Evaluación y manipulación de la actividad neuronal mediante microscopía holográfica de dos fotones

Los avances recientes en bioimagen óptica y optogenética han permitido la visualización y manipulación de fenómenos biológicos, incluidas las actividades celulares, en animales vivos. En el campo de la neurociencia, ahora se ha revelado una actividad neuronal detallada relacionada con las funciones cerebrales, como el aprendizaje y la memoria, y se ha vuelto factible manipular artificialmente esta actividad para expresar las funciones cerebrales. Sin embargo, la evaluación convencional de la actividad neuronal mediante imágenes de Ca²⁺ de dos fotones tiene el problema de la baja resolución temporal. Además, la manipulación de la actividad neuronal por optogenética convencional a través de la fibra óptica solo puede regular simultáneamente la actividad de las neuronas con el mismo fondo genético, lo que dificulta el control de la actividad de las neuronas individuales. Para resolver este problema, recientemente desarrollamos un microscopio con una alta resolución espaciotemporal para aplicaciones biológicas mediante la combinación de optogenética con tecnología holográfica digital que puede modificar los rayos láser infrarrojos de femtosegundo. Aquí, describimos protocolos para la visualización, evaluación y manipulación de la actividad neuronal, incluida la preparación de muestras y el funcionamiento de un microscopio holográfico de dos fotones (Figura 1). Estos protocolos proporcionan información espaciotemporal precisa sobre la actividad neuronal, que puede ser útil para dilucidar la patogénesis de los trastornos neuropsiquiátricos que conducen a anomalías en la actividad neuronal.