Name: fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue
Uploaded: 2012-10-29T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue at JoVE.com

Wir möchten bestätigen, dass diese Technik wurde ursprünglich von Sparta et al., 2012 beschrieben und wurde leicht für den Einsatz im Labor geeignet.

* Alle Materialien zusammen mit den jeweiligen Herstellern und / oder Lieferanten sind unter dem Protokoll aufgeführt. Ein. Montage von Implant <ol><li> Vorbereitung einer Mischung aus wärmehärtbaren faseroptischen Epoxid durch Zugabe von 100 mg Härter zu 1 g Harz. </li><li> Zuschneiden und etwa 35 mm von 125 um mit Faseroptik 100 um Kern durch erziehlt sie mit einer keilförmigen Spitze Carbid Schreiber. Positionieren Sie den Schreiber senkrecht zur Glasfaser-und Gäste in einem einzi...

<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>

Optogenetik ist eine leistungsstarke neue Technik, die eine beispiellose Kontrolle über spezifische neuronale Subtypen ermöglicht. Dies kann ausgenutzt werden, um modulieren neuronalen Schaltkreise mit anatomischen und zeitliche Präzision werden, unter Vermeidung der Zelltyp wahllosen und invasive Wirkung elektrischer Stimulation durch eine Elektrode. Implantation von Lichtwellenleitern ermöglicht eine konsistente, chronische Stimulation von neuronalen Schaltkreisen über mehrere Sitzungen an wachen, verhalten Mäus...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz oder Equipment </td><td> Firma </td><td> Katalog # </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> LC Ferrule Sleeve </td><td> Precision Fiber Products (PFP) </td><td> SM-CS125S </td><td> 1,25 mm ID </td></tr><tr><td> FC MM vormontierten Stecker </td><td> PFP </td><td> MM-CON2004-2300 </td><td> 230 um Ferrule </td></tr><tr><td> Miller FOPD-LC Disc </td><td> PFP </td><td> M1-80.754 </td><td> Für LC Aderendhülsen </td></tr><tr><td> Furcation Schlauch </td><td> PFP </td><td> FF9-250 </td><td> 900 um od, 250 um id </td></tr><tr><td> MM LC-Stick Ferrule 1,25 mm </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-1270 </td><td> 127 um ID Bohrung </td></tr><tr><td> MM LC-Stick Ferrule 1,25 mm </td><td> PFP </td><td> MM-FER2007C-2300 </td><td> 230 umID Bohrung </td></tr><tr><td> Hitzehärtbaren Epoxidharz, Härter und Harz </td><td> PFP </td><td> ET-353ND-16OZ </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC und SC / PC Stecker Polierscheibe </td><td> Thorlabs </td><td> D50-FC </td><td> Für FC Aderendhülsen </td></tr><tr><td> Digitale optische Leistung und Energiemessgerät </td><td> Thorlabs </td><td> PM100D </td><td> Spektrophotometer </td></tr><tr><td> Polierschwamm </td><td> Thorlabs </td><td> NRS913 </td><td> 9 &quot;x 13&quot; 50 Durometer </td></tr><tr><td> Aluminiumoxid Läppen (Polieren) Sheets: 0,3, 1, 3, 5 mm Körnung </td><td> Thorlabs </td><td> LFG03P, LFG1P, LFG3P, LFG5P </td><td></td></tr><tr><td> Standard Hard Cladding Multimode Fiber </td><td> Thorlabs </td><td> BFL37-200 </td><td> Low OH, 200 &amp;mgr; Core, 0,37 NA </td></tr><tr><td> Fiber Stripping Tool </td><td> Thorlabs </td><td> T10S13 </td><td> Clad / Coan: 200 um / 300 um </td></tr><tr><td> Quarz / Quarz-Optical Fiber </td><td> Polymicro Technologies </td><td> FVP100110125 </td><td> High-OH, UV Enhanced, 0,22 NA </td></tr><tr><td> 1x1 Fiberoptic Rotary Joint </td><td> doric Objektive </td><td> FRJ_FC-FC </td><td></td></tr><tr><td> Mono Fiberoptic Patchkabel </td><td> doric Objektive </td><td> MFP_200/230/900-0.37_2m_FC-FC </td><td></td></tr><tr><td> Schrumpfschlauch, 1/8 Zoll </td><td> Allied Electronics </td><td> 689-0267 </td><td></td></tr><tr><td> Heißluftgebläse </td><td> Allied Electronics </td><td> 972-6966 </td><td> 250 W; 750-800 ° F </td></tr><tr><td> Wattestäbchen Applikatoren </td><td> Puritan Medical Products Company </td><td> 806-WC </td><td></td></tr><tr><td> VetBond Gewebekleber </td><td> Fischer Scientific </td><td> 19-027136 </td><td></td></tr><tr><td> Flash-Prothesenkunststoff </td><td> Yates Motloid </td><td> ColdPourPowder + Liq </td><td></td></tr><tr><td> BONN Miniature Irisschere </td><td> Integra Miltex </td><td> 18-1392 </td><td> 3-1/2 &quot;(8,9 cm), gerade, 15 mm Klingen </td></tr><tr><td> Johns Hopkins Bulldog Clamp </td><td> Integra Miltex </td><td> 7-290 </td><td> 1-1/2 &quot;(3,8 cm), gebogen </td></tr><tr><td> MEGA-Torque Elektro Lab Motor </td><td> Vektor </td><td> EL-S </td><td></td></tr><tr><td> Panther Burs-Ball Nr. 1 </td><td> Clarkson Laboratory </td><td> 77,1006 </td><td></td></tr><tr><td> Violet Blue Laser System </td><td> CrystaLaser </td><td> CK473-050-O </td><td> Wellenlänge: 473 nm </td></tr><tr><td> Laser Power Supply </td><td> CrystaLaser </td><td> CL-2005 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont Nr. 2 Laminektomie Pinzetten </td><td> Fine Science Tools </td><td> 11223-20 </td><td></td></tr><tr><td> Sonde </td><td> Fine Science Tools </td><td> 10140-02 </td><td></td></tr><tr><td> 5 &quot;Straight Hemostat </td><td> EXCELTA </td><td> 35-PH </td><td></td></tr><tr><td> Vise mit gewichteten Basis </td><td> Altex Electronics </td><td> PAN381 </td><td></td></tr></tbody></table>

fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue

Aufklärung Muster neuronaler Konnektivität ist eine Herausforderung sowohl für Grundlagenforschung und der klinischen Neurowissenschaften. Elektrophysiologie ist der Goldstandard für die Analyse von Mustern der synaptischen Verbindungen, aber gepaart elektrophysiologischen Aufnahmen können sowohl umständlich und experimentell begrenzen. Die Entwicklung Optogenetik eine elegante Methode, um Neuronen anzuregen und Schaltungen eingeführt, sowohl in vitro als auch in vivo ein 2,3. Durch Ausnutzung zelltypspezifisch Promotoraktivität zu Opsin Expression in diskreten neuronale Populationen anzutreiben, kann man exakt stimulieren genetisch definierten neuronalen Subtypen in verschiedenen Schaltungen 4-6. Nun beschriebenen Methoden zu Neuronen, einschließlich elektrischer Stimulation und / oder pharmakologische Manipulationen, stimulieren sind oft Zelltyp wahllosen, invasiv und kann das umgebende Gewebe zu beschädigen. Diese Einschränkungen verändern könnten normale synaptische Funktion und / oder Schaltung Verhalten. Darüber hinaus wird durchdie Art der Manipulation sind die derzeitigen Methoden oft akuten und Terminal. Optogenetik bietet die Möglichkeit, Nervenzellen in einer relativ harmlosen Weise zu stimulieren, und bei genetisch gezielt Neuronen. Die Mehrzahl der in vivo Studien an Optogenetik derzeit eine optische Faser durch eine Kanüle implantiert 6,7 geführt, jedoch enthalten Beschränkungen dieses Verfahrens geschädigt Hirngewebe mit wiederholten Einführen einer optischen Faser, und potentielle Bruch der Faser in der Kanüle. Angesichts der wachsenden Gebiet der Optogenetik, ist eine zuverlässige Methode der chronische Stimulation notwendig Langzeitstudien mit minimalen Sicherheiten Gewebeschäden zu erleichtern. Hier stellen wir unseren modifizierten Protokoll als Video Artikel, das Verfahren wirksam und elegant in Sparta et al ergänzen. 8 für die Herstellung eines faseroptischen Implantats und dessen dauerhafte Befestigung auf dem Schädel narkotisierten Mäusen, sowie die Montage der FaserKoppler Verbinden des Implantats an einer Lichtquelle. Das Implantat, mit optischen Fasern, um eine Festkörper-Laser verbunden ist, ermöglicht eine effiziente Methode, um chronisch photostimulate funktionelle neuronale Schaltkreis mit weniger Gewebeschädigung 9 mit kleinen abnehmbaren, Haltegurte. Dauerhafte Fixierung der LWL-Implantate sorgt für konsistente, langfristige in vivo optogenetische Studien neuronaler Schaltkreise in wach, verhalten Mäusen 10 mit minimaler Gewebeschädigung.

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Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

Die Entwicklung Optogenetik bietet nun die Mittel zur Stimulierung genau genetisch definierten Neuronen und Schaltungen, sowohl<em&gt; In vitro</em&gt; Und<em&gt; In vivo</em&gt;. Hier beschreiben wir die Montage und Implantation eines faseroptischen für chronische Fotoanregung des Hirngewebes.

LWL-Implantation für chronische optogenetische Stimulation des Hirngewebes

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Die Kombination TMS und fMRT dem Standard-Modus Netzwerk Untersuchen

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 ...

Forschung

Neurowissenschaften

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

TMS: Mit dem Theta-Burst-Protokoll zu Mechasnism der Plastizität in Individuen sich mit Fragile X-Syndrom und Autismus

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

State-Dependency Auswirkungen auf TMS: Ein Blick auf Motive Phosphene Behavior

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

Die Neurostar TMS Device: Die Durchführung der FDA genehmigten Protokoll für die Behandlung von Depression

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

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

Selektive Viral Transduktion von Adult-geboren olfaktorischen Neuronen für chronische In vivo Optogenetische Stimulation

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

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Optogenetische Stimulation von Escape Verhalten in<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

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetische Stimulation des Nager 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 ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Optogenetische Stimulation des Hörnervs

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

Mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus des Rats für die Langzeit-Tiefe Hirnstimulation

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

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Ex Vivo optogenetische Dissection of Fear Schaltkreise in Hirnschnitten

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