Avaliação e manipulação da atividade neural utilizando microscopia holográfica de dois fótons

Avanços recentes em bioimagem óptica e optogenética têm possibilitado a visualização e manipulação de fenômenos biológicos, incluindo atividades celulares, em animais vivos. No campo da neurociência, a atividade neural detalhada relacionada às funções cerebrais, como aprendizagem e memória, foi agora revelada, e tornou-se viável manipular artificialmente essa atividade para expressar funções cerebrais. Entretanto, a avaliação convencional da atividade neural por imagens de Ca²⁺ de dois fótons tem o problema da baixa resolução temporal. Além disso, a manipulação da atividade neural pela optogenética convencional através da fibra óptica só pode regular simultaneamente a atividade de neurônios com o mesmo background genético, dificultando o controle da atividade de neurônios individuais. Para resolver esta questão, desenvolvemos recentemente um microscópio com alta resolução espaço-temporal para aplicações biológicas, combinando optogenética com tecnologia holográfica digital que pode modificar feixes de laser infravermelho de femtossegundo. Descrevemos protocolos para visualização, avaliação e manipulação da atividade neural, incluindo a preparação de amostras e operação de um microscópio holográfico de dois fótons (Figura 1). Esses protocolos fornecem informações espaço-temporais precisas sobre a atividade neural, que podem ser úteis para elucidar a patogênese de transtornos neuropsiquiátricos que levam a anormalidades na atividade neural.