Une nouvelle publication de Opto-Electronic Advances traite de la photométrie de transmission toutes fibres pour la stimulation optogénétique simultanée et l'enregistrement de l'activité neuronale multicolore.

Comprendre la structure et la fonction du cerveau est la frontière scientifique la plus difficile du 21e siècle, car de plus en plus de pays participent à l'initiative sur le cerveau. Le neurone est l'unité structurelle et fonctionnelle de base du système nerveux, et son état d'activité est étroitement lié aux fonctions physiologiques du cerveau. Ces neurones sont interconnectés par des synapses pour remplir une fonction spécifique, qui forment des circuits neuronaux et forment ensuite des réseaux cérébraux à grande échelle. Dans la recherche sur les sciences du cerveau, la manipulation et la surveillance en temps réel des activités de neurones spécifiques à un type cellulaire de manière efficace avec de faibles dommages et une résolution spatio-temporelle élevée pendant le comportement animal sont des travaux fondamentaux pour explorer la connectivité fonctionnelle, la transmission d'informations et les fonctions physiologiques des circuits neuronaux in vivo. , également à la base de la recherche et du traitement des maladies du cerveau.

Dans l'étude actuelle des circuits neuronaux, il est nécessaire de manipuler et de surveiller l'activité des neurones pour explorer les investigations causales des circuits neuronaux et de la fonction comportementale. L'enregistrement électrophysiologique et la détection optique sont les principales méthodes de surveillance des activités des neurones, tandis que la manipulation de l'activité neuronale est généralement réalisée par optogénétique. Cependant, les techniques ou systèmes antérieurs pour manipuler ou surveiller de manière optogénétique l'activité neuronale chez les animaux qui se comportent sont pour la plupart séparés et fonctionnent de manière indépendante. Afin d'étudier les activités neuronales et la fonction comportementale dans le circuit neuronal et les réponses de rétroaction de la manipulation optogénétique, il est important de combiner les technologies de manipulation et de surveillance.

La photométrie des fibres est devenue de plus en plus populaire parmi les neuroscientifiques en tant qu'outil pratique pour l'enregistrement de populations neuronales génétiquement définies chez des animaux qui se comportent. Le cerveau comprend divers neurones, qui peuvent transmettre des informations via des jonctions synaptiques ou des neurotransmetteurs. La capacité de manipuler optogénétiquement et de surveiller en plusieurs couleurs l'activité neuronale ou l'activité des neurotransmetteurs avec une spécificité de type cellulaire est indispensable pour que les neuroscientifiques étudient les circuits neuronaux chez les animaux qui se comportent. Cependant, il est assez difficile de combiner l'enregistrement multicolore avec l'optogénétique. Étant donné que le spectre d'excitation des capteurs d'opsine couramment utilisés est proche du spectre d'émission des GEFI basés sur GFP et basés sur RFP et considérant qu'il est assez difficile de filtrer complètement la lumière de stimulation optogénétique avec milliwatt, des artefacts évidents de la stimulation optogénétique sont inévitable dans un signal fluorescent faible (pico watt) pendant l'enregistrement. Par conséquent, les méthodes optiques traditionnelles ne prennent en charge que la surveillance d'un type d'activité neuronale lors de l'application de la manipulation optogénétique à l'heure actuelle.

Les auteurs de cet article rapportent un système de photométrie à transmission tout-fibre pour la manipulation optogénétique simultanée et l'enregistrement multicolore des activités neuronales et de la libération de neurotransmetteurs chez un animal en mouvement libre. Ils ont d'abord démontré un enregistrement bicolore réussi du Ca ²⁺ neuronal signaux et dynamique de la dopamine dans le NAc lors de la délivrance d'une récompense inattendue et de l'entrée optogénétique simultanée de la région tegmentale ventrale en amont, qui existe des différences significatives dans l'évolution temporelle de la récompense ou de l'intensité de la réponse pour l'entrée optogénétique.

En utilisant un faisceau de fibres multibranches conçu sur mesure, le système peut facilement fournir toute la lumière requise à l'aide de fibres optiques, ce qui rend le système plus robuste pour une utilisation dans des contextes expérimentaux à comportement libre et un enregistrement bicolore. Ce système a une performance de transmission de la lumière plus excellente que le système d'épifluorescence traditionnel. De plus, il n'y avait pas de diaphonie substantielle entre les canaux ou d'artefacts de stimulation pour l'enregistrement simultané en plusieurs couleurs du Ca ²⁺ neuronal. dynamique des signaux et des neurotransmetteurs et manipulations optogénétiques précises chez les animaux en mouvement libre. + Explorer plus loin

Mieux comprendre la communication entre les neurones du cerveau