Estes estudos foram financiados por subvenções recebidas do MEXT, JSPS KAKENHI Grant números JP25290009, JP25650120, JP17K07494 e JP17H05984.

<ol>
	<li>Feierstein, C. E., Portugues, R., Orger, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seeing+the+whole+picture:+A+comprehensive+imaging+approach+to+functional+mapping+of+circuits+in+behaving+zebrafish.">Seeing the whole picture: A comprehensive imaging approach to functional mapping of circuits in behaving zebrafish.</a> Neuroscience. 296, 26-38 (2015).</li><li>Nakai, J., Ohkura, M., Imoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+signal-to-noise+Ca(2+)+probe+composed+of+a+single+green+fluorescent+protein.">A high signal-to-noise Ca(2+) probe composed of a single green fluorescent protein.</a> Nat Biotechnol. 19 (2), 137-141 (2001).</li><li>Muto, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+visualization+with+an+improved+GCaMP+calcium+indicator+reveals+spatiotemporal+activation+of+the+spinal+motor+neurons+in+zebrafish.">Genetic visualization with an improved GCaMP calcium indicator reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (13), 5425-5430 (2011).</li><li>Lorent, K., Liu, K. S., Fetcho, J. R., Granato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+space+cadet+gene+controls+axonal+pathfinding+of+neurons+that+modulate+fast+turning+movements.">The zebrafish space cadet gene controls axonal pathfinding of neurons that modulate fast turning movements.</a> Development. 128 (11), 2131-2142 (2001).</li><li>Asakawa, K., et al. <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+by+Tol2+transposon-mediated+Gal4+gene+and+enhancer+trapping+in+zebrafish.">Genetic dissection of neural circuits by Tol2 transposon-mediated Gal4 gene and enhancer trapping in zebrafish.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (4), 1255-1260 (2008).</li><li>Sternberg, J. R., et al. <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+Neurotoxin+to+Investigate+the+Contribution+of+Excitatory+Interneurons+to+Speed+Modulation+In+Vivo.">Optimization of a Neurotoxin to Investigate the Contribution of Excitatory Interneurons to Speed Modulation In Vivo.</a> Curr Biol. , (2016).</li><li>Arrenberg, A. B., Del Bene, F., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+control+of+zebrafish+behavior+with+halorhodopsin.">Optical control of zebrafish behavior with halorhodopsin.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (42), 17968-17973 (2009).</li><li>Orger, M. B., Kampff, A. R., Severi, K. E., Bollmann, J. H., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+visually+guided+behavior+by+distinct+populations+of+spinal+projection+neurons.">Control of visually guided behavior by distinct populations of spinal projection neurons.</a> Nat Neurosci. 11 (3), 327-333 (2008).</li><li>Huang, K. H., Ahrens, M. B., Dunn, T. W., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+projection+neurons+control+turning+behaviors+in+zebrafish.">Spinal projection neurons control turning behaviors in zebrafish.</a> Curr Biol. 23 (16), 1566-1573 (2013).</li><li>Smear, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vesicular+glutamate+transport+at+a+central+synapse+limits+the+acuity+of+visual+perception+in+zebrafish.">Vesicular glutamate transport at a central synapse limits the acuity of visual perception in zebrafish.</a> Neuron. 53 (1), 65-77 (2007).</li><li>Bianco, I. H., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visuomotor+transformations+underlying+hunting+behavior+in+zebrafish.">Visuomotor transformations underlying hunting behavior in zebrafish.</a> Curr Biol. 25 (7), 831-846 (2015).</li><li>Trivedi, C. A., Bollmann, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visually+driven+chaining+of+elementary+swim+patterns+into+a+goal-directed+motor+sequence:+a+virtual+reality+study+of+zebrafish+prey+capture.">Visually driven chaining of elementary swim patterns into a goal-directed motor sequence: a virtual reality study of zebrafish prey capture.</a> Front Neural Circuits. 7, 86 (2013).</li><li>Jouary, A., Haudrechy, M., Candelier, R., Sumbre, 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+2D+virtual+reality+system+for+visual+goal-driven+navigation+in+zebrafish+larvae.">A 2D virtual reality system for visual goal-driven navigation in zebrafish larvae.</a> Sci Rep. 6, 34015 (2016).</li><li>Muto, A., Ohkura, M., Abe, G., Nakai, J., Kawakami, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+visualization+of+neuronal+activity+during+perception.">Real-time visualization of neuronal activity during perception.</a> Curr Biol. 23 (4), 307-311 (2013).</li><li>Del Bene, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Filtering+of+visual+information+in+the+tectum+by+an+identified+neural+circuit.">Filtering of visual information in the tectum by an identified neural circuit.</a> Science. 330 (6004), 669-673 (2010).</li><li>Semmelhack, J. 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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neuroethology: an Introduction to the Neurophysiological Fundamentals of Behavior. , (1980).</li><li>Muto, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+the+hypothalamic+feeding+centre+upon+visual+prey+detection.">Activation of the hypothalamic feeding centre upon visual prey detection.</a> Nat Commun. 8, 15029 (2017).</li><li>Muto, A., Kawakami, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+Imaging+of+Neuronal+Activity+in+Free-Swimming+Larval+Zebrafish.">Calcium Imaging of Neuronal Activity in Free-Swimming Larval Zebrafish.</a> Methods Mol Biol. 1451, 333-341 (2016).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> THE ZEBRAFISH BOOK, 5th Edition. , (2007).</li><li>. Fiji Available from: <a target="_blank" href="https://fiji.sc">https://fiji.sc</a> (2017)</li><li>Thevenaz, P., Ruttimann, U. E., Unser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pyramid+approach+to+subpixel+registration+based+on+intensity.">A pyramid approach to subpixel registration based on intensity.</a> IEEE Trans Image Process. 7 (1), 27-41 (1998).</li><li>Mueller, T., Wullimann, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BrdU-,+neuroD+(nrd)-+and+Hu-studies+reveal+unusual+non-ventricular+neurogenesis+in+the+postembryonic+zebrafish+forebrain.">BrdU-, neuroD (nrd)- and Hu-studies reveal unusual non-ventricular neurogenesis in the postembryonic zebrafish forebrain.</a> Mech Dev. 117 (1-2), 123-135 (2002).</li><li>Muto, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forward+genetic+analysis+of+visual+behavior+in+zebrafish.">Forward genetic analysis of visual behavior in zebrafish.</a> PLoS Genet. 1 (5), 66 (2005).</li><li>Chen, T. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+fluorescent+proteins+for+imaging+neuronal+activity.">Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity.</a> Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).</li></ol>

Os autores têm sem conflitos de interesse para o relatório.

Embora os dois fotões do laser tem uma excelente resolução espacial para ablate especificamente neurônios individuais, cautela deve ser tomada para evitar danos indesejáveis no tecido do cérebro devido ao calor. O passo mais importante no experimento de ablação é determinar a quantidade ideal de irradiação do laser. Irradiação de insuficiente não consegue matar os neurônios. Muita irradiação será calor-danos no tecido circundante, o que irá resultar em efeitos indesejáveis. A gama óptima de irradiação do laser (áreas do ROIs, o número de iterações e velocidade de digitalização) parece ser estreito. Alguns fatores afetam a eficiência da ablação.
Primeiro, usando proteínas diferentes repórter fluorescentes, as condições de ablação precisam ser otimizado para cada repórter. Expressão GCaMP é observada no citoplasma desprovido de núcleos. Em contraste, a fluorescência EGFP aparece em todo o interior da célula, que pode ser vantajoso para ablação eficiente e específica das células alvo, em comparação com GCaMP. O uso de GCaMP também é desvantajoso, como uma célula de GCaMP-expressando-retirado do laser pode apresentar aumento da fluorescência de intensidade devido à imediata afluxo maciço de Ca, em contraste com a intensidade de fluorescência diminuiu quando EGFP foi utilizado para ablação. Assim, a mudança na fluorescência não pode ser um indicador confiável da extensão da ablação com GCaMP. Em tais casos, pode ser necessário validar a ablação, observando a perda de células fluorescentes após um período específico. Ausência ou redução significativa dos sinais na área ablated Ca pode ser outro critério para ablação sucesso com GCaMP.
Em segundo lugar, a quantidade (ou seja, velocidade de digitalização, número de iteração de varreduras) de irradiação do laser necessária para ablação bem sucedida pode variar dependendo da profundidade da localização dos neurônios da superfície do cérebro. Aqueles situados profundamente dentro do cérebro em comparação com células localizadas perto da superfície, exigem mais irradiação do laser, assim, tornando mais difícil para retirá-los. Otimização para a quantidade de irradiação do laser deve ser determinada especificamente para cada subpopulação alvo de neurônios.
Em terceiro lugar, foi observado empiricamente que definindo um número de ROIs em uma área pequena em uma varredura frequentemente calor-danificado o tecido ao redor das células também (julgado pelo aparecimento de bolhas na área do laser irradiados), Considerando que visando uma célula sozinha, ou escassamente ROIs distribuídos em uma varredura sob a mesma condição não tiveram efeitos prejudiciais. No presente estudo, branqueamento foi aplicado apenas em uma pequena região (cerca de um terço do tamanho do corpo celular) para evitar danos aos tecidos fora das células alvo. Normalmente, as células de 5-10 foram orientadas para cada plano focal (4-8 aviões para cobrir toda a área pretectal).
Além de otimizar a quantidade de irradiação do laser, extensa validação de ablação a laser, realizando experimentos de controle é crítica. Um experimento de controle pode incluir a remoção a laser de outra subpopulação de células que são susceptíveis de ser envolvido no comportamento a ser estudado. Os neurônios do bulbo olfatório rotulados na mesma linha Gal4 serviram como controle no presente estudo (Figura 2A, certo e Figura 5eu). No entanto, pelo motivo descrito acima, não há grupos de neurônios podem servir como um controle ideal. Cada subpopulação de neurônios difere dos outros em relação a sua posição no cérebro, densidade celular, nível de expressão do transgene repórter fluorescente, a taxa de proliferação e o timing da expressão do transgene repórter. Estas diferenças tornam impossível usar a mesma configuração exata para ablação (a função de 'Branqueamento') em experimentos de controle. Assim, diferentes tipos de experimentos de controle devem ser também considerados, como medições da resposta optocinético, comportamento visual28e atividade basal em locomoção21 para assegurar o efeito específico da ablação.
Em nossa experiência, ablação de dezenas de células pretectal bilateralmente, leva cerca de 1 h (a partir de incorporação em agarose, usando um microscópio de dois fotões, para recuperar do agarose após ablação de ablação). Até 8 larvas por dia (por exemplo, 4 larvas para experimental e 4 para controle) pode ser retirado; Portanto, um par de conjuntos de experiências pode ser necessária para assegurar que haja suficiente larvas para um grupo experimental (por exemplo, n = 12) e para um grupo de controle (por exemplo, n = 12). Além disso, é desejável permitir metade um dia ou um dia para as larvas se recuperar de ablação (por exemplo, ablação a laser em 4-dpf, seguido por uma gravação comportamental no 5-dpf, ou ablação da manhã seguido de imagiologia de Ca à tarde). Durante este tempo de recuperação, qualquer mal procurando larvas devem ser excluídas do estudo.
O protocolo usado para analisar os dados obtidos depende completamente do objetivo do estudo. O presente estudo enfoca as relações entre o local do paramécio no campo visual e atividade neuronal no pretectum e a ilha. Considerando a decadência lenta (~ segundos) do GCaMP6s sinais29, apenas o tempo de aumento, mas não a diminuição, do GCaMP6s sinais correlaciona-se com a localização do paramécio. Os sinais de Ca podem ser altos, mesmo quando o paramécio se afastar. Portanto, incluímos apenas aumento da fluorescência de intensidade de GCaMP6s da apresentação de dados. Este tipo de análise exige muitas vezes feito por scripts escritos com linguagens de programação específicas ou linguagens de macro. Os scripts usados neste artigo estão disponíveis mediante pedido.
A condição contida (ou seja, incorporado no agarose) pode ser estressante para as larvas de peixe-zebra em certa medida; no entanto, nós não observaram aparente atividade neuronal induzida por estresse ou comportamento nesta condição, quando comparado com a condição de livres21,22. Larvas de zebrafish agarose-incorporado podem sobreviver pelo menos 24 h, (provavelmente mais) sem nenhum problema aparente. Paramecium-Ca conduzida sinaliza no pretectum e a ilha na condição restrita foram semelhantes às observadas em larvas livres21. Zebrafish visual comportamento pode ser controlado pelo ritmo circadiano. Portanto, realizamos experimentos comportamentais de início de tarde da noite. Tipo selvagem e larvas controle consumiram um número significativo de paramécios durante este tempo de gravação.
Os ensaios funcionais e comportamentais descritos aqui utilizam o equipamento mais comumente disponível que pode ser encontrados em muitos laboratórios ou pode ser facilmente configurado, e assim deve ter grandes aplicações em diferentes campos da ciência comportamental.

Para entender como o comportamento surge da atividade neuronal no cérebro, é necessário identificar os circuitos neurais envolvidos na geração desse comportamento. Na fase larval, o zebrafish fornece um modelo animal ideal para estudar a função do cérebro associada com o comportamento porque seus cérebros pequenos, transparentes tornam possível investigar a atividade neuronal em uma resolução de celular em uma ampla área da cérebro enquanto observa o comportamento1. Imagem de atividade neuronal em neurônios específicos tornou-se possível graças a invenção dos indicadores geneticamente codificado cálcio (Ca) (GECIs), tais como GCaMP2. GCaMP zebrafish transgênico tem provado para ser útil para associar o circuito neural funcional com comportamento através da realização de imagem Ca em comportar-se de animais3.
Enquanto a imagem de Ca pode demonstrar correlações entre a atividade neuronal e comportamento, para mostrar a causalidade, supressão da atividade neuronal e testar sua consequence(s) sobre o comportamento são passos importantes. Existem várias maneiras de conseguir isso: uso de mutação genética que altera os circuitos neurais específicos4, expressão de neurotoxinas em neurônios específicos5,6, uso de ferramentas de optogenetic como halorhodopsin7, e do laser ablação de neurônios alvo8,9. Ablação a laser é particularmente adequada para eliminar a atividade em um número relativamente pequeno de neurônios específicos. Facilita a eliminação irreversível da atividade neuronal, matando os neurônios avaliar consequências comportamentais.
Um comportamento interessante que pode ser observado na fase larval no zebrafish é a captura de presas (Figura 1A). Esse comportamento visualmente guiadas, objetivo-dirigido fornece um sistema experimental favorável para o estudo da acuidade visual10, transformação visuomotoras11,12,13, percepção visual e reconhecimento de objetos14,15,16,17,18e tomada de decisão19. Como presa é reconhecida por predadores e como a deteção da rapina leva a presa captura o comportamento tem sido uma questão central na neuroetologia20. Neste artigo, enfocamos o papel do circuito pretecto-hipotalâmico formado por projeções de um núcleo no pretectum (núcleo pretectalis superficial pars magnocellularis, daqui por diante, conhecido simplesmente como o pretectum) para a ilha. Ablação a laser do pretectum foi mostrado para reduzir a atividade de captura de presas e abolir a atividade neuronal na ilha que está associada com o de percepção visual presa21. Aqui, os protocolos para a realização de laser ablação e teste seu efeito usando imagens de Ca2 + e gravação comportamental no zebrafish larvas são descritas.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1283px;" width="1282">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">NuSieve GTG Agarose</td>
			<td style="width:223px;">Lonza</td>
			<td style="width:361px;">Cat.#50080</td>
			<td style="width:383px;">low-melting temperature agarose</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">6 cm petri dish</td>
			<td>FALCON</td>
			<td>Product#:351007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">dissecting needle</td>
			<td>AS ONE Corporation</td>
			<td>Cat. No. 2-013-01</td>
			<td>https://keystone-lab.com/en/item/detail/404142</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">LSM7MP</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>two-photon laser scanning microscope</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">W Plan-Apochromat 63x/1.0</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>63X objective lens</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Imager.Z1</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>an epi-fluorescence microscope</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ZEN</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Image acquisition software for confocal microscopes</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Secure-Seal Hybridization Chamber Gasket, 8 chambers, 9 mm diameter x 0.8 mm depth</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>Catalogue # S-24732</td>
			<td>Used as a recording chamber in Ca imaging</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Imageing Chambers</td>
			<td>Grace Bio-Labs</td>
			<td>CoverWell Imaging Chambers PCI-A-2.5</td>
			<td>Used as a behavioral recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">surgical knife</td>
			<td>MANI</td>
			<td>Ophthalmic knife MST15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ORCA-Flash4.0</td>
			<td>Hamamatsu Photonics</td>
			<td>model:C11440-22CU</td>
			<td>a scientific CMOS camera</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:316px;">HCImage</td>
			<td>Hamamatsu Photonics</td>
			<td style="width:361px;"></td>
			<td style="width:383px;">image acuisition software</td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;">Hard Disk Recording module</td>
			<td>Hamamatsu Photonics</td>
			<td style="width:361px;"></td>
			<td style="width:383px;">An software module that enables saving the movie files onto a hard disc drive in a short time</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">SZX7</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>stereoscope</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">DF PL 0.5X</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>objective lens for SZX7</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Point Grey Grasshopper3 4.1 MP Mono USB3 Visio</td>
			<td>FLIR Systems, Inc.</td>
			<td>Product No. GS3-U3-41C6NIR-C</td>
			<td>CMOS camera</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">XIMEA xiQ camera</td>
			<td>XIMEA</td>
			<td>Product No. MQ042RG-CM</td>
			<td>CMOS camera</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">a ring LED light</td>
			<td>CCS</td>
			<td>Model: LDR2-100SW2-LA</td>
			<td>White LED</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:316px;"></td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:361px;"></td>
			<td style="width:383px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Nylon mesh 32&#181;m</td>
			<td>Tokyo Screen</td>
			<td>N-No.380T</td>
			<td>http://www.tokyo-screen.com/cms/sta20347/</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">Nylon mesh 13&#181;m</td>
			<td>Tokyo Screen</td>
			<td>N-No. 508T-K</td>
			<td style="width:383px;">http://www.tokyo-screen.com/cms/sta20347/</td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:316px;">Metal seive 150 micron aperture</td>
			<td>Tokyo Screen</td>
			<td style="width:361px;"></td>
			<td style="width:383px;">http://www.tokyo-screen.com/cms/sta20341/#ami</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">Metal seive 75 micron aperture</td>
			<td>Tokyo Screen</td>
			<td></td>
			<td>http://www.tokyo-screen.com/cms/sta20341/#ami</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">EBIOS</td>
			<td>Asahi Food &#38; Healthcare, Co. Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>dry beer yeast</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:316px;">LabVIEW</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>an integrated development environment for programming</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:316px;">Mai-Tai HP</td>
			<td>Spectra Physics&#160;</td>
			<td></td>
			<td>two-photon laser&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ablation of a neuronal population using a two-photon laser and its assessment using calcium imaging and behavioral recording in zebrafish larvae

Para identificar o papel de uma subpopulação de neurônios no comportamento, é essencial para testar as consequências do bloqueio de sua atividade em animais vivos. Remoção a laser de neurônios é um método eficaz para essa finalidade quando os neurônios são etiquetados seletivamente com sondas fluorescentes. No presente estudo, são descritos os protocolos para laser retirando uma subpopulação de neurônios usando um microscópio de dois fotões e testes de suas consequências funcionais e comportamentais. Neste estudo, o comportamento de captura de presas em larvas de zebrafish é usado como um modelo de estudo. O circuito pretecto-hipotalâmico é conhecido por fundamentam esta presa visualmente orientado, captura o comportamento. Zebrafish pretectum foram retirado de laser, e atividade neuronal no lobo inferior do hipotálamo (ilha; o alvo da projeção pretectal) foi examinada. Comportamento de captura de presas após ablação pretectal também foi testado.

Os neurônios específicos foram geneticamente rotulados com EGFP ou GCaMP6s, cuja expressão foram expulsos em linhas Gal4. Um gSAIzGFFM119B de linha de Gal4 foi usado para rotular um núcleo na área pretectal (núcleo pretectal superficial de magnocelular) e uma subpopulação de neurônios do bulbo olfatório. Outra linha de Gal4, hspGFFDMC76A, era usada para rotular a ilha. Nós do laser-retirado os neurônios pretectal bilateralmente (Figura 2 painel esquerdo) e também retirado os neurônios no bulbo olfatório bilateralmente como um controle (Figura 2 painel direito), em larvas de peixe-zebra de um gSAIzGFFM119B de linha de Gal4 que foram acasaladas com peixe de repórter de UAS:EGFP. Os resultados mostram que o laser de dois fotões pode ablate células alvo, deixando células adjacentes ou neuritos afetados (Figura 2B).
Os neurônios pretectal projetam seus axônios em direção a ilha ipsilaterally. Aqui, nós investigamos sua conectividade funcional utilizando imagens de Ca. Atividade neuronal nesta região pode ser observada como sinais de Ca com uma sonda de Ca GCaMP6s(Figura 4),cuja expressão foi guiado por um Gal4 linha gSAIzGFFM119B (Figura 4B) ou outro Gal4 linha hspGFFDMC76A (Figura 4 C). as setas coloridas (Figura 4) mostram direções de natação e trajetórias do paramécio, bem como sinal de Ca Color-coded-alterações na área do cérebro especificado, que foram evocados pela visão da natação paramécio (Figura 4B-D). Tanto o pretectum (Figura 4B) e a atividade neuronal ilha (Figura 4C) mostrou a presença proximal de rapina, sugerindo que as duas atividades neuronais são conduzidas visualmente.
Usando as larvas de Gal4 GCaMP6s duplas (gSAIzGFFM119B; hspGFFDMC76A; UAShspzGCaMP6s), nós retirado o Ca pretectal neurônios unilateralmente e mais executados de imagem para observar a atividade neuronal no pretectum e a ilha em larvas ablated. O pretectum esquerdo que foi retirado de laser mostrou residual para nenhuma atividade neuronal (Figura 4D, canto superior esquerdo), sugerindo que a ablação a laser-foi bem sucedida. No entanto, a ilha ipsilateral mostrou atividade neuronal drasticamente reduzida (Figura 4D inferior esquerdo), sugerindo que a entrada principal para a ilha vem a pretectum ipsilateral. Em contraste, a ilha do outro lado da laser-ablated pretectum (Figura 4D inferior direito) mostrou atividade neuronal comparável à atividade neuronal no pretectum ipsilateral (Figura 4D, canto superior direito), que sugere-se que a ilha está recebendo insumos do pretectum certo.
A escolha de qual ensaio comportamental para usar em um experimento depende da função (ões) possível dos neurônios sob investigação. Aqui, mostramos um exemplo de um ensaio de captura de presas após ablação de um núcleo pretectal que foi identificado como um detector de rapina21. Usando o sistema de iluminação, mostrado na Figura 5A-D, o número de paramécio em câmara de gravação pode ser contado por (Figura 5E-G) de processamento de imagem. Automatizado de extração de olhos, e o cálculo das posições do olho (ou seja, alterações nos ângulos dos olhos) também pode ser possível, porque os olhos da larva zebrafish aparecem mais escuros do que o plano de fundo nesta condição de iluminação (Figura 5H ).
Resultados do experimento mostram que bilateral-ablação da atividade pretectum abolido captura de presas (Fig. 5I, PT) enquanto não ablação de uma subpopulação de neurônios no bulbo olfatório (Figura 5eu, OB). Estes resultados, juntamente com as experiências mostradas na Figura 4, sugerem que o circuito pretecto-hipotalâmico é essencial no comportamento de captura de presas.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57485/57485fig1.jpg"> Figura 1 . Larvas de zebrafish. (A) cinco - velho dia (5 dias após fecundação (5-dpf)) zebrafish larva e sua presa, um paramécio. (B) 4-dpf nácar larva incorporado em 2% baixo ponto de fusão do agarose. Note que a tensão de nácar não possui pigmentos pretos no corpo enquanto o epithelium retinal do pigment está intacta. Barra de escala: 0,5 mm. (C) Dissecting agulha usada para orientar o zebrafish larvas em agarose. Barra de escala: 1 cm. (D) Screenshot do software usado em microscopia a dois fotões, mostrando os painéis de "Branqueamento", "Séries temporais" e "Regiões" que foram usados em ablação. <a href="/files/ftp_upload/57485/57485fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57485/57485fig2.jpg"> Figura 2 . Ablação de uma subpopulação de neurônios usando um microscópio de dois fotões laser. (A) imagens fluorescentes de EGFP de 4-dpf zebrafish larvas antes e depois da ablação de neurônios. Vista superior e vista lateral de imagens 3D reconstruída z-pilha usando software de processamento de imagem. As imagens de z-pilha foram tiradas com uma lente de objetiva X 20. As áreas ablated (pretectum ou no bulbo olfatório) são circuladas em amarelo. Barra de escala: 100 µm. (B) exemplo de ablação a laser em um único plano focal usando a função de "Branqueamento". Áreas de laser irradiados (definido como ROIs) são mostradas em cores em cada célula. Barra de escala: 10 µm. <a href="/files/ftp_upload/57485/57485fig2large.jpg" target="_blank">clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57485/57485fig3.jpg"> Figura 3 . Preparação de zebrafish larvas e protozoários para a imagem latente de Ca. Câmara de gravação (A). Um comercialmente disponíveis 9 mm de diâmetro x gaxeta de hibridação de 0,8 mm de profundidade com 8 câmaras foi utilizada como câmara de gravação. A junta foi colocada em uma lâmina de vidro e aderiu. O selo na parte superior da junta foi arrancado. (B) a malha de nylon (32 µm) usada para enxaguar os paramécios. A malha foi colocada em um tubo de 50 mL. (C) Paramecium cultura contendo palha de arroz e secar o fermento Pelotas. (D) Paramecium estoque solução preparada a partir da cultura mostrada na solução estoque de C. (E) Paramecium foi lavado com água do sistema duas vezes para remover possíveis sinais olfativos e gustativos no meio. (F) Paramecium incorporado na câmara de gravação. Para remover uma porção de agarose, vários cortes foram feitos. (G) gravação de câmara com uma larva de peixe-zebra e um paramécio. A maioria da agarose foi removida para permitir que o paramécio , a nadar. A cabeça da larva zebrafish é exposta. (H) microscópio fluorescente vertical usado em imagiologia de Ca. O microscópio é equipado com uma câmera CMOS científica. (eu) Zebrafish larva na câmara sob o microscópio com a excitação a luz na gravação. Com uma lente de objetiva X 2,5, a área iluminada é ligeiramente maior que o tamanho da câmara. <a href="/files/ftp_upload/57485/57485fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57485/57485fig4.jpg"> Figura 4 . Ca de representante de imagem dados. (A) posição da pretectum e o lóbulo inferior do hipotálamo (ilha), circulado em amarelo, em uma dupla hspGFFDMC76A Gal4; gSAIzGFFM119B; UAShspzGCaMP6s zebrafish larva. (B) alterações no pretectum Ca sinal (em média bilateralmente), cor-mapeado sobre as trajetórias de um paramécio em um gSAIzGFFM119B; Larva de UAShspzGCaMP6s. Barra de escala: 1 mm. (C) alterações no sinal ilha Ca (média de bilateralmente), cor-mapeado sobre as trajetórias de um paramécio em um hspGFFDMC76A; Larva de UAShspzGCaMP6s. Barra de escala: 1 mm. (D) alterações no pretectum e os sinais de ilha Ca cor-mapeado sobre as trajetórias de um paramécio em um hspGFFDMC76A; gSAIzGFFM119B; Larva de UAShspzGCaMP6s que foi submetida a dois fotões-ablação a laser de pretectum a esquerda. Barra de escala: 1 mm. Esta imagem foi reproduzida a partir do mesmo dados anteriormente publicado21. <a href="/files/ftp_upload/57485/57485fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57485/57485fig5.jpg"> Figura 5 . Presa a captura de dados do ensaio e representante em larvas do laser-retirado do zebrafish. Sistema de gravação comportamental (A). O microscópio foi equipado com uma câmera CMOS. Imagens foram adquiridas utilizando um script feito sob medido. (B) componentes do sistema de iluminação. Um papel de cor cinza, um difusor de vidro, anel branco LED luz, difusor, um espaçador sob medida (papelão) e difusor com um buraco no centro. (C) o sistema de iluminação montados das peças mostradas na câmara B. (D) de gravação para o ensaio de captura de presas. Uma câmara (diâmetro: 20 mm; profundidade: 2,5 mm) foi colocado em uma lâmina de vidro. O selo top original da câmara foi arrancado. Uma tampa de vidro foi colocada na câmara de gravação. (E) imagem crua de um quadro do filme gravado. (F) uma moldura dividida (pixel por pixel) por uma imagem média em um filme. Note que o fundo não-uniforme na iluminação pode ser compensado por este processamento de imagem. (G) Paramecia extraído um quadro usando a função de "Análise de partícula" nas Ilhas Fiji. (H) exemplo de imagem em Fiji com um limiar aplicada. Paramecia aparecem brilhantes, Considerando que os olhos da larva zebrafish aparecem escuros, e o fundo é cinza. Mudanças nas posições do olho (ou seja, ângulos em relação ao eixo do corpo) podem ser calculadas, se necessário. (eu) dados experimentais representativos de consumo paramécio em uma larva controle bulbo olfativo-retirado (OB) e uma larva pretectum-retirado (PT). Ablação pretectum significativamente reduzida habilidade de caça de presas enquanto bulbo olfactory ablação não afetá-lo. <a href="/files/ftp_upload/57485/57485fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Ablation of a Neuronal Population Using a Two-photon Laser and Its Assessment Using Calcium Imaging and Behavioral Recording in Zebrafish Larvae

Aqui, apresentamos um protocolo para ablate uma subpopulação geneticamente rotulada de neurônios por um laser de dois fotões de larvas de peixe-zebra.

Ablação de uma população Neuronal, usando um Laser de dois fotões e sua avaliação usando imagens de cálcio e gravação comportamental em larvas de Zebrafish

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ...

ablation-neuronal-population-using-two-photon-laser-its-assessment

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.7K visualizações.  SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies). Aqui, apresentamos um protocolo para ablate uma subpopulação geneticamente rotulada de neurônios por um laser de dois fotões de larvas de peixe-zebra.

Vídeo: Ablation of a Neuronal Population Using a Two-photon Laser and Its Assessment Using Calcium Imaging and Behavioral Recording in Zebrafish Larvae

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has significantly broadened our knowledge of physiological and pathological processes in numerous tissues in vivo 4-7. In studies of the central nervous system (CNS), there has been a broad application of in vivo imaging in the brain, which has produced a plethora of novel and often unexpected findings about the behavior of cells such as neurons, astrocytes, microglia, under physiological or pathological conditions 8-17. However, mostly technical complications have limited the implementation of in vivo imaging in studies of the living mouse spinal cord. In particular, the anatomical proximity of the spinal cord to the lungs and heart generates significant movement artifact that makes imaging the living spinal cord a challenging task.
We developed a novel method that overcomes the inherent limitations of spinal cord imaging by stabilizing the spinal column, reducing respiratory-induced movements and thereby facilitating the use of two-photon microscopy to image the mouse spinal cord in vivo. This is achieved by combining a customized spinal stabilization device with a method of deep anesthesia, resulting in a significant reduction of respiratory-induced movements. This video protocol shows how to expose a small area of the living spinal cord that can be maintained under stable physiological conditions over extended periods of time by keeping tissue injury and bleeding to a minimum. Representative raw images acquired in vivo detail in high resolution the close relationship between microglia and the vasculature. A timelapse sequence shows the dynamic behavior of microglial processes in the living mouse spinal cord. Moreover, a continuous scan of the same z-frame demonstrates the outstanding stability that this method can achieve to generate stacks of images and/or timelapse movies that do not require image alignment post-acquisition. Finally, we show how this method can be used to revisit and reimage the same area of the spinal cord at later timepoints, allowing for longitudinal studies of ongoing physiological or pathological processes in vivo.

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

A minimally invasive protocol to stabilize the mouse spinal column and perform repetitive in vivo spinal cord imaging using two-photon microscopy is described. This method combines a spinal stabilization device and an anesthetic regimen to minimize respiratory-induced movements and produce raw imaging data that require no alignment or other post-processing.

Em Imaging vivo do Cordão do rato Spinal Usando Two-photon Microscopia

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has ...

Neurociência

Automated High-throughput Behavioral Analyses in Zebrafish Larvae

We have created a novel high-throughput imaging system for the analysis of behavior in 7-day-old zebrafish larvae in multi-lane plates. This system measures spontaneous behaviors and the response to an aversive stimulus, which is shown to the larvae via a PowerPoint presentation. The recorded images are analyzed with an ImageJ macro, which automatically splits the color channels, subtracts the background, and applies a threshold to identify individual larvae placement in the lanes. We can then import the coordinates into an Excel sheet to quantify swim speed, preference for edge or side of the lane, resting behavior, thigmotaxis, distance between larvae, and avoidance behavior. Subtle changes in behavior are easily detected using our system, making it useful for behavioral analyses after exposure to environmental toxicants or pharmaceuticals.

Our laboratory developed a novel high-throughput automated imaging system that is useful for the detection of several different behaviors in 7-day-old zebrafish larvae. The system can be used for detecting subtle changes in behavior after the larvae have been exposed to environmental toxicants or pharmaceuticals.

Automatizados análises comportamentais de alto rendimento em larvas do peixe

We have created a novel high-throughput imaging system for the analysis of behavior in 7-day-old zebrafish larvae in multi-lane plates. This system ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in regulating the intracellular calcium concentration. Changing environmental conditions, such as the light-dark cycle, can modify neuronal and neural network activity and the expression of a family of circadian clock genes within the suprachiasmatic nucleus (SCN), the location of the master circadian clock in the mammalian brain. Excitatory synaptic transmission leads to an increase in the postsynaptic Ca2+ concentration that is believed to activate the signaling pathways that shifts the rhythmic expression of circadian clock genes. Hypothalamic slices containing the SCN were patch clamped using microelectrodes filled with an internal solution containing the calcium indicator bis-fura-2. After a seal was formed between the microelectrode and the SCN neuronal membrane, the membrane was ruptured using gentle suction and the calcium probe diffused into the neuron filling both the soma and dendrites. Quantitative ratiometric measurements of the intracellular calcium concentration were recorded simultaneously with membrane potential or current. Using these methods it is possible to study the role of changes of the intracellular calcium concentration produced by synaptic activity and action potential firing of individual neurons. In this presentation we demonstrate the methods to simultaneously record electrophysiological activity along with intracellular calcium from individual SCN neurons maintained in brain slices.

Procedures are described to perform simultaneous recordings of membrane potential or current and changes of intracellular calcium concentration. Suprachiasmatic nucleus neurons are filled with the calcium indicator bis-fura-2 using a patch clamp electrode in the whole cell patch clamp configuration.

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in ...

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

In the mammalian cortex, neurons form extremely complicated networks and exchange information at synapses. Changes in synaptic strength, as well as addition/removal of synapses, occur in an experience-dependent manner, providing the structural foundation of neuronal plasticity. As postsynaptic components of the most excitatory synapses in the cortex, dendritic spines are considered to be a good proxy of synapses. Taking advantages of mouse genetics and fluorescent labeling techniques, individual neurons and their synaptic structures can be labeled in the intact brain. Here we introduce a transcranial imaging protocol using two-photon laser scanning microscopy to follow fluorescently labeled postsynaptic dendritic spines over time in vivo. This protocol utilizes a thinned-skull preparation, which keeps the skull intact and avoids inflammatory effects caused by exposure of the meninges and the cortex. Therefore, images can be acquired immediately after surgery is performed. The experimental procedure can be performed repetitively over various time intervals ranging from hours to years. The application of this preparation can also be expanded to investigate different cortical regions and layers, as well as other cell types, under physiological and pathological conditions.

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Time-lapse imaging in the living animal provides valuable information on structural reorganization in the intact brain. Here, we introduce a thinned-skull preparation that allows transcranial imaging of fluorescently labeled synaptic structures in the living mouse cortex by two-photon microscopy.

Two-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imagem de espinhas dendríticas no Rato Cortex Usando um desbaste-crânio Preparação

In the mammalian cortex, neurons form extremely complicated networks and exchange information at synapses. Changes in synaptic strength, as well as ...

Prolonged Incubation of Acute Neuronal Tissue for Electrophysiology and Calcium-imaging

Acute neuronal tissue preparations, brain slices and retinal wholemount, can usually only be maintained for 6 - 8 h following dissection. This limits the experimental time, and increases the number of animals that are utilized per study. This limitation specifically impacts protocols such as calcium imaging that require prolonged pre-incubation with bath-applied dyes. Exponential bacterial growth within 3 - 4 h after slicing is tightly correlated with a decrease in tissue health. This study describes a method for&#160;limiting the proliferation of bacteria in acute preparations to maintain viable neuronal tissue for prolonged periods of time (&#62;24 h) without the need for antibiotics, sterile procedures, or tissue culture media containing growth factors. By cycling the extracellular fluid through UV irradiation and keeping the tissue in a custom holding chamber at 15 - 16 &#176;C, the tissue shows no difference in electrophysiological properties, or calcium signaling through intracellular calcium dyes at &#62;24 h postdissection. These methods will not only extend experimental time for those using acute neuronal tissue, but will reduce the number of animals required to complete experimental goals, and will set a gold standard for acute neuronal tissue incubation.

Once removed from the body, neuronal tissue is greatly affected by environmental conditions, leading to eventual degradation of the tissue after 6 - 8 h. Using a unique incubation method, which closely monitors and regulates the extracellular environment of the tissue, tissue viability can be significantly extended for &#62;24 h.

A incubação prolongada de aguda Neuronal Tissue de Eletrofisiologia e cálcio-imaging

Acute neuronal tissue preparations, brain slices and retinal wholemount, can usually only be maintained for 6 - 8 h following dissection. This limits the ...

Two-photon Calcium Imaging in Neuronal Dendrites in Brain Slices

Calcium (Ca2+) imaging is a powerful tool to investigate the spatiotemporal dynamics of intracellular Ca2+ signals in neuronal dendrites. Ca2+ fluctuations can occur through a variety of membrane and intracellular mechanisms and play a crucial role in the induction of synaptic plasticity and regulation of dendritic excitability. Hence, the ability to record different types of Ca2+ signals in dendritic branches is valuable for groups studying how dendrites integrate information. The advent of two-photon microscopy has made such studies significantly easier by solving the problems inherent to imaging in live tissue, such as light scattering and photodamage. Moreover, through combination of conventional electrophysiological techniques with two-photon Ca2+ imaging, it is possible to investigate local Ca2+ fluctuations in neuronal dendrites in parallel with recordings of synaptic activity in soma. Here, we describe how to use this method to study the dynamics of local Ca2+ transients (CaTs) in dendrites of GABAergic inhibitory interneurons. The method can be also applied to studying dendritic Ca2+ signaling in different neuronal types in acute brain slices.

We present a method combining whole-cell patch-clamp recordings and two-photon imaging to record Ca2+ transients in neuronal dendrites in acute brain slices.

Imagem de dois fotões cálcio em dendritos neuronais no cérebro fatias

Calcium (Ca2+) imaging is a powerful tool to investigate the spatiotemporal dynamics of intracellular Ca2+ signals in neuronal dendrites. Ca2+ ...

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the human brain. MEG is quiet and less likely to induce claustrophobia compared with magnetic resonance imaging (MRI). It is therefore a promising tool for investigating brain function in young children. However, analysis of MEG data from pediatric populations is often complicated by head movement artefacts which arise as a consequence of the requirement for a spatially-fixed sensor array that is not affixed to the child's head. Minimizing head movements during MEG sessions can be particularly challenging as young children are often unable to remain still during experimental tasks. The protocol presented here aims to reduce head movement artefacts during pediatric MEG scanning. Prior to visiting the MEG laboratory, families are provided with resources that explain the MEG system and the experimental procedures in simple, accessible language. An MEG familiarization session is conducted during which children are acquainted with both the researchers and the MEG procedures. They are then trained to keep their head still whilst lying inside an MEG simulator. To help children feel at ease in the novel MEG environment, all of the procedures are explained through the narrative of a space mission. To minimize head movement due to restlessness, children are trained and assessed using fun and engaging experimental paradigms. In addition, children's residual head movement artefacts are compensated for during the data acquisition session using a real-time head movement tracking system. Implementing these child-friendly procedures is important for improving data quality, minimizing participant attrition rates in longitudinal studies, and ensuring that families have a positive research experience.

This article introduces a child-friendly research protocol designed to improve data quality by reducing head movement during pediatric magnetoencephalography (MEG). We familiarize families with the MEG environment, train children to remain still using an MEG simulator, and correct for residual head movement artefacts using a real-time head movement detection system.

Estudando a função cerebral em crianças usando magnetoencefalografia

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent and cause visual impairment and blindness. Understanding how such diseases progress is critical to formulating new treatments. In vivo&#160;microscopy in animal models of disease is a powerful tool for understanding neurodegeneration and has led to important progress towards treatments of conditions ranging from Alzheimer&#39;s disease to stroke. Given that the retina is the only central nervous system structure inherently accessible by optical approaches, it naturally lends itself towards in vivo imaging. However, the native optics of the lens and cornea present some challenges for effective imaging access.
This protocol outlines methods for in vivo two-photon imaging of cellular cohorts and structures in the mouse retina at cellular resolution, applicable for both acute- and chronic-duration imaging experiments. It presents examples of retinal ganglion cell (RGC), amacrine cell, microglial, and vascular imaging using a suite of labeling techniques including adeno-associated virus (AAV) vectors, transgenic mice, and inorganic dyes. Importantly, these techniques extend to all cell types of the retina, and suggested methods for accessing other cellular populations of interest are described. Also detailed are example strategies for manual image postprocessing for display and quantification. These techniques are directly applicable to studies of retinal function in health and disease.

In vivo imaging is a powerful tool for the study of biology in health and disease. This protocol describes transpupillary imaging of the mouse retina with a standard two-photon microscope. It also demonstrates different in vivoimaging methods to fluorescently label multiple cellular cohorts of the retina.

Imagem transpupilar de dois fótons in vivo da retina do rato

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the cerebellum. IO has long been proposed to be crucial for motor control and its activity is currently considered to be at the center of many hypotheses of both motor and cognitive functions of the cerebellum. While its physiology and function have been relatively well studied on single-cell level in vitro, presently there are no reports on the organization of the IO network activity in living animals. This is largely due to the extremely challenging anatomical location of the IO, making it difficult to subject to conventional fluorescent imaging methods, where an optic path must be created through the entire brain located dorsally to the region of interest.
Here we describe an alternative method for obtaining state-of-the-art -level calcium imaging data from the IO network. The method takes advantage of the extreme ventral location of the IO and involves a surgical procedure for inserting a gradient-refractive index (GRIN) lens through the neck viscera to come into contact with the ventral surface of the calcium sensor GCaMP6s-expressing IO in anesthetized mice. A representative calcium imaging recording is shown to demonstrate the feasibility to record IO neuron activity after the surgery. While this is a non-survival surgery and the recordings must be conducted under anesthesia, it avoids damage to life-critical brainstem nuclei and allows conducting large variety of experiments investigating spatiotemporal activity patterns and input integration in the IO. This procedure with modifications could be used for recordings in other, adjacent regions of the ventral brainstem.

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

We present a protocol to expose the brainstem of adult mouse from the ventral side. By using a gradient-refractive index lens with a miniature microscope, calcium imaging can be used to examine the activity of inferior olive neural somata in vivo.

In vivo Imagem de cálcio em rato de azeitona inferior

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the ...

Evaluation and Manipulation of Neural Activity Using Two-Photon Holographic Microscopy

Recent advances in optical bioimaging and optogenetics have enabled the visualization and manipulation of biological phenomena, including cellular activities, in living animals. In the field of neuroscience, detailed neural activity related to brain functions, such as learning and memory, has now been revealed, and it has become feasible to artificially manipulate this activity to express brain functions. However, the conventional evaluation of neural activity by two-photon Ca2+ imaging has the problem of low temporal resolution. In addition, manipulation of neural activity by conventional optogenetics through the optic fiber can only simultaneously regulate the activity of neurons with the same genetic background, making it difficult to control the activity of individual neurons. To solve this issue, we recently developed a microscope with a high spatiotemporal resolution for biological applications by combining optogenetics with digital holographic technology that can modify femtosecond infrared laser beams. Here, we describe protocols for the visualization, evaluation, and manipulation of neural activity, including the preparation of samples and operation of a two-photon holographic microscope (Figure 1). These protocols provide accurate spatiotemporal information on neural activity, which may be useful for elucidating the pathogenesis of neuropsychiatric disorders that lead to abnormalities in neural activity.

We developed a two-photon holographic microscope that can visualize, assess, and manipulate neural activity using high spatiotemporal resolution, with the aim of elucidating the pathogenesis of neuropsychiatric disorders that are associated with abnormal neural activity.