Bu çalışma Biyomedikal Araştırma Friedrich Miescher Enstitüsü, Max Planck Derneği ve İnsan Frontiers Bilim Programı tarafından desteklenmiştir.

Bütün hayvan prosedürleri onaylanmış ve Kanton Basel-Stadt Veteriner Bölümü kurallarına uygun olarak yürütülmüştür. 1.. Donanım ve Yazılım Kurulumu <ol><li> İki foton mikroskop tarama kurulumu: <ol><li> Bir aydınlatma kaynağı (darbe genişliği &lt;120 FSEC) gibi darbeli bir kızılötesi lazer kullanın. </li><li> . 8 veya 12 kHz rezonans tarayıcı ve standart bir galvanometre Not oluşan bir tarama kafa kullanın: Bu 750 x 400 piksel çözünürlükte 40 veya 60 Hz kare hızlarını mümkün kılar. Yüksek kare hızı, beyin hareketini kaynaklı görüntü bozulmaları en aza indirmek için önemlidir. Ayrıca, hızlı rezonans tarama daha yüksek bir sinyal verim sonuçları ve azaltır 16 ve fototoksisite photobleaching. </li><li> Birden fazla derinliklerde acquire zaman serpiştirmeli görüntüleri sırayla bir Piezo-elektrik yüksek hız z-step kullanın Not:. Bu isteğe ve kare hızı pahasına veri verimi artırmak için kullanılır. </li><li> Am kullanındokuya lazer maruziyeti azaltmak için ekanik blanker. Rezonant tarayıcının genliği bağlı olarak boşaltıcısı genişliğini ayarlamak Not:. Nedeniyle bir rezonant tarayıcının tarama yolunun sinüzoidal doğasına, lazer ışını tarama dönüş noktalarında nispeten yavaş hareket eder. Lazere maruz kalmanın büyük olduğu, bu dönüş noktalarında dokusunun hasar görmesini önlemek için, mekanik blanker lazer ışını tarama durur ve boru lens arasında odak düzlemi sokulur. </li><li> . Veri toplama için bir alan programlanabilir geçit dizisi (FPGA) Not ile birlikte yüksek hızlı sayısallaştırıcıya (800 MHz) kullanın: FPGA yüksek geçiren filtreler ve piksel içine PMT sinyal kutuları. Bir band geçiren filtre PMT amplifikatör sonucu FPGA ve etkili low-pass filtre üzerinde yüksek geçiren filtre kombinasyonu kabaca lazer (80 MHz) ve tekrarlama oranı etrafında merkezli. Örnek FPGA kod, ek olarak sağlanır. </li></ol></li><li> Dombeck ve meslektaşları tasarıma dayanan hava destekli koşu bandı kurulum 2 <ol><li> En az 10 mm iç çapa sahip bir hava besleme tüpü kullanılarak bir hava besleme hattına topu tutucu bağlayın. Top tutucu hava besleme girişinin kesite üst düzeye çıkarmak ve ana hava kaynağı ve top tutucu Not arasında boru bol miktarda yer:. Artan kesiti ve hava besleme boru artan uzunlukta ses oluşumunu azaltır. </li><li> Özel tasarlanmış ve 3D baskılı top tutucu bir polistiren köpük topu (20 cm çapında) yerleştirin. </li><li> Davranışsal paradigma sadece ileri (ve geri) hareket gerektiriyorsa, topun tarafında bir iğne (örneğin 19 G derialtı iğne) ekleyerek yatay (pitch) ekseni topun hareketini kısıtlamak Not:. Genellikle hayvanlar uyum Bu azaltılmış dönme paradigmada çok daha hızlı kurulum. </li><li> Bir veya iki optik bilgisayar fareleri kullanarak topu takip hareketisırasıyla, yaklaşık iki hareket veya her üç eksen tespit etmek Not:. bilgisayar fareleri ideal görüntüleme ile en az müdahale için bir kızılötesi diyot ile çalışmalıdır. </li></ol></li><li> Sanal gerçeklik ortamında kurulum <ol><li> Sanal gerçeklik ortamı hazırlayın Not:. Panda3D, serbestçe kullanılabilir bir oyun motoru dayalı bir örnek ortamı, ek olarak verilmiştir. Sanal ortamda nesneleri Wings3D, bir açık kaynak 3D modeler kullanılarak üretilir. Örnek program bir veri toplama kartı konum bilgilerini okur ve sanal ortamda hareketin içine bu çevirir. Kod aynı zamanda toroidal ekrana yansıtılan edilmesi için gerekli ortam doğrusal olmayan dönüşümü gerçekleştirir. Toroidal Ekranın ayrıntılı yapısı başka 14,17 tarif edilmiştir. </li><li> Sanal ortam göstermek için LED projektörleri veya LED aydınlatmalı bilgisayar ekranları kullanın. Bir yolluk CIR entegre. görüntüleme Not sırasında LED&#39;ler hızlı titremesi için CUIT: görsel uyarılma sırasında iki foton görüntüleme An doğasında sorun hedefi koruyucu azaltılabilir görsel uyarı sistemi kaynaklı ışık sızıntısı olduğunu. Görüntülemenin sırasında görsel uyarı için kullanılan LED arenalarda ile yapılır Ancak, görsel uyarı sistemi ışık sızıntısı tamamen, (veri alınan değil) rezonans tarayıcı dönüş noktalarına projektörün ışık çıkışını eşitleyerek kaldırılmış olabilir Drosophila 18. Bu görsel uyarı ve veri toplama bir etkili yüksek hızlı arda (bakınız Şekil 2) ile sonuçlanır. Titrek frekans (24 kHz) titreşen artık hayvan tarafından algılandığı yukarıda, titreme füzyon eşiğinin üzerinde büyüklükte emir. Ticari bir LED projektöre Bu modifikasyon bir elektronik devre diyagramıdır, Şekil 3 &#39;de gösterilmiştir. </li></ol></li><li> Delikanlıil izleme <ol><li> Öğrenci konum takibi için bir CMOS tabanlı bir video kamera (30 fps) kullanın. Kamera kızılötesi bir engelleme filtresi içermediğinden emin olun Not:. Öğrenci nedeniyle gözünden çıkan iki foton uyarma lazer başıboş ışık kayıtları sırasında yüksek kontrast de görülebilir. Öğrenci konumu ve çapı Sakatani ve Isa 19 tasarıma dayanan özel programlanmış yazılımı kullanarak gerçek zamanlı olarak ayıklanır. </li></ol></li></ol> 2. Genetik Kalsiyum Göstergesi ve Pencere İmplant Enjeksiyon Daha önce Aşağıdaki ilavelerle anlatıldığı gibi bir kalsiyum göstergesi 20 ve kafatası pencere 21&#39;in implantasyonu enjeksiyonu gerçekleştirilir: <ol><li> Virüs çözeltisi ile geri dolduruldu ve bir basınç enjeksiyon sistemine bağlı bir cam enjeksiyon pipeti kullanarak, ilgi konusu virüs bölgesine enjekte edilir. Pipet bağlı basıncını ayarlamak iç-çapı, genellikle yakl. 70-140 mbar, 1-2 dakikalık bir süre boyunca virüs solüsyonu yaklaşık 100 nl enjekte etmek. Düşük frekanslı (2 Hz 0,05 saniye darbeler) iletilen düşük hacimli enjeksiyon darbeler enjeksiyon sırasında pipet boyunca virüsün taşmasını önlemek için kullanılmalıdır Not:. Enjeksiyon hacmi izlemek amacıyla, küçük bir pipet ile işaretlenebilir , stereo bir mikroskop altında eşit aralıklı, belli uzunlukta (örneğin 0.5 mm). Çizgiler arasında menisk hacmi daha sonra, enjekte edilen hacmin tahmin etmek için de kullanılabilir. </li><li> Birkaç hafta sonra enjeksiyon araçlan, bu, yaklaşık 500 um bir çapa sahip yoğun işaretli hücrelerin bir bolus ile sonuçlanmalıdır. Ilgilenilen bölgesinde GECI ifade etkinliği Geci ve promoter kombinasyonunun seçimi, hem de bulaşıcı titresi ve kullanılan rekombinant AAV serotip bağlıdır Not:. Temsili bir örnek olarak, enjeksiyon ile AAV2/1-EF1α-GCaMP5 viral tittatmin edici ifadesinde bir fare sonuç primer görsel korteks içine 8 x 10 12 GC / ml er az iki hafta enjeksiyon (Şekil 1) sonrası. </li><li> Kafa çubuğu fare görüş alanını engellememelidir, ama davranışı sırasında sabit görüntüleme için yetecek kadar sert olmalıdır. Bu genellikle Baş çubuğunun her iki tarafında iki noktadan bağlanmaktadır (Şekil 1 &#39;e bakın). Sıkıca kafatası kafa çubuğunu takmak için, kafa çubuğu eklenecektir maruz kafatası alanını maksimize etmek ve kuru olduğundan emin olun. Buna ek olarak, bir neşter ya da bir şırınga kullanılarak, bu şekilde yapıştırılması için yüzey alanını artırmak yüzeysel olukları oluşturmak için kafatası çizik. Diş çimento ile baş bar takmadan önce siyanoakrilat doku yapıştırıcısı ile kemik örtün. </li></ol> 3. Deneysel Prosedür <ol><li> Virüs enjeksiyonunu takiben iki üç hafta, epi altında netlik ve ifade için kafa penceresi implant kontrolfloresan aydınlatma. Yüzeysel kan damarlarının açıkça görülebilir ve keskin tanımlanmış sınırlar pencere implant (bkz. Şekil 1) görüntüleme için uygun olduğunu iyi bir göstergesidir. </li><li> Ölçün ve örnek 50 mW altındaki bir değere lazer gücü ayarlar. </li><li> Küresel koşu bandı için hava akışına açın. </li><li> Mikroskop altında kafası tespit için, kısaca stresi azaltmak için izofluran ile hayvan uyutmak. Izofluran anestezi kabın içine hayvan koyun ve hayvan durur (yaklaşık 10 sn) hareketli kadar bekleyin. Hayvan çıkarın ve hemen baş mikroskop altında bunu düzeltmek. </li><li> Hala hayvana erişim sağlamak için, hayvana mümkün olduğu kadar yakın bir görsel görüntüleme sistemi yerleştirin. Daha az görsel iletişim hayvan deneyi ile, daha az hayvan Deneyin ilk aşamasında olacak vurgulamıştır. </li><li> Kafa penceresi implant toz ve kir serbest olduğundan emin olun. Su ile temizleyinizGerekirse. </li><li> Kranial pencere ve su daldırma hedefi arasında daldırma ortamı olarak açık ultrason jeli uygulayın. Bu durum, su buharlaşma veya sızıntı yavaş görüntü bozulması sorunlarını çözer ve suyu tutmak için kafa çubuğunda bir koni monte etmek ihtiyacını hafifletir Not:. Santrifüj jel önce tüm hava kabarcıklarını çıkarmak ve herhangi bir hava yaratmak için değil dikkat çekmek için kullanım Jelin uygulaması sırasında kabarcıklar. Hava kabarcıkları ciddi görüntü kalitesini düşürebilir. </li><li> Işık koruma için objektif ve baş bar etrafında siyah bir parça bant sarın. </li><li> Nihai konumuna sanal ortamda arenaya taşımak ve öğrenci takibi için video kamera ayarlayın. </li><li> Deney sırasında kullanılan tarama genlik maç için lazer Blanker ayarlayın. </li><li> Veri kayıt başlayın. </li></ol>

<ol>
	<li>Helmchen, F., Fee, M. S., Tank, D. W., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Miniature+Head-Mounted+Two-Photon+MicroscopeHigh-Resolution+Brain+Imaging+in+Freely+Moving+Animals.">A Miniature Head-Mounted Two-Photon MicroscopeHigh-Resolution Brain Imaging in Freely Moving Animals.</a> Neuron. 31 (6), 903-912 (2001).</li><li>Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+large-scale+neural+activity+with+cellular+resolution+in+awake,+mobile+mice.">Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice.</a> Neuron. 56, 43-57 (2007).</li><li>Dombeck, D. A., Harvey, C. D., Tian, L., Looger, L. L., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+imaging+of+hippocampal+place+cells+at+cellular+resolution+during+virtual+navigation.">Functional imaging of hippocampal place cells at cellular resolution during virtual navigation.</a> Nat. Neurosci. 13 (11), 1433-1440 (2010).</li><li>Harvey, C. D., Coen, P., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Choice-specific+sequences+in+parietal+cortex+during+a+virtual-navigation+decision+task.">Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task.</a> Nature. 484 (7395), 62-68 (2012).</li><li>Huber, D., Gutnisky, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+dynamic+representations+in+the+motor+cortex+during+sensorimotor+learning.">Multiple dynamic representations in the motor cortex during sensorimotor learning.</a> Nature. 484 (7395), 473-478 (2012).</li><li>Keller, G. B., Bonhoeffer, T., H&#252;bener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+mismatch+signals+in+primary+visual+cortex+of+the+behaving+mouse.">Sensorimotor mismatch signals in primary visual cortex of the behaving mouse.</a> Neuron. 74 (5), 809-815 (2012).</li><li>Akerboom, J., Chen, T. -. W. <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+GCaMP+Calcium+Indicator+for+Neural+Activity+Imaging.">Optimization of a GCaMP Calcium Indicator for Neural Activity Imaging.</a> J. Neurosci. 32 (40), 13819-13840 (2012).</li><li>Zhao, Y., Araki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+expanded+palette+of+genetically+encoded+Ca2++indicators.">An expanded palette of genetically encoded Ca2+ indicators.</a> Science. 333 (6051), 1888-1891 (2011).</li><li>Mittmann, W., Wallace, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon+calcium+imaging+of+evoked+activity+from+L5+somatosensory+neurons+in+vivo.">Two-photon calcium imaging of evoked activity from L5 somatosensory neurons in vivo.</a> Nat. Neurosci. 14 (8), 1089-1893 (2011).</li><li>Katona, G., Szalay, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+two-photon+in+vivo+imaging+with+three-dimensional+random-access+scanning+in+large+tissue+volumes.">Fast two-photon in vivo imaging with three-dimensional random-access scanning in large tissue volumes.</a> Nat. Methods. 9 (2), 201-208 (2012).</li><li>Mank, M., Santos, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+genetically+encoded+calcium+indicator+for+chronic+in+vivo+two-photon+imaging.">A genetically encoded calcium indicator for chronic in vivo two-photon imaging.</a> Nat. Methods. 5 (9), 805-811 (2008).</li><li>Margolis, D. J., L&#252;tcke, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reorganization+of+cortical+population+activity+imaged+throughout+long-term+sensory+deprivation.">Reorganization of cortical population activity imaged throughout long-term sensory deprivation.</a> Nat. Neurosci. 15 (11), 1539-1546 (2012).</li><li>Zariwala, H. A., Borghuis, B. 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+Cre-dependent+GCaMP3+reporter+mouse+for+neuronal+imaging+in+vivo.">A Cre-dependent GCaMP3 reporter mouse for neuronal imaging in vivo.</a> J. Neurosci. 32 (9), 3131-3141 (2012).</li><li>Harvey, C. D., Collman, F., Dombeck, D. A., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+dynamics+of+hippocampal+place+cells+during+virtual+navigation.">Intracellular dynamics of hippocampal place cells during virtual navigation.</a> Nature. 461 (7266), 941-946 (2009).</li><li>H&#246;lscher, C., Schnee, A., Dahmen, H., Setia, L., Mallot, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rats+are+able+to+navigate+in+virtual+environments.">Rats are able to navigate in virtual environments.</a> J. Exp. Biol. 208, 561-5519 (2005).</li><li>Borlinghaus, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRT+letter:+high+speed+scanning+has+the+potential+to+increase+fluorescence+yield+and+to+reduce+photobleaching).">MRT letter: high speed scanning has the potential to increase fluorescence yield and to reduce photobleaching).</a> Microsc. Res. Tech. 69 (9), 689-692 (2006).</li><li>Reiff, D. F., Plett, J., Mank, M., Griesbeck, O., Borst, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+Reality+for+Mice,+mousevr.blogspot.com.">Virtual Reality for Mice, mousevr.blogspot.com.</a> Nat. Neurosci. 13, 973-978 (2010).</li><li>Sakatani, T., Isa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+spontaneous+saccade-like+rapid+eye+movements+in+C57BL/6+mice.">Quantitative analysis of spontaneous saccade-like rapid eye movements in C57BL/6 mice.</a> Neurosci. Res. 58, 324-331 (2007).</li><li>Golshani, P., Portera-Cailliau, C. <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+2-photon+calcium+imaging+in+layer+2/3+of+mice.">In vivo 2-photon calcium imaging in layer 2/3 of mice.</a> J. Vis. Exp. (13), (2008).</li><li>Holtmaat, A., Bonhoeffer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term,+high-resolution+imaging+in+the+mouse+neocortex+through+a+chronic+cranial+window.">Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window.</a> Nat. Protoc. 4 (8), 1128-1144 (2009).</li><li>Schmidt-Hieber, C., H&#228;usser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+spatial+navigation+in+the+medial+entorhinal+cortex.">Cellular mechanisms of spatial navigation in the medial entorhinal cortex.</a> Nat. Neurosci. 16 (3), 325-331 (2013).</li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Davranış iki foton görüntüleme başarısı için en önemli iki yolla preparatın stabilitesi olan: <ol><li> Gün sonra pencere implantasyon boyunca, doku iltihaplı tepkiler granülasyon doku ve engel ya da görüntülemesi önleyecektir kıkırdak oluşumunun geliştirilmesi yol açabilir. </li><li> Deney sırasında beyin sinirsel aktivite ile ilgili floresan sinyalini bozarak dan hareket eserler önlemek için yeterince kararlı olmak zorundadır. </li></ol> Kranial pencere implantas...

(Genetik GCaMP5 7 ya da R-geco 8 ya da OGB veya Fluo4 gibi sentetik boyalar gibi kodlanmış) kalsiyum göstergeleri iki foton görüntüleme farelere 1-6 davranmak nöronal etkinliği ölçmek için bir güçlü bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. Yaklaşık 800 um beyin yüzeyinden 9,10 altına kadar yakın bir hareket potansiyeli çözünürlükte hücre yüzlerce aktivitesinin aynı anda ölçüm sağlar. Ayrıca, genetik olarak kodlanmış kalsiyum göstergeleri (GeCIS) kullanılarak nöron faaliyeti kronik 5,11,12 ölçülebilir ve genetik olarak tanımlanmış hücre tiplerinde 13. Hep birlikte, bu yöntem, in vivo nöronal hesaplama çalışmada yeni olanaklar bir çok açmak zamansal ve uzamsal çözünürlük derecesi sağlar. Cerrahi müdahale görüntüleme için fare beyin ortaya çıkarmak ve etiketlemek için gereklidir. Hücreler tipik olarak, bir rekombinant adeno-ilişkili Vir kullanılarak transfekte edilir<html> GECI teslimat ve bir kafatası pencere için bize (AAV) sistemi beyne optik erişmek için enjeksiyon sitesi üzerinden implante edilir. Bir kafa çubuğu daha sonra iki foton mikroskop altında kafa sabitleme için kafatasına bağlı. Uyanık görüntüleme ile sorunların çoğu hazırlanmasında istikrarsızlıklar kaynaklanır olarak bu adımların tasarım ve uygulama önemlidir. İdeal olarak burada tarif edilen ameliyat sonrası birkaç aya kadar kronik görüntüleme için izin vermelidir. Iki foton görüntüleme sırasında görsel olarak yönlendirilen davranışını etkinleştirmek için, kafa sabit fare bir sanal gerçeklik ortamı gezinmek için kullanabileceğiniz bir hava destekli küresel koşu bandı, oturur. Yürüme bandı üzerinde fare hareket fare 14,15 çevreleyen toroidal bir ekran üzerinde görüntülenen sanal ortamda hareketine bağlıdır. Bu tür hareketlilik, görsel uyaran ve gözbebeği konumunda gibi davranışsal değişkenler 6 kaydedilebilir. t &quot;&gt; bir sanal gerçeklik ortamı keşfetmek farelerde kronik iki foton görüntüleme dahil prosedürlerini açıklar hitaben önemli noktalar vardır:. hareket eserler azalma, hafif sızıntı azaltılması, eş zamanlı olarak kaydedilen hücrelerinin sayısının maksimizasyonu ve minimizasyonu fotoğraf hasar. Ayrıca hava destekli koşu bandı, öğrenci takibi, ve sanal gerçeklik ortamı kurma hakkında ayrıntılı bilgi vermektedir. Burada anlatılan prosedürler davranışsal paradigmalar bir potansiyel çeşitli kafa sabit farelerde floresan etiketli hücre popülasyonlarının görüntüleme için kullanılabilir .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="653">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">cover slips (d = 3-5 mm)</td>
			<td style="width:151px;">Menzel</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">window implant</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">InSight DeepSee laser</td>
			<td>Spectra-Physics</td>
			<td></td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">12kHz resonance scanner</td>
			<td>Cambridge Technology</td>
			<td>G1-003-30026</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Galvometer</td>
			<td>Cambridge Technology</td>
			<td>G6215H</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Digitizer</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI 5772</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FPGA</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PXIe 7965R</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acquisition card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PCIe 6363</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Emission filter 525/50</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF03-525/50-25</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Piezo-electric z-drive</td>
			<td>Physikinstrumente</td>
			<td>P-726.1CD</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Controller for piezo-electric drive</td>
			<td>Physikinstrumente</td>
			<td>E665 LVPZT</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Objective 16x, 0.8NA</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>CFI75</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Current amplifier</td>
			<td style="width:151px;">Femto</td>
			<td style="width:119px;">DHPCA-100</td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Photomultiplier tube</td>
			<td style="width:151px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>microscope</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">USB Camera without IR filter</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>DMK22BUC03&#160;</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Objective 50 mm</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>M5018-MP&#160;</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Macro adapter rings</td>
			<td>ImagingSource</td>
			<td>LAexSet</td>
			<td>pupil tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Optical computer mouse</td>
			<td>Logitech</td>
			<td>G500</td>
			<td>motion tracking</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Styrofoam ball 20 cm</td>
			<td>e.g. idee-shop.de</td>
			<td>08797.00.15</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">LED projector</td>
			<td>Samsung</td>
			<td>SP-F10M&#160;</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acquisition card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NI 6009</td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Panda3D game engine</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.panda3d.org/">www.panda3d.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Numpy library for Python</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.scipy.org/">www.scipy.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Scipy library for Python</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.scipy.org/">www.scipy.org</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">NI-DAQmx driver</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"><a href="http://www.ni.com/">www.ni.com</a></td>
			<td>virtual environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Ultrasound gel</td>
			<td style="width:151px;">Dahlhausen</td>
			<td style="width:119px;">5701.0342.10</td>
			<td>imaging</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

two-photon calcium imaging in mice navigating a virtual reality environment

Bu davranış 1-6 işlemleri sırasında genetik olarak tanımlanmış olan hücrelerin faaliyetinin kronik ölçümü için izin verdiği Son yıllarda, iki foton görüntüleme, nörolojik çok değerli bir araç haline gelmiştir. Burada hayvan bir sanal gerçeklik ortamı gider iken fare kortekste iki foton görüntüleme gerçekleştirmek için yöntemleri tarif. Biz bir aydınlık sanal ortamda bir davrandığını hayvan görüntüleme için anahtar deneysel prosedürlerin yönlerine odaklanmak. Burada adres vardır, bu deney düzeneği ortaya çıkan temel sorunları:, beyin hareket ilgili eserler minimize sanal gerçeklik projeksiyon sistemi ışık sızıntısı en aza indirmek, ve lazer kaynaklı doku hasarı en aza indirmek. Biz de sanal gerçeklik ortamı kontrol etmek ve öğrenci izleme yapmak için örnek yazılım sağlarlar. Bu işlemler ve kaynak ile bu fareler davranmak kullanılmak için geleneksel bir iki-fotonlu mikroskop dönüştürmek mümkün olmalıdır.

Bir Geci ile etiketlenmiş, hücre popülasyonlarının iki foton kalsiyum görüntülemede görüntü kalitesi, büyük ölçüde kafa penceresi implantın kalitesine bağlıdır. Virüs enjeksiyondan kranial penceresini aşağıdaki iki hafta netlik için kontrol edilmelidir. Herhangi bir granülasyon dokusu veya kemik yeniden büyümesini görebilir (Şekil 1A) olmalıdır. Ayrıca, yüzeysel kan damarlarının model değişmeden kalmalıdır ve damar sınırlarının keskin tanımlanmalıdır. Aynı...

Watch this Scientific Journal Video about Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment at JoVE.com

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

Burada bir sanal gerçeklik ortamında davranış sırasında fare korteksin iki foton görüntüleme katılan deneysel işlemleri.

Sanal Gerçeklik Çevre gezinme Farelerde iki foton Kalsiyum Görüntüleme

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

two-photon-calcium-imaging-mice-navigating-virtual-reality

Research

JoVE Journal

Behavior

30.8K Görüntüleme.  Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research.  Burada bir sanal gerçeklik ortamında davranış sırasında fare korteksin iki foton görüntüleme katılan deneysel işlemleri. 

Video: Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

Development of a Virtual Reality Assessment of Everyday Living Skills

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; Treatment studies aimed at cognitive impairment in patients with schizophrenia not only require demonstration of improvements on cognitive tests, but also evidence that any cognitive changes lead to clinically meaningful improvements.&#160; Measures of &#8220;functional capacity&#8221; index the extent to which individuals have the potential to perform skills required for real world functioning. &#160;Current data do not support the recommendation of any single instrument for measurement of functional capacity.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is a novel, interactive gaming based measure of functional capacity that uses a realistic simulated environment to recreate routine activities of daily living. Studies are currently underway to evaluate and establish the VRFCAT&#8217;s sensitivity, reliability, validity, and practicality.&#160;This new measure of functional capacity is practical, relevant, easy to use, and has several features that improve validity and sensitivity of measurement of function in clinical trials of patients with CNS disorders.

A challenge for proving treatment efficacy for cognitive impairments in schizophrenia is finding the optimizing measurement of skills related to everyday functioning.&#160; The Virtual Reality Functional Capacity Assessment Tool (VRFCAT) is an interactive gaming based computerized measure aimed at skills associated with everyday functioning, including baseline impairments and treatment related changes.

Gündelik Yaşam Becerileri bir Sanal Gerçeklik Değerlendirmesi Gelişimi

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; ...

Davranış

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

Bir Zenginleştirilmiş Ortamında Konut Fareler için Protokol

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

Transkraniyal Manyetik Uyarım, Elektromiyografi, Hareket Yakalama ve Sanal Gerçeklik kullanma İnsan Motor Kontrol incelenmesi için çok fonksiyonlu Kur

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

Sanal gerçeklik bir yandan Motor beceri bilgi aktarmak için kullanma

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. Game-based therapy can promote patients&#39; engagement in rehabilitation therapy as a more interesting and a motivating tool. Mobile devices such as smartphones and tablet PCs can provide personalized home-based therapy with interactive communication between patients and clinicians. In this study, a mobile VR upper extremity rehabilitation program using game applications was developed. The findings from the study show that the mobile game-based VR program effectively promotes upper extremity recovery in patients with stroke. In addition, patients completed two weeks of treatment using the program without adverse effects and were generally satisfied with the program. This mobile game-based VR upper extremity rehabilitation program can substitute for some parts of the conventional therapy that are delivered one-on-one by an occupational therapist. This time-efficient, easy to implement, and clinically effective program would be a good candidate tool for tele-rehabilitation for upper extremity recovery in patients with stroke. Patients and therapists can collaborate remotely through these e-health rehabilitation programs while reducing economic and social costs.

Here, we present a protocol to develop and apply a mobile game-based virtual reality program for the recovery of upper limb dysfunction in patients with stroke. The present study shows that the mobile program is feasible and effectively promotes upper limb recovery in stroke patients.

Mobil oyun tabanlı sanal gerçeklik Program üst ekstremite İnme rehabilitasyonu için

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the previous studies have used special spectacles with prisms to achieve unusual spaces in the visual domain, a methodology for studying the adaptation to unusual auditory spaces has yet to be fully established. This study proposes a new protocol to set-up, validate, and use a left-right reversed stereophonic system using only wearable devices, and to study the adaptation to left-right reversed audition with the help of neuroimaging. Although individual acoustic characteristics are not yet implemented, and slight spillover of unreversed sounds is relatively uncontrollable, the constructed apparatus shows high performance in a 360&#176; sound source localization coupled with hearing characteristics with little delay. Moreover, it looks like a mobile music player and enables a participant to focus on daily life without arousing curiosity or drawing attention of other individuals. Since the effects of adaptation were successfully detected at the perceptual, behavioral, and neural levels, it is concluded that this protocol provides a promising methodology for studying adaptation to left-right reversed audition, and is an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environments in the auditory domain.

The present study proposes a protocol to investigate the adaptation to left-right reversed audition achieved only by wearable devices, using neuroimaging, which can be an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environment in the auditory domain.

-Sol uyum eğitim için bir yöntem seçme ters

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the ...

Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based assessments of IADL are easy to use but prone to subjective bias. Here, we describe a novel virtual reality (VR) test to assess two complex IADL tasks: handling financial transactions and using public transportation. While a participant performs the tasks in a VR setting, a motion capture system traces the position and orientation of the dominant hand and head in a three-dimensional Cartesian coordinate system. Kinematic raw data are collected and converted into &#39;kinematic performance measures,&#39; i.e., motion trajectory, moving distance, and time to completion. Motion trajectory is the path of a particular body part (e.g., dominant hand or head) in space. Moving distance refers to the total distance of the trajectory, and time to completion is how long it took to complete an IADL task. These kinematic measures could discriminate patients with cognitive impairment from healthy controls. The development of this kinematic measuring protocol allows detection of early IADL-related cognitive impairments.

We designed a virtual reality test to assess instrumental activities of daily living (IADL) with a motion capture system. We propose a detailed kinematic analysis to interpret the participant&#39;s various movements, including trajectory, moving distance, and time to completion to evaluate IADL capabilities.

Sanal gerçeklik içinde günlük yaşam hareketleri hareket yakalama sistemleri ile kinematik ölçme

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...

A Networked Desktop Virtual Reality Setup for Decision Science and Navigation Experiments with Multiple Participants

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and spatial cognition. With a local area network and dedicated software platform, experimenters can efficiently monitor the behavior of the participants that are simultaneously immersed in a desktop virtual environment and digitalize the collected data. These capabilities allow for experimental designs in spatial cognition and navigation research that would be difficult (if not impossible) to conduct in the real world. Possible experimental variations include stress during an evacuation, cooperative and competitive search tasks, and other contextual factors that may influence emergent crowd behavior. However, such a laboratory requires maintenance and strict protocols for data collection in a controlled setting. While the external validity of laboratory studies with human participants is sometimes questioned, a number of recent papers suggest that the correspondence between real and virtual environments may be sufficient for studying social behavior in terms of trajectories, hesitations, and spatial decisions. In this article, we describe a method for conducting experiments on decision-making and navigation with up to 36 participants in a networked desktop virtual reality setup (i.e., the Decision Science Laboratory or DeSciL). This experiment protocol can be adapted and applied by other researchers in order to set up a networked desktop virtual reality laboratory.

This paper describes a method for conducting multi-user experiments on decision-making and navigation using a networked computer laboratory.

Bir ağa bağlı Masaüstü sanal gerçeklik kurulum karar bilim ve birden fazla katılımcı ile gezinti deneyler için

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and ...

Virtual Reality Experiments with Physiological Measures

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and laboratory experiments, respectively. VR is especially useful for geographic visualizations and investigations of spatial behavior. In spatial behavior research, VR provides a platform for studying the relationship between navigation and physiological measures (e.g., skin conductance, heart rate, blood pressure). Specifically, physiological measures allow researchers to address novel questions and constrain previous theories of spatial abilities, strategies, and performance. For example, individual differences in navigation performance may be explained by the extent to which changes in arousal mediate the effects of task difficulty. However, the complexities in the design and implementation of VR experiments can distract experimenters from their primary research goals and introduce irregularities in data collection and analysis. To address these challenges, the Experiments in Virtual Environments (EVE) framework includes standardized modules such as participant training with the control interface, data collection using questionnaires, the synchronization of physiological measurements, and data storage. EVE also provides the necessary infrastructure for data management, visualization, and evaluation. The present paper describes a protocol that employs the EVE framework to conduct navigation experiments in VR with physiological sensors. The protocol lists the steps necessary for recruiting participants, attaching the physiological sensors, administering the experiment using EVE, and assessing the collected data with EVE evaluation tools. Overall, this protocol will facilitate future research by streamlining the design and implementation of VR experiments with physiological sensors.

Virtual reality (VR) experiments can be difficult to implement and require meticulous planning. This protocol describes a method for the design and implementation of VR experiments that collect physiological data from human participants. The Experiments in Virtual Environments (EVE) framework is employed to accelerate this process.

Fizyolojik önlemler ile sanal gerçeklik deneyler

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and ...

Longitudinal Two-Photon Imaging of Dorsal Hippocampal CA1 in Live Mice

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from subcellular to network levels and at temporal scales from milliseconds to weeks. In addition, two-photon imaging can be combined with a variety of behavioral tasks to explore the causal relationships between brain function and behavior. However, in mammals, limited penetration and scattering of light have limited two-photon intravital imaging mostly to superficial brain regions, thus precluding longitudinal investigation of deep-brain areas such as the hippocampus. The hippocampus is involved in spatial navigation and episodic memory and is a long-standing model used to study cellular as well as cognitive processes important for learning and recall, both in health and disease. Here, a preparation that enables chronic optical access to the dorsal hippocampus in living mice is detailed. This preparation can be combined with two-photon optical imaging at cellular and subcellular resolution in head fixed, anesthetized live mice over several weeks. These techniques enable repeated imaging of neuronal structure or activity-evoked plasticity in tens to hundreds of neurons in the dorsal hippocampal CA1. Furthermore, this chronic preparation can be used in combination with other techniques such as micro-endoscopy, head-mounted wide field microscopy or three-photon microscopy, thus greatly expanding the toolbox to study cellular and network processes involved in learning and memory.

This method describes a chronic preparation that allows optical access to the hippocampus of living mice. This preparation can be used to perform longitudinal optical imaging of neuronal structural plasticity and activity-evoked cellular plasticity over a period of several weeks.

Canlı fareler içinde dorsal hipokampal CA1 uzunlamasına Iki foton görüntüleme

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from ...