Name: stereotaxic viral injection and gradient-index lens implantation for deep brain in vivo calcium imaging
Uploaded: 2021-10-08T14:00:00
Duration: 11 min 11 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging at JoVE.com

यह काम राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) 5P20GM121310, R61NS115161, और UG3NS115608 से अनुदान द्वारा समर्थित है।

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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>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>Liang, 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=Distinct+and+Dynamic+ON+and+OFF+neural+ensembles+in+the+prefrontal+cortex+code+social+exploration.">Distinct and Dynamic ON and OFF neural ensembles in the prefrontal cortex code social exploration.</a> Neuron. 100 (3), 700-714 (2018).</li><li>Liberti, W. 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=Unstable+neurons+underlie+a+stable+learned+behavior.">Unstable neurons underlie a stable learned behavior.</a> Nature Neuroscience. 19 (12), 1665-1671 (2016).</li><li>Stosiek, C., Garaschuk, O., Holthoff, K., Konnerth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+two-photon+calcium+imaging+of+neuronal+networks.">In vivo two-photon calcium imaging of neuronal networks.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (12), 7319-7324 (2003).</li><li>Chen, T. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+activity+imaging+with+genetically+encoded+calcium+indicators.">Neural activity imaging with genetically encoded calcium indicators.</a> Progress in Brain Research. 196, 79-94 (2012).</li><li>Moore, D. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+open-source+automated+surgical+instrument+for+microendoscope+implantation.">An open-source automated surgical instrument for microendoscope implantation.</a> Journal of Neuroscience Methods. 311, 83-88 (2019).</li><li>Giovannucci, 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=CaImAn+an+open+source+tool+for+scalable+calcium+imaging+data+analysis.">CaImAn an open source tool for scalable calcium imaging data analysis.</a> Elife. 8, 38173 (2019).</li><li>Barbera, G., Liang, B., Zhang, L., Li, Y., Lin, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+wireless+miniScope+for+deep+brain+imaging+in+freely+moving+mice.">A wireless miniScope for deep brain imaging in freely moving mice.</a> Journal of Neuroscience Methods. 323, 56-60 (2019).</li><li>Shuman, 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=Breakdown+of+spatial+coding+and+interneuron+synchronization+in+epileptic+mice.">Breakdown of spatial coding and interneuron synchronization in epileptic mice.</a> Nature Neuroscience. 23 (2), 229-238 (2020).</li><li>Werner, C. T., Williams, C. J., Fermelia, M. R., Lin, D. T., 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=Circuit+mechanisms+of+neurodegenerative+diseases:+A+new+frontier+with+miniature+fluorescence+microscopy.">Circuit mechanisms of neurodegenerative diseases: A new frontier with miniature fluorescence microscopy.</a> Frontiers in Neuroscience. 13, 1174 (2019).</li><li>Brault, V., Besson, V., Magnol, L., Duchon, A., Herault, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cre/loxP-mediated+chromosome+engineering+of+the+mouse+genome.">Cre/loxP-mediated chromosome engineering of the mouse genome.</a> Handbook of Experimental Pharmacology. (178), 29-48 (2007).</li><li>McLellan, M. A., Rosenthal, N. A., Pinto, A. 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लेखकों ने कोई प्रतिस्पर्धी वित्तीय हितों की रिपोर्ट नहीं की है।

तंत्रिका विज्ञान में एक केंद्रीय प्रश्न यह समझ रहा है कि तंत्रिका गतिशीलता और सर्किट जानकारी को कैसे एन्कोड और स्टोर करते हैं, और मस्तिष्क रोगों में उन्हें कैसे बदल दिया जाता है। विवो सीए2 + इमेजिंग सिस्टम में एक मिनोस्कोप का उपयोग करते हुए, स्थानीय माइक्रोसर्किट के भीतर कई सैकड़ों न्यूरॉन्स से व्यक्तिगत तंत्रिका गतिविधि को एक साथ स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने वाले जानवर से मॉनिटर किया जा सकता है। यहां, वायरल इंजेक्शन और GRIN लेंस आरोपण के लिए एक विस्तृत सर्जरी प्रोटोकॉल को एक कस्टम-विकसित मिनीस्कोप रिकॉर्डिंग सिस्टम के माध्यम से विवो सीए2 + इमेजिंग में एक गहरे मस्तिष्क के लिए कृन्तकों को तैयार करने के लिए वर्णित किया गया है। तालिका 1 अन्य व्यावसायिक रूप से उपलब्ध और कस्टम-निर्मित मिनीस्कोप सिस्टम 7,8,9,10,11,13,25,26 के साथ हमारे मिनीस्कोप सिस्टम की तुलना दिखाती है। यह ध्यान देने योग्य है कि वर्तमान सर्जिकल प्रोटोकॉल का उपयोग करके GRIN लेंस आरोपण विवो कैल्शियम इमेजिंग में एक गहरे मस्तिष्क के लिए किसी भी वाणिज्यिक या कस्टम-निर्मित एकल-फोटॉन और दो-फोटॉन इमेजिंग सिस्टम के साथ संगत है।
वायरल इंजेक्शन से लेकर विवो कैल्शियम इमेजिंग में मिनीस्कोप के डेटा अधिग्रहण तक, पूरी प्रयोगात्मक प्रक्रिया को पूरा करने में कम से कम 2 महीने लगते हैं। यह एक जटिल और श्रम-गहन प्रक्रिया है। प्रयोग की अंतिम सफलता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें जीईसीआई की उचित पसंद, लक्षित मस्तिष्क क्षेत्र में सटीक रूप से वायरस का इंजेक्शन, वांछित तंत्रिका आबादी में पर्याप्त वायरल अभिव्यक्ति, वांछित स्थान पर ग्रिन लेंस का आरोपण, सर्जरी से पर्याप्त वसूली, साथ ही साथ, क्या गंभीर सूजन सर्जरी के बाद होती है, और क्या जानवर का व्यवहार सर्जरी से गंभीर रूप से प्रभावित होता है, और क्या जानवरों का व्यवहार सर्जरी से गंभीर रूप से प्रभावित होता है, और इसी तरह।
दो महत्वपूर्ण चरणों में वायरस के स्टीरियोटैक्सिक इंजेक्शन और GRIN लेंस आरोपण शामिल हैं। प्रदर्शन के उद्देश्य के लिए, स्टीरियोटैक्सिक माइक्रोइंजेक्शन माउस एमपीएफसी में किया गया था, जिसमें एडेनो-संबद्ध वायरस (एएवी 1) कैमकेआईआई प्रमोटर के नियंत्रण में GCaMP6f एन्कोडिंग करता है जो चुनिंदा रूप से एमपीएफसी में पिरामिड न्यूरॉन्स को लेबल करता है। GCaMP6f को चुना गया था क्योंकि यह 71 ms15 के आधे क्षय समय के साथ सबसे तेज़ और सबसे संवेदनशील कैल्शियम संकेतकों में से एक है। इसके अलावा, GCaMP6f की AAV वायरल अभिव्यक्ति लंबे समय तक चलने वाली है (यानी, कई महीने), यह न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों के माउस मॉडल में अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए एक लंबी अवधि में विवो सीए2 + इमेजिंग में दोहराए जाने वाले प्रदर्शन के लिए आदर्श बनाताहै। वर्तमान सर्जरी प्रोटोकॉल को किसी भी अन्य मस्तिष्क क्षेत्र में विभिन्न सेल आबादी को लक्षित करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। विभिन्न उपलब्ध वायरल उपकरण वांछित उम्र में वांछित मस्तिष्क क्षेत्र में विशिष्ट तंत्रिका आबादी के चयनात्मक लेबलिंग की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, शोधकर्ता जेनेटिक संशोधनों को पूरा करने और व्यवहार और तंत्रिका सर्किटरी परिणाम28,29 का अध्ययन करने के लिए क्रे-लोक्सपी पुनर्संयोजन प्रणाली और विभिन्न उपलब्ध ट्रांसजेनिक माउस मॉडल का लाभ उठा सकते हैं।
प्रस्तुत प्रोटोकॉल की एक अनूठी विशेषता यह है कि स्वचालित परत-दर-परत मस्तिष्क ऊतक आकांक्षा GRIN लेंस (व्यास में 1 मिमी) आरोपण से पहले की गई थी। यह एक वैक्यूम सिस्टम से जुड़ी 27 जी सुई के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जिसे कस्टम-निर्मित रोबोटिक आर्म और सॉफ्टवेयर23 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। हमारे अनुभव के आधार पर, यह विधि GRIN लेंस से संपर्क करने के लिए एक समान सतह उत्पन्न करती है और मैनुअल ऊतक आकांक्षा23 की तुलना में पड़ोसी ऊतक को कम नुकसान पहुंचाती है। इस कारण से, यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत व्यापक व्यास (जैसे, 1 मिमी) के साथ GRIN लेंस के लिए एक स्पष्ट लाभ लाती है। हालांकि, एक छोटे व्यास (0.5 मिमी या 0.25 मिमी) के साथ एक GRIN लेंस को प्रत्यारोपित करने के लिए ऊतक आकांक्षा आवश्यक नहीं हो सकती है। इसके बजाय, इसे सीधे 30 जी सुई21 के साथ बनाए गए अग्रणी ट्रैक के साथ लगाया जा सकता है।
ऊपर चर्चा किए गए दो महत्वपूर्ण चरणों के अलावा, एक सफल ऑपरेशन के लिए कई अन्य कारकों पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए। (1) संक्रमण को रोकने के लिए मस्तिष्क से संपर्क करने वाले सभी उपकरणों को निष्फल किया जाना चाहिए। (2) आगे की सूजन और अत्यधिक निशान ऊतक गठन को रोकने के लिए मस्तिष्क को नुकसान को कम करने के लिए सभी सर्जरी चरणों को करने की आवश्यकता होती है। (3) शुरू में दी गई संज्ञाहरण खुराक और सर्जरी के दौरान बनाए रखा जाता है, विशेष रूप से इंट्रापेरिटोनियल रूप से प्रशासित, ध्यान से विचार करने की आवश्यकता है। संज्ञाहरण खुराक को विभिन्न माउस उपभेदों के अनुसार संशोधित किया जा सकता है, क्योंकि कुछ अधिक संवेदनशील हो सकते हैं। (4) सर्जरी के दौरान माउस की स्थिति की लगातार निगरानी करने की आवश्यकता होती है। अंत में, (5) चूहों को सर्जरी के बाद नियमित रूप से निगरानी करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि सर्जरी के बाद कई जटिलताएं हो सकती हैं।
यद्यपि मस्तिष्क के ऊतकों का एक हिस्सा GRIN लेंस आरोपण चरण के दौरान एकतरफा हटा दिया जाता है, हमने किसी भी स्पष्ट व्यवहार घाटे 7,12 का निरीक्षण नहीं किया। मिनीस्कोप का वजन लगभग 2 ग्राम है और केबल को हल्का बनाने और यह सुनिश्चित करने के लिए कस्टम-डिज़ाइन किया गया है कि माउस इसे आसानी से ले जा सकता है। मिनीस्कोप और केबल केवल विवो इमेजिंग से पहले जानवर से जुड़े होते हैं और इमेजिंग के बाद अलग हो जाते हैं। पूरी इमेजिंग प्रक्रिया में आमतौर पर 30 मिनट से अधिक समय नहीं लगता है। इसलिए, ये इंस्ट्रूमेंटेशन माउस को स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने से नहीं रोकते हैं। Miniscope स्थापना और deinstallation चरणों पशु नियंत्रण के उद्देश्य के लिए isoflurane के साथ एक संक्षिप्त संज्ञाहरण (2 मिनट से कम) की आवश्यकता है। हम आमतौर पर माउस को विवो इमेजिंग में प्रदर्शन करने से पहले 30 मिनट के लिए आइसोफ्लुरेन के संक्षिप्त जोखिम से ठीक होने देते हैं। हमने माउस स्वास्थ्य और माउस सामाजिक व्यवहार12 पर किसी भी प्रभाव को देखे बिना कुछ हफ्तों के लिए प्रति सप्ताह एक बार विवो कैल्शियम इमेजिंग में मिनीस्कोप का प्रदर्शन किया है।
वर्तमान मिनीस्कोप रिकॉर्डिंग सिस्टम की एक प्रमुख सीमा डेटा अधिग्रहण के लिए माइक्रोस्कोप को केबल से जोड़ने की आवश्यकता है। केबल की उपस्थिति कभी-कभी माउस कार्य प्रदर्शन को प्रतिबंधित करती है और एक समय में एक जानवर की रिकॉर्डिंग को सीमित करती है। हाल ही में, एक वायरलेसमिनीस्कोप 25,26 विकसित किया गया है। यह कार्य प्रदर्शन को व्यापक बनाएगा और एक समूह में कई जानवरों से विवो इमेजिंग में एक साथ अनुमति देगा। इसके अलावा, दोहरे रंग के मिनीस्कोप के साथ संयुक्त वर्णक्रमीय वियोज्य तरंग दैर्ध्य के साथ अधिक संवेदनशील जीईसीआई विकसित करना तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के लिए अधिक रोमांचक संभावनाएं प्रदान करेगा।

इंट्रासेल्युलर सीए2 + सिग्नलिंग सेल विकास, प्रसार, भेदभाव, प्रवासन, जीन प्रतिलेखन, स्राव और एपोप्टोसिस1 का एक आवश्यक नियामक है। न्यूरॉन्स में, Ca2 + सिग्नलिंग को ठीक से नियंत्रित किया जाता है क्योंकि इसका स्पैटियो-टेम्पोरल पैटर्न झिल्ली उत्तेजना, न्यूरोट्रांसमीटर रिलीज और सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी2 जैसे महत्वपूर्ण कार्यों से संबंधित है।
विवो कैल्शियम इमेजिंग में एक शक्तिशाली तकनीक है जिसका उपयोग सामान्य पशु व्यवहारों के लिए मौलिक तंत्रिका सर्किट प्रतिनिधित्व को डीकोड करने के लिए किया जा सकता है, मस्तिष्क विकारों के पशु मॉडल में अनियमित न्यूरोनल गतिविधियों की पहचान करता है, और संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों को उजागर करता है जो इन परिवर्तित सर्किटरियों को सामान्य कर सकते हैं। विवो कैल्शियम इमेजिंग सिस्टम में दो आम दो फोटॉन लेजर स्कैनिंग प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी 3,4,5,6 और हेड-माउंटेड लघुकृत माइक्रोएंडोस्कोपी (मिनीस्कोप) 7,8,9,10,11,12,13 हैं . पारंपरिक दो-फोटॉन माइक्रोस्कोपी कमांडिंग फायदे प्रदान करती है जैसे कि बेहतर रिज़ॉल्यूशन, कम शोर, और कम फोटोब्लीचिंग; हालांकि, प्रयोगात्मक जानवरों को सिर-तय करने की आवश्यकता होती है, जो व्यवहारअध्ययनों को सीमित करता है जो 3,4,5,6 किया जा सकता है। इसके विपरीत, हेड-माउंटेड मिनोस्कोप सिस्टम छोटा और पोर्टेबल है, जिससे जानवरों को स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने वाले जानवरों का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के व्यवहार परीक्षणों का अध्ययन करना संभव हो जाता है 7,8,9,10,11,12,13।
दो प्रमुख सीए2 + संकेतक, रासायनिक संकेतक 5,14 और आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड कैल्शियम संकेतक (जीईसीआई) 15,16 हैं। सीए2 + इमेजिंग को वायरल वैक्टर के साथ वितरित अत्यधिक संवेदनशील जीईसीआई का उपयोग करके सुविधाजनक बनाया गया है जो लक्षित सर्किट में न्यूरॉन्स के विशिष्ट लेबलिंग की अनुमति देता है। संवेदनशीलता, दीर्घायु, और यहां तक कि उपकोशिकीय डिब्बों को लेबल करने की क्षमता को बढ़ाने के लिए निरंतर प्रयास, जीईसीआई को विवो कैल्शियम इमेजिंग अध्ययन ों में विभिन्न के लिए आदर्श बनाता है 17,18,19।
इमेजिंग के दौरान मस्तिष्क के ऊतकों में प्रकाश का प्रकीर्णन ऑप्टिकल प्रवेश को गहराई से सीमित करता है, यहां तक कि दो-फोटॉन माइक्रोस्कोपी के साथ भी। हालांकि, ग्रेडिएंट इंडेक्स (GRIN) लेंस इस मुद्दे पर काबू पा लेता है क्योंकि GRIN लेंस को सीधे जैविक ऊतकों में एम्बेडेड किया जा सकता है और माइक्रोस्कोप उद्देश्य के लिए गहरे मस्तिष्क क्षेत्र से छवियों को रिले किया जा सकता है। ऑप्टिकल रूप से समरूप सामग्री से बने पारंपरिक लेंस के विपरीत और ध्यान केंद्रित करने और छवियों को बनाने के लिए एक जटिल आकार की सतह की आवश्यकता होती है, GRIN लेंस प्रदर्शन लेंस सामग्री के भीतर एक क्रमिक अपवर्तक सूचकांक परिवर्तन पर आधारित होता है जो एक विमान सतह20 के साथ ध्यान केंद्रित करता है। GRIN लेंस व्यास में 0.2 मिमी के लिए नीचे गढ़ा जा सकता है। इसलिए, एक लघुकृत GRIN लेंस को बहुत अधिक नुकसान पहुंचाए बिना गहरे मस्तिष्क में प्रत्यारोपित किया जा सकता है।
इस लेख में, विवो कैल्शियम इमेजिंग में गहरे मस्तिष्क के लिए एक पूर्ण सर्जरी प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है। प्रदर्शन उद्देश्य के लिए, हम विशेष रूप से माउस मस्तिष्क के औसत दर्जे के प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (एमपीएफसी) को लक्षित करने वाले मस्तिष्क सर्जरी का वर्णन करते हैं और विवो कैल्शियम इमेजिंग रिकॉर्डिंग में एक कस्टम-निर्मित मिनीस्कोप सिस्टम के माध्यम से डॉ लिन के समूह द्वारा विकसित किया गया है, जो नेशनल इंस्टीट्यूट ऑन ड्रग एब्यूज (एनआईडीए / आईआरपी) 7,12 में डॉ लिन के समूह द्वारा विकसित किया गया है। प्रयोगात्मक प्रक्रिया में दो प्रमुख मस्तिष्क सर्जरी शामिल हैं। पहली सर्जरी स्टीरियोटैक्सिक रूप से एमपीएफसी में GCaMP6f (एक GECI) व्यक्त करने वाले एक वायरल वेक्टर को इंजेक्ट कर रही है। दूसरी सर्जरी एक ही मस्तिष्क क्षेत्र में GRIN लेंस प्रत्यारोपित करने के लिए है। इन मस्तिष्क सर्जरी से वसूली के बाद, बाद की प्रक्रिया दंत सीमेंट का उपयोग करके माउस खोपड़ी पर मिनीस्कोप धारक (आधार) को चिपकाना है। विवो में सीए2 + इमेजिंग को इसके आधार पर मिनोस्कोप को माउंट करने के बाद किसी भी समय किया जा सकता है। वायरल इंजेक्शन और GRIN लेंस आरोपण के लिए सर्जरी प्रोटोकॉल विवो कैल्शियम इमेजिंग में गहरे मस्तिष्क के लिए किसी भी वाणिज्यिक या कस्टम-निर्मित एकल-फोटॉन और दो-फोटॉन इमेजिंग सिस्टम के साथ संगत है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.6mm and 1.2mm drill burrs</td>
			<td>KF technology</td>
			<td>8000037800</td>
			<td>For craniotomy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27-G and 30-G needle</td>
			<td>BD PrecisionGlide Needle</td>
			<td>REF 305109 and REF305106</td>
			<td>For both surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>45 angled forceps</td>
			<td>Fine Science tools</td>
			<td>11251-35</td>
			<td>For surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7.5% povidone-iodine solution (Betadine)</td>
			<td>Purdue Products L.P.</td>
			<td>NDC 67618-151-17</td>
			<td>Surface disinfectant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179124-1L</td>
			<td>GRIN lens cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9539-25G</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic ointment</td>
			<td>HeliDerm Technology</td>
			<td>81073087</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-inflamatory drug (Ibuprofen)</td>
			<td>Johnson &#38; Johnson Consumer Inc</td>
			<td>30043308</td>
			<td>Acts as pain killer after surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoStereota</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>github.com/liang-bo/autostereota</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Behavior Recoding Software (Point Grey FlyCap2)</td>
			<td>Point Grey</td>
			<td>Point Grey Research Blackfly BFLY-PGE-12A2C</td>
			<td>For recording behavior</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass hex nut</td>
			<td>McMASTER-CARR</td>
			<td>92736A112</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Par Pharmaceuticals</td>
			<td>NDC 4202317905</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>10043-52-4</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commutator</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>Component of image acquisition system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Oxygen and Caxbondioxide tank</td>
			<td>Rocky Mountain Air Solutions</td>
			<td>BI-OX-CD5C-K</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Oxygen tank</td>
			<td>Rocky Mountain Air Solutions</td>
			<td>OX-M-K</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cordless Microdrill</td>
			<td>KF technology</td>
			<td>8000037800</td>
			<td>For craniotomy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate</td>
			<td>Henkel Coorporation</td>
			<td># 1811182</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition controller</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>Component of image acquisition system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data transmission cable</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>Component of image acquisition system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement set</td>
			<td>C&#38;B Metabond and Catalyst</td>
			<td>A00253revA306 and A00168revB306</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement set</td>
			<td>Duralay</td>
			<td>2249D</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dexamethasone</td>
			<td>VETone</td>
			<td>NDC 1398503702</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextrose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>50-99-7</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diet gel</td>
			<td>Clear H20</td>
			<td>72-06-5022</td>
			<td>Diet Supplement for mouse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GRIN lens</td>
			<td>GRINTECH</td>
			<td>NEM-100-25-10-860-S</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>Physitemp Instruments LLC.</td>
			<td>#10023</td>
			<td>To keep the mouse body warm during surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>VETone</td>
			<td>V1 502017</td>
			<td>Anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>VETone</td>
			<td>V1 501072</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocaine</td>
			<td>WEST-WARD</td>
			<td>NDC 0143-9575-01</td>
			<td>Local anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7791-18-6</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microliter syringe (Hamilton)</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7653-01</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MicroSyringe Pump Controller</td>
			<td>World Precision Instrument</td>
			<td>#178647</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniscope</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>For imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniscope base</td>
			<td>Protolabs</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>For mounting the base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniscope holding arm</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>For mounting the base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniscope protection cap</td>
			<td>Protolabs</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>For protecting the miniscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized controller</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KMTS50E</td>
			<td>For mounting the base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuView</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>https://github.com/giovannibarbera/miniscope_v1.0</td>
			<td>For in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic ointment</td>
			<td>Puralube Vet Ointment</td>
			<td>NDC 17033-211-38</td>
			<td>Ophthalmic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCR tube</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>AB-0622</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinch Clamp</td>
			<td>World Precision Instrument</td>
			<td>14040</td>
			<td>For clamping the tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polytetrafluoroethylene (PTFE) tape</td>
			<td>TegaSeal PTFE Tape</td>
			<td>A-A-58092</td>
			<td>For fastening miniScope to the base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7447-40-7</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Robotic arm</td>
			<td>NIDA/IRP</td>
			<td>Custom-designed</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>RL 7302</td>
			<td>For both surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Set screw</td>
			<td>DECORAH LLC.</td>
			<td>3BT-P9005-00-0025</td>
			<td>For screwing the brass hex nut in miniscope base</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Silicone Rubber tubing, 0.062&#8221;ID, 1/8&#8221;OD</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>2124T3</td>
			<td>For irrigation of aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>144-55-8</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium phosphate monobasic</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7558-80-7</td>
			<td>For preparing aCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic stage</td>
			<td>KOPF</td>
			<td>Model 962 Dual Ultra Precise Small Animal Stereotaxic</td>
			<td>For both surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile cotton swab</td>
			<td>Puritan</td>
			<td>REF 806-WC</td>
			<td>For both surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical tools</td>
			<td>Fine Science tools</td>
			<td>11251-35</td>
			<td>For surgeries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture</td>
			<td>Sofsilk</td>
			<td>REF SS683</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Syringe filter (0.22 &#181;m)</td>
			<td>Millex</td>
			<td>SLGVR33RS</td>
			<td>For filtering aCSF during GRIN lens implantation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viral suspension (AAV1-CamKII-GCamp6f)</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>100834-AAV1</td>
			<td>For virus injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Titre: 2.8 X 10^13 GC/ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>VETone</td>
			<td>V1 510650</td>
			<td>For GRIN lens implantation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stereotaxic viral injection and gradient-index lens implantation for deep brain in vivo calcium imaging

एक लघु प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप (miniscope) स्वतंत्र रूप से व्यवहार जानवरों से vivo कैल्शियम इमेजिंग में के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है। यह पारंपरिक मल्टी-फोटॉन कैल्शियम इमेजिंग सिस्टम पर कई फायदे प्रदान करता है: (1) कॉम्पैक्ट; (2) हल्के भारित; (3) सस्ती; और (4) स्वतंत्र रूप से व्यवहार जानवरों से रिकॉर्डिंग की अनुमति देता है। यह प्रोटोकॉल एक कस्टम-विकसित मिनीस्कोप रिकॉर्डिंग सिस्टम का उपयोग करके विवो कैल्शियम इमेजिंग में गहरे मस्तिष्क के लिए मस्तिष्क सर्जरी का वर्णन करता है। तैयारी प्रक्रिया में तीन चरण शामिल हैं, जिनमें (1) आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड कैल्शियम सेंसर के साथ न्यूरॉन्स के एक विशिष्ट उपसमूह को लेबल करने के लिए माउस मस्तिष्क के वांछित मस्तिष्क क्षेत्र में वायरस को इंजेक्ट करना शामिल है; (2) ग्रेडिएंट-इंडेक्स (GRIN) लेंस का आरोपण जो कैल्शियम छवि को गहरे मस्तिष्क क्षेत्र से मिनीस्कोप सिस्टम तक रिले कर सकता है; और (3) माउस खोपड़ी पर मिनीस्कोप धारक चिपकाना जहां मिनिस्कोप को बाद में संलग्न किया जा सकता है। विवो कैल्शियम इमेजिंग में प्रदर्शन करने के लिए, मिनीस्कोप को धारक पर बांधा जाता है, और न्यूरोनल कैल्शियम छवियों को एक साथ व्यवहार रिकॉर्डिंग के साथ एकत्र किया जाता है। वर्तमान सर्जरी प्रोटोकॉल विवो कैल्शियम इमेजिंग में गहरे मस्तिष्क के लिए किसी भी वाणिज्यिक या कस्टम-निर्मित एकल-फोटॉन और दो-फोटॉन इमेजिंग सिस्टम के साथ संगत है।

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Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

विवो कैल्शियम इमेजिंग में मिनीस्कोप स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने वाले चूहों में न्यूरोनल गतिशीलता और माइक्रोसर्किट का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली तकनीक है। यह प्रोटोकॉल एक मिनीस्कोप का उपयोग करके विवो कैल्शियम इमेजिंग में अच्छा हासिल करने के लिए मस्तिष्क सर्जरी करने का वर्णन करता है।

स्टीरियोटैक्सिक वायरल इंजेक्शन और वीवो कैल्शियम इमेजिंग में गहरे मस्तिष्क के लिए ग्रेडिएंट-इंडेक्स लेंस आरोपण

A miniature fluorescence microscope (miniscope) is a potent tool for in vivo calcium imaging from freely behaving animals. It offers several advantages ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग अल्ट्रासोनिक रक्त मस्तिष्क बाधा विघटन और मैंगनीज बढ़ाकर एमआरआई का उपयोग

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

भ्रूण और वयस्क तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं के द्वारा विस्तार<em&gt; Utero में</em&gt; Electroporation या वायरल Stereotaxic इंजेक्शन

Somatic stem cells can divide to generate additional stem cells (expansion) or more differentiated cell types (differentiation), which is fundamental for ...

Stereotaxic Injection of a Viral Vector for Conditional Gene Manipulation in the Mouse Spinal Cord

माउस स्पाइनल कॉर्ड में सशर्त हेरफेर जीन के लिए एक वायरल वेक्टर की Stereotaxic इंजेक्शन

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

कृंतक में एक साथ fMRI साथ डीप ब्रेन उसकाव

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Intracerebroventricular Viral Injection of the Neonatal Mouse Brain for Persistent and Widespread Neuronal Transduction

लगातार और व्यापक Neuronal पारगमन के लिए नवजात माउस ब्रेन की Intracerebroventricular वायरल इंजेक्शन

With the pace of scientific advancement accelerating rapidly, new methods are needed for experimental neuroscience to quickly and easily manipulate gene ...

Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

गैर इनवेसिव parenchymal, नाड़ी और मेटाबोलिक उच्च आवृत्ति अल्ट्रासाउंड और photoacoustic चूहा डीप ब्रेन इमेजिंग

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

Bioluminescent कैल्शियम सूचक GFP-aequorin के आधार पर विवो कार्यात्मक ब्रेन इमेजिंग दृष्टिकोण में

Functional in vivo imaging has become a powerful approach to study the function and physiology of brain cells and structures of interest. Recently a new ...

Ex Vivo Calcium Imaging for Visualizing Brain Responses to Endocrine Signaling in Drosophila

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पूर्व वीवो Drosophila में अंत-स्रावी संकेत करने के लिए मस्तिष्क प्रतिक्रियाओं visualizing के लिए कैल्शियम इमेजिंग

Organ-to-organ communication by endocrine signaling, for example, from the periphery to the brain, is essential for maintaining homeostasis. As a model ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

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वीवो में माउस अवर जैतून में कैल्शियम इमेजिंग

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 ...

Brain Pericyte Calcium and Hemodynamic Imaging in Transgenic Mice In Vivo

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वीवो में ट्रांसजेनिक चूहों में ब्रेन पेरिसाइट कैल्शियम और हेमोडायनामिक इमेजिंग

Recent advances in protein biology and mouse genetics have made it possible to measure intracellular calcium fluctuations of brain cells in vivo and to ...