이 작품은 생물 의학 연구를위한 프리드리히 Miescher 연구소, 막스 플랑크 사회, 인간 프론티어 과학 프로그램에 의해 지원되었다.

모든 동물의 절차는 승인 광저우 바젤 슈타 트의 수의학 부서의 지침에 따라 수행 하였다. 1. 하드웨어 및 소프트웨어 설치 <ol><li> 두 광자 주사 현미경 설정 : <ol><li> 조명 원 (펄스 폭 &lt;120 FSEC)로 펄스 적외선 레이저를 사용합니다. </li><li> . 8 또는 12 kHz의 공진 스캐너와 표준 검류계 주 구성 스캔 헤드를 사용 :이 750 X 400 픽셀에서 40 또는 60Hz의 프레임 속도를 가능하게한다. 높은 프레임 레이트는 뇌 운동 유도 화상의 왜곡을 최소화하기 위해 중요하다. 또한, 빠른 공진 스캔 높은 신호 수율 결과와 감소는 16 광독성을 photobleaching에. </li><li> 여러 깊이에서 획득 시간 인터리빙 된 이미지를 순차적으로 압전 고속 Z-스테퍼를 사용하여 참고.이 선택 및 프레임 레이트의 희생 데이터 수율을 높이기 위해 사용된다. </li><li> 오전을 사용하여조직에 레이저 노출을 줄이기 echanical 랭커. 스캐너의 공진 진폭에 따라 블 랭커의 폭을 조정 주 :. 인해 공진 스캐너의 스캔 경로의 정현파 성질, 레이저 빔 주사 턴어라운드 점에서 비교적 느린 이동. 레이저 노광이 가장 크다 이러한 턴어라운드 지점에서 조직의 손상을 방지하기 위해, 기계적 랭커는 레이저 빔을 정지 스캔 및 튜브 렌즈 사이의 초점면에 도입된다. </li><li> . 데이터 수집을위한 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 주와 함께 고속 디지타이저 (800 메가 헤르츠)를 사용 : FPGA 고역 통과 필터 및 화소로 PMT 신호 궤. 대역 통과 필터의 PMT 증폭기 결과에 FPGA 및 효과적인 저역 통과 필터의 고역 통과 필터의 조합은 대략 레이저 (80 메가 헤르츠)의 반복률을 중심. 샘플 FPGA 코드는 보충 교재로 제공된다. </li></ol></li><li> Dombeck 및 동료의 디자인을 기반으로 항공 지원 디딜 방아 설치 2 <ol><li> 적어도 10mm 내경의 공기 공급 튜브를 이용하여 공기 공급관로 볼 홀더를 연결한다. 볼 홀더 급기 입구의 단면적을 최대화하고 메인 급기와 볼 홀더 주 사이 튜브의 충분한 양을 넣. 증가 단면과 공기 공급 튜브의 증가 된 길이는 소음 발생을 감소시킨다. </li><li> 맞춤 설계 및 3D 인쇄 볼 홀더에 스티로폼 볼 (20cm 직경)를 놓습니다. </li><li> 행동 패러다임은 앞으로 (뒤로) 운동이 필요한 경우, 볼의 측면에 핀 (예를 들어, 19 G 피하 주사 바늘)를 삽입하여 수평 (피치) 축에 공의 움직임을 제한 참고 :. 일반적으로 동물에 적응 이 감소 회전 패러다임에서 훨씬 빨리 설치. </li><li> 하나 또는 두 개의 광학 컴퓨터 마우스를 사용하여 공의 궤도 운동각각 두 개의 주위에 운동 또는 세 축 모두를 감지 할 수 있습니다 :. 컴퓨터 마우스 이상적 이미징 이상 간섭 적외선 다이오드와 함께 작동해야합니다. </li></ol></li><li> 가상 현실 환경 설정 <ol><li> 가상 현실 환경을 준비합니다 :. Panda3D를, 자유롭게 사용 가능한 게임 엔진을 기반으로 샘플 환경을 보충 교재로 제공된다. 가상 환경의 목적은 Wings3D, 오픈 소스 3D 모델링을 사용하여 생성됩니다. 샘플 프로그램 데이터 수집 카드에 위치 정보를 판독하고, 가상 환경에서 운동으로 이러한 변환한다. 코드는 또한 토 로이드 형 스크린 상에 투영되는 환경에 필요한 비선형 변환을 수행한다. 토 로이드 형 화면의 상세한 구성 밖에도 14, 17 설명되었다. </li><li> 가상 환경을 표시하는 LED 프로젝터 또는 LED 백라이트 컴퓨터 화면을 사용합니다. 게이팅 CIR 통합. 촬상 주 동안 LED의 빠른 플리커위한 CUIT : 시각 자극 동안 두 광자 이미징 본질적인 문제는 대물 차폐함으로써 감소 될 수있는 시각적 자극 시스템에서 발생하는 광 누설이다. 이미징 동안 시각적 인 자극에 사용되는 LED 무대와 함께 이루어집니다 그러나, 시각적 자극 시스템에서 빛 누수가 완전히 (데이터가 수집되지 않음) 공진 스캐너의 선회 지점에 프로젝터의 빛 출력을 동기화하여 폐지 할 수있다 초파리 18. 이 시각적 인 자극 및 데이터 수집의 효과적인 고속 교대 (그림 2 참조)가 발생합니다. 플리커 주파수 (24 ㎑의) 깜빡 거림이 더 이상 동물에 의해 감지되지 않는 이상, 플리커 융합 임계 값 이상 규모의 명령입니다. 시판 LED 프로젝터에 본 변형의 전자 회로도가도 3에 도시된다. </li></ol></li><li> 새끼를 낳다일리노이 추적 <ol><li> 동공 위치 추적을위한 CMOS 기반의 비디오 카메라 (30 fps)를 사용합니다. 카메라가 적외선 차단 필터를 포함하지 않는 있는지 확인하십시오 :. 학생 인해 눈을 통해 나오는 두 광자 여기 레이저에서 미광에 녹음하는 동안 높은 반면에 볼 수 있습니다. 학생의 위치와 직경은 Sakatani와 사 (19)의 디자인을 기반으로 사용자 정의 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 실시간으로 추출된다. </li></ol></li></ol> 2. 유전 칼슘 표시기 및 창 임플란트의 주입 이전에 다음과 같은 추가 설명 된 바와 같이 칼슘 표시기 (20)와 두개골 창 (21)의 주입의 주입이 수행된다 : <ol><li> 바이러스 용액을 채워서 및 압력 분사 시스템에 연결된 유리 주입 피펫을 이용하여 관심 영역에 바이러스를 주입. 피펫에 따라 압력을 조정 안직경, 일반적으로 약. 70-140 밀리바, 1 ~ 2 분에 걸쳐 바이러스 솔루션의 약 100 NL을 주입한다. 저주파 (2 Hz에서 0.05 초 펄스)에 전달 저용량 분사 펄스는 주사 동안 피펫 따라 바이러스의 오버 플로우를 방지하기 위해 사용되어야한다 참고. 주입량을 모니터하기 위해, 피펫은 소규모로 표시 될 수있다 , 스테레오 현미경 균등 길이 (예 : 0.5 mm). 마킹 사이의 메 니스 커스의 변위는 주입 부피를 추정하는데 사용될 수있다. </li><li> 몇 주 후 주입이 약 500 μm의 직경과 밀도가 표지 세포의 알약 발생한다. 또한 지역 GECI 발현 효능 GECI 프로모터 및 배합의 선택뿐만 아니라, 전염성 역가 및 사용 재조합 AAV의 혈청 형에 따라 주 :. 대표적인 예로서, AAV2/1-EF1α-GCaMP5의 분사 바이러스 가슴만족스러운 표정에 마우스 결과의 일차 시각 피질에 8 × 10 12 GC / ㎖ 어에는 약 2 주 동안 주사 (그림 1)을 배치한다. </li><li> 헤드 바는 마우스의 시야를 방해하지 말고 행동하는 동안 안정된 영상을 허용 할 정도로 단단해야한다. 이것은 일반적으로 머리 바의 양쪽에 부착 2 점 (그림 1 참조)이 필요합니다. 단단히 두개골에 머리 막대를 연결하려면, 머리 막대가 첨부됩니다 노출 된 두개골의 영역을 극대화하고 건조해야합니다. 또한, 메스 나 주사기를 사용함으로써 접착에 대한 표면적을 증가 표면 홈을 만들 두개골 긁힐. 치과 용 시멘트로 머리 줄을 연결하기 전에 시아 노 아크릴 레이트 조직 접착제로 뼈를 커버. </li></ol> 3. 실험 절차 <ol><li> 바이러스 주입 다음 2 ~ 3 주를, 에피에서 선명도와 표현의 두개골 창 임플란트를 확인형광 조명. 표재성 혈관 분명히 가시적이고 선명하게 정의 경계 윈도우 임플란트 (도 1 참조) 이미징에 적합 함 좋은 지표이다. </li><li> 측정 시료에 50 mW의 이하 값으로 레이저 파워를 조정한다. </li><li> 구형 디딜 방아로의 공기 흐름을 켭니다. </li><li> 현미경으로 머리 고정을 위해, 간단하게 스트레스를 줄이기 위해 이소 플루 란과 동물을 마취. 이소 플루 란 마취 용기에 동물을 배치하고 동물 정지가 (약 10 초) 이동 때까지 기다립니다. 동물을 제거하고 즉시 머리 현미경으로 고정합니다. </li><li> 여전히 동물에 대한 액세스를 허용하는 동물에 최대한 가까운 영상 표시 시스템을 배치합니다. 이하 가시 동물 실험으로, 적은 동물은 실험의 초기 단계에서 강조 될 것이다 갖는다. </li><li> 두개골 창 임플란트는 먼지와 먼지가 묻어 있는지 확인합니다. 물 청소필요한 경우. </li><li> 두개골 창 및 물 침수 목표 사이의 침수 매체로 명확한 초음파 젤을 적용합니다. 이는 수분 증발 또는 누설 느린 이미지 저하의 문제를 해결하고 물을 잡아 머리 줄에 콘을 장착 할 필요가 완화 참고 :. 원심 분리기 젤을하기 전에 모든 공기 방울을 제거하고 공기를 생성하지 않도록주의하는 사용 젤을 적용하는 동안 거품. 기포가 심하게 화질을 저하시킬 수있다. </li><li> 차광을위한 목적과 머리 바 주위에 검은 색 테이프의 조각을 감싸십시오. </li><li> 최종 위치로 가상 환경 분야를 이동하고 동공 추적을위한 비디오 카메라를 조정합니다. </li><li> 실험 동안에 사용 스캔 진폭과 일치하도록 레이저 블 랭커를 설정한다. </li><li> 데이터 기록을 시작합니다. </li></ol>

<ol>
	<li>Helmchen, F., Fee, M. S., Tank, D. W., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Miniature+Head-Mounted+Two-Photon+MicroscopeHigh-Resolution+Brain+Imaging+in+Freely+Moving+Animals.">A Miniature Head-Mounted Two-Photon MicroscopeHigh-Resolution Brain Imaging in Freely Moving Animals.</a> Neuron. 31 (6), 903-912 (2001).</li><li>Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+large-scale+neural+activity+with+cellular+resolution+in+awake,+mobile+mice.">Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice.</a> Neuron. 56, 43-57 (2007).</li><li>Dombeck, D. A., Harvey, C. D., Tian, L., Looger, L. L., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+imaging+of+hippocampal+place+cells+at+cellular+resolution+during+virtual+navigation.">Functional imaging of hippocampal place cells at cellular resolution during virtual navigation.</a> Nat. Neurosci. 13 (11), 1433-1440 (2010).</li><li>Harvey, C. D., Coen, P., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Choice-specific+sequences+in+parietal+cortex+during+a+virtual-navigation+decision+task.">Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task.</a> Nature. 484 (7395), 62-68 (2012).</li><li>Huber, D., Gutnisky, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+dynamic+representations+in+the+motor+cortex+during+sensorimotor+learning.">Multiple dynamic representations in the motor cortex during sensorimotor learning.</a> Nature. 484 (7395), 473-478 (2012).</li><li>Keller, G. B., Bonhoeffer, T., H&#252;bener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+mismatch+signals+in+primary+visual+cortex+of+the+behaving+mouse.">Sensorimotor mismatch signals in primary visual cortex of the behaving mouse.</a> Neuron. 74 (5), 809-815 (2012).</li><li>Akerboom, J., Chen, T. -. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+a+GCaMP+Calcium+Indicator+for+Neural+Activity+Imaging.">Optimization of a GCaMP Calcium Indicator for Neural Activity Imaging.</a> J. Neurosci. 32 (40), 13819-13840 (2012).</li><li>Zhao, Y., Araki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+expanded+palette+of+genetically+encoded+Ca2++indicators.">An expanded palette of genetically encoded Ca2+ indicators.</a> Science. 333 (6051), 1888-1891 (2011).</li><li>Mittmann, W., Wallace, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon+calcium+imaging+of+evoked+activity+from+L5+somatosensory+neurons+in+vivo.">Two-photon calcium imaging of evoked activity from L5 somatosensory neurons in vivo.</a> Nat. Neurosci. 14 (8), 1089-1893 (2011).</li><li>Katona, G., Szalay, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+two-photon+in+vivo+imaging+with+three-dimensional+random-access+scanning+in+large+tissue+volumes.">Fast two-photon in vivo imaging with three-dimensional random-access scanning in large tissue volumes.</a> Nat. Methods. 9 (2), 201-208 (2012).</li><li>Mank, M., Santos, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+genetically+encoded+calcium+indicator+for+chronic+in+vivo+two-photon+imaging.">A genetically encoded calcium indicator for chronic in vivo two-photon imaging.</a> Nat. Methods. 5 (9), 805-811 (2008).</li><li>Margolis, D. J., L&#252;tcke, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reorganization+of+cortical+population+activity+imaged+throughout+long-term+sensory+deprivation.">Reorganization of cortical population activity imaged throughout long-term sensory deprivation.</a> Nat. Neurosci. 15 (11), 1539-1546 (2012).</li><li>Zariwala, H. A., Borghuis, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Cre-dependent+GCaMP3+reporter+mouse+for+neuronal+imaging+in+vivo.">A Cre-dependent GCaMP3 reporter mouse for neuronal imaging in vivo.</a> J. Neurosci. 32 (9), 3131-3141 (2012).</li><li>Harvey, C. D., Collman, F., Dombeck, D. A., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+dynamics+of+hippocampal+place+cells+during+virtual+navigation.">Intracellular dynamics of hippocampal place cells during virtual navigation.</a> Nature. 461 (7266), 941-946 (2009).</li><li>H&#246;lscher, C., Schnee, A., Dahmen, H., Setia, L., Mallot, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rats+are+able+to+navigate+in+virtual+environments.">Rats are able to navigate in virtual environments.</a> J. Exp. Biol. 208, 561-5519 (2005).</li><li>Borlinghaus, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRT+letter:+high+speed+scanning+has+the+potential+to+increase+fluorescence+yield+and+to+reduce+photobleaching).">MRT letter: high speed scanning has the potential to increase fluorescence yield and to reduce photobleaching).</a> Microsc. Res. Tech. 69 (9), 689-692 (2006).</li><li>Reiff, D. F., Plett, J., Mank, M., Griesbeck, O., Borst, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+Reality+for+Mice,+mousevr.blogspot.com.">Virtual Reality for Mice, mousevr.blogspot.com.</a> Nat. Neurosci. 13, 973-978 (2010).</li><li>Sakatani, T., Isa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+spontaneous+saccade-like+rapid+eye+movements+in+C57BL/6+mice.">Quantitative analysis of spontaneous saccade-like rapid eye movements in C57BL/6 mice.</a> Neurosci. Res. 58, 324-331 (2007).</li><li>Golshani, P., Portera-Cailliau, C. <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+2-photon+calcium+imaging+in+layer+2/3+of+mice.">In vivo 2-photon calcium imaging in layer 2/3 of mice.</a> J. Vis. Exp. (13), (2008).</li><li>Holtmaat, A., Bonhoeffer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term,+high-resolution+imaging+in+the+mouse+neocortex+through+a+chronic+cranial+window.">Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window.</a> Nat. Protoc. 4 (8), 1128-1144 (2009).</li><li>Schmidt-Hieber, C., H&#228;usser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+spatial+navigation+in+the+medial+entorhinal+cortex.">Cellular mechanisms of spatial navigation in the medial entorhinal cortex.</a> Nat. Neurosci. 16 (3), 325-331 (2013).</li></ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

행동 두 광자 이미징의 성공의 열쇠는 두 가지 방법으로 제제의 안정성 : <ol><li> 일 포스트 창 주입의 과정을 통해, 조직의 염증 반응은 육아 조직 및 방해 또는 영상을 방지 할 수 연골의 형성의 향상으로 이어질 수 있습니다. </li><li> 실험 기간 동안 뇌는 신경 활동과 관련된 형광 신호를 손상시키지 모션 아티팩트를 방지하기 위해 충분히 안정되어 있습니다. </li></ol> 두개골 ?...

(유전자 GCaMP5 7 R-GECO 8, OGB 또는 Fluo4 같은 합성 염료와 같은 인코딩) 칼슘 지표의 두 광자 영상은 쥐에게 1-6 행동에 신경 활동을 측정하는 강력한 방법으로 떠오르고있다. 약 800 μm의 뇌 표면 9,10 아래까지 거의 하나의 활동 전위 해상도에서 수백 개의 셀의 활동의 동시 측정을 가능하게합니다. 또한, 유전자에 의해 코딩 칼슘 지표 (GECIs)하여 신경 활성 만성적 5,11,12을 측정 할 수 있고, 유 전적으로 정의 세포 유형 13. 함께,이 방법은 생체 내에서 신경 계산의 연구에 새로운 가능성의 군중을 열어 시간과 공간 해상도의 정도를 제공합니다. 외과 적 수술은 이미지에 마우스 뇌를 노출하고 레이블 할 필요가있다. 셀은 일반적으로 재조합 아데노 - 관련 비르를 사용하여 형질<html> GECI 배송 및 두개골 창 우리 (AAV) 시스템은 뇌에 광 액세스를 얻기 위해 주사 부위에 주입된다. 헤드 바는 다음 두 광자 현미경으로 머리 고정 용 두개골에 부착된다. 웨이크 이미징 문제의 대부분은 제조에서 불안정성으로부터 발생으로 다음 단계의 설계 및 구현은 중요하다. 이상적으로 여기에 기술 된 절차는 수술 후 수개월까지의 만성 이미징을 허용한다. 두 광자 이미징 동안 시각적으로 유도 동작을 사용하려면, 머리 고정 마우스는 가상 현실 환경을 탐색하는 데 사용할 수있는 공기를 지원하는 구형 디딜 방아에 앉아있다. 트레드밀 마우스 운동력은 마우스 14,15를 둘러싼 환형 화면에 표시되는 가상 환경으로의 이동에 연결된다. 그러한 운동, 시각적 자극과 동공 위치와 같은 행동 변수가 6을 기록 할 수있다. t는 &quot;&gt; 우리는 가상 현실 환경을 탐험 생쥐의 만성 두 광자 이미징에 관련된 절차에 대해 설명합니다 해결하는 핵심 사항은 다음과 같습니다. 운동 유물의 감소, 빛 누수의 감소를 동시에 기록 세포의 수의 최대화 및 최소화 사진을 손상. 우리는 또한 공중 지원 디딜 방아, 눈동자 추적, 가상 현실 환경을 설정하는 방법에 대한 세부 사항을 제공합니다. 여기에서 설명하는 절차는 행동 패러다임의 잠재적 다양한 머리 고정 생쥐의 형광 표지 세포 인구 이미징 사용할 수 있습니다 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="653">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">cover slips (d = 3-5 mm)</td>
			<td style="width:151px;">Menzel</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">window implant</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">InSight DeepSee laser</td>
			<td>Spectra-Physics</td>
			<td></td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">12kHz resonance scanner</td>
			<td>Cambridge Technology</td>
			<td>G1-003-30026</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Galvometer</td>
			<td>Cambridge Technology</td>
			<td>G6215H</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Digitizer</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI 5772</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FPGA</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PXIe 7965R</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acquisition card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PCIe 6363</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Emission filter 525/50</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF03-525/50-25</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Piezo-electric z-drive</td>
			<td>Physikinstrumente</td>
			<td>P-726.1CD</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Controller for piezo-electric drive</td>
			<td>Physikinstrumente</td>
			<td>E665 LVPZT</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Objective 16x, 0.8NA</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>CFI75</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Current amplifier</td>
			<td style="width:151px;">Femto</td>
			<td style="width:119px;">DHPCA-100</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Photomultiplier tube</td>
			<td style="width:151px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">USB Camera without IR filter</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>DMK22BUC03&#160;</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Objective 50 mm</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>M5018-MP&#160;</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Macro adapter rings</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>LAexSet</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Optical computer mouse</td>
			<td>Logitech</td>
			<td>G500</td>
			<td>motion tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Styrofoam ball 20 cm</td>
			<td>e.g. idee-shop.de</td>
			<td>08797.00.15</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">LED projector</td>
			<td>Samsung</td>
			<td>SP-F10M&#160;</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acquisition card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NI 6009</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Panda3D game engine</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.panda3d.org/">www.panda3d.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Numpy library for Python</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.scipy.org/">www.scipy.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Scipy library for Python</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.scipy.org/">www.scipy.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">NI-DAQmx driver</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.ni.com/">www.ni.com</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Ultrasound gel</td>
			<td style="width:151px;">Dahlhausen</td>
			<td style="width:119px;">5701.0342.10</td>
			<td>imaging</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

two-photon calcium imaging in mice navigating a virtual reality environment

이 동작을 1-6 동안 유전자 식별 세포의 활동의 만성 측정을 허용하는 최근 몇 년 동안, 두 광자 이미징, 신경 과학에서 매우 중요한 도구가되고있다. 여기서 우리는 동물이 가상 현실 환경을 탐색하는 동안 마우스 피질에서 두 광자 이미징을 수행하는 방법에 대해 설명합니다. 우리는 밝은 조명을 가상 환경에서 행동하는 동물 이미징 열쇠입니다 실험 절차의 측면에 초점을 맞추고있다. 우리가 여기에 주소가이 실험 장치에서 발생하는 주요 문제 : 뇌 운동 관련 유물을 최소화 가상 현실 프로젝션 시스템에서 빛의 누출을 최소화하고, 레이저 유도 조직의 손상을 최소화. 또한 가상 현실 환경을 제어하고 동공 추적 할 샘플 소프트웨어를 제공한다. 이러한 절차 및 그와는 생쥐 행동에 사용하기위한 종래 이광자 현미경으로 변환 할 수 있어야한다.

GECI로 표지 된 세포 집단의 2 광자 칼슘 이미징 화질은 크게 두개 창 임플란트의 품질에 의존한다. 바이러스 주입에게 두개골 창을 다음과 같은 두 주 동안 명확성을 위해 검사를해야한다. 더 육아 조직 또는 뼈의 재성장 표시 (그림 1A)이 없어야합니다. 더욱이, 표재성 혈관의 패턴은 변경되지 않고 남아 있어야하고 혈관의 경계가 선명하게 정의되어야한다. 동시에 GECI 발현도 확인할 ?...

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Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

여기에서 우리는 가상 현실 환경에서 동작하는 동안 마우스 피질의 두 광자 영상에 포함 된 실험 절차에 대해 설명합니다.

가상 현실 환경을 탐색 마우스의 두 광자 칼슘 이미징

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

two-photon-calcium-imaging-mice-navigating-virtual-reality

Research

JoVE Journal

Behavior

30.8K 조회수.  Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research.  여기에서 우리는 가상 현실 환경에서 동작하는 동안 마우스 피질의 두 광자 영상에 포함 된 실험 절차에 대해 설명합니다. 

비디오: Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

Development of a Virtual Reality Assessment of Everyday Living Skills

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; Treatment studies aimed at cognitive impairment in patients with schizophrenia not only require demonstration of improvements on cognitive tests, but also evidence that any cognitive changes lead to clinically meaningful improvements.&#160; Measures of &#8220;functional capacity&#8221; index the extent to which individuals have the potential to perform skills required for real world functioning. &#160;Current data do not support the recommendation of any single instrument for measurement of functional capacity.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is a novel, interactive gaming based measure of functional capacity that uses a realistic simulated environment to recreate routine activities of daily living. Studies are currently underway to evaluate and establish the VRFCAT&#8217;s sensitivity, reliability, validity, and practicality.&#160;This new measure of functional capacity is practical, relevant, easy to use, and has several features that improve validity and sensitivity of measurement of function in clinical trials of patients with CNS disorders.

A challenge for proving treatment efficacy for cognitive impairments in schizophrenia is finding the optimizing measurement of skills related to everyday functioning.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is an interactive gaming based computerized measure aimed at skills associated with everyday functioning, including baseline impairments and treatment related changes.

일상 생활 기술의 가상 현실 평가 개발

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; ...

연구

행동분석학

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

풍부한 환경에서의 주택 마우스를위한 프로토콜

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

가상 현실을 사용 하 여 다른 한 손으로에서 모터 기술 지식을 전송 하

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. Game-based therapy can promote patients&#39; engagement in rehabilitation therapy as a more interesting and a motivating tool. Mobile devices such as smartphones and tablet PCs can provide personalized home-based therapy with interactive communication between patients and clinicians. In this study, a mobile VR upper extremity rehabilitation program using game applications was developed. The findings from the study show that the mobile game-based VR program effectively promotes upper extremity recovery in patients with stroke. In addition, patients completed two weeks of treatment using the program without adverse effects and were generally satisfied with the program. This mobile game-based VR upper extremity rehabilitation program can substitute for some parts of the conventional therapy that are delivered one-on-one by an occupational therapist. This time-efficient, easy to implement, and clinically effective program would be a good candidate tool for tele-rehabilitation for upper extremity recovery in patients with stroke. Patients and therapists can collaborate remotely through these e-health rehabilitation programs while reducing economic and social costs.

Here, we present a protocol to develop and apply a mobile game-based virtual reality program for the recovery of upper limb dysfunction in patients with stroke. The present study shows that the mobile program is feasible and effectively promotes upper limb recovery in stroke patients.

상부 말단 뇌졸중 재활을 위한 모바일 게임 기반 가상 현실 프로그램

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the previous studies have used special spectacles with prisms to achieve unusual spaces in the visual domain, a methodology for studying the adaptation to unusual auditory spaces has yet to be fully established. This study proposes a new protocol to set-up, validate, and use a left-right reversed stereophonic system using only wearable devices, and to study the adaptation to left-right reversed audition with the help of neuroimaging. Although individual acoustic characteristics are not yet implemented, and slight spillover of unreversed sounds is relatively uncontrollable, the constructed apparatus shows high performance in a 360&#176; sound source localization coupled with hearing characteristics with little delay. Moreover, it looks like a mobile music player and enables a participant to focus on daily life without arousing curiosity or drawing attention of other individuals. Since the effects of adaptation were successfully detected at the perceptual, behavioral, and neural levels, it is concluded that this protocol provides a promising methodology for studying adaptation to left-right reversed audition, and is an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environments in the auditory domain.

The present study proposes a protocol to investigate the adaptation to left-right reversed audition achieved only by wearable devices, using neuroimaging, which can be an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environment in the auditory domain.

왼쪽 오른쪽에 적응을 연구 하는 방법 반대로 오디션

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the ...

Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based assessments of IADL are easy to use but prone to subjective bias. Here, we describe a novel virtual reality (VR) test to assess two complex IADL tasks: handling financial transactions and using public transportation. While a participant performs the tasks in a VR setting, a motion capture system traces the position and orientation of the dominant hand and head in a three-dimensional Cartesian coordinate system. Kinematic raw data are collected and converted into &#39;kinematic performance measures,&#39; i.e., motion trajectory, moving distance, and time to completion. Motion trajectory is the path of a particular body part (e.g., dominant hand or head) in space. Moving distance refers to the total distance of the trajectory, and time to completion is how long it took to complete an IADL task. These kinematic measures could discriminate patients with cognitive impairment from healthy controls. The development of this kinematic measuring protocol allows detection of early IADL-related cognitive impairments.

We designed a virtual reality test to assess instrumental activities of daily living (IADL) with a motion capture system. We propose a detailed kinematic analysis to interpret the participant&#39;s various movements, including trajectory, moving distance, and time to completion to evaluate IADL capabilities.

가상 현실에서의 일상 생활 움직임 모션 캡처 시스템의 기구학을 측정

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...

A Networked Desktop Virtual Reality Setup for Decision Science and Navigation Experiments with Multiple Participants

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and spatial cognition. With a local area network and dedicated software platform, experimenters can efficiently monitor the behavior of the participants that are simultaneously immersed in a desktop virtual environment and digitalize the collected data. These capabilities allow for experimental designs in spatial cognition and navigation research that would be difficult (if not impossible) to conduct in the real world. Possible experimental variations include stress during an evacuation, cooperative and competitive search tasks, and other contextual factors that may influence emergent crowd behavior. However, such a laboratory requires maintenance and strict protocols for data collection in a controlled setting. While the external validity of laboratory studies with human participants is sometimes questioned, a number of recent papers suggest that the correspondence between real and virtual environments may be sufficient for studying social behavior in terms of trajectories, hesitations, and spatial decisions. In this article, we describe a method for conducting experiments on decision-making and navigation with up to 36 participants in a networked desktop virtual reality setup (i.e., the Decision Science Laboratory or DeSciL). This experiment protocol can be adapted and applied by other researchers in order to set up a networked desktop virtual reality laboratory.

This paper describes a method for conducting multi-user experiments on decision-making and navigation using a networked computer laboratory.

여러 참가자와 탐색 실험 결정 과학에 대 한 네트워크로 연결 된 데스크톱 가상 현실 설정

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and ...

Virtual Reality Experiments with Physiological Measures

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and laboratory experiments, respectively. VR is especially useful for geographic visualizations and investigations of spatial behavior. In spatial behavior research, VR provides a platform for studying the relationship between navigation and physiological measures (e.g., skin conductance, heart rate, blood pressure). Specifically, physiological measures allow researchers to address novel questions and constrain previous theories of spatial abilities, strategies, and performance. For example, individual differences in navigation performance may be explained by the extent to which changes in arousal mediate the effects of task difficulty. However, the complexities in the design and implementation of VR experiments can distract experimenters from their primary research goals and introduce irregularities in data collection and analysis. To address these challenges, the Experiments in Virtual Environments (EVE) framework includes standardized modules such as participant training with the control interface, data collection using questionnaires, the synchronization of physiological measurements, and data storage. EVE also provides the necessary infrastructure for data management, visualization, and evaluation. The present paper describes a protocol that employs the EVE framework to conduct navigation experiments in VR with physiological sensors. The protocol lists the steps necessary for recruiting participants, attaching the physiological sensors, administering the experiment using EVE, and assessing the collected data with EVE evaluation tools. Overall, this protocol will facilitate future research by streamlining the design and implementation of VR experiments with physiological sensors.

Virtual reality (VR) experiments can be difficult to implement and require meticulous planning. This protocol describes a method for the design and implementation of VR experiments that collect physiological data from human participants. The Experiments in Virtual Environments (EVE) framework is employed to accelerate this process.

가상 현실 생리 측정 실험

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and ...

Longitudinal Two-Photon Imaging of Dorsal Hippocampal CA1 in Live Mice

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from subcellular to network levels and at temporal scales from milliseconds to weeks. In addition, two-photon imaging can be combined with a variety of behavioral tasks to explore the causal relationships between brain function and behavior. However, in mammals, limited penetration and scattering of light have limited two-photon intravital imaging mostly to superficial brain regions, thus precluding longitudinal investigation of deep-brain areas such as the hippocampus. The hippocampus is involved in spatial navigation and episodic memory and is a long-standing model used to study cellular as well as cognitive processes important for learning and recall, both in health and disease. Here, a preparation that enables chronic optical access to the dorsal hippocampus in living mice is detailed. This preparation can be combined with two-photon optical imaging at cellular and subcellular resolution in head fixed, anesthetized live mice over several weeks. These techniques enable repeated imaging of neuronal structure or activity-evoked plasticity in tens to hundreds of neurons in the dorsal hippocampal CA1. Furthermore, this chronic preparation can be used in combination with other techniques such as micro-endoscopy, head-mounted wide field microscopy or three-photon microscopy, thus greatly expanding the toolbox to study cellular and network processes involved in learning and memory.

This method describes a chronic preparation that allows optical access to the hippocampus of living mice. This preparation can be used to perform longitudinal optical imaging of neuronal structural plasticity and activity-evoked cellular plasticity over a period of several weeks.

살아있는 마우스에 있는 등도 해마 CA1의 세로 2 광자 화상 진찰

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from ...