Biz bu tekniği aslında Sparta ve ark., 2012 tarafından tanımlanmış ve kolayca laboratuar kullanım için adapte edildiğini kabul etmek istiyorum.

Ilgili üretici ve / veya satıcıları ile birlikte * Bütün malzemeler protokolü aşağıda listelenmiştir. 1. İmplant Meclisi <ol><li> 1 g reçine ile sertleştirici 100 mg eklenmesi ile ısı ile sertleşen fiber optik epoksi oluşan bir karışım hazırlayın. </li><li> Ölçün ve bir kama uçlu karbür kâtip ile puanlama ile 100 mikron çekirdek ile optik 125 mikron fiber yaklaşık 35 mm kesti. Tek, tek yönlü hareket fiber optik ve skoru katip dik yerleştirin. Fiber Kesme tamamen fiber çekirdek zarar verecektir. </li><li> Yardımcısı içine taşıyan bir 127 mikron olan yüksük bir LC seramik yerleştirin, dışbükey tarafı aşağı çekti. </li><li> Halka içine optik lif yerleştirin. Optik lif sorunsuz slayt ve marjinal halka (Şekil 1a) konveks sonunu çıkıntı yapmalıdır. </li><li> Epoksi siyah olana kadar ısı tabancası ile düz ucunu ve ısı ısı kurutmalı fiber optik epoksi bir damla uygulayın. Epoksi gerekirısıtılan ve daha önce kür olarak halka doldurun. Epoksi sabit ısı uygulaması ~ 1 dk içinde tedavi edilmelidir. </li><li> Bu bağlantı elemanı ile arabirim engelleyici olarak, halka yanları boyunca herhangi bir epoksi temizleyin. </li><li> Parlatma pedi üzerine alüminyum oksit parlatma yaprak (Şekil 1b) bir LC fiber optik parlatma diski (FOPD) kullanarak halka ve dışbükey sonuna Lehçe. Dairesel dönme desenleri olun ve aşağıdaki sırayla dört sınıflarda lehçe: 5, 3, 1 0.3 mikron kum. </li><li> İlgilenilen bölge hedef alan bu gibi uygun uzunlukta düz sonunda optik fiber kesin. Uzunluk, stereotaksik atlası kullanılarak tespit edilebilir. </li><li> Aşağıda açıklanan bağlayıcı kablosu üzerinden lazer bağlayarak implant sınayın. İmplantın cilalı ucu manşonun kol takılan ve karşıt halka ile doğrudan temas yapmak gerekir. İmplant inci ucunda ölçülen ışık çıkışı 10 mW korumak gerekire implant lif. Kötü bir implant optik fiber ucuna yakın bir zayıf bir odak noktası olacaktır. </li><li> Kullanıma kadar köpük içinde bitmiş implantlar (Şekil 1c) saklayın. </li></ol> 2. Fiber Optik çoğaltıcı Kordon Meclisi <ol><li> Yukarıdaki gibi ısı ile sertleşen fiber optik epoksi oluşan bir karışım hazırlayın. </li><li> Ölçün ve bir kama uçlu karbür kâtip ile puanlama 200 mikron çekirdek ile optik 220 mikron fiber uygun uzunlukta kesilir. Lif uzunluğu fare gövde etrafında serbestçe hareket etmesine izin verir ama fare elyaf ile çiğnemek izin verilmemelidir. </li><li> Optik lif uzunluğu biraz daha uzun dallanma borusunun bir uzunluk içine optik fiber ekler. Tüp optik fiber biraz daha büyük bir iç çapa sahip olmalıdır. </li><li> Şerit ~ 25mm optik fiber bir ucunda ve Multimode FC MM metal uç takın durana kadar 230 mikron deliği ile Meclis Yüksük. Optik fiber ferru dışarı sopa gerekirle sonu (Şekil 2a). </li><li> Metal sonunda (süper yapıştırıcı) siyanoakrilat ile bağlantıyı sabitleyin. Bağlayıcı Boot ile bağlantı örtün ve FC FOPD ile halka sonuna parlatın. 5, 3, 1, 0.3 mikron grit (Şekil 2b): dairesel dönme desen ve aşağıdaki sırayla dört sınıflarda lehçe olun. </li><li> Distal konveks uç ile bir LC seramik halka (230 um id oyuğu) içine optik fiber diğer ucunu soyun ve yerleştirin. Kürlenmeden düz uç ısı ve epoksi bir damla uygulayın. </li><li> Yukarıda tarif edildiği gibi alüminyum oksit parlatma levhalar üzerinde bir YP FOPD kullanarak halka ve dışbükey uç parlatmak. </li><li> Kol orta noktası kadar halka ve dışbükey ucu üzerinde bir LC halkalı kol getirin. </li><li> Sıra ısı shrink furkasyon boru ve bağlantı (Şekil 2c) güvenliğini sağlamak ve korumak için kol ve ateşte tüp. </li><li> Lazer kaynağı bağlayarak ve ışığı outp ölçerek bağlayıcı sınayınbir spektrofotometre ile bağlantı yoluyla ut. Lazer çıkışı ve ölçülen coupler çıkış arasındaki ışık kaybı% 30 geçmemelidir. </li></ol> 3. Cerrahi implantasyon * Bu bir ipucu, yalnızca bir işlemdir. Aletleri steril ama eldiven alet ve ekipmanlar arasında sürekli manipülasyon nedeniyle olması gerekmez. <ol><li> Intraperitoneal enjeksiyon Ketamin / Ksilazin karışım, 100 ve 30-gauge iğne kullanılarak sırasıyla 10 mg / kg ile fare anestetize. </li><li> Makası ile kafa derisi Tıraş. Betasept kez tekrarlayarak, iki dakika süreyle (% 4 çözelti Klorheksidin) mendil, ardından% 70 izopropil alkol ile kafa derisi temizleyin. </li><li> Sterotaxic teçhizat fare yerleştirin ve kafatası düzeyde olmasını sağlamak, kafa sabitleyin. Kuruluk ve postoperatif ağrıyı önlemek için gözleri oftalmik merhem uygulayın. Oksijen mou fizyolojik durumuna bağlı olarak seyreltildi buharlaşmasına izofluran (% 1-3 ile anestezi koruyunsürekli bir kuyruk tutam yanıt takip edilmelidir se,). </li><li> Lambda göz yörüngede kafatası açığa derisi orta hat boyunca bir kesi olun. Gerektiği gibi bağ dokusu bir kenara itin. </li><li> Cilt geri tutmak için Serafin kelepçeleri kullanın ve kafatası (Şekil 3a) bir erişim sağlamak. </li><li> Bir diş çekme ile kafatası yüzeyi boyunca etch bir damalı deseni. Steril serum fizyolojik ile pislikleri dışarı yıkayın. Iyice kurulayın. </li><li> Mikrogözenekler oluşturmak için ~ 2-3 saniye için bir pamuklu bezle maruz kafatasına hidrojen peroksit (% 3) uygulayın. Birden çok kez yıkayın ve iyice kurulayın. Sparta ve ark tarif edildiği gibi Alternatif olarak, ankraj, kafatası içine vidalanabilir. (2012). </li><li> Yine, etch bir kareli bir diş çekme ile kafatası boyunca desen ve salin ile enkaz yıkayacak. Iyice kurulayın. </li><li> Döner aracını kullanarak, steril bir matkap ucu ile küçük bir burr hole kraniotomi (çapı &lt;1 mm) yapmak(Otoklav) Yukarıdaki bregma ve lambda kalibre stereotaksik atlas tarafından belirlenen faiz bölge. Dura kırmak veya herhangi bir dokuya zarar vermemek için dikkatli olun. Enkaz uzak yıkayın ve iyice kurulayın. </li><li> Prob tutucu içine fiber optik halka (implant) takın ve stereotaksik koluna bağlayın. </li><li> Doğrudan doğruya stereotaksik kol (Şekil 3b) kullanılarak ilgi bölgesi üzerinde yerinde implant yerleştirin. Beyin dokusu içinde optik fiber ekleme, fiber ~ 2 mm / dak &#39;lık bir hızla ağır ağır geliştirilmesi gerekmektedir. Ferrül kalan kafatası dayanması gerektiğini. </li><li> Diş çimento karışımı hazırlayın. Karışım kolayca kafatası boyunca uygulamak için yeterince düşük bir viskoziteye sahip olmalıdır. Karışım 2-4 dakika için kullanılabilecektir. </li><li> Steril bir kürdan kullanarak, kafatası boyunca ve implantın alt kısmı üzerine diş çimentosu, bir ince, düz bir tabaka uygulanır. Olarak diş çimento temel tabakası kafada kadar yüzey alanı kapsamalıdırmümkündür. Fare deri ile temas diş çimento izin vermeyin. Bu artan dikilmesi zorluk hem de fare tahrişe yol açacaktır. Diş çimento deri ile temas etmezse, kısmen çimento Tüm katmanı ayarı önce kapalı soyulmuş olabilir böyle kurutun. </li><li> Tamamen kurumasını bekleyin. </li><li> Her katmanın (Şekil 3c) tamamen kurumasını sağlayan, kafatası üzerinde ve implant çevresindeki küçük bir höyük oluşturmak için diş çimento bile kat kat uygulayın. Pürüzsüz, engelsiz bağlantı sağlamak için çimento temiz halka ve dışbükey sonu ~ 3-5 mm bırakın. </li><li> Diş çimento höyük üzerinde ve C22 iğne ile steril, tek kullanımlık ipek örgülü sütür (6-0) kullanarak implant çevresindeki derisi dikin. 7 gün sonra çıkarın. İsteğe bağlı: sütür sonra ek bağlama için kullanın Vet Bond. Minimal Vet Bond kullandığınızdan emin olun. Aşırı kaşıma nedeniyle ciddi cilt hasarına yol açabilir. </li><li> Immediatelameliyat sonrası y, fare deri altından sonrası ağrıyı azaltmak Ketprophen (5 mg / kg) ile enjekte edilmelidir. Bu 24 saat sonra tekrarlanmalıdır. Implantın tabanı sütüre cilde ve çevresinde topikal analjezikler (bupivakain) ve antibiyotik (Neosporin) uygulayın. </li><li> Derlenme için ısıtma battaniye üzerinde bir kafes içinde fare yerleştirin. Steril, ameliyat sonrası iyileşme kafesteki fare yerleştirin. Kurtarma kafes ısısını korumak ve boğulma önlemek için herhangi bir çarşaf içermemelidir. Fare orijinal kafes veya bir kez uyanık, yeni bir kafes iade edilebilir. </li></ol> Işık kaynağı ve ilgi bölgesi içinde optik fiber uç arasında en az foton kaybı fiber optik implant ve manşon sonuç Uygun montaj. İyi cilalanmış fiber optik bir üniforma, konsantrik dairenin (Şekil 2d) ışık iletimi gerekir. Dikkatli implantasyon ve sütür ile implant gözle görülür hiçbir tahrişe nedenfare ve optik fiber veya iletilen ışık miktarının önemli bir bozulma olmadan uzun vadeli çalışmalar (Şekil 3d,&gt; 1 ay, yayınlanmamış gözlemler) yerinde kalabilir. Uygun olmayan emplantasyon ya da dikişin tahriş olmasına neden olabilir ve nedeniyle sürekli manipülasyon diş çimentosu, çimento veya diş olan halka kırılması ortaya çıkaracak olan kafa derisi ile kazıma fare neden olabilir. Birleştirilen sisteminin şematik bir diyagramı Şekil 4&#39;te görülebilir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig1.jpg" /> Şekil 1. Implante fiber optik Meclisi. (A) optik elyaf marjinal ok başı ile gösterilen uç ötesinde çıkıntı yapan dışbükey, yüksük içine yerleştirilir. (B) halka ve dışbükey sonu parlatma yaprak kademeli ince sınıflarda bir FOPD kullanılarak parlatılır. (C) mamul implante lif optic. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50004/50004fig1large.jpg" target="_blank">büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/50004/50004fig2.jpg" /> Şekil 2. Implanta tether fiber optik döner eklem için kullanılan fiber optik bağlantı elemanı montajı. Halkalı montaj yoluyla (a) Fiber optik yapışıyor. (B) grubunun halkalı yan parlatma kağıdı kullanılarak FOPD ve parlak kademeli ince dereceleri içine yerleştirilir. (C) halka kovanı halka üzeri ve ısı shrink boru ile güvence altına alınır. (D) bitmiş fiber optik bağlantı elemanı minimum foton kaybı ile eşmerkezli bir ışık üretmek olmalıdır. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/50004/50004fig3.jpg" /> Şekil 3. Cerrahi implantasyon fiber optik. Craniu (a) tüm yüzeyim maruz kalmakta ve bağ dokusu temizlenir. (B) optik fiber implant steryotaksik bir kol ile bir konumda tutulur. (C) Diş çimento kafatasına fiber optik implant sabitleme uygulanır. (D) implantasyonu sonrası&gt; 1 ay, cilt implant çevresindeki iyileştikten ve irritasyon bulguları vardır. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/50004/50004fig4.jpg" /> Şekil 4. Fonksiyonel sisteminin şematik diyagramı

<ol>
	<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neuronal+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neuronal activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Arenkiel, B. R. <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+Light-Induced+Activation+of+Neural+Circuitry+in+Trangenic+Mice+Expressing+Channelrhodopsin-2.">In Vivo Light-Induced Activation of Neural Circuitry in Trangenic Mice Expressing Channelrhodopsin-2.</a> Neuron. 54, 205-218 (2007).</li><li>Gradinaru, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+cellular+approaches+for+diversifying+and+extending+optogenetics.">Molecular and cellular approaches for diversifying and extending optogenetics.</a> Cell. 141, 165-16 (2010).</li><li>Luo, L., Callaway, E. M., Svoboda, K. <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.">Genetic dissection of neural circuits.</a> Neuron. 57, 634-660 (2008).</li><li>Arenkiel, B. R., Ehlers, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+genetic+and+imaging+technologies+for+circuit+based+neuroanatomy.">Molecular genetic and imaging technologies for circuit based neuroanatomy.</a> Nature. 461, 900-907 (2009).</li><li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+interrogation+of+neural+circuits:+technology+for+probing+mammalian+brain+structures.">Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures.</a> Nat. Protoc. 5, 439-456 (2010).</li><li>Adamantidis, A. R., Zhang, F., Aravanis, A. M., Deisseroth, K., de Lecea, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+substrates+of+awakening+probed+with+optogenetic+control+of+hypocretin+neurons.">Neural substrates of awakening probed with optogenetic control of hypocretin neurons.</a> Nature. 450, 420-424 (2007).</li><li>Sparta, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+implantable+optical+fibers+for+long-term+optogenetic+manipulation+of+neural+circuits.">Construction of implantable optical fibers for long-term optogenetic manipulation of neural circuits.</a> Nature Protocols. 7, 12-23 (2012).</li><li>Stuber, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitatory+transmission+from+the+amygdala+to+nucleus+accumbens+facilitates+reward+seeking.">Excitatory transmission from the amygdala to nucleus accumbens facilitates reward seeking.</a> Nature. 475, 377-380 (2011).</li><li>Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+stimulation+of+a+hippocampal+engram+activates+fear+memory+recall.">Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall.</a> Nature. 484, 381-385 (2012).</li></ol>

Optogenetics spesifik nöronal alt üzerinde benzersiz kontrol sağlayan yeni ve güçlü bir tekniktir. Bir elektrot aracılığıyla hücre tipi gelişigüzel ve elektriksel stimülasyon invaziv etkilerden kaçınarak Bu, anatomik ve zamansal hassas sinir devreleri modüle istismar edilebilir. Fiber optik İmplantasyonu dokuya en az zarar ile farelerin davranmak, uyanık birden fazla seans nöral devrelerin tutarlı, kronik stimülasyon sağlar. Bu sistem, aslında Sparta ark tarafından öncülük etmiştir....

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif veya Ekipman Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog # </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> LC Yüksük Kol </td><td> Hassas Fiber Ürünler (PFP) </td><td> SM-CS125S </td><td> 1.25 mm ID </td></tr><tr><td> FC, MM ön montajlı Konnektör </td><td> PFP </td><td> MM-CON2004-2300 </td><td> 230 mikron Yüksük </td></tr><tr><td> Miller FOPD-LC Disk </td><td> PFP </td><td> M1-80754 </td><td> LC yüksükler için </td></tr><tr><td> Furkasyon boru </td><td> PFP </td><td> FF9-250 </td><td> 900 mikron od, 250 mikron id </td></tr><tr><td> MM LC Stik 1,25 mm Yüksük </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-1270 </td><td> 127 mikron ID Çap </td></tr><tr><td> MM LC Stik 1,25 mm Yüksük </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-2300 </td><td> 230 mikronKimliği Çap </td></tr><tr><td> Isı ile sertleşen epoksi, sertleştirici ve reçine </td><td> PFP </td><td> ET-353ND-16oz </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC ve SC / PC Bağlayıcı Parlatma Diski </td><td> ThorLabs </td><td> D50-YP </td><td> FC yüksükler için </td></tr><tr><td> Dijital optik güç ve Enerji Ölçer </td><td> ThorLabs </td><td> PM100D </td><td> Spektrofotometre </td></tr><tr><td> Parlatma Pad </td><td> ThorLabs </td><td> NRS913 </td><td> 9 &quot;x 13&quot; 50 Durometre </td></tr><tr><td> 0.3, 1, 3, 5 mikron irmik: (Parlatma) Levhalar Lepleme Alüminyum oksit </td><td> ThorLabs </td><td> LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P </td><td></td></tr><tr><td> Standart Sert Kaplama Multimode Fiber </td><td> ThorLabs </td><td> BFL37-200 </td><td> Düşük OH, 200 mikron Çekirdek, 0.37 NA </td></tr><tr><td> Fiber kablo sıyırma aleti </td><td> ThorLabs </td><td> T10S13 </td><td> Kaplı / Coat: 200 mikron / 300 mikron </td></tr><tr><td> SİLİKA / SİLİKA Fiber Optik </td><td> Polymicro Teknolojileri </td><td> FVP100110125 </td><td> Yüksek-OH, UV Geliştirilmiş, 0.22 NA </td></tr><tr><td> 1x1 Fiberoptik Rotary Ortak </td><td> Dorik lensler </td><td> FRJ_FC-YP </td><td></td></tr><tr><td> Mono Fiberoptik Patchcord </td><td> Dorik lensler </td><td> MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC </td><td></td></tr><tr><td> Tüp, 1/8 inç küçültmek Isı </td><td> Müttefik Elektronik </td><td> 689-0267 </td><td></td></tr><tr><td> Isı tabancası </td><td> Müttefik Elektronik </td><td> 972-6966 </td><td> 250 W; 750-800 ° F </td></tr><tr><td> Pamuk aplikatörler uçlu </td><td> Püriten Tıbbi Ürünler Şirketi </td><td> 806-WC </td><td></td></tr><tr><td> VetBond doku yapıştırıcısı </td><td> Fischer Scientific </td><td> 19-027136 </td><td></td></tr><tr><td> Flaş protez kaide akrilik </td><td> Yates Motloid </td><td> ColdPourPowder + Liq </td><td></td></tr><tr><td> BONN Minyatür Iris Makas </td><td> Integra Miltex </td><td> 18-1392 </td><td> 3-1/2 &quot;(8.9cm), düz, 15 mm bıçaklar </td></tr><tr><td> Johns Hopkins Bulldog Kelepçe </td><td> Integra Miltex </td><td> 7-290 </td><td> Kavisli 1-1/2 &quot;(3,8 cm), </td></tr><tr><td> MEGA-Tork Elektrik Lab Motoru </td><td> Vektör </td><td> EL-S </td><td></td></tr><tr><td> Panther Frezleri-Ball # 1 </td><td> Clarkson Laboratuvarı </td><td> 77.1006 </td><td></td></tr><tr><td> Mor Mavi Lazer Sistemi </td><td> CrystaLaser </td><td> CK473-050-O </td><td> Dalga boyu: 473 nm </td></tr><tr><td> Lazer Güç Kaynağı </td><td> CrystaLaser </td><td> CL-2005 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont # 2 Laminektomi Forseps </td><td> Fine Bilim Araçları </td><td> 11223-20 </td><td></td></tr><tr><td> Sonda </td><td> Güzel Bilim Araçları </td><td> 10140-02 </td><td></td></tr><tr><td> 5 &quot;Düz Hemostat </td><td> EXCELTA </td><td> 35-PH </td><td></td></tr><tr><td> Ağırlıklı taban ile Mengene </td><td> Altex Elektronik </td><td> PAN381 </td><td></td></tr></tbody></table>

fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue

Sinirsel bağlantıda durulaştırmada desenleri klinik ve temel hem nörobilim için bir meydan okuma olmuştur. Elektrofizyoloji sinaptik bağlantı desenleri analiz etmek için altın standart olmuştur, ama eşleştirilmiş elektrofizyolojik kayıtlar hantal ve deneysel sınırlayıcı hem de olabilir. Optogenetics gelişimi in vitro ve in vivo 1 2,3 hem de nöronlar ve devreler uyarmak için zarif bir yöntem tanıttı. Ayrık nöronal popülasyonlarda opsin ifade sürücü hücre tipi spesifik promotor aktivitesi istismar ederek, tek bir doğrusu farklı devreleri 4-6 tanımlı genetik nöronal alt uyarabilir. Elektrik stimülasyonu ve / veya farmakolojik manipülasyonlar dahil nöronlar, teşvik etmek de anlatılan yöntemlerin sık sık invaziv hücre tipi ayrım vardır ve çevre dokulara zarar verebilir. Bu sınırlamalar, normal sinaptik fonksiyon ve / veya devrenin davranışını değiştirebilir. Bunlara ilave olarak,manipülasyon doğası, mevcut yöntemleri sıklıkla akut ve terminal vardır. Optogenetics nispeten zararsız bir şekilde nöronları uyarır, ve genetik olarak hedeflenen nöronlarda olanağı tanıyor. In vivo olarak optogenetics içeren çalışmaların çoğu şu anda bir kanül implant 6,7 yönlendirilirler bir optik fiber kullanmak, ancak bu yöntem sınırlamalar bir optik fiber tekrarlanan ekleme ile hasarlı beyin dokusu, ve kanül içinde fiberin kırılma potansiyeli vardır. Optogenetics arasında gelişen alanda göz önüne alındığında, kronik stimülasyon daha güvenilir bir yöntemle daha az teminat doku hasarı ile uzun vadeli çalışmalar kolaylaştırmak için gereklidir. Burada, etkili ve şık bir Sparta ve ark anlatılan yönteme tamamlamak için bir video madde olarak modifiye protokol sağlar. 8 anestetize farelerin kafatası üzerine bir fiber optik implant ve kalıcı tespit üretiminde, hem de in tertibatı için lifoptik bağlantı elemanı bir ışık kaynağına implant bağlayan. Bir katı hal lazer fiber optik ile bağlı implant, kronik az doku hasarı 9 küçük, çıkarılabilir, iplerini kullanarak işlevsel nöronal devreler photostimulate için etkili bir yöntem sağlar. Fiber optik implantlar Daimi fiksasyon sağlar tutarlı, minimal doku hasarı olan 10 uyanık, davranmasıyla farelerde nöronal devrelerin vivo optogenetic çalışmalarda uzun vadeli.

Watch this Scientific Journal Video about Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue at JoVE.com

Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

Optogenetics gelişimi artık kesin tanımlı genetik nöronlar ve devreler uyarmak için araç, hem de sağlar<em&gt; In vitro</em&gt; Ve<em&gt; In vivo</em&gt;. Burada beyin dokusunun kronik photostimulation için optik fiber montaj ve implantasyon açıklar.

Beyin Dokusu Kronik Optogenetic uyarılması için Fiber-optik İmplantasyon

Elucidating patterns of neuronal connectivity has been a challenge for both clinical and basic neuroscience. Electrophysiology has been the gold standard ...

fiber-optic-implantation-for-chronic-optogenetic-stimulation-brain

Research

JoVE Journal

Neuroscience

44.4K Görüntüleme.  Baylor College of Medicine (BCM). Optogenetics gelişimi artık kesin tanımlı genetik nöronlar ve devreler uyarmak için araç, hem de sağlar In vitro Ve In vivo. Burada beyin dokusunun kronik photostimulation için optik fiber montaj ve implantasyon açıklar.

Video: Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

Varsayılan Modu Ağ inceleyin Transkraniyal Manyetik Uyarım ve fMRI birleştiren

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Nörobilim

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS: Fragile X Sendromu ve Otizm Bireylerde Plastisite, Mechasnism keşfedin Theta-Burst Protokolü kullanma

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.1,2 Within the field of TMS, the term state dependency refers to the initial, baseline condition of the particular neural region targeted for stimulation. As can be inferred, the effects of TMS can (and do) vary according to this primary susceptibility and responsiveness of the targeted cortical area.3,4,5

In this experiment, we will examine this concept of state dependency through the elicitation and subjective experience of motive phosphenes. Phosphenes are visually perceived flashes of small lights triggered by electromagnetic pulses to the visual cortex. These small lights can assume varied characteristics depending upon which type of visual cortex is being stimulated. In this particular study, we will be targeting motive phosphenes as elicited through the stimulation of V1/V2 and the V5/MT+ complex visual regions.6

In this article, we examine the effects of visually relevant state dependency on TMS induced motive phosphenic presentations.

TMS Devlet Bağımlılık Etkileri: Motive Phosphene Davranış Bir Bakış

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

NeuroStar TMS Aygıt: FDA yürütülmesi Depresyon Tedavisinde Protokolü Onaylandı

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells in the walls of the lateral ventricle give rise to neuroblasts that migrate for several millimeters along the rostral migratory stream (RMS) to reach and incorporate into the olfactory bulb. To study the different steps and the impact of adult-born neuron integration into preexisting olfactory circuits, it is necessary to selectively label and manipulate the activity of this specific population of neurons. The recent development of optogenetic technologies offers the opportunity to use light to precisely activate this specific cohort of neurons without affecting surrounding neurons4,5. Here, we present a series of procedures to virally express Channelrhodopsin2(ChR2)-YFP in a temporally restricted cohort of neuroblasts in the RMS before they reach the olfactory bulb and become adult-born neurons. In addition, we show how to implant and calibrate a miniature LED for chronic in vivo stimulation of ChR2-expressing neurons.

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Adult-born neurons of the olfactory bulb can be optogenetically controlled using Channelrhodopsin2-expressing lentiviral injection in the rostral migratory stream and chronic photostimulation with an implanted miniature LED.

Kronik Yetişkin doğmuş Koku Nöronlar Seçici Viral İletimi In vivo Optogenetic Uyarım

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

A growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive manipulation of the neural activity of specific neurons in Drosophila melanogaster1. Chief among these are optogenetic tools, which enable the activation or silencing of specific neurons in the intact and freely moving animal using bright light. Channelrhodopsin (ChR2) is a light-activated cation channel that, when activated by blue light, causes depolarization of neurons that express it. ChR2 has been effective for identifying neurons critical for specific behaviors, such as CO2 avoidance, proboscis extension and giant-fiber mediated startle response2-4. However, as the intense light sources used to stimulate ChR2 also stimulate photoreceptors, these optogenetic techniques have not previously been used in the visual system. Here, we combine an optogenetic approach with a mutation that impairs phototransduction to demonstrate that activation of a cluster of loom-sensitive neurons in the fly's optic lobe, Foma-1 neurons, can drive an escape behavior used to avoid collision. We used a null allele of a critical component of the phototransduction cascade, phospholipase C-&beta;, encoded by the norpA gene, to render the flies blind and also use the Gal4-UAS transcriptional activator system to drive expression of ChR2 in the Foma-1 neurons. Individual flies are placed on a small platform surrounded by blue LEDs. When the LEDs are illuminated, the flies quickly take-off into flight, in a manner similar to visually driven loom-escape behavior. We believe that this technique can be easily adapted to examine other behaviors in freely moving flies.

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Genetically encoded optogenetic tools enable noninvasive manipulation of specific neurons in the Drosophila brain. Such tools can identify neurons whose activation is sufficient to elicit or suppress particular behaviors. Here we present a method for activating Channelrhodopsin2 that is expressed in targeted neurons in freely walking flies.

Yılında Escape Davranış Optogenetic Uyarım<em&gt; Drosophila melanogaster</em

A  growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive  manipulation of the neural activity of specific neurons in ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

Kemirgen Santral Sinir Sistemi vivo optogenetic Stimülasyon içinde

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted deaf subjects1-6. Nonetheless, sound coding with current CIs has poor frequency and intensity resolution due to broad current spread from each electrode contact activating a large number of SGNs along the tonotopic axis of the cochlea7-9. Optical stimulation is proposed as an alternative to electrical stimulation that promises spatially more confined activation of SGNs and, hence, higher frequency resolution of coding. In recent years, direct infrared illumination of&#160;the cochlea has been used to evoke responses in the auditory nerve10. Nevertheless it requires higher energies than electrical stimulation10,11 and uncertainty remains as to the underlying mechanism12. Here we describe a method based on optogenetics to stimulate SGNs with low intensity blue light, using transgenic mice with neuronal expression of channelrhodopsin 2 (ChR2)13 or virus-mediated expression of the ChR2-variant CatCh14. We used micro-light emitting diodes (&#181;LEDs) and fiber-coupled lasers to stimulate ChR2-expressing SGNs through a small artificial opening (cochleostomy) or the round window. We assayed the responses by scalp recordings of light-evoked potentials (optogenetic auditory brainstem response: oABR) or by microelectrode recordings from the auditory pathway and compared them with acoustic and electrical stimulation.

Cochlear implants (CIs) enable hearing by direct electrical stimulation of the auditory nerve. However, poor frequency and intensity resolution limits the quality of hearing with CIs. Here we describe optogenetic stimulation of the auditory nerve in mice as an alternative strategy for auditory research and developing future CIs.

İşitsel Sinir optogenetic uyarılması

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, dystonia or tremor. DBS is based on the delivery of electrical stimuli to specific deep anatomic structures of the central nervous system. However, the mechanisms underlying the effect of DBS remain enigmatic. This has led to an interest in investigating the impact of DBS in animal models, especially in rats. As DBS is a long-term therapy, research should be focused on molecular-genetic changes of neural circuits that occur several weeks after DBS. Long-term DBS in rats is challenging because the rats move around in their cage, which causes problems in keeping in place the wire leading from the head of the animal to the stimulator. Furthermore, target structures for stimulation in the rat brain are small and therefore electrodes cannot easily be placed at the required position. Thus, a set-up for long-lasting stimulation of rats using platinum/iridium electrodes with an impedance of about 1 M&#937; was developed for this study. An electrode with these specifications allows for not only adequate stimulation but also recording of deep brain structures to identify the target area for DBS. In our set-up, an electrode with a plug for the wire was embedded in dental cement with four anchoring screws secured onto the skull. The wire from the plug to the stimulator was protected by a stainless-steel spring. A swivel was connected to the circuit to prevent the wire from becoming tangled. Overall, this stimulation set-up offers a high degree of free mobility for the rat and enables the head plug, as well as the wire connection between the plug and the stimulator, to retain long-lasting strength.

A method for implanting electrodes into the subthalamic nucleus (STN) of rats is described. Better localization of the STN was achieved by using a microrecording system. Furthermore, a stimulation set-up is presented that is characterized by long-lasting connections between the head of the animal and the stimulator.

Mikroelektrod Uzun vadeli Derin Beyin Stimülasyonu için Sıçan Subtalamik Nucleus içine elektrotlar implantasyonu Rehberli

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated proteins and subsequent manipulation of neural activity by light. Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation-channels and when fused to a fluorescent protein their expression allows for visualization and concurrent activation of specific cell types and their axonal projections in defined areas of the brain. Via stereotactic injection of viral vectors, ChR fusion proteins can be constitutively or conditionally expressed in specific cells of a defined brain region, and their axonal projections can subsequently be studied anatomically and functionally via ex vivo optogenetic activation in brain slices. This is of particular importance when aiming to understand synaptic properties of connections that could not be addressed with conventional electrical stimulation approaches, or in identifying novel afferent and efferent connectivity that was previously poorly understood. Here, a few examples illustrate how this technique can be applied to investigate these questions to elucidating fear-related circuits in the amygdala. The amygdala is a key region for acquisition and expression of fear, and storage of fear and emotional memories. Many lines of evidence suggest that the medial prefrontal cortex (mPFC) participates in different aspects of fear acquisition and extinction, but its precise connectivity with the amygdala is just starting to be understood. First, it is shown how ex vivo optogenetic activation can be used to study aspects of synaptic communication between mPFC afferents and target cells in the basolateral amygdala (BLA). Furthermore, it is illustrated how this ex vivo optogenetic approach can be applied to assess novel connectivity patterns using a group of GABAergic neurons in the amygdala, the paracapsular intercalated cell cluster (mpITC), as an example.

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are widely used to manipulate neural activity and assess the consequences for brain function. Here, a technique is outlined that&#160;upon in vivo expression of the optical activator Channelrhodopsin, allows for ex vivo analysis of synaptic properties of specific long range and local neural connections in fear-related circuits.

Beyin Dilimleri Korku Devre Ex Vivo optogenetic Diseksiyon

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...