Uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos discute a fotometria de transmissão de todas as fibras para estimulação optogenética simultânea e gravação de atividade neuronal multicolorida.
Compreender a estrutura e a função do cérebro é a fronteira científica mais desafiadora do século 21, à medida que mais e mais países participam da iniciativa do cérebro. O neurônio é a unidade estrutural e funcional básica do sistema nervoso, e seu estado de atividade está intimamente relacionado com as funções fisiológicas do cérebro. Esses neurônios são interconectados por sinapses para realizar uma função específica, que formam circuitos neurais e depois formam redes cerebrais em larga escala. Na pesquisa em ciências do cérebro, manipular e monitorar em tempo real as atividades do neurônio específico do tipo de célula de forma eficiente com baixo dano e alta resolução espaço-temporal durante o comportamento animal são trabalhos fundamentais para explorar a conectividade funcional, transmissão de informações e funções fisiológicas de circuitos neurais in vivo , também a base para a pesquisa e tratamento de doenças cerebrais.

No estudo atual de circuitos neurais, é necessário manipular e monitorar a atividade dos neurônios para explorar as investigações causais dos circuitos neurais e da função comportamental. O registro eletrofisiológico e a detecção óptica são os principais métodos de monitoramento das atividades dos neurônios, enquanto a manipulação da atividade neuronal é geralmente alcançada pela optogenética. No entanto, técnicas ou sistemas anteriores para manipular optogeneticamente ou monitorar a atividade neuronal em animais em comportamento são principalmente separados e funcionam de forma independente. Para investigar as atividades neuronais e a função comportamental no circuito neural e as respostas de feedback da manipulação optogenética, é importante combinar tecnologias de manipulação e monitoramento.

A fotometria de fibra tornou-se cada vez mais popular entre os neurocientistas como uma ferramenta conveniente para o registro de populações neuronais geneticamente definidas em animais em comportamento. No cérebro existem vários neurônios, que podem transmitir informações através de junções sinápticas ou neurotransmissores. A capacidade de manipular optogeneticamente e monitorar a atividade neuronal multicolorida ou a atividade do neurotransmissor com especificidade do tipo de célula é indispensável para os neurocientistas estudarem os circuitos neurais em animais em comportamento. No entanto, é bastante desafiador combinar a gravação multicolorida com a optogenética. Como o espectro de excitação dos sensores de opsina comumente usados ​​está próximo ao espectro de emissão dos GEFIs baseados em GFP e RFP e considerando que é bastante desafiador filtrar completamente a luz de estimulação optogenética com miliwatt, artefatos óbvios da estimulação optogenética são inevitável em um sinal fluorescente fraco (pico watt) durante a gravação. Portanto, os métodos ópticos tradicionais suportam apenas o monitoramento de um tipo de atividade neuronal ao aplicar a manipulação optogenética no momento.

Os autores deste artigo relatam um sistema de fotometria de transmissão totalmente em fibra para manipulação optogenética simultânea e registro multicolorido de atividades neuronais e a liberação de neurotransmissores em um animal em movimento livre. Em primeiro lugar, eles demonstraram uma gravação em duas cores bem-sucedida de Ca ²⁺ neuronal sinais e dinâmica de dopamina no NAc ao entregar uma recompensa inesperada e a entrada optogenética simultânea da região tegmental ventral a montante, que existe diferenças significativas no curso de tempo para recompensa ou intensidade de resposta para entrada optogenética.

Ao usar um pacote de fibra multi-ramificação personalizado, o sistema pode fornecer convenientemente toda a luz necessária usando fibras ópticas, tornando o sistema mais robusto para uso em contextos experimentais de comportamento livre e gravação em duas cores. Este sistema tem um desempenho de transmissão de luz mais excelente do que o sistema tradicional de epifluorescência. Além disso, não houve interferência de canal substancial ou artefatos de estimulação para gravação multicolorida simultânea de Ca ²⁺ neuronal sinais e dinâmica de neurotransmissores e manipulações optogenéticas precisas em animais em movimento livre. + Explorar mais

Melhor compreensão da comunicação entre os neurônios no cérebro