular and cellular approaches for diversifying and extending optogenetics.</a> Cell. 141, 165-16 (2010).</li><li>Luo, L., Callaway, E. M., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+dissection+of+neural+circuits.">Genetic dissection of neural circuits.</a> Neuron. 57, 634-660 (2008).</li><li>Arenkiel, B. R., Ehlers, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+genetic+and+imaging+technologies+for+circuit+based+neuroanatomy.">Molecular genetic and imaging technologies for circuit based neuroanatomy.</a> Nature. 461, 900-907 (2009).</li><li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+interrogation+of+neural+circuits:+technology+for+probing+mammalian+brain+structures.">Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures.</a> Nat. Protoc. 5, 439-456 (2010).</li><li>Adamantidis, A. R., Zhang, F., Aravanis, A. M., Deisseroth, K., de Lecea, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+substrates+of+awakening+probed+with+optogenetic+control+of+hypocretin+neurons.">Neural substrates of awakening probed with optogenetic control of hypocretin neurons.</a> Nature. 450, 420-424 (2007).</li><li>Sparta, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+implantable+optical+fibers+for+long-term+optogenetic+manipulation+of+neural+circuits.">Construction of implantable optical fibers for long-term optogenetic manipulation of neural circuits.</a> Nature Protocols. 7, 12-23 (2012).</li><li>Stuber, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitatory+transmission+from+the+amygdala+to+nucleus+accumbens+facilitates+reward+seeking.">Excitatory transmission from the amygdala to nucleus accumbens facilitates reward seeking.</a> Nature. 475, 377-380 (2011).</li><li>Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+stimulation+of+a+hippocampal+engram+activates+fear+memory+recall.">Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall.</a> Nature. 484, 381-385 (2012).</li></ol>

Optogenetics היא טכניקה חדשה ורבת עצמה המאפשרת שליטה חסרת תקדים על תת עצבי ספציפיים. זו יכולה להיות מנוצלת כדי להשפיע על מסלולים עצביים עם דיוק האנטומי וזמני, תוך הימנעות מתא מהסוג חסר הבחנה ואפקטים פולשניים של גירוי חשמלי באמצעות אלקטרודה. השרשה של סיבים אופטיים מאפשרת ל?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המגיב או הציוד </td><td> חברה </td><td> קטלוג # </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> שרוול LC כובעון מתכת </td><td> מוצרי סיבי דיוק (PFP) </td><td> SM-CS125S </td><td> מזהה מ&quot;מ 1.25 </td></tr><tr><td> FC MM מחבר מראש התאסף </td><td> PFP </td><td> MM-CON2004-2300 </td><td> 230 מיקרומטר כפת מתכת </td></tr><tr><td> מילר FOPD-LC דיסק </td><td> PFP </td><td> M1-80754 </td><td> לLC ferrules </td></tr><tr><td> צינורות מזלוג </td><td> PFP </td><td> FF9-250 </td><td> 900 מיקרומטר od, שם מיקרומטר 250 </td></tr><tr><td> MM LC סטיק כפת מתכת 1.25 מ&quot;מ </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-1270 </td><td> זיהוי מיקרומטר 127 Bore </td></tr><tr><td> MM LC סטיק כפת מתכת 1.25 מ&quot;מ </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-2300 </td><td> 230 מיקרומטרזיהוי Bore </td></tr><tr><td> אפוקסי חום לריפוי, מקשה ושרף </td><td> PFP </td><td> ET-353ND-16OZ </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC וSC / מחשב דיסק ליטוש מחבר </td><td> ThorLabs </td><td> D50-FC </td><td> לFC ferrules </td></tr><tr><td> כוח אופטי דיגיטלי ומד אנרגיה </td><td> ThorLabs </td><td> PM100D </td><td> ספקטרופוטומטר </td></tr><tr><td> הפוליש Pad </td><td> ThorLabs </td><td> NRS913 </td><td> 9 &quot;x 13&quot; 50 מד קשיות </td></tr><tr><td> תחמוצת אלומיניום מלחך פחים (פוליש): 0.3, 1, 3, 5 גריסי מיקרומטר </td><td> ThorLabs </td><td> LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P </td><td></td></tr><tr><td> סיבי Multimode חיפוי קשיחים סטנדרטיים </td><td> ThorLabs </td><td> BFL37-200 </td><td> OH נמוך, Core מיקרומטר 200, 0.37 NA </td></tr><tr><td> כלי עקירת סיבים </td><td> ThorLabs </td><td> T10S13 </td><td> לבוש / Coב: מיקרומטר 200/300 מיקרומטר </td></tr><tr><td> סיבי סיליקה / אופטיים סיליקה </td><td> טכנולוגיות Polymicro </td><td> FVP100110125 </td><td> הגבוה OH, UV משופר, 0.22 NA </td></tr><tr><td> 1x1 משותף רוטרי fiberoptic </td><td> עדשות דוריים </td><td> FRJ_FC-FC </td><td></td></tr><tr><td> מונה fiberoptic Patchcord </td><td> עדשות דוריים </td><td> MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC </td><td></td></tr><tr><td> מחמם לכווץ צינורות, סנטימטר 1/8 </td><td> בעלות הברית אלקטרוניקה </td><td> 689-0267 </td><td></td></tr><tr><td> אקדח חום </td><td> בעלות הברית אלקטרוניקה </td><td> 972-6966 </td><td> 250 ואט; 750-800 ° F </td></tr><tr><td> הכותנה הטתה applicators </td><td> הפוריטנית רפואית מוצרי חברה </td><td> 806-ב&quot;ש </td><td></td></tr><tr><td> דבק רקמות VetBond </td><td> הפישר סיינטיפיק </td><td> 19-027136 </td><td></td></tr><tr><td> אקריליק בסיס התותב פלאש </td><td> ייטס Motloid </td><td> ColdPourPowder + liq </td><td></td></tr><tr><td> בון מיניאטורות מספרי איריס </td><td> Miltex Integra </td><td> 18-1392 </td><td> 3-1/2 &quot;(8.9cm), ישר, להבי 15 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> ג&#39;ונס הופקינס בולדוג קלאמפ </td><td> Miltex Integra </td><td> 7-290 </td><td> 1-1/2 &quot;(3.8 סנטימטרים), התעקל </td></tr><tr><td> MEGA-מומנט חשמלי מעבדת מוטור </td><td> וקטור </td><td> EL-S </td><td></td></tr><tr><td> פנתר burs-Ball # 1 </td><td> קלרקסון מעבדה </td><td> 77.1006 </td><td></td></tr><tr><td> ויולט בלו ליזר מערכת </td><td> CrystaLaser </td><td> CK473-050-O </td><td> אורך גל: 473 ננומטר </td></tr><tr><td> ספק כוח הליזר </td><td> CrystaLaser </td><td> CL-2005 </td><td></td></tr><tr><td> דומון # 2 מלקחי Laminectomy </td><td> Fהגדרות משיווק מדעים </td><td> 11223-20 </td><td></td></tr><tr><td> בדיקה </td><td> כלי מדע פיין </td><td> 10140-02 </td><td></td></tr><tr><td> 5 &quot;מלקחי סטרייט </td><td> Excelta </td><td> 35-PH </td><td></td></tr><tr><td> מלחציים עם בסיס משוקלל </td><td> Altex אלקטרוניקה </td><td> PAN381 </td><td></td></tr></tbody></table>

fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue

דפוסי הבהרה של קישוריות עצבית כבר אתגר למדעי המוח קליניים ובסיסיים. אלקטרופיזיולוגיה כבר את תקן הזהב לניתוח דפוסים של קישוריות הסינפטית, אבל הקלטות אלקטרו לזווג יכולות להיות גם מסורבלות וניסוי מגביל. הפיתוח של optogenetics הציג שיטה אלגנטית כדי לעורר נוירונים ומעגלים, הוא ב1 מבחנת in vivo 2,3. על ידי ניצול פעילות תא ספציפית אמרגן סוג לנהוג ביטוי אופסין באוכלוסיות עצביות נפרדות, ניתן לעורר דווקא תת עצבי מוגדר גנטי במעגלים שונים 4-6. שיטות שתוארו היטב כדי לעורר נוירונים, כולל גירוי חשמלי ו / או מניפולציות תרופתיות, לעתים קרובות ללא הבחנת תאי סוג, פולשני, ויכולות להזיק לרקמות מסביב. מגבלות אלה עלולות לשנות את התפקוד נורמלי הסינפטי ו / או התנהגות מעגל. בנוסף, בשללאופי של המניפולציה, השיטות קיימות הן לעתים קרובות חריפות וסופנים. Optogenetics מקנה את היכולת לעורר נוירונים בצורה יחסית לא מזיקה, ובנוירונים ממוקדים מבחינה גנטית. רוב המחקרים שכלל בoptogenetics vivo כרגע להשתמש סיב אופטי מודרך דרך צינורית 6,7 מושתל, אולם מגבלות של שיטה זו כוללות רקמות פגועות מוח עם כניסה חוזרת של סיב אופטי, ושבירת פוטנציאל של הסיבים בתוך הצינורית. בהתחשב בתחום המתפתח של optogenetics, שיטה אמינה יותר לגירוי כרוני יש צורך להקל על מחקרים ארוכי טווח עם ניזק לרקמות ביטחונות מינימאליים. כאן אנו מספקים הפרוטוקול השונה שלנו כמאמר וידאו כדי להשלים את השיטה המתוארת ביעילות ובאלגנטיות בספרטה et al. 8 עבור הייצור של שתל סיבים אופטיים וקיבועו הקבוע על הגולגולת של עכברים מורדמים, כמו גם את ההרכבה של סיבמצמד אופטי חיבור השתל למקור אור. השתל, מחובר עם סיבים אופטיים לליזר מצב מוצק, מאפשר שיטה יעילה כרוני לphotostimulate מעגלים עצביים פונקציונליים עם ניזק לרקמות פחות 9 באמצעות חבלים, קטנים, נתיקים. קיבוע קבוע של שתלי הסיבים האופטיים מספק עקבי, לטווח ארוך במחקרי vivo optogenetic של מעגלים עצביים בעכברים, ערים מתנהגים 10 עם ניזק לרקמות מינימאלי.

Watch this Scientific Journal Video about Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue at JoVE.com

Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

הפיתוח של optogenetics מספק כעת את האמצעים בדיוק כדי לעורר נוירונים ומעגלים מוגדרים גנטי, שני<em&gt; במבחנה</em&gt; ו<em&gt; In vivo</em&gt;. כאן אנו מתארים את ההרכבה וההשתלה של סיבים אופטיים לphotostimulation הכרוני של רקמת מוח.

השרשה של סיבים אופטיות לגירוי Optogenetic כרוני של רקמת המוח

Elucidating patterns of neuronal connectivity has been a challenge for both clinical and basic neuroscience. Electrophysiology has been the gold standard ...

fiber-optic-implantation-for-chronic-optogenetic-stimulation-brain

Research

JoVE Journal

Neuroscience

44.4K Views.  Baylor College of Medicine (BCM). הפיתוח של optogenetics מספק כעת את האמצעים בדיוק כדי לעורר נוירונים ומעגלים מוגדרים גנטי, שני במבחנה ו In vivo. כאן אנו מתארים את ההרכבה וההשתלה של סיבים אופטיים לphotostimulation הכרוני של רקמת מוח.

Video: Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

שילוב של גירוי מגנטי fMRI Transcranial ולבחון את רשת מצב ברירת מחדל

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS: שימוש בפרוטוקול תטא-Burst לחקור Mechasnism של פלסטיות של אנשים עם תסמונת X שביר אוטיזם ו

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.1,2 Within the field of TMS, the term state dependency refers to the initial, baseline condition of the particular neural region targeted for stimulation. As can be inferred, the effects of TMS can (and do) vary according to this primary susceptibility and responsiveness of the targeted cortical area.3,4,5

In this experiment, we will examine this concept of state dependency through the elicitation and subjective experience of motive phosphenes. Phosphenes are visually perceived flashes of small lights triggered by electromagnetic pulses to the visual cortex. These small lights can assume varied characteristics depending upon which type of visual cortex is being stimulated. In this particular study, we will be targeting motive phosphenes as elicited through the stimulation of V1/V2 and the V5/MT+ complex visual regions.6

In this article, we examine the effects of visually relevant state dependency on TMS induced motive phosphenic presentations.

המדינה תלות השפעות על TMS: מבט על התנהגות Phosphene מניע

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

התקן TMS NeuroStar: ניהול ה-FDA פרוטוקול מאושר לטיפול דיכאון

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells in the walls of the lateral ventricle give rise to neuroblasts that migrate for several millimeters along the rostral migratory stream (RMS) to reach and incorporate into the olfactory bulb. To study the different steps and the impact of adult-born neuron integration into preexisting olfactory circuits, it is necessary to selectively label and manipulate the activity of this specific population of neurons. The recent development of optogenetic technologies offers the opportunity to use light to precisely activate this specific cohort of neurons without affecting surrounding neurons4,5. Here, we present a series of procedures to virally express Channelrhodopsin2(ChR2)-YFP in a temporally restricted cohort of neuroblasts in the RMS before they reach the olfactory bulb and become adult-born neurons. In addition, we show how to implant and calibrate a miniature LED for chronic in vivo stimulation of ChR2-expressing neurons.

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Adult-born neurons of the olfactory bulb can be optogenetically controlled using Channelrhodopsin2-expressing lentiviral injection in the rostral migratory stream and chronic photostimulation with an implanted miniature LED.

התמרה ויראלי סלקטיבי של נוירונים בוגרים יליד חוש הריח של כרוני In vivo Optogenetic גירוי

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

A growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive manipulation of the neural activity of specific neurons in Drosophila melanogaster1. Chief among these are optogenetic tools, which enable the activation or silencing of specific neurons in the intact and freely moving animal using bright light. Channelrhodopsin (ChR2) is a light-activated cation channel that, when activated by blue light, causes depolarization of neurons that express it. ChR2 has been effective for identifying neurons critical for specific behaviors, such as CO2 avoidance, proboscis extension and giant-fiber mediated startle response2-4. However, as the intense light sources used to stimulate ChR2 also stimulate photoreceptors, these optogenetic techniques have not previously been used in the visual system. Here, we combine an optogenetic approach with a mutation that impairs phototransduction to demonstrate that activation of a cluster of loom-sensitive neurons in the fly's optic lobe, Foma-1 neurons, can drive an escape behavior used to avoid collision. We used a null allele of a critical component of the phototransduction cascade, phospholipase C-&beta;, encoded by the norpA gene, to render the flies blind and also use the Gal4-UAS transcriptional activator system to drive expression of ChR2 in the Foma-1 neurons. Individual flies are placed on a small platform surrounded by blue LEDs. When the LEDs are illuminated, the flies quickly take-off into flight, in a manner similar to visually driven loom-escape behavior. We believe that this technique can be easily adapted to examine other behaviors in freely moving flies.

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Genetically encoded optogenetic tools enable noninvasive manipulation of specific neurons in the Drosophila brain. Such tools can identify neurons whose activation is sufficient to elicit or suppress particular behaviors. Here we present a method for activating Channelrhodopsin2 that is expressed in targeted neurons in freely walking flies.

גירוי Optogenetic של התנהגות בריחה ב<em&gt; דרוזופילה melanogaster</em

A  growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive  manipulation of the neural activity of specific neurons in ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

בoptogenetic גירוי vivo של מערכת העצבים המרכזית מכרסם

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted deaf subjects1-6. Nonetheless, sound coding with current CIs has poor frequency and intensity resolution due to broad current spread from each electrode contact activating a large number of SGNs along the tonotopic axis of the cochlea7-9. Optical stimulation is proposed as an alternative to electrical stimulation that promises spatially more confined activation of SGNs and, hence, higher frequency resolution of coding. In recent years, direct infrared illumination of&#160;the cochlea has been used to evoke responses in the auditory nerve10. Nevertheless it requires higher energies than electrical stimulation10,11 and uncertainty remains as to the underlying mechanism12. Here we describe a method based on optogenetics to stimulate SGNs with low intensity blue light, using transgenic mice with neuronal expression of channelrhodopsin 2 (ChR2)13 or virus-mediated expression of the ChR2-variant CatCh14. We used micro-light emitting diodes (&#181;LEDs) and fiber-coupled lasers to stimulate ChR2-expressing SGNs through a small artificial opening (cochleostomy) or the round window. We assayed the responses by scalp recordings of light-evoked potentials (optogenetic auditory brainstem response: oABR) or by microelectrode recordings from the auditory pathway and compared them with acoustic and electrical stimulation.

Cochlear implants (CIs) enable hearing by direct electrical stimulation of the auditory nerve. However, poor frequency and intensity resolution limits the quality of hearing with CIs. Here we describe optogenetic stimulation of the auditory nerve in mice as an alternative strategy for auditory research and developing future CIs.

גירוי optogenetic של עצב השמיעה

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, dystonia or tremor. DBS is based on the delivery of electrical stimuli to specific deep anatomic structures of the central nervous system. However, the mechanisms underlying the effect of DBS remain enigmatic. This has led to an interest in investigating the impact of DBS in animal models, especially in rats. As DBS is a long-term therapy, research should be focused on molecular-genetic changes of neural circuits that occur several weeks after DBS. Long-term DBS in rats is challenging because the rats move around in their cage, which causes problems in keeping in place the wire leading from the head of the animal to the stimulator. Furthermore, target structures for stimulation in the rat brain are small and therefore electrodes cannot easily be placed at the required position. Thus, a set-up for long-lasting stimulation of rats using platinum/iridium electrodes with an impedance of about 1 M&#937; was developed for this study. An electrode with these specifications allows for not only adequate stimulation but also recording of deep brain structures to identify the target area for DBS. In our set-up, an electrode with a plug for the wire was embedded in dental cement with four anchoring screws secured onto the skull. The wire from the plug to the stimulator was protected by a stainless-steel spring. A swivel was connected to the circuit to prevent the wire from becoming tangled. Overall, this stimulation set-up offers a high degree of free mobility for the rat and enables the head plug, as well as the wire connection between the plug and the stimulator, to retain long-lasting strength.

A method for implanting electrodes into the subthalamic nucleus (STN) of rats is described. Better localization of the STN was achieved by using a microrecording system. Furthermore, a stimulation set-up is presented that is characterized by long-lasting connections between the head of the animal and the stimulator.

Microelectrode מודרך השרשה של אלקטרודות לתוך גרעין Subthalamic של חולדות לטווח ארוך עמוק גירוי המוח

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated proteins and subsequent manipulation of neural activity by light. Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation-channels and when fused to a fluorescent protein their expression allows for visualization and concurrent activation of specific cell types and their axonal projections in defined areas of the brain. Via stereotactic injection of viral vectors, ChR fusion proteins can be constitutively or conditionally expressed in specific cells of a defined brain region, and their axonal projections can subsequently be studied anatomically and functionally via ex vivo optogenetic activation in brain slices. This is of particular importance when aiming to understand synaptic properties of connections that could not be addressed with conventional electrical stimulation approaches, or in identifying novel afferent and efferent connectivity that was previously poorly understood. Here, a few examples illustrate how this technique can be applied to investigate these questions to elucidating fear-related circuits in the amygdala. The amygdala is a key region for acquisition and expression of fear, and storage of fear and emotional memories. Many lines of evidence suggest that the medial prefrontal cortex (mPFC) participates in different aspects of fear acquisition and extinction, but its precise connectivity with the amygdala is just starting to be understood. First, it is shown how ex vivo optogenetic activation can be used to study aspects of synaptic communication between mPFC afferents and target cells in the basolateral amygdala (BLA). Furthermore, it is illustrated how this ex vivo optogenetic approach can be applied to assess novel connectivity patterns using a group of GABAergic neurons in the amygdala, the paracapsular intercalated cell cluster (mpITC), as an example.

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are widely used to manipulate neural activity and assess the consequences for brain function. Here, a technique is outlined that&#160;upon in vivo expression of the optical activator Channelrhodopsin, allows for ex vivo analysis of synaptic properties of specific long range and local neural connections in fear-related circuits.

Ex Vivo optogenetic Dissection של מעגלי פחד פרוסות המוח

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...