Una nueva publicación de Opto-Electronic Advances analiza la fotometría de transmisión de todas las fibras para la estimulación optogenética simultánea y el registro de actividad neuronal multicolor.

Comprender la estructura y la función del cerebro es la frontera científica más desafiante del siglo XXI, ya que cada vez más países participan en la iniciativa del cerebro. La neurona es la unidad estructural y funcional básica del sistema nervioso, y su estado de actividad está estrechamente relacionado con las funciones fisiológicas del cerebro. Estas neuronas están interconectadas por sinapsis para llevar a cabo una función específica, que forman circuitos neuronales y luego forman redes cerebrales a gran escala. En la investigación de las ciencias del cerebro, la manipulación y el seguimiento en tiempo real de las actividades de las neuronas específicas de un tipo de célula de manera eficiente con un bajo daño y una alta resolución espaciotemporal durante el comportamiento animal son un trabajo fundamental para explorar la conectividad funcional, la transmisión de información y las funciones fisiológicas de los circuitos neuronales in vivo. , también la base para la investigación y el tratamiento de enfermedades cerebrales.

En el estudio actual de los circuitos neuronales, es necesario manipular y monitorear la actividad de las neuronas para explorar las investigaciones causales de los circuitos neuronales y la función conductual. El registro electrofisiológico y la detección óptica son los principales métodos para monitorear las actividades de las neuronas, mientras que la manipulación de la actividad neuronal generalmente se logra mediante la optogenética. Sin embargo, las técnicas o sistemas anteriores para manipular optogenéticamente o monitorear la actividad neuronal en animales que se comportan en su mayoría están separados y funcionan de manera independiente. Para investigar las actividades neuronales y la función conductual en el circuito neuronal y las respuestas de retroalimentación de la manipulación optogenética, es importante combinar tecnologías de manipulación y monitoreo.

La fotometría de fibra se ha vuelto cada vez más popular entre los neurocientíficos como una herramienta conveniente para el registro de poblaciones neuronales definidas genéticamente en animales que se comportan. En el cerebro existen varias neuronas, que pueden transmitir información a través de uniones sinápticas o neurotransmisores. La capacidad de manipular optogenéticamente y monitorear multicolor la actividad neuronal o la actividad de los neurotransmisores con especificidad de tipo celular es indispensable para que los neurocientíficos estudien los circuitos neuronales en el comportamiento de los animales. Sin embargo, es bastante desafiante combinar la grabación multicolor con la optogenética. Dado que el espectro de excitación de los sensores de opsina de uso común está cerca del espectro de emisión de los GEFI basados ​​en GFP y RFP y teniendo en cuenta que es bastante difícil filtrar completamente la luz de estimulación optogenética con milivatios, los artefactos obvios de la estimulación optogenética son inevitable en una señal fluorescente débil (picovatio) durante la grabación. Por tanto, los métodos ópticos tradicionales solo admiten la monitorización de un tipo de actividad neuronal al aplicar manipulación optogenética en la actualidad.

Los autores de este artículo informan sobre un sistema de fotometría de transmisión de fibra para la manipulación optogenética simultánea y el registro multicolor de actividades neuronales y la liberación de neurotransmisores en un animal que se mueve libremente. En primer lugar, demostraron con éxito el registro bicolor de Ca ²⁺ neuronal. Señales y dinámicas de dopamina en el NAc al entregar una recompensa inesperada y la entrada optogenética simultánea de la región tegmental ventral aguas arriba, que existen diferencias significativas en el curso de tiempo para la recompensa o la intensidad de respuesta para la entrada optogenética.

Mediante el uso de un haz de fibra de múltiples ramas diseñado a medida, el sistema puede entregar convenientemente toda la luz requerida mediante fibras ópticas, lo que hace que el sistema sea más robusto para su uso en contextos experimentales de comportamiento libre y grabación de dos colores. Este sistema tiene un rendimiento de transmisión de luz más excelente que el sistema de epifluorescencia tradicional. Además, no hubo interferencias sustanciales entre canales ni artefactos de estimulación para el registro multicolor simultáneo de Ca ²⁺ neuronal. señales y dinámicas de neurotransmisores y manipulaciones optogenéticas precisas en animales que se mueven libremente. + Explora más

Comprender mejor la comunicación entre las neuronas del cerebro