Name: multi-fiber photometry to record neural activity in freely-moving animals
Uploaded: 2019-10-20T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals at JoVE.com

وكان هذا العمل مدعوما بمنحه من مجلس العلوم الطبيعية والبحوث الهندسية في كندا (NSERC: RGPIN-2017-06131) إلى C.P. c. P. هو FRSQ Chercheur-Boursier. كما نشكر الhttps://www.neurophotonics.ca/fr/pom التي استخدمت في هذه الدراسة لإنتاج النواقل الفيروسية المستخدمة فيها.

وقد أجريت جميع التجارب وفقا للجان المؤسسية للعناية بالماشية واستخدامها التابعة لجامعه كاليفورنيا وسان دييغو والدليل الكندي لرعاية واستخدام المختبرات وتمت الموافقة عليها من قبل جامعه لافال لحماية الماشية اللجنه.
1. محاذاة المسار البصري بين CMOS (التكميلية أكسيد المعدن أشباه ...

<ol>
	<li>Gunaydin, L. A., 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=Natural+Neural+Projection+Dynamics+Underlying+Social+Behavior.">Natural Neural Projection Dynamics Underlying Social Behavior.</a> Cell. 157 (7), 1535-1551 (2014).</li><li>Proulx, C. D., 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=A+neural+pathway+controlling+motivation+to+exert+effort.">A neural pathway controlling motivation to exert effort.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (22), 5792-5797 (2018).</li><li>Muir, 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=In+Vivo+Fiber+Photometry+Reveals+Signature+of+Future+Stress+Susceptibility+in+Nucleus+Accumbens.">In Vivo Fiber Photometry Reveals Signature of Future Stress Susceptibility in Nucleus Accumbens.</a> Neuropsychopharmacology. 43 (2), 255-263 (2017).</li><li>Wang, D., 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=Learning+shapes+the+aversion+and+reward+responses+of+lateral+habenula+neurons.">Learning shapes the aversion and reward responses of lateral habenula neurons.</a> eLife. 6, (2017).</li><li>de Jong, J. 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=A+Neural+Circuit+Mechanism+for+Encoding+Aversive+Stimuli+in+the+Mesolimbic+Dopamine+System.">A Neural Circuit Mechanism for Encoding Aversive Stimuli in the Mesolimbic Dopamine System.</a> Neuron. 101 (1), 133-151 (2018).</li><li>Lerner, T. N., 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=Intact-Brain+Analyses+Reveal+Distinct+Information+Carried+by+SNc+Dopamine+Subcircuits.">Intact-Brain Analyses Reveal Distinct Information Carried by SNc Dopamine Subcircuits.</a> Cell. 162 (3), 635-647 (2015).</li><li>Calipari, E. S., 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=In+vivo+imaging+identifies+temporal+signature+of+D1+and+D2+medium+spiny+neurons+in+cocaine+reward.">In vivo imaging identifies temporal signature of D1 and D2 medium spiny neurons in cocaine reward.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (10), 2726-2731 (2016).</li><li>Gonz&#225;lez, A. 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=Inhibitory+Interplay+between+Orexin+Neurons+and+Eating.">Inhibitory Interplay between Orexin Neurons and Eating.</a> Current Biology. 26 (18), 2486-2491 (2016).</li><li>Chen, T. -. 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=Ultrasensitive+fluorescent+proteins+for+imaging+neuronal+activity.">Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity.</a> Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).</li><li>Barker, D. 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=Lateral+Preoptic+Control+of+the+Lateral+Habenula+through+Convergent+Glutamate+and+GABA+Transmission.">Lateral Preoptic Control of the Lateral Habenula through Convergent Glutamate and GABA Transmission.</a> Cell Reports. 21 (7), 1757-1769 (2017).</li><li>Siciliano, C. A., 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=Leveraging+calcium+imaging+to+illuminate+circuit+dysfunction+in+addiction.">Leveraging calcium imaging to illuminate circuit dysfunction in addiction.</a> Alcohol. 74, 47-63 (2018).</li><li>Kim, C. 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=Simultaneous+fast+measurement+of+circuit+dynamics+at+multiple+sites+across+the+mammalian+brain.">Simultaneous fast measurement of circuit dynamics at multiple sites across the mammalian brain.</a> Nature Methods. 13 (4), 325-328 (2016).</li><li>Sych, Y., Chernysheva, M., Sumanovski, L. T., 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-density+multi-fiber+photometry+for+studying+large-scale+brain+circuit+dynamics.">High-density multi-fiber photometry for studying large-scale brain circuit dynamics.</a> Nature Methods. 16 (6), 553-560 (2019).</li><li>Akam, T., Walton, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pyPhotometry:+Open+source+Python+based+hardware+and+software+for+fiber+photometry+data+acquisition.">pyPhotometry: Open source Python based hardware and software for fiber photometry data acquisition.</a> Scientific Reports. 9 (1), 3521 (2019).</li><li>Sparta, D. R., 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=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 Protocol. 7 (1), 12-23 (2011).</li><li>Stamatakis, A. 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=Lateral+Hypothalamic+Area+Glutamatergic+Neurons+and+Their+Projections+to+the+Lateral+Habenula+Regulate+Feeding+and+Reward.">Lateral Hypothalamic Area Glutamatergic Neurons and Their Projections to the Lateral Habenula Regulate Feeding and Reward.</a> The Journal of Neuroscience. 36 (2), 302-311 (2016).</li><li>Tervo, G. D., 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=A+Designer+AAV+Variant+Permits+Efficient+Retrograde+Access+to+Projection+Neurons.">A Designer AAV Variant Permits Efficient Retrograde Access to Projection Neurons.</a> Neuron. 92 (2), 372-382 (2016).</li><li>Yu, K., da Silva, P., Albeanu, D. F., Li, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+Amygdala+Somatostatin+Neurons+Gate+Passive+and+Active+Defensive+Behaviors.">Central Amygdala Somatostatin Neurons Gate Passive and Active Defensive Behaviors.</a> The Journal of Neuroscience. 36 (24), 6488-6496 (2016).</li><li>Falkner, A. L., Grosenick, L., Davidson, T. J., Deisseroth, K., Lin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypothalamic+control+of+male+aggression-seeking+behavior.">Hypothalamic control of male aggression-seeking behavior.</a> Nature Neuroscience. 19 (4), 596-604 (2016).</li><li>Ren, 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=Anatomically+Defined+and+Functionally+Distinct+Dorsal+Raphe+Serotonin+Sub-systems.">Anatomically Defined and Functionally Distinct Dorsal Raphe Serotonin Sub-systems.</a> Cell. 175 (2), 472-487 (2018).</li><li>Barnett, L. M., Hughes, T. E., Drobizhev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+the+molecular+mechanism+responsible+for+GCaMP6m&#8217;s+Ca2+-dependent+change+in+fluorescence.">Deciphering the molecular mechanism responsible for GCaMP6m&#8217;s Ca2+-dependent change in fluorescence.</a> PLOS ONE. 12 (2), 0170934 (2017).</li><li>Sun, F., 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=A+Genetically+Encoded+Fluorescent+Sensor+Enables+Rapid+and+Specific+Detection+of+Dopamine+in+Flies,+Fish,+and+Mice.">A Genetically Encoded Fluorescent Sensor Enables Rapid and Specific Detection of Dopamine in Flies, Fish, and Mice.</a> Cell. 174 (2), 481-496 (2018).</li><li>Patriarchi, 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=Ultrafast+neuronal+imaging+of+dopamine+dynamics+with+designed+genetically+encoded+sensors.">Ultrafast neuronal imaging of dopamine dynamics with designed genetically encoded sensors.</a> Science. 360 (6396), (2018).</li><li>Feng, 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=A+Genetically+Encoded+Fluorescent+Sensor+for+Rapid+and+Specific+In+Detection+of+Norepinephrine.">A Genetically Encoded Fluorescent Sensor for Rapid and Specific In Detection of Norepinephrine.</a> Neuron. 102 (4), 745-761 (2019).</li><li>Akerboom, 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=Genetically+encoded+calcium+indicators+for+multi-color+neural+activity+imaging+and+combination+with+optogenetics.">Genetically encoded calcium indicators for multi-color neural activity imaging and combination with optogenetics.</a> Frontiers in Molecular Neuroscience. 6, 1-29 (2013).</li><li>Dana, H., 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=Sensitive+red+protein+calcium+indicators+for+imaging+neural+activity.">Sensitive red protein calcium indicators for imaging neural activity.</a> eLife. 5, (2016).</li><li>Wang, H., Jing, M., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lighting+up+the+brain:+genetically+encoded+fluorescent+sensors+for+imaging+neurotransmitters+and+neuromodulators.">Lighting up the brain: genetically encoded fluorescent sensors for imaging neurotransmitters and neuromodulators.</a> Current Opinion in Neurobiology. 50, 171-178 (2018).</li><li>Lu, L., 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=Wireless+optoelectronic+photometers+for+monitoring+neuronal+dynamics+in+the+deep+brain.">Wireless optoelectronic photometers for monitoring neuronal dynamics in the deep brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (7), 1374-1383 (2018).</li><li>Jennings, J. H., 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=Visualizing+Hypothalamic+Network+Dynamics+for+Appetitive+and+Consummatory+Behaviors.">Visualizing Hypothalamic Network Dynamics for Appetitive and Consummatory Behaviors.</a> Cell. 160 (3), 516-527 (2014).</li></ol>

ألياف الضوئية القياس هو نهج يمكن الوصول اليها التي تسمح للباحثين لتسجيل ديناميات الكالسيوم السائبة من السكان الخلايا العصبية المحددة في الحيوانية تتحرك بحريه. ويمكن الجمع بين هذه الطريقة مع مجموعه واسعه من الاختبارات السلوكية, بما في ذلك "حركه ثقيله" المهام مثل اختبارات السباحة القسري<sup...

القدرة علي ربط الاستجابات العصبية مع جوانب محدده من سلوك الحيوانية أمر بالغ الاهميه لفهم دور مجموعه معينه من الخلايا العصبية يلعب في توجيه أو الاستجابة لعمل أو التحفيز. نظرا لتعقيد السلوك الحيواني ، مع عدد لا يحصي من الدول الداخلية والمحفزات الخارجية التي يمكن ان تؤثر حتى ابسط الإجراءات ، وتسجيل اشاره مع قرار واحد المحاكمة يزود الباحثين مع الاداات اللازمة للتغلب علي هذه القيود.
أصبحت ألياف الضوئية تقنيه الاختيار للعديد من الباحثين في مجال علم الأعصاب نظم بسبب بساطتها النسبية مقارنه بغيرها من تقنيات التسجيل المجرية ، وارتفاع نسبه الاشاره إلى الضوضاء ، والقدرة علي تسجيل في مجموعه متنوعة من النماذج السلوكية1،2،3،4،5،6،7،8. وخلافا للأساليب الكهربائية الكهربية التقليدية ، فان القياس الضوئي هو النهج البصري الأكثر استخداما بالاقتران مع مؤشرات الكالسيوم المرمزة وراثيا (جيكسيس ، سلسله GCaMP)9. وتقوم اليتالق بتغيير قدرتها علي الاعتماد علي ما إذا كانت مرتبطة بالكالسيوم ام لا. لان التركيز الداخلي للكالسيوم في الخلايا العصبية هو منظم باحكام وقناات الكالسيوم الجهد بوابات مفتوحة عندما حرائق الخلايا العصبية المحتملة العمل ، وزيادات عابره في تركيز الكالسيوم الداخلي ، مما يؤدي إلى زيادات عابره في يمكن للقدرة علي الفلورية إلى مضان ، يمكن ان يكون وكيلا جيدا لإطلاق النار العصبية9.
مع ألياف الضوئية ، يتم توجيه ضوء الاثاره أسفل رقيقه ، وألياف البصرية مولتيمود في الدماغ ، ويتم جمع اشاره الانبعاثات النسخ الاحتياطي من خلال نفس ألياف. لان هذه ألياف البصرية خفيفه الوزن وانحناء ، يمكن للحيوان ان يتحرك إلى حد كبير دون عوائق ، مما يجعل هذه التقنية متوافقة مع مجموعه واسعه من الاختبارات والظروف السلوكية. بعض الظروف ، مثل الحركات السريعة أو الانحناء من ألياف البصرية الحبل التصحيح خارج دائره نصف قطرها التي يمكن ان تحافظ علي الانعكاس الداخلي الكلي ، يمكن إدخال التحف اشاره. لغموض عن اشاره من الضجيج ، يمكننا استغلال ممتلكات GCaMP المعروفة باسم "نقطه isosbestic." بإيجاز, مع [غكمب], بما ان الطول موجي من الاثاره ضوء يكون غيرت إلى اليسار, انبعاثاته في ال [كلسيوم-فيف] دوله تناقصات والاذاعه في الدولة [كلسيوم-اونبد] زيادات هامشيا. والنقطة التي تكون فيها الكثافة النسبية لهذين النوعين من الانبعاثات متساوية تسمي النقطة الايزوبيتيك. عندما يكون GCaMP متحمسا في هذه المرحلة ، فان انبعاثاته لا تتاثر بالتغيرات في تركيزات الكالسيوم الداخلية ، وغالبا ما يكون التباين في الاشاره بسبب توهين الاشاره من الانحناء الزائد لحبل التصحيح بألياف البصرية أو حركه الانسجه العصبية بالنسبة للألياف المزروعة.
وحده واحده من فسيولوجيا الكهربائية لا يزال معيار الذهب للتحرك بحريه في التسجيلات المجرية بسبب الخلية واحده والقرار مستوي واحد سبايك. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب تحديد الهوية الجزيئية للخلايا التي يتم تسجيلها ، ويمكن ان يكون التحليل اللاحق لذلك شاقا للغاية. بينما ألياف الضوئية ليس لديها دقه خليه واحده ، فانه يسمح للباحثين لطرح الاسئله من المستحيل معالجه مع التقنيات التقليدية. الجمع بين الاستراتيجيات الفيروسية مع الكائنات المحورة وراثيا ، يمكن توجيه التعبير عن جيكليس إلى أنواع الخلايا العصبية المحددة وراثيا لتسجيل النشاط العصبي المحدد للسكان أو الإسقاط ، والذي يمكن تنفيذه عن طريق مراقبه اشاره الكالسيوم مباشره في محور عصبي انتهائيه10,11. وعلاوة علي ذلك ، من خلال زرع العديد من ألياف البصرية ، فمن الممكن لمراقبه النشاط العصبي في وقت واحد من عده مناطق الدماغ ومسارات في نفس الحيوانية12،13.
في هذه المخطوطة ، نقوم بوصف تقنيه لقياس الضوء الأحادي ومتعدد ألياف ، وكيفيه تصحيح القطع الاثريه المستقلة عن الكالسيوم ، وتفاصيل كيفيه اجراء تسجيلات أحاديه اللون ومزدوجة ألوان. كما نقدم أمثله علي أنواع الاسئله التي تمكن المرء من طرحها ومستوياتها المتزايدة من التعقيد (انظر الشكل 1). ويمكن بناء الاعداد الضوئي ألياف للتسجيلات متعددة ألياف مفصله في هذا البروتوكول باستخدام قائمه من المواد الموجودة في https://sites.google.com/view/multifp/hardware (الشكل 2).
فمن الضروري ان تكون مجهزه للنظام لكل من 410 nm و 470 nm الاثاره الموجات للانبعاثات الكالسيوم مستقله والكالسيوم المعتمدة من GCaMP6 أو المتغيرات لها. للاجهزه التي بنيت خصيصا أو إذا كان هناك اي برنامج متاح لتشغيل النظام ، ويمكن استخدام البرنامج المفتوح المصدر الحرة بونساي (http://www.open-ephys.org/bonsai/). بدلا من ذلك ، يمكن تشغيل ألياف الضوئية من خلال MATLAB (علي سبيل المثال ، https://github.com/deisseroth-lab/multifiber)12 أو غيرها من لغة البرمجة14. وينبغي ان البرمجيات والاجهزه من النظام تسمح التلاعب في كل من 410 nm و 470 nm المصابيح والكاميرا ، واستخراج الصور (الشكل 2) ، وحساب كثافة الفلورسنت يعني في مناطق الاهتمام (rois) رسمها حول ألياف علي الصور. يجب ان يكون الإخراج جدول قيم كثافة متوسط سجلت مع 470 nm و 410 nm المصابيح من كل ألياف في الحبل التصحيح. عند اجراء التجارب متعددة ألياف ، 400 μm ألياف المجمعة قد تحد من حركه الفئران. في مثل هذه الحالات ، نوصي باستخدام الحبال التصحيح 200 μm ، والتي توفر المزيد من المرونة. قد يكون من الممكن أيضا استخدام أصغر الكابلات وهميه اثناء تدريب الفئران.
ومن الاهميه بمكان ان تكون قادره علي استخراج النقاط الزمنيه للاحداث المثيرة للاهتمام اثناء اكتساب ألياف الضوئية. إذا لم يوفر النظام بسهوله نظام مدمج لدمج TTLs لاحداث محدده ، فان الاستراتيجية البديلة هي تعيين طابع زمني للنقاط الزمنيه الفردية المسجلة لتتماشي مع الأوقات والاحداث المحددة اثناء التجربة. ويمكن القيام به ختم الوقت باستخدام ساعة الكمبيوتر.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1/4&#34;-20 Stainless Steel Cap Screw, 1&#34; Long</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SH25S100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34;-20 Stainless Steel Cap Screw, 1/2&#34; Long</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SH25S050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34;-20 Stainless Steel Cap Screw, 3/8&#34; Long</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SH25S038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1000 &#181;m, 0.50 NA, SMA-SMA Fiber Patch Cable</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>M59L01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12.7 mm Optical Post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR30/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12.7 mm Pedestal Post Holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH20EM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 V, 2.4 A Power Supply Unit with 3.5 mm Jack Connector for T-Cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KPS101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20x objective</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RMS20X</td>
			<td>#10 in Figure 2, #11 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 mm Cage Cube with Dichroic Filter Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CM1-DCH/M</td>
			<td>#8-9 in Figure 2, #8-10 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>405 nm LED</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td>CLED_405</td>
			<td>#2 in Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>410 nm bandpass filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FB410-10</td>
			<td>#5 in Figure 2; #7 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>465 nm. LED</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td>CLED_465</td>
			<td>#1 in Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>470 nm bandpass filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FB470-10</td>
			<td>#4 in Figure 2; #6 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>560 nm bandpass filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-560/14-25</td>
			<td>#5 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>560 nm LED</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td>CLED_560</td>
			<td>#1 in Figure 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-axis kinematic Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>K5X1</td>
			<td>#11 in Figure 2, #12 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Achromatic Doublet</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-035-A-ML</td>
			<td>#7 in Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adaptor for 405 collimator</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AD11F</td>
			<td>#3 in Figure 2; #4 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adaptor for ajustable collimator</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AD127-F</td>
			<td>#3 in Figure 2; #4 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Breadboard</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MB1824</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamping Fork</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cube connector</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CM1-CC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual 493/574 dichroic</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF493/574-Di01-25x36</td>
			<td>#10 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emission filter for GCaMP6</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-535/22-25</td>
			<td>#6 in Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enclosure with Black Hardboard Panels</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>XE25C9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Externally SM1-Threaded End Cap for Machining</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM1CP2M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast-change SM1 Lens Tube Filter Holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM1QP</td>
			<td>#4-6 in Figure 2, #5-7 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed Collimator for 405 nm light</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>F671SMA-405</td>
			<td>#3 in Figure 2; #4 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed collimator for 470 and 560 nm light</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>F240SMA-532</td>
			<td>#3 in Figure 2; #4 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green emission filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-520/35-25</td>
			<td>In light beam splitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Resolution USB 3.0 CMOS Camera</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DCC3260M</td>
			<td>#13 in Figure 2, #15 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light beam splitter</td>
			<td>Neurophotometrics</td>
			<td>SPLIT</td>
			<td>#14 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Longpass Dichroic Mirror, 425 nm Cutoff</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP425R</td>
			<td>#8 in Figure 2, #9 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Longpass Dichroic Mirror, 495 nm Cutoff</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF495-Di03</td>
			<td>#9 in Figure 2, #8 in Figure 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metabond dental cement</td>
			<td>C&#38;B</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M8 - M8 cable</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td>Cable_M8-M8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optic fiber cannulas</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td></td>
			<td>Need to specify that these will be used to photometry experiments requiring low autofluorescence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optic fiber Patchcords</td>
			<td>Doric Lenses</td>
			<td></td>
			<td>Need to specify that these will be used to photometry experiments requiring low autofluorescence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Red emission filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-600/37-25</td>
			<td>In light beam splitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T7 LabJack</td>
			<td>LabJack</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-cube LED Driver</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LEDD1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB 3.0 I/O Cable, Hirose 25, for DCC3240</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CAB-DCU-T3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multi-fiber photometry to record neural activity in freely-moving animals

تسجيل نشاط مجموعه من الخلايا العصبية في الحيوانية تتحرك بحريه هو مهمة صعبه. وعلاوة علي ذلك ، كما يتم تشريح الدماغ في المجموعات الفرعية الوظيفية أصغر وأصغر ، يصبح من الاهميه بمكان لتسجيل من الإسقاطات و/أو السكان الفرعيين المحددة وراثيا من الخلايا العصبية. ألياف الضوئية القياس هو نهج يمكن الوصول اليها وقويه التي يمكن التغلب علي هذه التحديات. من خلال الجمع بين المنهجيات البصرية والجينية ، يمكن قياس النشاط العصبي في هياكل الدماغ العميق عن طريق التعبير عن مؤشرات الكالسيوم المشفرة وراثيا ، والتي تترجم النشاط العصبي إلى اشاره بصريه يمكن قياسها بسهوله. ويفصل البروتوكول الحالي مكونات نظام القياس الضوئي متعدد ألياف ، وكيفيه الوصول إلى هياكل الدماغ العميقة لتقديم وجمع الضوء ، وطريقه لحساب القطع الاثريه الحركية ، وكيفيه معالجه وتحليل إشارات الفلورسنت. ويفصل البروتوكول الاعتبارات التجريبية عند اجراء التصوير بألوان الاحاديه أو المزدوجة ، سواء من ألياف بصريه مزروعة واحده أو متعددة.

الارتباطات العصبية من الاستجابات السلوكية يمكن ان تختلف تبعا لمجموعه متنوعة من العوامل. في هذا المثال ، استخدمنا في الجسم ألياف الضوئية الفوتومتري لقياس نشاط محطات محور عصبي من منطقه طائي الجانبية (lha) التي تنتهي في عنان وحشي الجانبية (lha). تم حقن الفئران نوع البرية مع فيروس المرتبطة adeno (AAV) ...

Watch this Scientific Journal Video about Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals at JoVE.com

Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals

هذا البروتوكول تفاصيل كيفيه تنفيذ وأداء التسجيلات الضوئية متعددة ألياف ، وكيفيه تصحيح للتحف المستقلة الكالسيوم ، والاعتبارات الهامه للتصوير الضوئي ثنائي اللون.

القياس الضوئي متعدد ألياف لتسجيل النشاط العصبي في الكائنات المتحركة بحريه

Recording the activity of a group of neurons in a freely-moving animal is a challenging undertaking. Moreover, as the brain is dissected into smaller and ...

يجمع التصوير الضوئي للألياف CSOM بين مؤشر مخصص مرمز وراثيًا وألياف بصرية لمراقبة النشاط العصبي في الحيوان الذي يتحرك بحرية. وهو أمر بالغ الأهمية لفهم كيفية مجموعة معينة من الخلايا العصبية تلعب في توجيه أو الاستجابة لعمل أو حافز. هذه التقنية هي طريقة يمكن الوصول إليها للتسجيل من مناطق محددة في الدماغ يتم تعريفها من خلال الاتصال أو الملفات الشخصية الوراثية ، مع المدمج في السيطرة على فصل الإشارة إلى الضوضاء.إظهار المعالج سيكون، إيكاترينا مريخوفا، طالبة دراسات عليا في مختبري. تبدأ من خلال تخفيف جميع مسامير على مترجم محور خمسة. المسمار في الحبل التصحيح إلى محول الذي هو الملصقة على مترجم المحور الخمسة.ثم بدوره على ضوء 470 نانومتر استثارة في انخفاض الطاقة ووضع غيض من الألياف مشيرا إلى شريحة بلاستيكية الفلورسنت السيارات. السجل التالي من أشباه الموصلات المعدنية أكسيد أو كاميرا CMOS في الوضع الحي. زيادة الربح أو ضبط جدول البحث حتى تظهر الصورة عند النقطة المحورية للهدف.تقدم المترجم محور خمسة نحو الهدف ضمان أن 470 نانومتر ضوء يتركز على الألياف في نهاية SMA أو FC من الحبل التصحيح، حتى يمكن حل صورة على الكاميرا. وأخيراً، قم بضبط محاور X و Y حتى يتم توسيط الصورة وحلها بشكل جيد. تصور الضوء المنبعث من نهاية variole من الحبل التصحيح, كما ينبغي أن تظهر كدائرة متساوي التروبية.تبدأ من خلال تشغيل جميع الأضواء الإثارة لتصور أفضل الألياف. وضبط مكاسب الكاميرا بحيث لا يتم مشبعة بكسل، وصورة واضحة من الألياف موجودة. ثم تأخذ صورة أولية.رسم المناطق ذات الاهتمام أو ROIS حول الألياف. والاحتفاظ بها لقياس قيم شدة المتوسط أثناء التسجيلات. للتسجيلات الألياف متعددة، اختبار للمستقلين عن طريق تسجيل مباشر من جميع الألياف.أشر إلى ألياف واحدة نحو مصدر الضوء، واضغط بإصبع. مراقبة التقلبات في القناة. ثم تطبيق الشريط الملون على نهاية الألياف إلى التسمية التي توازي العائد على الاستثمار الذي الألياف.وأخيرا، قم بإعداد منطقة التسجيل عن طريق تعليق الحبل التصحيح فوق الساحة باستخدام المدرجات، المشابك، وحاملات. وأخيرا، تأكد من أن الحيوان لن تكون محدودة في الحركة بطول الألياف ويمكن أن تتحرك بحرية في جميع أنحاء الساحة بأكملها. تبدأ من خلال فحص نهاية ألياف الحبل التصحيح بالعين، ومع مجهر الألياف المصغرة.إذا كان سطح الألياف هو خدش، وإعادة تلميع الألياف باستخدام الألياف فيلم تلميع مع حصى غرامة. ثم تنظيف نهايات جست من الحبل التصحيح مع 70٪ الإيثانول والقطن طرف قضيب. تنظيف الألياف البصرية cannulas باستخدام 70٪ الإيثانول والقطن طرف قضيب.قم بتوصيل نهاية الزى من الحبل اللاصق بالألياف المزروعة باستخدام كم خزفي مغطى بأنبوب أسود. أثناء الاتصال، تأكد من أن الأكمام ضيقة. السماح للحيوان لاسترداد لبضع دقائق.ثم ابدأ بتسجيل الإشارة البصرية، وقم بتشغيل التجربة. بينما تسجيل إبقاء العين دقيق على التتبع الحية لضمان جودة التسجيلات. ومشاهدة أي يقفز في إشارة، مشيرا إلى الأكمام ليست ضيقة بما فيه الكفاية.للتسجيلات المزدوجة اللون، إضافة 516 nanometer LED إلى نظام القياس الضوئي لإثارة استشعار الكالسيوم الفلورسنت الأحمر، والمرايا والفلاتر dichroic المناسبة. ثم إضافة تقسيم صورة بين الهدف وكاميرا CMOS لفصل أطوال موجة الانبعاثات الخضراء والحمراء. وأخيرا، رسم ROIS حول جميع الألياف في كل من الألوان، الأحمر والأخضر.تأكد من تحديد كل عائد استثمار بوضوح مع الألياف والقناة المقابلة. تشغيل الإثارة في وقت واحد مع 470 نانومتر، و 560 المصابيح نانومتر، وتناوب عليها مع 410 نانومتر LED. وتشير النتائج إلى أن الفلورس المقاس زاد بشكل كبير بالتزامن مع إدارة نفث الهواء للفئران مع تنشيط مسار LHA-LHB.ومع ذلك ، في الفئران التي تعبر عن البروتين الفلوري الأخضر أو GFP ، لم يتم اكتشاف أي تغيير في الإشارة أثناء إدارة نفث الهواء. هذه التقنية تسمح للباحثين لتسجيل معقول من نوع معين من الخلايا في مناطق مختلفة من الدماغ. بينما الحيوان يتصرف بحريةوهذا يعزز القدرة على تشريح وظائف هذه المناطق الدماغ لأنها تتعلق السلوك.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

عالية الكثافة تسجيلات EEG من الفئران تتحرك بحرية باستخدام بوليميد المستندة Microelectrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

تصميم و تركيب وميكرودريفي الترا ضوء الميكانيكية للتسجيلات العصبية المزمنة في الحيوانات الصغيرة

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

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 ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

تسجيل إمكانات العمل احدة الخلايا العصبية &#39;من التنقل بحرية في جميع أنحاء الحمام ثلاث مراحل التعلم

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

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 ...

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

رواية السلوكية الفحص المعنية بالتحقيق في الردود ذوقي الفردي، بحرية يتحرك النحل تلعثم (<em&gt; Bombus تيريستريس</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

تسجيل إيغ في التحرك بحرية الفئران حديثي الولادة باستخدام طريقة رواية

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

التسجيلات المتزامنة الإمكانات الميدانية المحلية القشرية، ورسم القلب، اليكتروميوجرام وإيقاع من الفئران تتحرك بحرية في التنفس

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

تسجيلات التخطيط الدماغي موسع من الانتقال بحرية الخنازير

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

ميكرودياليسيس أحماض الأمينية ضادات خلال تسجيلات التخطيط الدماغي في الانتقال بحرية الفئران

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...