Name: successful in vivo calcium imaging with a head-mount miniaturized microscope in the amygdala of freely behaving mouse
Uploaded: 2020-08-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Successful In vivo Calcium Imaging with a Head-Mount Miniaturized Microscope in the Amygdala of Freely Behaving Mouse at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch Stipendien der Samsung Science and Technology Foundation (Projektnummer SSTF-BA1801-10) unterstützt.

Alle Verfahren wurden von der Animal Ethics Committee am Korea Advanced Institute of Science and Technology genehmigt. Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit der Leitlinie des Institutionellen Ausschusses für Tierpflege und -nutzung durchgeführt.
HINWEIS: Dieses Protokoll besteht aus sechs Hauptschritten: Virusinjektionschirurgie, GRIN-Linsenimplantatchirurgie, Validierung der GRIN-Linsenimplantation, Baseplattenbefestigung, optische Aufzeichnung des GCaMP-Signals während eines Ver...

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	<li>Gonzalez, W. G., Zhang, H., Harutyunyan, A., Lois, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistence+of+neuronal+representations+through+time+and+damage+in+the+hippocampus.">Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus.</a> Science. 365 (6455), 821-825 (2019).</li><li>Ghandour, 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=Orchestrated+ensemble+activities+constitute+a+hippocampal+memory+engram.">Orchestrated ensemble activities constitute a hippocampal memory engram.</a> Nature Communications. 10 (1), 2637 (2019).</li><li>Grundemann, 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=Amygdala+ensembles+encode+behavioral+states.">Amygdala ensembles encode behavioral states.</a> Science. 364 (6437), (2019).</li><li>Krabbe, 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=Adaptive+disinhibitory+gating+by+VIP+interneurons+permits+associative+learning.">Adaptive disinhibitory gating by VIP interneurons permits associative learning.</a> Nature Neuroscience. 22 (11), 1834-1843 (2019).</li><li>Betley, J. 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=Neurons+for+hunger+and+thirst+transmit+a+negative-valence+teaching+signal.">Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal.</a> Nature. 521 (7551), 180-185 (2015).</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 (2015).</li><li>LeDoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emotion+circuits+in+the+brain.">Emotion circuits in the brain.</a> Annual Review of Neuroscience. 23, 155-184 (2000).</li><li>Burgoyne, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+calcium+sensor+proteins:+generating+diversity+in+neuronal+Ca2++signalling.">Neuronal calcium sensor proteins: generating diversity in neuronal Ca2+ signalling.</a> Nature Reviews Neuroscience. 8 (3), 182-193 (2007).</li><li>Miyakawa, 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=Synaptically+activated+increases+in+Ca2++concentration+in+hippocampal+CA1+pyramidal+cells+are+primarily+due+to+voltage-gated+Ca2++channels.">Synaptically activated increases in Ca2+ concentration in hippocampal CA1 pyramidal cells are primarily due to voltage-gated Ca2+ channels.</a> Neuron. 9 (6), 1163-1173 (1992).</li><li>Denk, W., Yuste, R., Svoboda, K., 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=Imaging+calcium+dynamics+in+dendritic+spines.">Imaging calcium dynamics in dendritic spines.</a> Current Opinion in Neurobiology. 6 (3), 372-378 (1996).</li><li>Mank, 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=A+genetically+encoded+calcium+indicator+for+chronic+in+vivo+two-photon+imaging.">A genetically encoded calcium indicator for chronic in vivo two-photon imaging.</a> Nature Methods. 5 (9), 805-811 (2008).</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, 2 (2013).</li><li>Nakai, J., Ohkura, M., Imoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+signal-to-noise+Ca(2+)+probe+composed+of+a+single+green+fluorescent+protein.">A high signal-to-noise Ca(2+) probe composed of a single green fluorescent protein.</a> Nature Biotechnology. 19 (2), 137-141 (2001).</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=Optimization+of+a+GCaMP+calcium+indicator+for+neural+activity+imaging.">Optimization of a GCaMP calcium indicator for neural activity imaging.</a> Journal of Neuroscience. 32 (40), 13819-13840 (2012).</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>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=High-performance+calcium+sensors+for+imaging+activity+in+neuronal+populations+and+microcompartments.">High-performance calcium sensors for imaging activity in neuronal populations and microcompartments.</a> Nature Methods. 16 (7), 649-657 (2019).</li><li>Zariwala, H. 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=A+Cre-dependent+GCaMP3+reporter+mouse+for+neuronal+imaging+in+vivo.">A Cre-dependent GCaMP3 reporter mouse for neuronal imaging in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 32 (9), 3131-3141 (2012).</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> Nature Neuroscience. 14 (8), 1089-1093 (2011).</li><li>Huber, 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=Multiple+dynamic+representations+in+the+motor+cortex+during+sensorimotor+learning.">Multiple dynamic representations in the motor cortex during sensorimotor learning.</a> Nature. 484 (7395), 473-478 (2012).</li><li>Grewe, B. 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=Neural+ensemble+dynamics+underlying+a+long-term+associative+memory.">Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory.</a> Nature. 543 (7647), 670-675 (2017).</li><li>Cai, 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=A+shared+neural+ensemble+links+distinct+contextual+memories+encoded+close+in+time.">A shared neural ensemble links distinct contextual memories encoded close in time.</a> Nature. 534 (7605), 115-118 (2016).</li><li>Lin, M. Z., Schnitzer, M. J. <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+indicators+of+neuronal+activity.">Genetically encoded indicators of neuronal activity.</a> Nature Neuroscience. 19 (9), 1142-1153 (2016).</li><li>Zhang, 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=Miniscope+GRIN+Lens+System+for+Calcium+Imaging+of+Neuronal+Activity+from+Deep+Brain+Structures+in+Behaving+Animals.">Miniscope GRIN Lens System for Calcium Imaging of Neuronal Activity from Deep Brain Structures in Behaving Animals.</a> Current Protocols in Neuroscience. 86 (1), 56 (2019).</li><li>Jacob, A. 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+Compact+Head-Mounted+Endoscope+for+In+vivo+Calcium+Imaging+in+Freely+Behaving+Mice.">A Compact Head-Mounted Endoscope for In vivo Calcium Imaging in Freely Behaving Mice.</a> Current Protocols in Neuroscience. 84 (1), 51 (2018).</li><li>Ghosh, K. 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=Miniaturized+integration+of+a+fluorescence+microscope.">Miniaturized integration of a fluorescence microscope.</a> Nature Methods. 8 (10), 871-878 (2011).</li><li>Xiong, B., 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=Precise+Cerebral+Vascular+Atlas+in+Stereotaxic+Coordinates+of+Whole+Mouse+Brain.">Precise Cerebral Vascular Atlas in Stereotaxic Coordinates of Whole Mouse Brain.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 11, 128 (2017).</li><li>Mukamel, E. A., Nimmerjahn, A., Schnitzer, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+analysis+of+cellular+signals+from+large-scale+calcium+imaging+data.">Automated analysis of cellular signals from large-scale calcium imaging data.</a> Neuron. 63 (6), 747-760 (2009).</li><li>Millhouse, O. E., DeOlmos, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+configurations+in+lateral+and+basolateral+amygdala.">Neuronal configurations in lateral and basolateral amygdala.</a> Neuroscience. 10 (4), 1269-1300 (1983).</li><li>McDonald, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+organization+of+the+lateral+and+basolateral+amygdaloid+nuclei+in+the+rat.">Neuronal organization of the lateral and basolateral amygdaloid nuclei in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 222 (4), 589-606 (1984).</li><li>McDonald, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurons+of+the+lateral+and+basolateral+amygdaloid+nuclei:+a+Golgi+study+in+the+rat.">Neurons of the lateral and basolateral amygdaloid nuclei: a Golgi study in the rat.</a> Journal of Comparative Neurology. 212 (3), 293-312 (1982).</li></ol>

Geschickte Operationstechniken sind unerlässlich, um eine erfolgreiche optische Kalzium-Bildgebung in vivo mit Kopf-Mount-Miniaturmikroskopie in tieferen Hirnregionen wie der Amygdala zu erreichen, wie wir sie hier beschrieben haben. Obwohl dieses Protokoll eine Richtlinie für optimierte chirurgische Prozesse der Grundplattenbefestigung und der GRIN-Linsenimplantation bietet, können zusätzliche Optimierungsprozesse für kritische Schritte erforderlich sein. Wie im Protokollabschnitt erwähnt, müssen Amygdala-Koordin...

Kalzium ist ein allgegenwärtiger zweiter Botenstoff, der eine entscheidende Rolle in fast allen Zellfunktionen spielt8. In Neuronen führen Aktionspotentialabschuss und synaptische Sendeleistung zu einer schnellen Veränderung der intrazellulären freien [Ca2+]9,10. Daher bietet die Verfolgung von Kalziumtransienten die Möglichkeit, die neuronale Aktivität zu überwachen. GECIs sind leistungsstarke Werkzeuge, die die Überwachung [Ca2+] in definierten Zellpopulationen und intrazellulären Kompartimenten11,12ermöglichen. Unter vielen verschiedenen Arten von proteinbasiertem Kalziumindikator ist GCaMP, eine Ca2+-Sonde, die auf einem einzigen GFP-Molekül13basiert, die am meisten optimierte und daher am weitesten verbreitete GECI. Durch mehrere Runden des Engineerings wurde eine Reihe von Varianten von GCaMP entwickelt12,14,15,16. Wir verwenden einen der kürzlich entwickelten GCaMPs, GCaMP7b, in diesem Protokoll16. GCaMP-Sensoren haben wesentlich zur Untersuchung der Funktionen des neuronalen Schaltkreises in einer Reihe von Modellorganismen beigetragen, wie z. B. der Abbildung von Ca2+ Transienten während der Entwicklung17, in vivo Bildgebung in einer spezifischen kortikalen Schicht18, Messung der Schaltungsdynamik im Motoraufgabenlernen19 und Bildgebung der Zellensembleaktivität im Zusammenhang mit assoziativem Angstgedächtnis im Hippocampus und Amygdala20,21.
Optische Bildgebung von GECIs hat mehrere Vorteile22. Die genetische Codierung ermöglicht es, GECIs für einen längeren Zeitraum stabil in einer bestimmten Teilmenge von Zellen zu exprimieren, die durch genetisches Profil oder spezifische Muster anatomischer Konnektivität definiert sind. Optische Bildgebung ermöglicht in vivo chronische simultane Überwachung von Hunderten bis Tausenden von Neuronen bei lebenden Tieren. Einige optische Bildgebungssysteme wurden für die In-vivo-Bildgebung und Analyse von GECIs im Gehirn frei verhaltender Mäuse mit miniaturisierten Fluoreszenzmikroskopen21,23,24,25entwickelt. Obwohl die optische Bildgebungstechnik in vivo, die auf GECIs, GRIN-Objektiv und einem Head-Mount-Miniaturmikroskop basiert, ein leistungsfähiges Werkzeug ist, um den Zusammenhang zwischen neuronaler Schaltkreisaktivität und Verhalten zu untersuchen, war die Anwendung dieser Technologie auf die Amygdala aufgrund mehrerer technischer Probleme im Zusammenhang mit der Ausrichtung der GRIN-Linse auf Zellen, die GECIs in der Amygdala exzieren, ohne Bewegungsartefakte zu verursachen, die die Qualität der Bildaufnahme stark reduzieren und Zellen finden, die GECIs exdrücken. Dieses Protokoll soll eine hilfreiche Richtlinie für chirurgische Verfahren der Baseplate-Anhaftung und GRIN-Linsenimplantation bieten, die entscheidende Schritte für eine erfolgreiche optische Kalzium-Bildgebung in vivo in der Amygdala sind. Obwohl dieses Protokoll auf die Amygdala abzielt, sind die meisten hier beschriebenen Verfahren allgemein auf andere tiefere Hirnregionen anwendbar. Obwohl dieses Protokoll auf einem bestimmten System (z. B. Inscopix) basiert, kann derselbe Zweck leicht mit anderen alternativen Systemen erreicht werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:666px;" width="665">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">26G needle</td>
			<td style="width:121px;">BD</td>
			<td align="right" style="width:161px;">302002</td>
			<td style="width:167px;">Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">AAV1-Syn-GCaMP7b-WPRE</td>
			<td style="width:121px;">Addgene</td>
			<td style="width:161px;">104493-AAV1</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">AAV2/1-CaMKii&#945;-GFP</td>
			<td style="width:121px;">custom made</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Acrylic-Dental cement (Ortho-jet Acrylic Pink)</td>
			<td style="width:121px;">Lang</td>
			<td style="width:161px;">1334-pink</td>
			<td>Surgery &#38; Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Air flow manipulator</td>
			<td style="width:121px;">Neurotar</td>
			<td style="width:161px;">NTR000253-04</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Amoxicillin</td>
			<td style="width:121px;">SIGMA</td>
			<td style="width:161px;">A8523-5G</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Baseplate</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-002192</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Baseplate cover</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-002193</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Behavioral apparatus (chamber)</td>
			<td style="width:121px;">Coulbourn Instrument</td>
			<td style="width:161px;">Testcage</td>
			<td>Behavior test</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Behavioral apparatus (software)</td>
			<td style="width:121px;">Coulbourn Instrument</td>
			<td style="width:161px;">Freeze Frame</td>
			<td>Behavior test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carbon cage</td>
			<td style="width:121px;">Neurotar</td>
			<td style="width:161px;">180mm x 70mm</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carprofen</td>
			<td style="width:121px;">SIGMA</td>
			<td style="width:161px;">PHR1452-1G</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Data processing software</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">INSCOPIX Data Processing Software</td>
			<td>Baseplate Attachment &#38; Behavior test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dexamethasone</td>
			<td style="width:121px;">SIGMA</td>
			<td style="width:161px;">D1756-500MG</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Drill</td>
			<td style="width:121px;">Seyang</td>
			<td style="width:161px;">marathon-4</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Drill bur</td>
			<td style="width:121px;">ELA</td>
			<td style="width:161px;">US1/2, Shank104</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass needle</td>
			<td style="width:121px;">WPI</td>
			<td style="width:161px;">PG10165-4</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">GRIN lens (INSCOPIX Proview Lens Probe)</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-002208</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hamilton Syringe</td>
			<td style="width:121px;">Hamilton</td>
			<td align="right" style="width:161px;">84875</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Head plate</td>
			<td style="width:121px;">Neurotar</td>
			<td style="width:161px;">Model 5</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hex-key</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-004195</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laptop computer</td>
			<td style="width:121px;">Samsung</td>
			<td style="width:161px;">NT950XBV</td>
			<td>Surgery &#38; Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lens holder, Stereotaxic rod (INSCOPIX proview implant kit)</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-004223</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microscope gripper</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">1050-002199</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Microscope, DAQ software, hardware</td>
			<td style="width:121px;">INSCOPIX</td>
			<td style="width:161px;">nVista 3.0</td>
			<td>Baseplate Attachment &#38; Behavior test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mobile homecage</td>
			<td style="width:121px;">Neurotar</td>
			<td style="width:161px;">MHC V5</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Moterized arm</td>
			<td style="width:121px;">Neurostar</td>
			<td style="width:161px;">Customized</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Moterized arm software</td>
			<td style="width:121px;">Neurostar</td>
			<td style="width:161px;">Customized</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">NI board</td>
			<td style="width:121px;">National instrument</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Behavior test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Removable epoxy bond</td>
			<td style="width:121px;">WPI</td>
			<td style="width:161px;">Kwik-Cast</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Resin cement (Super-bond)</td>
			<td style="width:121px;">Sun medical</td>
			<td style="width:161px;">Super bond C&#38;B</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Skull screw</td>
			<td style="width:121px;">Stoelting</td>
			<td align="right" style="width:161px;">51457</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stereotaxic electrode holder</td>
			<td style="width:121px;">ASI</td>
			<td style="width:161px;">EH-600</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stereotaxic frame</td>
			<td style="width:121px;">Stoelting</td>
			<td align="right" style="width:161px;">51600</td>
			<td>Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stereotaxic manipulator</td>
			<td style="width:121px;">Stoelting</td>
			<td align="right" style="width:161px;">51600</td>
			<td>Baseplate Attachment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

successful in vivo calcium imaging with a head-mount miniaturized microscope in the amygdala of freely behaving mouse

In vivo Echtzeit-Überwachung von neuronalen Aktivitäten bei frei beweglichen Tieren ist einer der wichtigsten Ansätze, um neuronale Aktivität mit Verhalten zu verknüpfen. Zu diesem Zweck wurde eine in vivo-Bildgebungstechnik entwickelt, die Kalziumtransienten in Neuronen mithilfe genetisch kodierter Calciumindikatoren (GECIs), eines miniaturisierten Fluoreszenzmikroskops und einer Gradienten-Refraktiven-Index-Linse (GRIN) erkennt und erfolgreich auf viele Gehirnstrukturen1,2,3,4,5,6angewendet. Diese bildgebende Technik ist besonders leistungsfähig, da sie eine chronische simultane Bildgebung genetisch definierter Zellpopulationen über einen längeren Zeitraum bis zu mehreren Wochen ermöglicht. Obwohl nützlich, diese bildgebende Technik wurde nicht leicht auf Gehirnstrukturen angewendet, die tief im Gehirn wie Amygdala, eine wesentliche Gehirnstruktur für emotionale Verarbeitung und assoziative Angst Gedächtnis7lokalisieren. Es gibt mehrere Faktoren, die es schwierig machen, die bildgebende Technik auf die Amygdala anzuwenden. Zum Beispiel treten Bewegungsartefakte in der Regel häufiger während der Bildgebung in den tieferen Hirnregionen auf, weil ein tief in das Gehirn implantiertes Kopf-Mount-Mikroskop relativ instabil ist. Ein weiteres Problem ist, dass der seitliche Ventrikel in der Nähe der implantierten GRIN-Linse positioniert ist und seine Bewegung während der Atmung zu hochunregelmäßigen Bewegungsartefakten führen kann, die nicht leicht korrigiert werden können, was es schwierig macht, eine stabile bildgebende Ansicht zu bilden. Da die Zellen in der Amygdala in der Regel in einem ruhenden oder anästhesierten Zustand ruhig sind, ist es schwierig, die Zielzellen, die GECI in der Amygdala exzieren, während des Baseplating-Verfahrens für eine spätere Bildgebung zu finden und zu fokussieren. Dieses Protokoll bietet eine hilfreiche Anleitung, wie zellen, die GECI in der Amygdala exemiten, effizient mit einem miniaturisierten Mikroskop mit Kopfmontage für eine erfolgreiche In-vivo-Calcium-Bildgebung in einer so tieferen Hirnregion gezielt werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Protokoll auf einem bestimmten System (z. B. Inscopix) basiert, aber nicht darauf beschränkt ist.

Validierung der GRIN-Linsenimplantation Bevor die Grundplatte chronisch durch Zementieren am Gehirn befestigt wird, muss die GRIN-Linsenimplantation validiert werden. Bei Tieren mit erfolgreicher Linsenimplantation wurden sowohl GCaMP-Extierzellen als auch Blutgefäße innerhalb eines Fokalebenenbereichs deutlich beobachtet, der durch den Abstand zwischen objektiver Linse des Mikroskops und implantierter GRIN-Linse bestimmt wurde (Abbildung 2Aund...

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Successful In vivo Calcium Imaging with a Head-Mount Miniaturized Microscope in the Amygdala of Freely Behaving Mouse

In vivo mikroendoskopische Kalzium-Bildgebung ist ein unschätzbares Werkzeug, das Echtzeit-Überwachung von neuronalen Aktivitäten bei frei verhaltenden Tieren ermöglicht. Jedoch, Anwendung dieser Technik auf die Amygdala war schwierig. Dieses Protokoll soll eine nützliche Leitlinie für die erfolgreiche Ausrichtung auf Amygdala-Zellen mit einem miniaturisierten Mikroskop bei Mäusen bieten.

Erfolgreiche In-vivo-Calcium-Bildgebung mit einem kopfmontierten Miniaturmikroskop in der Amygdala der frei verhaltenden Maus

In vivo real-time monitoring of neuronal activities in freely moving animals is one of key approaches to link neuronal activity to behavior. For this ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

In vivo Neuronale Calcium Imaging in C. elegans

The nematode worm C. elegans is an ideal model organism  for relatively simple, low cost neuronal imaging in vivo. Its small transparent body and simple, ...

Forschung

Neurowissenschaften

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Ratiometrischen Kalzium Imaging einzelner Neuronen im Verhalten Caenorhabditis Elegans

It has become increasingly clear that neural circuit activity in behaving animals differs substantially from that seen in anesthetized or immobilized ...

Long-term Sensory Conflict in Freely Behaving Mice

Langfristige sensorischen Konflikt in Mäusen frei Verhalten

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for ...

Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

Transpupille Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent ...

In vivo Calcium Imaging of Mouse Geniculate Ganglion Neuron Responses to Taste Stimuli

In vivo Calcium Imaging of Mouse Geniculate Ganglion Neuron Reaktionen auf Geschmacksreize

Within the last ten years, advances in genetically encoded calcium indicators (GECIs) have promoted a revolution in in vivo functional imaging. Using ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

In vivo Calcium Imaging in Maus Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the ...

In Vivo Wide-Field and Two-Photon Calcium Imaging from a Mouse Using a Large Cranial Window

In Vivo Wide-Field and Two-Photon Calcium Imaging from a Mouse Using a Large Cranial Window

Im lebenden Organismus Weitfeld- und Zwei-Photonen-Kalzium-Bildgebung einer Maus mit einem großen Schädelfenster

Wide-field calcium imaging from the mouse&#39;s neocortex allows one to observe cortex-wide neural activity related to various brain functions. On the ...

Subcellular Imaging of Neuronal Calcium Handling In Vivo

Subcellular Imaging of Neuronal Calcium Handling In Vivo

Subzelluläre Bildgebung des neuronalen Calcium-Handlings in vivo

Calcium (Ca2+) imaging has been largely used to examine neuronal activity, but it is becoming increasingly clear that subcellular Ca2+ handling is a ...

Two-Photon and Wide-Field Calcium Imaging in the Superior Colliculus

Calcium Imaging in Mouse Superior Colliculus

Unveiling Neural Coding and Mechanisms of Visual Processing in the Superior Colliculus (Video) | JoVE

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the ...

Mouse Retina OCT Fibergram Alignment with Confocal Images

Alignment of Visible-Light Optical Coherence Tomography Fibergrams with Confocal Images of the Same Mouse Retina

Advancements in In Vivo and Ex Vivo Retinal Imaging for Improved Glaucoma Diagnosis and Treatment (Video) | JoVE

Abgleich von optischen Kohärenztomographie-Fasergrammen im sichtbaren Licht mit konfokalen Bildern derselben Maus-Netzhaut

In recent years, in vivo retinal imaging, which provides non-invasive, real-time, and longitudinal information about biological systems and processes, has ...