Name: imaging neural activity in the primary somatosensory cortex using thy1-gcamp6s transgenic mice
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 7 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice at JoVE.com

Wenbiao Gan (スカーボール研究所、生理学、神経科学、ニューヨーク大学歯学部では、米国) 優れた技術指導のため、パティ ・ ラリー、医療エディター (脳神経外科学、インディアナに非常に感謝しております大学大学院医学)、原稿を編集します。我々 は B6 を提供をドクター Jinhui (スターク神経科学研究所、インディアナ大学医学部、米国) をありがちましょう。Cg Tg (Thy1YFP) HJrs/J マウス。この作品は一部中国 PLA の軍済南地域 2016ZD03 の一般的な病院の院長の基礎によって支えられた (XJL) と NIH の NS059622、NS073636、国防総省の CDMRP W81XWH-12-1-0562、米退役軍人省からメリット レビュー賞 I01 BX002356事務、クレイグ ・ H Neilsen 財団 296749、インディアナ州脊髄と脳損傷研究財団・ マリ ・ ハルマン ジョージ基金の資金 (XMX)。

すべての手術と動物の取り扱い手順を行ったガイドの下世話と実験動物の使用 (国立研究評議会)、インディアナ大学学校の医学機関動物ケアと使用のガイドラインを承認しました。委員会。2 光子イメージング セットアップの模式図を図 1に示します。
1. イメージングのため動物の準備
<ol><li>オートクレーブ手術器、綿棒、滅菌ガーゼを手術エリア (表 1) に配置します。手術器具の滅菌を intersurgery 用マイクロ ビーズ殺菌装置を入れます。</li>
	<li>ケタミン (17.2 mg/mL)、キシラジン (0.475 mg/mL) とアセプロマジン (0.238 mg/mL) (6 μ L/g 体重) の混合物 (i. p.) 腹腔内投与によるマウス (男性または女性、1.5-2.5 ヶ月、20-25 g) を麻酔します。動物つま先ピンチ刺激に応答しないし、角膜反射がない適切な麻酔深度に達するまで待機します。外科の間にブースター用量を与える元の麻酔状態を維持するために必要な麻酔薬としてカクテルの量 1/3 の。</li>
	<li>ブプレノルフィンを皮下注入 (サウスカロライナ; 0.05-0.10 mg/kg) 術前鎮痛剤として。角膜の乾燥と白内障の形成を防ぐためには、動物の目に保護軟膏を適用されます。</li>
	<li>低体温症を防ぐため、滅菌手術用覆布でそれをカバーし加熱パッドの GCaMP6s トランスジェニック マウスを配置します。マウスの頭を保持しているアダプターと動物の頭を安定させます。</li>
	<li>ダブル エッジかみそりの刃で頭皮のほとんどの頭部を剃る。外科領域で準備の滅菌アルコール パッド後ポビドン ヨード液に拭き取ります。</li>
</ol>2. 慢性頭蓋ウィンドウ準備
<ol><li>頭蓋骨の片側 (右) にはさみのペアで頭皮 (2 mm × 3 mm) の長方形カットを作る。脇の露出領域を作成して綿棒で皮膚をプッシュ > 3 mm 直径 (図 3 a)。優しく鈍い顕微鏡視下刃 (メス刃 #10; と頭蓋骨を削って頭蓋骨に付着した結合組織を削除します。図 3)。</li>
	<li>優しく円を描いて S1 領域のマーク (直径、センター調整 3 mm:-1.50 mm 前から、正中線から 2.5 mm)、歯科を使用して頭蓋骨にドリル (図 2 b)。</li>
	<li>左頭蓋骨 (図 2 b) には、同じ手順を実行します。</li>
	<li>歯科用セメントのアプリケーションの基盤を提供するために骨にシアノアクリ レート系スーパー接着剤の薄い層を適用されます。</li>
	<li>解剖顕微鏡の下で高速ドリル (図 3 D) を使用して、S1 周辺頭蓋骨の円形溝を薄きます。目的は、その上に光学窓の配置のための滑らかなエッジを作成します。</li>
	<li>繰り返し掘削を容易にし、熱を放散する間伐のプロセス中に定期的に頭蓋骨に人工髄液 (アプライド、部屋の温度) を適用します。摩擦誘起の過熱を避けるために断続的に掘削を実行します。家の真空ラインまたは真空ポンプと骨の残骸を吸う離れて。</li>
	<li>後、骨の約 2/3 の深さに穴を開けて、ゆっくりと慎重に薄い残りの 1/3 骨スカル (骨フラップ) の円形の部分が周囲の頭蓋骨から完全に解放されるまで。</li>
	<li>ゆっくりと慎重に # 5/45 鉗子のペアを持つ円形の骨弁を除去し、硬膜 (図 2; を公開図 3E)。</li>
	<li>露出した脳の領域のアプライド (図 3E) と潤いを保ちます。出血は脳の血流を変更し、脳腫脹を加速し、画像の品質が著しく低下するので、軟膜血管への損傷を避けるため。</li>
	<li>頭蓋骨の左側 (反対側) に同じ手順を実行します。</li>
	<li>光学窓の組み立て、接着剤と一度に coverglass 層 1 の間治療に光学接着剤を使用します。必要に応じて、接着接合を強化するインキュベーターで光学ウィンドウ (12 h の 50 ° C) を温めます。光学窓には 2 の部分が含まれます: 最上部に直径 5 mm の単一のラウンド カバー ガラスと下の部分には (図 2 D) 3 mm の直径の 1-3 ラウンド カバー ガラスが含まれています。</li>
	<li>エタノール (70%、巻/巻) に光学窓を格納し、使用前に滅菌生理食塩水ですすいでください。光学窓のインストールの前に欠陥、堅実で光学接着または不正確な配置の不適切な量を含む光学窓を確認します。</li>
	<li>開領域 (図 2 D) に光学窓を取り付けます。光学窓の上の部分にかかっている頭蓋骨化と craniotomized の開口部に収まる光学窓の下の部分 (図 2 D, E) は脳脊髄液の存在下で硬膜にかかっています。</li>
	<li>(図 2 f; シアノアクリ レート系スーパー接着剤で頭蓋骨に光学ウィンドウの端の上の部分をシールします。図 3 f)。</li>
	<li>シアノアクリ レート系スーパー接着剤が乾燥しているときは黒歯科用セメント (デンツプライ) ガラスのエッジをカバーするために適用されます。公開されているすべての頭蓋骨に歯科用セメントを適用し、(図 2-H; 光を遮断する余白を傷図 3 b)。</li>
	<li>左側の同じ手順を実行します。</li>
	<li>加熱パッドで回復し、適切な監視下での回復のためのホームのケージに動物を返すには、動物を許可します。咀嚼と水分補給を容易にするウェット フードを提供します。痛みを減らすためには、管理ブプレノルフィン サウスカロライナ (0.05-2.0 mg/kg) ごとの 8-12 h postinjury 2 日間。回復には、マウスを許可するイメージングの前にさらに 7-10 日間。</li>
</ol>3. 2 光子イメージング
<ol><li>実験の日、ケタミン ・ キシラジン (用量および麻酔前述のメンテナンス) を持つ動物を麻酔します。エタノール 75% (巻/巻) と頭蓋のウィンドウをクリーニングします。</li>
	<li>2 P 顕微鏡とマウス ヘッド ホルダー耳棒を固定化した頭で加熱パッドで休んで、頭を保持のアダプターから成るイメージング設定の下にマウスを配置します。</li>
	<li>同時に光学窓の片側をイメージします。光学収差を最小限に抑える、光学窓と右の頭蓋骨が顕微鏡の光軸に対して垂直に方向であることを確認します。</li>
	<li>高い倍率 2 P 血管造影 (図 4 a1) に登録の参考地図として 4 倍の倍率で明視野照明と頭蓋ウィンドウの初期画像を取る。</li>
	<li>10 倍の倍率 (図 4 a2) を使用して興味の領域を拡大します。</li>
	<li>S1 の領域で関心のある領域 (軟膜表面の下 150 μ m) まで I または II に、皮質の層で選択します。高倍率が必要な場合は、20 × 対物を使用します。</li>
	<li>複数のニューロンとビューのフィールドを検索します。2 P 顕微鏡 (図 4 b) を使用してイメージを取得します。露出時間と深さに基づく励起光レベル (≈910 nm) と GCaMP6s のより長い露光時間を必要とする信号が弱いと的外れ以下の時間分解能での発現レベルを決定します。我々 は通常、ピクセル露光時間あたり ~ 4 μ 秒を使用します。512 × 512 ピクセルの解像度で 3-5 Hz のフレーム レートで画像を取得します。</li>
	<li>時系列の記録を開始します。低倍率画像の利益 (率 ROI) 血管パターンを基準にして、基準点のすべての領域の座標を格納します。時間をかけて同じ ROI をイメージします。左の脳半球の S1 領域のカルシウム動態を観察する同じ手順を実行します。各 ROI から蛍光の変化を計算します。</li>
	<li>個別に、またはコマ撮りムービー (図 41-C3 D、E) として、画像を取得します。</li>
	<li>2 P 顕微鏡と齧歯動物の尾静脈に注射した蛍光デキストラン染料をイメージングによる皮質血流動態体内研究します。ランドマークとして認識し、長時間にわたってセッションをイメージングで同じ ROI をイメージする血管を使用します。</li>
</ol>4. データ処理
<ol><li>ImageJ と起源を画像解析に使用します。ImageJ (図 5 aB) 画像をインポートします。個々 のイメージ (または t シリーズ映画) イメージのニューロンと 2 別の近くのバック グラウンド測定法 (図 5) の領域内にある投資収益率を選択します。ROI マネージャー (図 5C) と全磁力を取得します。 注:図 6代表的なカルシウムの画像を示しています。カルシウム過渡 (緑) と血管 (赤) 表示異なる時点で (図 6A-D) 秒で 7 d でマウスでウィンドウの初期インストール後。赤と緑のチャンネル (図 6 e) または緑チャネル (図 6 階) 3 分録画期間の z 投影も表示されます。Z 投影からラフとサークルの境界 (すべてのフレームに関心のオブジェクト ニューロンを含む) を手動で選択してバック グラウンド地域 (近くに独立した 2 の選択だけでなく、映画のすべての画像の圧縮イメージが表示されます。図 6)。</li>
	<li>各投資収益率から平均蛍光バック グラウンド FB、FB を計算 (FB1 + FB2) = 2 とソーマ (F) の蛍光変化で表される/ΔF/F、ΔF/F = (F FB)/FB。</li>
	<li>一歩一歩 ImageJ 基線補正、ピーク検索/決定、ピークの統合、ピークのフィッティング、Time-Saving ピーク解析機能などの機能を使用してピーク解析を実行します。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Cichon, J., Gan, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Branch-specific+dendritic+Ca(2+)+spikes+cause+persistent+synaptic+plasticity.">Branch-specific dendritic Ca(2+) spikes cause persistent synaptic plasticity.</a> Nature. 520 (7546), 180-185 (2015).</li><li>Andermann, M. L., Kerlin, A. M., Roumis, D. K., Glickfeld, L. L., Reid, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+specialization+of+mouse+higher+visual+cortical+areas.">Functional specialization of mouse higher visual cortical areas.</a> Neuron. 72 (6), 1025-1039 (2011).</li><li>Chen, X., Leischner, U., Rochefort, N. L., Nelken, I., 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=Functional+mapping+of+single+spines+in+cortical+neurons+in+vivo.">Functional mapping of single spines in cortical neurons in vivo.</a> Nature. 475 (7357), 501-505 (2011).</li><li>Mittmann, W., et al. <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), 1089-1093 (2011).</li><li>Katona, G., et al. <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>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remodeling+the+Dendritic+Spines+in+the+Hindlimb+Representation+of+the+Sensory+Cortex+after+Spinal+Cord+Hemisection+in+Mice.">Remodeling the Dendritic Spines in the Hindlimb Representation of the Sensory Cortex after Spinal Cord Hemisection in Mice.</a> PLoS One. 10 (7), e0132077 (2015).</li><li>Keck, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+scaling+and+homeostatic+plasticity+in+the+mouse+visual+cortex+in+vivo.">Synaptic scaling and homeostatic plasticity in the mouse visual cortex in vivo.</a> Neuron. 80 (2), 327-334 (2013).</li><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+microscope.+high-resolution+brain+imaging+in+freely+moving+animals.">A miniature head-mounted two-photon microscope. high-resolution brain imaging in freely moving animals.</a> Neuron. 31 (6), 903-912 (2001).</li><li>Scott, B. B., Brody, C. D., 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=Cellular+resolution+functional+imaging+in+behaving+rats+using+voluntary+head+restraint.">Cellular resolution functional imaging in behaving rats using voluntary head restraint.</a> Neuron. 80 (2), 371-384 (2013).</li><li>Luongo, F. J., Horn, M. E., Sohal, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Putative+Microcircuit-Level+Substrates+for+Attention+Are+Disrupted+in+Mouse+Models+of+Autism.">Putative Microcircuit-Level Substrates for Attention Are Disrupted in Mouse Models of Autism.</a> Biol Psychiatry. 79 (8), 667-675 (2016).</li><li>Wachowiak, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+dissection+of+odor+information+processing+in+vivo+using+GCaMPs+expressed+in+specified+cell+types+of+the+olfactory+bulb.">Optical dissection of odor information processing in vivo using GCaMPs expressed in specified cell types of the olfactory bulb.</a> J Neurosci. 33 (12), 5285-5300 (2013).</li><li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long-term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice.">Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice.</a> Nat Protoc. 5 (2), 201-208 (2010).</li><li>Goldey, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removable+cranial+windows+for+long-term+imaging+in+awake+mice.">Removable cranial windows for long-term imaging in awake mice.</a> Nat Protoc. 9 (11), 2515-2538 (2014).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

2 光子イメージング脳表面下約 800 μ m までの合理的な解像度で多くの細胞活性の同時測定が可能にします。2 P とデュアル光学窓技術を搭載した V 層神経突起のある集団におけるカルシウムの動態を観察する遺伝的コード化 GCaMP6s > pia 以下 500 μ m。頭蓋骨の両側に開く光学窓、メソッドにより長期かつ安定的なカルシウムのin vivoイメージングの対称の哺乳類の脳の地域間で、神経活動の記録。このメソッドの重要な側面には、S1 の左右対称領域のパフォーマンスのデュアル オープン頭蓋骨光学ウィンドウを作成する低侵襲手術と神経活動の 2 P イメージングがあります。
両側 S1 領域のネットワーク アクティビティを検査はどのようにデュアル頭蓋 windows の例は、成人の脳の生体における情報処理ローカルと対称をプローブにされる可能性があります。このメソッドを使用して、大脳皮質の可塑性 B6 と神経活動 (例えば Thy1 -GCaMP6s マウスを用いた) を勉強することもできます。一方的な中枢神経系の損傷による求心路遮断後の復旧に対応する対称領域のまま組織から cg Tg (Thy1YFP) HJrs/J。メソッドは、光遺伝学的、電気的または化学的刺激など末梢部の刺激戦略に応えて皮質活動を検討するも使用できます。我々 のみ S1 領域の技術のデモンストレーションがこのアプローチは (M1) 一次運動野の V 層ニューロンなど生きた脳の他の対称の地域での活動を調査するため採用される可能性があります。脳領域の再編成に関する観測機能の外傷後の回復に重要な役割を果たしている適応の運動行動の神経基盤があります。頭固定のマウスでの動作中に識別された遺伝子細胞の対称的な活動の慢性的な測定ができます。
技術的には、捜査官は、品質とデュアル頭蓋 windows の一貫性に細心の注意を払う必要があります。非常に薄く頭蓋骨の頭蓋ウィンドウ テクニック12初心者のための練習に勧めします。棘が形態およびローカルの流入と押出機構のためカルシウム コンパートメントです。本研究では、B6 を使用しました。樹状突起スパイン動態体内(図 4) を示す例として cg Tg (Thy1YFP) HJrs/J マウス。開く頭蓋骨ガラス窓枠手術12後高い脊椎の回転率と反応性グリア細胞応答を引き起こします。対照的に、薄く頭蓋骨ウィンドウを用いた棘と樹状突起も保存できます。
寸法の選択肢と光学ウィンドウの厚さは希望の視野、頭蓋骨曲率、頭蓋骨の厚さ、およびイメージング13の種類に依存します。硬膜の光 coverglasses の圧力不足、頭蓋骨の硬膜の肥厚を引き起こす可能性があり、脳の動きを増加します。対照的に、光 coverglasses の過剰な圧力は、皮質の血流を妨げる可能性があります。
光学窓の接着し、光学接着剤と長波長 UV 光時に coverglasses 1 つの追加の層を治します。接着接合を強化するには、インキュベーターで作製したウィンドウ (12 h の 50 ° C) を温めます。(巻/巻) 70% エタノールで光学窓 coverglass を格納し、手術前に滅菌生理食塩水で洗い流してください。光学ウィンドウは、エラーを回避する使用する前に万国実体写真下 (光学接着または不正確な配置の不適切な量) などの欠陥を調べる必要があります。光学接着剤が薄すぎる場合、空気スペースが織り成す、光学収差や移植でカバー ガラス剥離を引き起こすことができます。対照的に、あまりにも多くの光学接着剤頭蓋のウィンドウのエッジを超えてオーバーフローが発生することができます。
要約すると、ここで我々 のカルシウム動態かThy1で 2 対称一次体性感覚皮質領域から頭蓋窓から樹枝状形態を測定するため実験プロシージャを記述する-GCaMP6s とThy1YFP - トランスジェニック マウス、それぞれ、2 P 顕微鏡を用いた。この手法では、ニューラル ネットワークの複雑な構造と機能の関係を解剖を促進するかもしれない大幅。

カルシウムとその制御複数の生理学的プロセスを調停する際に不可欠です。カルシウム動態を監視、脳疾患1,2,3,4,5,6 の病理学の条件と同様、正常な脳機能を理解するために役立ちます ,7,8。GCaMP6s 蛍光イメージングはタイミング、スパイク数を定量化するための強力なツールで、シナプスのレベルと同様、周波数、入力の in vitroとin vivoの9,10,11。
哺乳類の脳は、矢状面でマークされた対称性を表わします。ただし、最近の神経学的研究は皮質の改造に光を当てるし、神経細胞の活動によって引き起こされる外傷性脳または脊髄損傷6、7役割をそのまま組織の対称的に対応する地域再生します。回復はまだはっきりしません。
この研究では、我々 は生体内イメージングのための二国間の対称光学ウィンドウを作成する実験の手順を説明します。これらの光学ウィンドウを使用すると、述べる一次体性感覚野 (S1) からカルシウム動態の測定 2 P 顕微鏡を用いた GCaMP6s 遺伝子改変マウスで。[結果] セクションで、生体内の樹状突起形態 2 P イメージングを用いた EGFP トランスジェニック マウスにおける S1 領域で異なる時点でまた示します。普通の大人の哺乳類の脳における情報処理ローカルと対称をプローブする神経科学者を助けるどのようにデュアル オープン頭蓋 windows の最初の例が、二国間の S1 の領域におけるネットワーク ・ ダイナミクスに関する観察法条件または別の病気での生体のモデルします。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="642">
	<tbody>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:208px;">C57BL/6J-Tg(Thy1-GCaMP6s)GP4.3Dkim/J</td>
			<td style="width:103px;">Jackson</td>
			<td align="right" style="width:83px;">24275</td>
			<td style="width:249px;">Can be any strains made by the genetically-encoded neuronal indicator and effector expressing the green fluorescent calcium indicator, GCaMP, in subsets of excitatory neurons in the cortex.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:208px;">B6.Cg-Tg(Thy1-EGFP)OJrs/GfngJ.</td>
			<td style="width:103px;">Jackson</td>
			<td align="right" style="width:83px;">7919</td>
			<td style="width:249px;">Can be any strains expressing EGFP in subsets of neurons within specific populations in the cortex; providing a bright, vital Golgi-like stain.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Dumont no. 5 forceps, standard, Dumoxel</td>
			<td style="width:103px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:83px;">11251-30</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Dumont no. 5SF forceps</td>
			<td style="width:103px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:83px;">11252-00</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Micro Bead Sterilizer</td>
			<td style="width:103px;">Southern Labware</td>
			<td style="width:83px;">B1201</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Harishige&#8217;s SG-4N Head Holding Adaptor</td>
			<td style="width:103px;">Tritech Research</td>
			<td style="width:83px;">SG-4N</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Ideal Micro-Drill Complete Kit</td>
			<td style="width:103px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:83px;">72-6065</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Burrs for Micro Drill</td>
			<td style="width:103px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:83px;">19007-05</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Round cover glass, 3 mm</td>
			<td style="width:103px;">Harvard Biosciences</td>
			<td style="width:83px;">W4 64-0720</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:208px;">Round cover glass, 5 mm</td>
			<td style="width:103px;">Harvard Biosciences</td>
			<td style="width:83px;">W4 64-0700</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:208px;">Norland optical adhesive</td>
			<td style="width:103px;">Norland Products</td>
			<td align="right" style="width:83px;">7106</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:208px;">Loctite liquid super glue</td>
			<td style="width:103px;">WB Mason</td>
			<td style="width:83px;">LOC1647358</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:208px;">Grip cement kit, powder and solvent</td>
			<td style="width:103px;">Dentsply</td>
			<td align="right" style="width:83px;">675570</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice. Mix 5 parts of white dental cement powder (Grip Cement) with one part of black Tempera powder paint (to shield from light; some users prefer a 10:1 ratio).</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:208px;">Gel foam</td>
			<td style="width:103px;">Moore Medical</td>
			<td align="right" style="width:83px;">2928</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:208px;">Micro dissecting scissors</td>
			<td style="width:103px;">Roboz</td>
			<td style="width:83px;">RS-5841</td>
			<td style="width:249px;">Can be any brand of choice.</td>
		</tr>
		<tr height="113">
			<td height="113" style="height:113px;width:208px;">Artificial cerebrospinal fluid (ASF)</td>
			<td style="width:103px;">-</td>
			<td style="width:83px;">-</td>
			<td style="width:249px;">The ACSF contains 125 mM NaCl, 4.5 mM KCl, 26 mM NaHCO3, 1.25 mM NaH2PO4, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2 and 20 mM glucose. Bubble the ACSF with oxygen (95% oxygen, 5% carbon dioxide) and adjust the pH to 7.4. Prepare fresh ACSF solution before every experiment.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

imaging neural activity in the primary somatosensory cortex using thy1-gcamp6s transgenic mice

哺乳類の脳は、矢状面でマークされた対称性を表わします。ただし、大人の哺乳類動物の対称の脳領域におけるダイナミクスの詳細な説明は、とらえどころのないままです。この研究でThy1で二国間一次体性感覚 corticies (S1) 上記デュアル光学窓からカルシウム動態を測定するための実験について述べる-(2 P) 2 光子励起顕微鏡を用いた GCaMP6s 遺伝子改変マウス。このメソッドは、長期間体内実験では同じ時に録音と二国間のマウス脳領域の 1 つにおける神経活動をできます。1 時間以内に完了することができます、このメソッドの重要な側面には、デュアル光学ウィンドウ、および 2 P の画像の使用を作成するための低侵襲手術の手順が含まれます。我々 のみ S1 領域の技術のデモンストレーション、メソッドは脳神経回路網の構造と機能の複雑さの解明を促進する生きている脳の他の領域に適用できます。

二国間の光学窓を使用すると、2 の独立した実験から結果を得た.最初の実験は、イメージ樹状下肢に EGFP 発現マウスを採用しました。図 41-3は、光学窓注入後異なる時点で撮影した画像の例を示します。番号と樹状突起の分岐と棘の場所が 2 つのビュー (図 4 E、z 投影) と非常に安定したことに注意してください。
2 番目の実験は、 Thy1-一時的なしたがって、単一ニューロン生体内で(図 6) のカルシウムの生理学の測定方法を示す細胞内のカルシウムを測定する GCaMP6s トランスジェニック マウスを採用しました。この手法を使用して記録、V 層の錐体細胞深くに位置する個体群の自発活動を定量化しとして > pia 以下 500 μ m。間数多くの試験 (各時点で平均応答として計算) 時間の経過と共に平均自発的な応答を計算できます。2 P 法多録音と比較して脳に少し機械的障害とは長期間にわたって大規模または分散型神経集団の活動を同時に検出の利点があります。
許容可能な平均測定を生成するには、5-10 試験を推奨します。試行回数は、自発的な応答または特定の刺激への応答の自然な可変性に依存されます。厳密には、上記で説明したすべての手順に従っている場合両方薄く頭蓋骨の頭蓋ウィンドウ テクニックの訓練を受けた研究者と 2 P カルシウム イメージング生体内では 1 日あたり 1-2 動物から両側 100-200 ニューロンの録音を取得できる必要があります。
ピーク解析後ピーク、実際の振幅、領域、および各ピークの半値幅で全幅の実質の位置などの結果のコレクションを取得できます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig1.jpg"> 図 1:2 光子 (2 P) イメージングのための頭蓋光学ウィンドウのコンポーネントの模式図.<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig2.jpg"> 図 2:図は頭蓋のウィンドウを準備するための重要なステップを示しています。(A) 解剖顕微鏡下外科はさみのペアを使用して外科的領域に皮膚を削除します。骨まで S1 領域上の頭蓋骨の円形溝 (直径 3 mm) を生成する高速ドリル溝内フラップ (B) 使用は、周囲の骨から分離になります。(C) ゆっくりと基になる硬膜を公開する骨弁を削除します。(D) アセンブル 2 異なる直径を持つ coverglasses の光学窓。上部 coverglass 大径 (5 mm) があり (通常 1-3) の下の coverglasses 径 (3 mm) があります。インストールする coverglasses の厚さは頭蓋骨の厚さに依存します。(E) 場所・ スカルの円形の開口部に coverglass 光学ウィンドウを作成します。Coverglasses の下の部分は、頭蓋開口部に収まるようにします。Coverglasses の下部は優しく硬膜をお問い合わせください。(F) シール ウィンドウは、シアノアクリ レート系接着剤と頭蓋骨にエッジします。(G) とき、シアノアクリ レート系、乾燥、接着剤の壁に横黒歯科用セメントを適用します。(H) 塗りつぶし ddH2O とイメージングの使用水浸漬の目的に頭蓋のウィンドウ。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig3.jpg"> 図 3.頭蓋の二国間 windows の作成。(A) A 写真画像 2 頭蓋光 windows S1 領域を覆う頭蓋骨の両側に。(B) 高倍率画像 (A) の箱入り地域の基になる硬膜や血管を公開する二国間の光学ウィンドウを表示します。スケール バー = 680 μ m。 (C) 露出の頭蓋骨。中央の骨弁を見て、円形の溝を作成する (D)。スケール バー = 900 μ m. (E) 骨弁を除去した後、頭蓋開口部を人工髄液 (アプライド) 満ちていた。スケール バー = 720 μ m. (F) 頭蓋開口部と瞬間接着剤をウィンドウの端をシールに光学窓のインストール。硬膜や血管が光学窓を介して表示されます。スケール バー = 600 μ m.<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig4.jpg"> 図 4:カルシウムと樹状イメージングします。(A1)Thy1のランドマークとして血管 (BV) を使用して興味の地域を識別する-GCaMP6s マウス。(A2)同じランドマークとレコードを使用して時間をかけて同じ標識細胞 (赤矢印) を識別します。(B) 代表 Z - 一次体性感覚野 (S1) のニューロン (赤矢印) でカルシウム信号の投影。スケール バー = 10 μ m. (C1 3) 樹状突起 (緑) と (赤) B6 で血管の可視化。Cg Tg (Thy1YFP) HJrs/J 光学窓インストール後 1 日 S1 領域の II 層の異なる深さで。(D) Z-1 日に同じ地域で複数の画像の投影。(E) Z - 光学窓インストール後 7 日間で同じ地域に複数の画像の投影。数の顕著な安定性と大人の棘樹状分枝 1 日、光学窓インストール後 7 日間の場所に注意してください。スケール バー = C E 5 μ m (C ・ E)。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig5.jpg"> 図 5:カルシウム信号トレースします。(A, B)2 ニューロンのデータ解析のための ImageJ でインポートした t シリーズ映画の例 (1 ニューロンとニューロン 2、それぞれ)。(C) A のスプレッドシート興味の地域から照度のデータを示しています (ROI; 対策を背景としてニューロンと 2 別の近くの領域内にある)。ピークの (D) の計算: ΔF/F = (F FB)/FB、FB = (FB1 + FB2)/2 (平均蛍光バック グラウンド [FB] と ΔF/F で表される相馬 [F] の蛍光変化)。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56297/56297fig6.jpg"> 図 6.代表的なカルシウム イメージ。(A~D)カルシウム過渡 (緑) と血管 (赤) 7 日目にマウスに秒単位で異なる時点で光学窓のインストール後。黄色の矢印: 比較的小さいアクティブなニューロン。白い矢印: スパイキングニューロン。(E, F)Z - 赤 (血管) と緑 (カルシウム) チャンネル (E) と緑のチャネルだけ (F) の 3 分録画期間の投影。(G) 選択されたニューロンとその隣接した背景領域がマークされます。スケール バー = 10 μ m.<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56297/56297fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

Watch this Scientific Journal Video about Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice at JoVE.com

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Thy1で二国間一次体性感覚 corticies (S1) 上記デュアル光学窓から神経細胞の活動を測定するための実験手順について述べる-2 光子 (2 P) 顕微鏡による生体内でを使用して GCaMP6s トランスジェニック マウス。

Thy1を用いた一次体性感覚野における神経活動のイメージング-GCaMP6s トランスジェニック マウス

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

この方法は、マウスの両側皮質領域全体の神経活動を、生体内で長期間にわたって記録および定量化することが可能である。この2つの光子技術は、長期間にわたって大きなニューロン集団または分散したニューロン集団において同時に活性を検出するという利点を有する。この技術の意味は、生きている脳の異なる領域で定義された神経集団の活動パターンの調査に及んだ。処置を開始する12時間前に、70%エタノールで50°Cで光学窓を温めます。光学窓は、直径5ミリメートルの丸い上部カバーガラスと、直径3ミリメートルの丸いカバーガラスを含む底部から構成されています。温暖化インキュベーションの終わりに、麻酔をかけた20〜25グラム1 1/2〜2 1/2ヶ月齢のThy1 GCaMP6sマウスのつまみつまみに対する応答の欠如を確認し、動物の目に軟膏を塗布する。無菌ドレープで覆われた加熱パッドの上にマウスを置き、マウス用のヘッドホールディングアダプタを使用してヘッドを安定させる。頭皮の大部分を二重端カミソリで剃り、シーケンシャルな無菌アルコール調製パッドとポビドネヨウ素溶液スクラブで露出した皮膚をきれいにします。その後、はさみのペアを使用して、頭蓋骨の右側の頭皮に3ミリメートルカット長方形の2を作ります。綿棒を使用して、皮膚を脇に押し出して直径3ミリメートルを超える露出領域を作成し、鈍い微小外科ブレードを使用して頭蓋骨に取り付けられた結合組織を穏やかに取り除きます。歯科ドリルでは、S1エリアの周りに直径3ミリメートルの円を静かにマークします。頭蓋骨の左側に同様の円を作った後、シアノクリレートスーパーグルーの薄い層を骨の両側に塗布し、歯科用セメント塗布のベースを提供します。解剖顕微鏡の下で、高速マイクロドリルを使用して、S1領域の周りの頭蓋骨の右側にある円形の溝を薄くして滑らかなエッジを作成し、必要に応じて真空で骨の破片を吸引します。約2/3の骨深さが達成された後、円形の骨のフラップが周囲の頭蓋骨から完全に解放されるまで、骨の残りの1/3をゆっくりと慎重に薄くする。5/45鉗子のペアを使用して、円形の骨片をゆっくりと慎重に取り除き、硬膜を露出させ、パイル容器を損傷しないように注意してください。同じように頭蓋骨の左側から骨フラップを取り除いた後、頭蓋骨の右側の光学窓を滅菌生理食い物ですすみ、ステレオ顕微鏡で不完全性がないか確認します。脳脊髄液の存在下で、頭蓋骨の上部分と頭蓋骨開口内の底部に置いた開頭蓋骨と底部に光窓を設置します。シアノアクリル酸スーパーグルーを使用して、光学窓の端の上部を頭蓋骨に密封します。接着剤が乾燥したら、ガラスの端に黒い歯科用セメントを塗布し、露出した頭蓋骨の右側の残りの部分、および傷のマージンを光を遮断します。その後、左光学窓をインストールし、動物が完全な債務まで監視して回復できるようにします。処置の7~10日後、麻酔動物を2光子顕微鏡下の加熱パッドのヘッドホールディングアダプタに入れ、顕微鏡の光学窓と右側の頭蓋骨の右側が顕微鏡の光軸に垂直に向くように注意する。4倍の倍率で明視野照明を使用して、頭蓋窓の初期参照マップ画像を取得します。同じ対象領域の複数の画像を取得した後、左半球のS1領域内のカルシウムダイナミクスを画像化し、頭蓋骨の両側の関心領域ごとの蛍光の変化を計算します。これらの代表的な画像では、EGFP発現マウス内の樹状突起および血管を、光学窓の設置の翌日にS1領域の層2の異なる深さで可視化した。Z投影画像は、光学窓移植後1日目と7日目に撮影され、実験期間中の樹状枝および脊椎の数と位置が著しく安定していることを示した。Thy1 GCaMP6sトランスジェニックマウスにおける細胞内カルシウム過渡性の測定により、ピアの下500マイクロメートル以上の深部に位置する5つの錐体ニューロンの自発的なカルシウム活性と集団の定量化と、時間の経過にとらえた自然応答の平均数の計算が可能になります。頭蓋窓調製と生体内2光子カルシウムイメージング技術の両方で訓練を受けた研究者は、頭蓋骨の両側の100〜200ニューロンの記録を1日あたり1〜2匹の動物で得ることができるべきである。この方法は、頭蓋骨の両側に開いた光学窓を使用して、対称哺乳類の脳領域全体の神経活動を記録し、生体内での長期かつ安定したカルシウムイメージングを可能にする。この方法はまた、末梢または中枢神経系への一方的な傷害後の皮質活性および可塑性を研究するために使用することができる。このビデオを見た後、Thy1 GCaMP6sトランスジェニックマウスで2光子顕微鏡を使用してカルシウムダイナミクスを測定するための両側頭蓋窓を設置する方法をよく理解する必要があります。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

開発ゼブラフィッシュ前脳におけるクローン関連の神経前駆細胞のタイムラプスライブイメージング

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Detection of Microregional Hypoxia in Mouse Cerebral Cortex by Two-photon Imaging of Endogenous NADH Fluorescence

内在性NADH蛍光の二光子イメージングによるマウス大脳皮質におけるMicroregional低酸素の検出

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. ...

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

ローカスの神経活動を特徴づけるためにマルチユニット記録方法（<em&gt; Schistocercaアメリカーナ</em&gt;）嗅覚回路

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

Recording Electrical Activity from Identified Neurons in the Intact Brain of Transgenic Fish

トランスジェニックフィッシュの無傷の脳内で識別ニューロンからの電気的活動を記録する

Understanding the cell physiology of neural circuits that regulate complex behaviors is greatly enhanced by using model systems in which this work can be ...

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

半無傷でレーザー照射による神経活動のOptogeneticの摂動<em&gt;ショウジョウバエ</emイン·モーション&gt;幼虫

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

Live Imaging of Mitosis in the Developing Mouse Embryonic Cortex

発生中のマウス胚性皮質における有糸分裂のライブイメージング

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the ...

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

覚醒マウスにおける神経活性物質のMicroiontophoreticアプリケーションと組み合わせることで神経活動の細胞外記録

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

Bioluminescence Imaging of Neuroinflammation in Transgenic Mice After Peripheral Inoculation of Alpha-Synuclein Fibrils

α-シヌクレイン線維の末梢接種後のトランスジェニックマウスにおける神経炎症の生物発光イメージング

To study the prion-like behavior of misfolded alpha-synuclein, mouse models are needed that allow fast and simple transmission of alpha-synuclein ...

Live Imaging of Primary Cerebral Cortex Cells Using a 2D Culture System

2次元培養系を用いた主な大脳皮質細胞のイメージングをライブします。

During cerebral cortex development, progenitor cells undergo several rounds of symmetric and asymmetric cell divisions to generate new progenitors or ...

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

GLUT4 タンパク質デコンボリューション顕微鏡を用いたマウス一次視床下部ニューロンにおける人身売買のライブ映像

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

Thy1を用いた一次体性感覚野における神経活動のイメージング-GCaMP6s トランスジェニック マウス

Thy1を用いた一次体性感覚野における神経活動のイメージング-GCaMP6s トランスジェニックマウス