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

Эта работа была поддержана грантом Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC: RGPIN-2017-06131) к К.П. К.П. является ФСК Чрчер-Бурсье. Мы также благодарим Plateforme d'Outils Mol'culaires (https://www.neurophotonics.ca/fr/pom) за производство вирусных векторов, используемых в данном исследовании.

Все эксперименты проводились в соответствии с институциональными комитетами по уходу и использованию животных Калифорнийского университета в Сан-Диего и Канадским руководством по уходу и использованию лабораторных животных и были одобрены Университетом Лавал по защите животных Ко?...

<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>

Фотометрия клетчатки является доступным подходом, который позволяет исследователям записывать динамику навалом кальция из определенных нейронных популяций у свободно движущихся животных. Этот метод может быть объединен с широким спектром поведенческих тестов, в том числе "движение ...

Способность соотносить нейронные реакции с определенными аспектами поведения животного имеет решающее значение для понимания роли конкретной группы нейронов играет в режиссуре или реагировании на действие или стимул. Учитывая сложность поведения животных, с множеством внутренних состояний и внешних стимулов, которые могут повлиять даже на простейшие действия, запись сигнала с односудебным разрешением оснащает исследователей необходимыми инструментами для преодоления этих Ограничения.
Волоконная фотометрия стала методом выбора для многих исследователей в области системной нейронауки из-за его относительной простоты по сравнению с другими методами записи in vivo, его высоким соотношением сигнала к шуму, а также способностью записываться в различных поведенческие парадигмы1,2,3,4,5,6,7,8. В отличие от традиционных электрофизиологических методов, фотометрия является оптическим подходом, наиболее часто используемым в сочетании с генетически закодированными индикаторами кальция (GECIs, серия GCaMP)9. ГИКи меняют свою способность к флуоресцизму в зависимости от того, связаны ли они с кальцием. Потому что внутренняя концентрация кальция в нейронах очень жестко регулируется и напряжения-gated кальциевых каналов открыты, когда нейрон пожаров потенциал действия, переходное увеличение внутренней концентрации кальция, что приводит к переходным увеличениям в способность GECI к флуоресценции, может быть хорошим прокси для нейронов стрельбы9.
С помощью волоконной фотометрии, возбуждая свет направлен вниз тонкой, многопользовательской оптической волокна в мозг, и сигнал выбросов собирается обратно через то же волокно. Поскольку эти оптические волокна легкие и сгибаемые, животное может двигаться в основном беспрепятственно, что делает этот метод совместимым с широким спектром поведенческих тестов и условий. Некоторые условия, такие как быстрые движения или изгиб волоконно-оптического патча шнур за радиус, в котором он может поддерживать общее внутреннее отражение, может ввести сигнал артефактов. Чтобы дизабигват сигнал от шума, мы можем использовать свойство GCaMP известный как "изосбестной точки". Кратко, с GCaMP, по мере того как длина волны света возбуждения перенесена к левой стороне, своя излучение в кальцием-связанном положении уменьшает и излучение в кальцием-unbound положении незначительно увеличивает. Точка, в которой относительная интенсивность этих двух выбросов равна, называется изосбестной точкой. Когда GCaMP возбужденных в этот момент, его выброс не влияет на изменения во внутренних концентрациях кальция, и дисперсия в сигнале чаще всего из-за затмения сигнала от overbending волоконно-оптического патча шнура или движения нервной ткани по отношению к имплантированному волокну.
Одноединая единица электрофизиологии по-прежнему является золотым стандартом для свободно движущихся записей in vivo из-за его одноклеточного и однопикового разрешения уровня. Тем не менее, это может быть трудно определить молекулярной идентичности клеток, регистрируются, и после специального анализа может быть довольно трудоемким. Хотя волоконная фотометрия не имеет одноклеточного разрешения, она позволяет исследователям задавать вопросы, которые невозможно решить с помощью традиционных методов. Сочетание вирусных стратегий с трансгенными животными, экспрессия ГГИС может быть направлена на генетически определенные типы нейронов для записи популяционно-или проекционно-определенной нейронной активности, которая может быть выполнена путем мониторинга сигнала кальция непосредственно на аксон терминалы10,11. Кроме того, имплантируя несколько волоконно-оптических канюли, можно одновременно контролировать нейронную активность из нескольких областей мозга и путей в одном животном12,13.
В этой рукописи мы описываем технику одно- и многоволоконной фотометрии, как исправить для независях от кальция артефактов, и подробно, как выполнять моно- и двухцветные записи. Мы также приведив примеры типов вопросов, которые он позволяет задать и их возрастающие уровни сложности (см. рисунок 1). Установка фотометрии волокна для многоволоконных записей, описанных в этом протоколе, может быть построена с помощью списка материалов, найденных на https://sites.google.com/view/multifp/hardware(рисунок 2).
Важно, чтобы система была оборудована как для 410 нм и 470 нм возбуждающие длины волн для кальция-независимых и кальциевых зависимых флуоресценции выбросов от GCaMP6 или его вариантов. Для пользовательских настроек или если нет доступного программного обеспечения для запуска системы, можно использовать бесплатную программу bonsai (http://www.open-ephys.org/bonsai/) с открытым исходным кодом. Кроме того, волоконная фотометрия может проходить через MATLAB (например, https://github.com/deisseroth-lab/multifiber)12 или другой язык программирования14. Программное и аппаратное обеспечение системы должно позволить манипулировать как 410 нм и 470 нм светодиодов и камеры, извлечение изображений (Рисунок 2), и расчет средней интенсивности флуоресцентных в регионах интереса (ROIs) обращается вокруг волокон на изображения. Выход должен быть таблицей значений средней интенсивности, записанных с 470 нм и 410 нм светодиодов от каждого волокна в патч шнур. При выполнении многоволоконных экспериментов, 400 мкм в комплекте волокон может ограничить движение мышей. В таких случаях мы рекомендуем использовать 200 мкм патч шнуры, которые обеспечивают большую гибкость. Это также может быть возможным использовать меньшие манекен кабели во время тренировки мышей.
Очень важно, чтобы иметь возможность извлечь очки времени для событий, представляющих интерес во время приобретения волоконной фотометрии. Если система не обеспечивает встроенную систему для интеграции TTL для конкретных событий, альтернативная стратегия заключается в присвоении отметки времени отдельным точкам времени, записанным в соответствие с конкретнымвременем и событиями в ходе эксперимента. Штамповка времени может быть выполнена с помощью компьютерных часов.

<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

Запись активности группы нейронов в свободно движущемся животном является сложной задачей. Кроме того, по мере того, как мозг расчленяется на все более мелкие и малые функциональные подгруппы, запись по проекциям и/или генетически определенным субпопуляциям нейронов становится первостепенной. Волоконная фотометрия является доступным и мощным подходом, который может преодолеть эти проблемы. Объединив оптические и генетические методологии, нейронная активность может быть измерена в глубоких структурах мозга путем выражения генетически закодированных индикаторов кальция, которые преобразуют нейронную активность в оптический сигнал, который можно легко измерить. Текущий протокол детализирует компоненты многоволоконной системы фотометрии, как получить доступ к глубоким структурам мозга для доставки и сбора света, метод учета артефактов движения, и как обрабатывать и анализировать флуоресцентные сигналы. Протокол детализирует экспериментальные соображения при выполнении одно- и двойной цветизображения, от одного или нескольких имплантированных оптических волокон.

Нейронные корреляты поведенческих реакций могут варьироваться в зависимости от различных факторов. В этом примере мы использовали фотометрию волокна in vivo для измерения активности аксонных терминалов из боковой гипоталамической области (LHA), которые заканчиваются в боковой хабенуле (L...

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

В этом протоколе подробно описано, как осуществлять и выполнять многоволоконные фотометрические записи, как исправить для независях от кальция артефактов, а также важные соображения для двухцветной фотометрической визуализации.

Мульти-Волокно Фотометрия для записи нейронной активности в свободно движущихся животных

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 ...

Волокно фотометрии CSOM изображения сочетает в себе генетически закодированный пользовательский индикатор и оптические волокна для мониторинга нейронной активности в свободно движущихся животных. Что имеет решающее значение для понимания того, как определенная группа нейронов играть в руководстве или реагирования на действия или стимул. Этот метод является доступным способом записи из конкретных областей мозга, которые определяются их связи или генетических профилей, со встроенным контролем, чтобы отделить сигнал к шуму.Демонстрацией процессора будет Екатерина Марсьянова, аспирантка моей лаборатории. Начните с ослабления всех винтов на пятиосевом переводчике. Винт в шнуре патча к адаптеру, который прикреплен к пятиосевому переводчику.Затем включите 470 нанометровый свет возбуждения при низкой мощности и распоите кончик волокна, указывая на автоматическую флуоресцентную пластиковую горку. Следующая запись с бесплатного полупроводника оксида металла или камеры CMOS в режиме живого времени. Увеличьте выигрыш или отрегулируйте таблицу осмотра до тех пор, пока изображение не будет видно в координационном центре цели.Заранее пять оси переводчика к цели обеспечения того, чтобы 470 нанометровый свет по центру на волокна на SMA или FC конце патч шнура, пока изображение не может быть решена на камеру. Наконец, отрегулируйте оси X и Y до тех пор, пока изображение не будет по центру и не будет хорошо решено. Визуализуй свет, излучаемый вариолным концом шнура патча, так как он должен выглядеть как изотропный круг.Начните с включением всех возбудимых огней, чтобы лучше визуализировать волокна. И настроить камеру выгоды так, что нет пикселей насыщены, и четкое изображение волокон присутствуют. Затем сделай предварительный снимок.Нарисуйте области интереса или ROIS вокруг волокон. И держать их для измерения средних значений интенсивности во время записи. Для нескольких волоконных записей, тест для независимых путем живой записи из всех волокон.Навельсив одно волокно к источнику света и нажмите пальцем. Наблюдайте колебания в канале. Затем нанесите цветную ленту на конец волокон, чтобы обозначить, какая рентабельность инвестиций соответствует какому волокну.Наконец, настроить область записи, повесив патч шнур над ареной с помощью стендов, зажимов и держателей. Наконец, убедитесь, что животное не будет ограничено в движении по длине волокна и может свободно перемещаться по всей арене. Начните с осмотра дистального конца волокон шнура патча на глаз, и с мини-микроскопом волокна.Если поверхность волокон поцарапана, повторно отполировать волокна с помощью волокна полировки пленки с тонкой песка. Затем очистить дистальные концы шнура патч с 70%этанола и хлопка наконечник аппликатора. Очистите волоконно-оптические канюли с использованием 70% этанола и хлопчатобумажного наконечника аппликатора.Подключите вариольной конец шнура патча к имплантированной клетчатке с помощью керамического сплит-рукава, покрытого черной сужающейся трубкой. Во время соединения убедитесь, что рукав плотный. Позвольте животному восстановиться в течение нескольких минут.Затем начните записывать оптический сигнал и запустите эксперимент. Во время записи внимательно следите за живым следом, чтобы обеспечить качество записи. И следите за любыми прыжками в сигнале, указывая на то, что рукав недостаточно плотный.Для двухцветных записей добавьте светодиод 516 нанометров в систему фотометрии, чтобы возбудить красный флуоресцентный датчик кальция, а также соответствующие дихроические зеркала и фильтры. Затем добавьте сплиттер изображения между целью и камерой CMOS, чтобы отделить зеленые и красные длины волны излучения. Наконец, рисовать ROIS вокруг всех волокон в обоих цветах, красный и зеленый.Убедитесь в том, чтобы четко определить каждую рентабельность инвестиций с соответствующим волокном и каналом. Триггер одновременного возбуждения с 470 нанометров, и 560 нанометров светодиодов, и чередовать их с 410 нанометров светодиод. Результаты показывают, что измеренная флуоресценция значительно увеличилась одновременно с администрированием воздушных затяжек для мышей с активацией пути LHA-LHB.Однако у мышей, выражаюющих зеленый флуоресцентный белок или GFP, никаких изменений в сигнале не было обнаружено во время введения воздушных клубы. Этот метод позволяет исследователям разумно записывать из определенного типа клеток в различных областях мозга. В то время как животное свободно ведет себя.Это еще больше обувяет способность вскрывать функции этих областей мозга, поскольку они связаны с поведением.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Высокая плотность ЭЭГ Записи свободно движущихся мышей использованием полиимида основе Микроэлектродные

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

Проектирование и монтаж Сверхлегкий моторизованная Microdrive при хронических нейронных Recordings у мелких животных

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

Multi-единицы Запись методы для характеристики нейронной активности в Locust (<em&gt; Schistocerca Americana</em&gt;) Обонятельные схемы

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

Запись потенциалов действия отдельных нейронов &#39;свободно перемещаться Голуби на трех этапах обучения

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

Нейронной активности распространения в разложенном гиппокампа подготовки с проникающим Micro-электрода массив

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

Роман Поведенческий Анализ по расследованию вкусовой ответов отдельных, свободно движущихся шмелей (<em&gt; Шмель земляной</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

Запись ЭЭГ в свободно перемещающихся крысах новорожденных с использованием нового метода

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

Одновременной записи корковых местных потенциалов поля, электрокардиограмма, электромиограммы и дыхательный ритм от свободно движущихся крыса

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

Неинвазивный ЭЭГ записи от свободно перемещающихся поросят

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

Микродиализом возбуждающих аминокислот во время записи ЭЭГ в свободно перемещающихся крысы

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