Name: optical recording of suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution
Uploaded: 2012-09-05T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution at JoVE.com

نشكر الدكتور راندي تشيتوود لقراءة نقدية للمخطوطة. وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة وايت هول P. ألفريد سلون منح المؤسسة لHJK.

1. الإعداد البصرية (الشكل 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لمدة الفوتون الإثارة يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء نظام ليزر الفيمتو ثانية نابض مع البقول. مطلوب انتاج الليزر عالية الطاقة (في بعض الحالات&gt; 2W في الطول الموجي نانومتر 890) لتعويض الخسائر الك?...

<ol>
	<li>Iyer, V., Hoogland, T. M., Saggau, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+functional+imaging+of+single+neurons+using+random-access+multiphoton+(RAMP)+microscopy.">Fast functional imaging of single neurons using random-access multiphoton (RAMP) microscopy.</a> J. Neurophysiol. 95, 535-545 (2006).</li><li>Denk, W., Strickler, J. H., Webb, W. W. <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+laser+scanning+fluorescence+microscopy.">Two-photon laser scanning fluorescence microscopy.</a> Science. 248, 73 (1990).</li><li>Ranganathan, G. N., Koester, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+recording+of+neuronal+spiking+activity+from+unbiased+populations+of+neurons+with+high+spike+detection+efficiency+and+high+temporal+precision.">Optical recording of neuronal spiking activity from unbiased populations of neurons with high spike detection efficiency and high temporal precision.</a> J. Neurophysiol. 104, 1812-1824 (2010).</li><li>Grewe, B. F., Langer, D., Kasper, H., Kampa, B. M., Helmchen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+in+vivo+calcium+imaging+reveals+neuronal+network+activity+with+near-millisecond+precision.">High-speed in vivo calcium imaging reveals neuronal network activity with near-millisecond precision.</a> Nat. Methods. 7, 399-405 (2010).</li><li>Stosiek, C., Garaschuk, O., Holthoff, K., Konnerth, A. <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+two-photon+calcium+imaging+of+neuronal+networks.">In vivo two-photon calcium imaging of neuronal networks.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 7319-7324 (2003).</li><li>Pita-Almenar, J. D., Ranganathan, G. N., Koester, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+cortical+plasticity+on+information+signaled+by+populations+of+neurons+in+the+cerebral+cortex.">Impact of cortical plasticity on information signaled by populations of neurons in the cerebral cortex.</a> J. Neurophysiol. 106, 1118-1124 (2011).</li><li>Kerr, J. N., Greenberg, D., Helmchen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+input+and+output+of+neocortical+networks+in+vivo.">Imaging input and output of neocortical networks in vivo.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 14063-14068 (2005).</li><li>Lin, B. J., Chen, T. W., Schild, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+type-specific+relationships+between+spiking+and+[Ca2+]i+in+neurons+of+the+Xenopus+tadpole+olfactory+bulb.">Cell type-specific relationships between spiking and [Ca2+]i in neurons of the Xenopus tadpole olfactory bulb.</a> J. Physiol. 582, 163-175 (2007).</li><li>Zeng, S., Lv, X., Zhan, C., Chen, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+compensation+for+spatial+and+temporal+dispersion+of+acousto-optical+deflectors+for+two-dimensional+scanning+with+a+single+prism.">Simultaneous compensation for spatial and temporal dispersion of acousto-optical deflectors for two-dimensional scanning with a single prism.</a> Opt. Lett. 31, 1091-1093 (2006).</li><li>Otsu, Y., Bormuth, V., Wong, J., Mathieu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+monitoring+of+neuronal+activity+at+high+frame+rate+with+a+digital+random-access+multiphoton+(RAMP)+microscope.">Optical monitoring of neuronal activity at high frame rate with a digital random-access multiphoton (RAMP) microscope.</a> J. Neurosci. Methods. 173, 259-270 (2008).</li><li>Vogelstein, J. T., Watson, B. O., Packer, A. M., Yuste, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spike+inference+from+calcium+imaging+using+sequential+Monte+Carlo+methods.">Spike inference from calcium imaging using sequential Monte Carlo methods.</a> Biophys. J. 97, 636-655 (2009).</li><li>Yaksi, E., Friedrich, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+of+firing+rate+changes+across+neuronal+populations+by+temporally+deconvolved+Ca2++imaging.">Reconstruction of firing rate changes across neuronal populations by temporally deconvolved Ca2+ imaging.</a> Nat. Methods. 3, 377-383 (2006).</li><li>Hendel, T., Mank, M., Schnell, B., Griesbeck, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+changes+of+genetic+calcium+indicators+and+OGB-1+correlated+with+neural+activity+and+calcium+in+vivo+and+in+vitro.">Fluorescence changes of genetic calcium indicators and OGB-1 correlated with neural activity and calcium in vivo and in vitro.</a> J. Neurosci. 28, 7399-7411 (2008).</li><li>Ranganathan, G. N., Koester, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+decrease+with+propagation+of+spiking+activity+in+the+mouse+barrel+cortex.">Correlations decrease with propagation of spiking activity in the mouse barrel cortex.</a> Front Neural Circuits. 5, 8 (2011).</li></ol>

مخلوطة الوصول العشوائي المسح يكشف بشكل غير مباشر نشاط suprathreshold ارتفاعه من الزيادات في الكالسيوم داخل الخلايا الجسدية المرتبطة بكل ارتفاع في somata الخلايا العصبية. تم الكشف عن الزيادات في الكالسيوم داخل الخلايا بواسطة الأصباغ الفلورية الكالسيوم. القيود المفروضة على ا?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> التعليقات (اختياري) </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> يتم سرد المكونات البصرية في النظام، بدءا من ليزر </td></tr><tr><td> تيتان: ياقوت ليزر </td><td> شركة متماسكة </td><td> الحرباء الترا 2 </td><td> عالية الطاقة الموصى بها الإخراج (&gt; 900 نانومتر في 2W) </td></tr><tr><td> الوني عدسة و = 30 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> AC254-030-B </td><td> المضادة للانعكاس (AR) 650-1050 نانومتر طلاء لل </td></tr><tr><td> الوني عدسة و = 100 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> AC254-100-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> عدسة و = 75 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> LA1608-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> عدسة و = 175 مم</td><td> ثور مختبرات </td><td> LA1229-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> الوني عدسة و = 300 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> AC254-300-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> الوني عدسة و = 100 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> AC254-100-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> الوني عدسة و = 100 مم </td><td> ثور مختبرات </td><td> AC254-100-B </td><td> AR 650-1050 نانومتر </td></tr><tr><td> انحراف صوتية البصرية </td><td> Intraaction كورب </td><td> ATD 6510CD2 </td><td></td></tr><tr><td> تعكس الحيود مقضب </td><td> نيوبورت </td><td> 53-011R </td><td> 100 الأخاديد / مم للعرض النطاق الترددي ميغاهرتز مع AODs 65 و زاوية المسح الضوئي من 45 مراد </td></tr><tr><td> 21،6 مم بروستر رشة عمل </td><td> امدا بحوث البصريات شركة </td><td> IBP21.6SF10 </td><td></td></tr><tr><td> الزجاج الملون </td><td> شوت </td&gt; <td> BG-39 </td><td></td></tr><tr><td> مزدوج اللون مرآة </td><td> صفاء التكنولوجيا كورب </td><td> Z532RDC </td><td></td></tr><tr><td> مضخم وحدات </td><td> هاماماتسو </td><td> H9305-03 </td><td></td></tr><tr><td> DAC-ADC المجلس </td><td> الصكوك الوطنية </td><td> PCI-6115 </td><td></td></tr><tr><td> ولاية أوريغون الخضراء 488-Bapta 01:00 </td><td> إينفيتروجن </td><td> O-6807 </td><td></td></tr></tbody></table>

optical recording of suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution

وعادة ما تجرى إشارة المعلومات في النظام العصبي المركزي من الفقاريات السكان من الخلايا العصبية بدلا من الخلايا العصبية الفردية. كما نشر النشاط التشويك suprathreshold ينطوي السكان من الخلايا العصبية. الدراسات التجريبية معالجة ظيفة القشرية مباشرة تتطلب بالتالي من التسجيلات السكان من الخلايا العصبية مع ارتفاع القرار. نحن هنا وصف أسلوب البصرية وخوارزمية deconvolution لتسجيل النشاط العصبي من الخلايا العصبية تصل إلى 100 مع القرار وحيدة الخلية واحد مسمار. هذه الطريقة تعتمد على الكشف عن الزيادات العابرة في داخل الخلايا الجسدية تركيز الكالسيوم المرتبطة طفرات suprathreshold الكهربائية (إمكانات العمل) في الخلايا العصبية القشرية. ويتحقق القرار الزمنية عالية من التسجيلات البصرية بواسطة تقنية مسح سريع الوصول العشوائي باستخدام صوتية البصرية انحراف (AODs) 1. ثنائي الفوتون الإثارة من نتائج الكالسيوم الحساسة للصبغة في القرار المكانية العالية في الدماغ تيس مبهمةمقاضاة 2. ويتحقق إعمار المسامير من التسجيلات الكالسيوم مضان بطريقة الاحتمالات القصوى. في وقت واحد التسجيلات الكهربية والضوئية لدينا تشير إلى أن طريقة موثوق يكشف المسامير (&gt; 97٪ ارتفاع الكشف الكفاءة)، لديها انخفاض معدل كاذبة إيجابية الكشف عن ارتفاع (&lt;0.003 المسامير / ثانية)، وعالية الدقة الزمنية (حوالي 3 مللي) 3. ويمكن استخدام هذه الطريقة البصرية لكشف ارتفاع لتسجيل النشاط العصبي في المختبر وعلى الحيوانات تخدير في الجسم الحي 3،4.

Watch this Scientific Journal Video about Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution at JoVE.com

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

فهم وظيفة النظام العصبي المركزي الفقاريات يتطلب من الخلايا العصبية تسجيلات عديدة بسبب الوظيفة القشرية تنشأ على مستوى السكان من الخلايا العصبية. مخلوطة الوصول العشوائي المسح نحن هنا وصف أسلوب بصري لتسجيل النشاط العصبي للقرار suprathreshold وحيدة الخلية واحد مسمار،. هذه الطريقة السجلات الكالسيوم مضان إشارات جسدية من الخلايا العصبية تصل إلى 100 الزمنية للقرار عالية. خوارزمية الاحتمالات القصوى deconvolves النشاط العصبي الأساسي suprathreshold من الكالسيوم إشارات جسدية مضان. هذا الأسلوب يكشف موثوق المسامير مع كفاءة عالية والكشف عن انخفاض معدل من ايجابيات كاذبة، ويمكن استخدامها لدراسة السكان العصبية<em&gt; في المختبر</em&gt; و<em&gt; في الجسم الحي</em&gt;.

بصري تسجيل النشاط العصبي للقرار suprathreshold وحيدة الخلية واحد مسمار-

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

الجراحية زرع الأقطاب الكهربائية العصبية المزمنة لتسجيل نشاط وحدة واحدة وإشارات Electrocorticographic

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

Preparation of an Awake Mouse for Recording Neural Responses and Injecting Tracers

إعداد الفأر استيقظ لتسجيل الردود العصبية وحقن الراسمات

It is well known that anesthesia alters neural response properties in various regions of the brain.13.  In the auditory system, fundamental response ...

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust Schistocerca Americana Olfactory Circuits

طرق تسجيل متعددة الوحدات لوصف النشاط العصبي في الجراد (<em&gt; الجراد الصحراوي أمريكانا</em&gt;) الدوائر الشم

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival  of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar ...

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic اضطراب النشاط العصبي مع إضاءة الليزر في شبه سليمة<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; اليرقات في الحركة

Drosophila larval locomotion is a splendid model system in developmental and physiological neuroscience, by virtue of the genetic accessibility of the ...

Micron-scale Resolution Optical Tomography of Entire Mouse Brains with Confocal Light Sheet Microscopy

ميكرون على نطاق بصري القرار المقطعي من أدمغة فئران كاملة مع متحد البؤر المجهري الخفيفة ورقة

Understanding the architecture of mammalian  brain at single-cell resolution is one of the key issues of neuroscience.  However, mapping neuronal soma and ...

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

وهناك طريقة لمنهجية التقييم الكهروكيميائية والكهربية العصبية من أقطاب تسجيل

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

Neural Activity Propagation in an Unfolded Hippocampal Preparation with a Penetrating Micro-electrode Array

العصبية آخر نشر في إعداد الحصين تكشفت مع اختراق الصغرى، والقطب صفيف

This protocol describes a method for preparing a new in vitro flat hippocampus preparation combined with a micro-machined array to map neural activity in ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

خارج الخلية تسجيل النشاط العصبية جنبا إلى جنب مع Microiontophoretic تطبيق المواد Neuroactive في الفئران مستيقظا

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Fabrication of High Contact-Density, Flat-Interface Nerve Electrodes for Recording and Stimulation Applications

تصنيع عالية الاتصال الكثافة، مسطحة واجهة أقطاب العصب للتسجيل وتحفيز تطبيقات

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic ...

Single-cell Resolution Fluorescence Live Imaging of Drosophila Circadian Clocks in Larval Brain Culture

Single-cell Resolution Fluorescence Live Imaging of Drosophila Circadian Clocks in Larval Brain Culture

Fluorescence القرار خلية واحدة تعيش تصوير ساعات الإيقاعية المورفولوجية في الدماغ اليرقات الثقافة

The circadian pacemaker circuit orchestrates rhythmic behavioral and physiological outputs coordinated with environmental cues, such as day/night cycles. ...