Fare Superior Colliculus'ta Kalsiyum Görüntüleme

Özet

Bu protokol, vahşi tip farelerde korteksi bozulmadan bırakırken iki foton mikroskobu ile tek nöron aktivitesinin görüntülenmesi ve kısmi korteks mutant farelerde geniş alan mikroskobu ile tüm SC'nin görüntülenmesi dahil olmak üzere, uyanık farelerin superior colliculus'unda (SC) kalsiyum yanıtlarını görüntüleme prosedürünü detaylandırır.

Özet

Tüm omurgalılarda evrimsel olarak korunmuş bir orta beyin yapısı olan superior colliculus (SC), serebral korteksin ortaya çıkmasından önceki en karmaşık görsel merkezdir. Her biri belirli bir görsel özelliği kodlayan ~30 tip retinal ganglion hücresinden (RGC'ler) doğrudan girdiler alır. SC'nin sadece retinal özellikleri miras alıp almadığı veya SC'de ek ve potansiyel olarak de novo işlemenin meydana gelip gelmediği belirsizliğini koruyor. SC'deki görsel bilginin nöral kodlamasını ortaya çıkarmak için, burada uyanık farelerde iki tamamlayıcı yöntemle görsel yanıtları optik olarak kaydetmek için ayrıntılı bir protokol sunuyoruz. Bir yöntem, üst üste binen korteksi kesmeden tek hücre çözünürlüğünde kalsiyum aktivitesini görüntülemek için iki foton mikroskobu kullanırken, diğeri korteksi büyük ölçüde gelişmemiş bir mutant farenin tüm SC'sini görüntülemek için geniş alan mikroskobu kullanır. Bu protokol, hayvan hazırlama, viral enjeksiyon, başlık plakası implantasyonu, fiş implantasyonu, veri toplama ve veri analizi dahil olmak üzere bu iki yöntemi detaylandırır. Temsili sonuçlar, iki fotonlu kalsiyum görüntülemenin, tek hücre çözünürlüğünde görsel olarak uyarılmış nöronal tepkileri ortaya çıkardığını ve geniş alanlı kalsiyum görüntülemenin tüm SC boyunca nöral aktiviteyi ortaya çıkardığını göstermektedir. Bu iki yöntem birleştirilerek SK'deki nöral kodlama farklı ölçeklerde ortaya çıkarılabilir ve bu kombinasyon beynin diğer bölgelerine de uygulanabilir.

Giriş

Superior colliculus (SC) tüm omurgalılarda önemli bir görme merkezidir. Memelilerde, retinadan ve görsel korteksten^{doğrudan girdi alır 1}. Optik kayıt, korteks 2,3,4,5'e yaygın olarak uygulanırken, SC'deki uygulaması zayıf optik erişimler tarafından engellenmektedir 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17

Protokol

Tüm deneysel prosedürler hayvan refahı yönergelerine uygun olarak gerçekleştirildi ve Pekin'deki Çin Beyin Araştırmaları Enstitüsü'ndeki IACUC tarafından onaylandı.

NOT: Bu protokolün zaman çizelgesi aşağıdaki gibidir: 1) vantuzu yapın; 2) virüsü enjekte etmek; 3) kafa plakasını implante edin; 4) 3 hafta sonra, fişi implante edin; 5) Koşu bandında ~ 3 günlük bir iyileşme ve alışkanlıktan sonra, iki foton / geniş alan görüntüleme yapın.

1. Vantuz hazırlanması (Şekil 1A)

1. Akrilik bir tabağa bir damla fosfat tamponlu salin (PBS, 1x) koyun ve uc....

Tartışmalar

Protokoldeki kritik adımlar
En kritik adım, 5.2 ve 5.3 adımlarındaki kraniyotomidir. İlk olarak, lambdanın 0,5 mm arkasındaki kemik kalındır ve içinde kan damarları vardır, bu da delme işlemi sırasında kanamaya neden olabilir. Kanamayı durdurmak için yeterli jel köpük hazırlanmalıdır. İkincisi, transvers sinüsün hemen üzerindeki kemiği çıkarırken iyi bir anjiorreksi olasılığı vardır. Sorun giderme için alternatif bir yaklaşım, ovalin içindeki kemiği inceltmek ve.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
16x objective	Nikon
50-mm lens	Computar	M5018-MP2
5-mm coverslip	Warner instruments	CS-5R
bandpass filter	Chroma Technology	HQ575/250 m-2p
butyl cyanoacrylate	Vetbond, World Precision Instruments
camera for monitoring pupil	FLIR	BFS-U3-04S2M-CS
camera for widefield imaging	Basler	acA2000-165µm
corona treater	Electro-Technic Products	BD-20AC
dichroic	Chroma Technology	T600/200dcrb
galvanometers	Cambridge Technology
glass bead sterilizer	RWD	RS1502
microdrill	RWD	78001
micromanipulator	Sutter Instruments	QUAD
photomultiplier tube	Hamamatsu	R3896
rotory encoder	USdigital	MA3-A10-125-N
self-curing dental adhesive resin cement	SuperBond C&B, Sun Medical Co, Ltd. Moriyama, Japan
thermostatic heating pad	RWD	69020
Ti:Sapphire laser	Spectra-Physics	Mai Tai HP DeepSee
translucent silicone adhesive	Kwik-Sil, World Precision Instruments
treadmill	Xinglin Biology
Virus Strains
rAAV2/9-hsyn-Gcamp6m	Vector Core at Chinese Institute for Brain Research, Beijing
Animals
C57BL/6J wild type	Laboratory Animal Resource Center at Chinese Institute for Brain Research, Beijing
Emx1-Cre	The Jackson Laboratory	5628
Pals1flox/wt	Christopher A. Walsh Lab
Software
ImageJ	NIH Image
Labview	National Instruments
MATLAB	Mathworks