Name: using affordable led arrays for photo-stimulation of neurons
Uploaded: 2011-11-15T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons at JoVE.com

Detta arbete stöddes av livbolaget &quot;AG2R-La-Mondiale&quot;, Ecole des Neurovetenskap de Paris (ENP), Agence Nationale de la Recherche &quot;ANR-09-neur-004&quot; inom ramen för &quot;ERA-NET NEURON &quot;i FP7-program från Europeiska kommissionen och Pasteur stiftelsen. Sebastien Wagner stöddes av Letten stiftelsen.

1. Optisk Kalibrering: Mätning LED Power <ol><li> Bifoga en LED-array till en kylfläns aktivt kyls av en fläkt och sätta denna LED / kylfläns aparatus till en kollimerande lins. </li><li> Byt lampa används i brightfield belysning med LED / kylfläns / fläkt / objektiv apparat. Denna apparat måste noggrant placeras så att kollimerad LED-strålen färdas längs en rak optisk väg mot kondensorn linsen. Se till kylfläns / fläkt är ordentligt jordad till systemets gemensamma jord. </li><li> Kör lysdioder med ...

<ol>
	<li>Nissant, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+neurogenesis+promotes+synaptic+plasticity+in+the+olfactory+bulb.">Adult neurogenesis promotes synaptic plasticity in the olfactory bulb.</a> Nature Neuroscience. 12, 728-730 (2009).</li><li>Apicella, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyramidal+Cells+in+Piriform+Cortex+Receive+Convergent+Input+from+Distinct+Olfactory+Bulb+Glomeruli.">Pyramidal Cells in Piriform Cortex Receive Convergent Input from Distinct Olfactory Bulb Glomeruli.</a> Journal of Neuroscience. 30, 14255-14260 (2010).</li><li>Boyden, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nature. 8, 1263-1263 (2005).</li><li>Bardy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=where+new+inhibitory+neurons+release+neurotransmitters+in+the+adult+olfactory+bulb.">where new inhibitory neurons release neurotransmitters in the adult olfactory bulb.</a> The Journal of Neuroscience. 30, 17023-17034 (2010).</li><li>Grubb, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+maturation+of+the+first+synapse+in+olfaction:+development+and+adult+neurogenesis.">Functional maturation of the first synapse in olfaction: development and adult neurogenesis.</a> The Journal of neuroscience. 28, 2919-2932 (2008).</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=Circuit-breakers:+optical+technologies+for+probing+neural+signals+and+systems.">Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems.</a> Nature reviews. Neuroscience. 8, 577-581 (2007).</li><li>Grossman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-site+optical+excitation+using+ChR2+and+micro-LED+array.">Multi-site optical excitation using ChR2 and micro-LED array.</a> Journal of neural engineering. 7, 16004-16004 (2010).</li><li>Dhawale, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-redundant+odor+coding+by+sister+mitral+cells+revealed+by+light+addressable+glomeruli+in+the+mouse.">Non-redundant odor coding by sister mitral cells revealed by light addressable glomeruli in the mouse.</a> Nature neuroscience. 13, 1404-1412 (2010).</li><li>Weick, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+control+of+transplantable+human+ESC-derived+neurons+via+optogenetic+targeting.">Functional control of transplantable human ESC-derived neurons via optogenetic targeting.</a> Stem cells. 28, 2008-2016 (2010).</li><li>Toni, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurons+born+in+the+adult+dentate+gyrus+form+functional+synapses+with+target+cells.">Neurons born in the adult dentate gyrus form functional synapses with target cells.</a> Nature Neuroscience. 11, 901-907 (2008).</li><li>Grubb, M. S., Burrone, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Channelrhodopsin-2+Localised+to+the+Axon+Initial+Segment.">Channelrhodopsin-2 Localised to the Axon Initial Segment.</a> PLoS ONE. 5, e13761-e13761 .</li><li>Tye, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amygdala+circuitry+mediating+reversible+and+bidirectional+control+of+anxiety.">Amygdala circuitry mediating reversible and bidirectional control of anxiety.</a> Nature. 471, 358-362 (2011).</li></ol>

De senaste åren har sett en explosion i popularitet optogenetic verktyg för neurovetenskaplig forskning 6. Som ett resultat, är det allt viktigare att sänka barriären för inresa för laboratorier som vill börja använda dessa nya verktyg. Här beskriver vi hur man genomför en enkel och billig installation i efterhand och kalibrering av en konventionell patch-clamp riggen så att den kan göra full-området optisk stimulering av channelrhodopsin-uttryckande nervceller. Framför allt använder vi denna ...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material</td>
			<td>Type</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue No.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>100 mg/ml</td>
			<td>Imalg&egrave;ne 1000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>2%</td>
			<td>Rompun</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>&nbps;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>S5886</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>P5405</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>M1880</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>S5761</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHPO4</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>S5011</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>G7021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>C7902</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Sigma </td>
			<td>A9539</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Puller</td>
			<td>P-97</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Capillaries</td>
			<td>1.5 mm O.D./1.17 mm I.D.</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>GC150T-10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED array</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Bridgelux</td>
			<td>BXRA-C2000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimating lens</td>
			<td>40 mm beam diameter</td>
			<td>Thor Labs</td>
			<td>LEDC1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>2.8 amp</td>
			<td>A1W Electronik</td>
			<td>HKO2800</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical power meter</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Thor Labs</td>
			<td>PM 100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heatsink </td>
			<td>Silent Boost K8</td>
			<td>Thermaltake</td>
			<td>A1838</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fan</td>
			<td>Silent Boost K8</td>
			<td>Thermaltake</td>
			<td>A1838</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibratome</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Leica</td>
			<td>VT1200S</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using affordable led arrays for photo-stimulation of neurons

Standard skiva elektrofysiologi har gjort det möjligt för forskare att sond enskilda komponenter av neurala kretsar genom att spela in elektriska svaren från enskilda celler som svar på elektriska eller farmakologiska manipulationer 1,2. Med uppfinningen av metoder för att optiskt kontrollera genetiskt riktade neuron (optogenetics), forskare har nu en oöverträffad nivå av kontroll över specifika grupper av nervceller i standarden skiva beredning. Framför allt låter ljuskänsliga channelrhodopsin-2 (ChR2) forskare att aktivera nervceller med ljus 3,4. Genom att kombinera noggrann kalibrering av LED-baserade photostimulation av ChR2 med vanlig skiva elektrofysiologi, kan vi sond med närmare rollen som vuxna födda interneuronen i luktloben, den första centrala relä av luktsinnet. Använda virala uttryck för ChR2-YFP specifikt hos vuxna födda nervceller, kan vi kontrollera selektivt unga vuxna födda nervceller i en miljö av äldre ettd mogna nervceller. Vår optisk kontroll använder en enkel och billig LED-system, och vi visar hur detta system kan kalibreras för att förstå hur mycket ljus som behövs för att framkalla tillsatta aktiviteten i enstaka nervceller. Därför kan korta blixtar av blått ljus fjärrstyra skottlossningen mönster ChR2-transduced nyfödda celler.

Watch this Scientific Journal Video about Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons at JoVE.com

Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons

Vuxen-födda nervceller som uttrycker ChR2 kan manipuleras i slice elektrofysiologiska förberedelser för att undersöka deras bidrag till funktionen av luktsinnet neurala kretsar.

Använda Prisvärd LED-arrayer för Photo-Stimulering av nervceller

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Skalbar fluidic Injektor arrayer för Viral Inriktning av intakt 3-D Brain Kretsar

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted ...

Laser Capture Microdissection of Drosophila Peripheral Neurons

Laser Capture Microdissection of Drosophila Peripheral Neurons

Laser Capture Microdissection av Drosophila Neuron

The dendritic arborization (da) neurons of the Drosophila peripheral nervous system (PNS) provide an excellent model system in which to investigate the ...

Quantitative Analysis of Synaptic Vesicle Pool Replenishment in Cultured Cerebellar Granule Neurons using FM Dyes

Kvantitativ analys av Synaptic Blås Pool Påfyllnad i odlade Cerebellar Granule nervceller med hjälp av FM-färgämnen

After neurotransmitter release in central nerve terminals, SVs are rapidly retrieved by endocytosis.  Retrieved SVs are then refilled with ...

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching

Lateral Diffusion och exocytos av membranproteiner i odlade nervceller utvärderas med hjälp av fluorescens återhämtning och fluorescens-förlust fotoblekning

Membrane proteins such as receptors and ion channels undergo active trafficking in neurons, which are highly polarised and morphologically complex. This ...

Imaging Dendritic Spines of Rat Primary Hippocampal Neurons using Structured Illumination Microscopy

Imaging Dendritutskotten av Rat Primär hippocampus nervceller med hjälp av strukturerade Illumination Mikroskopi

Dendritic spines are protrusions emerging from the dendrite of a neuron and represent the primary postsynaptic targets of excitatory inputs in the brain. ...

Production and Isolation of Axons from Sensory Neurons for Biochemical Analysis Using Porous Filters

Produktion och isolering av Axoner från sensoriska neuroner för biokemisk analys med porösa filter

Neuronal axons use specific mechanisms to mediate extension, maintain integrity, and induce degeneration. An appropriate balance of these events is ...

External Excitation of Neurons Using Electric and Magnetic Fields in One- and Two-dimensional Cultures

Extern Excite av nervceller Använda elektriska och magnetiska fält i en-och två-dimensionella kulturer

A neuron will fire an action potential when its membrane potential exceeds a certain threshold. In typical activity of the brain, this occurs as a result ...

Live Images of GLUT4 Protein Trafficking in Mouse Primary Hypothalamic Neurons Using Deconvolution Microscopy

Levande bilder av GLUT4 Protein människohandel mus primära hypotalamus nervceller använder Deconvolution mikroskopi

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a global health crisis which is characterized by insulin signaling impairment and chronic inflammation in peripheral ...

An In Vitro Model for Studying Tau Aggregation Using Lentiviral-mediated Transduction of Human Neurons

En in vitro-modell för att studera Tau aggregation använda Lentiviral medierad transduktion av mänskliga nerv celler

Aberrant aggregation of the protein tau is pathogenically involved in a number of neurodegenerative diseases, including Alzheimer&#8217;s disease (AD). ...

Chronic Implantation of Multiple Flexible Polymer Electrode Arrays

Kronisk implantation av flera flexibla Polymerelektroder matriser

Simultaneous recordings from large populations of individual neurons across distributed brain regions over months to years will enable new avenues of ...