המחברים מבקשים להודות V. Jayaraman, DS קים, לוגר Looger ו K. Svoboda מן גנטית- encoded ניורון מחוון ואפקטור (GENIE) פרויקט בקמפוס המחקר של ג&#39;נליה של הווארד יוז רפואי המכון על תרומתם הנדיבה של AAV1-GCaMP6f כדי אוניברסיטת פנסילבניה וקטור הליבה. הם גם רוצים להודות א Olson ו Neuroscience מיקרוסקופית Core באוניברסיטת סטנפורד נתמך על ידי NIH NS069375 להעניק עבור שירותי מיקרוסקופיה confocal שלהם.

<ol>
	<li>McConnell, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+decision-making+in+the+mammalian+cerebral+cortex.">Development and decision-making in the mammalian cerebral cortex.</a> Brain Res. 472 (1), 1-23 (1988).</li><li>Kwon, S. E., Yang, H., Minamisawa, G., O'Connor, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensory+and+decision-related+activity+propagate+in+a+cortical+feedback+loop+during+touch+perception.">Sensory and decision-related activity propagate in a cortical feedback loop during touch perception.</a> Nat. Neurosci. 19 (9), 1243-1249 (2016).</li><li>Miller, E. K., Cohen, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrative+theory+of+prefrontal+cortex+function.">An integrative theory of prefrontal cortex function.</a> Annu. Rev. Neurosci. 24, 167-202 (2001).</li><li>Bailey, M. R., Simpson, E. H., Balsam, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+substrates+underlying+effort,+time,+and+risk-based+decision+making+in+motivated+behavior.">Neural substrates underlying effort, time, and risk-based decision making in motivated behavior.</a> Neurobiol. Learn. Mem. 133, 233-256 (2016).</li><li>Dehaene, S., Changeux, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reward-dependent+learning+in+neuronal+networks+for+planning+and+decision+making.">Reward-dependent learning in neuronal networks for planning and decision making.</a> Prog. Brain Res. 126, 217-229 (2000).</li><li>Ferenczi, E. 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=Prefrontal+cortical+regulation+of+brainwide+circuit+dynamics+and+reward-related+behavior.">Prefrontal cortical regulation of brainwide circuit dynamics and reward-related behavior.</a> Science. 351 (6268), aac9698 (2016).</li><li>Anomal, R. 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=Impaired+Processing+in+the+Primary+Auditory+Cortex+of+an+Animal+Model+of+Autism.">Impaired Processing in the Primary Auditory Cortex of an Animal Model of Autism.</a> Front. Sys. Neurosci. 9, 158 (2015).</li><li>Pauls, D. L., Abramovitch, A., Rauch, S. L., Geller, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obsessive-compulsive+disorder:+an+integrative+genetic+and+neurobiological+perspective.">Obsessive-compulsive disorder: an integrative genetic and neurobiological perspective.</a> Nat. Rev. Neurosci. 15 (6), 410-424 (2014).</li><li>Ziv, Y., 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=Long-term+dynamics+of+CA1+hippocampal+place+codes.">Long-term dynamics of CA1 hippocampal place codes.</a> Nat. Neurosci. 16 (3), 264-266 (2013).</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>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>Sun, C., 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+speed+dependence+of+entorhinal+island+and+ocean+cells,+including+respective+grid+cells.">Distinct speed dependence of entorhinal island and ocean cells, including respective grid cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 112 (30), 9466-9471 (2015).</li><li>Kitamura, 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=Entorhinal+Cortical+Ocean+Cells+Encode+Specific+Contexts+and+Drive+Context-Specific+Fear+Memory.">Entorhinal Cortical Ocean Cells Encode Specific Contexts and Drive Context-Specific Fear Memory.</a> Neuron. 87 (6), 1317-1331 (2015).</li><li>Pinto, L., Dan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-Type-Specific+Activity+in+Prefrontal+Cortex+during+Goal-Directed+Behavior.">Cell-Type-Specific Activity in Prefrontal Cortex during Goal-Directed Behavior.</a> Neuron. 87 (2), 437-450 (2015).</li><li>Cox, J., Pinto, L., Dan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+imaging+of+sleep-wake+related+neuronal+activity+in+the+dorsal+pons.">Calcium imaging of sleep-wake related neuronal activity in the dorsal pons.</a> Nat. Comm. 7, 10763 (2016).</li><li>Resendez, S. 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=Visualization+of+cortical,+subcortical+and+deep+brain+neural+circuit+dynamics+during+naturalistic+mammalian+behavior+with+head-mounted+microscopes+and+chronically+implanted+lenses.">Visualization of cortical, subcortical and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses.</a> Nat. Protoc. 11 (3), 566-597 (2016).</li><li>Hooks, B. 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=Organization+of+cortical+and+thalamic+input+to+pyramidal+neurons+in+mouse+motor+cortex.">Organization of cortical and thalamic input to pyramidal neurons in mouse motor cortex.</a> The J. Neurosci. 33 (2), 748-760 (2013).</li><li>Masamizu, Y., 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+distinct+layer-specific+dynamics+of+cortical+ensembles+during+learning+of+a+motor+task.">Two distinct layer-specific dynamics of cortical ensembles during learning of a motor task.</a> Nat. Neurosci. 17 (7), 987-994 (2014).</li><li>Rowland, D. C., Moser, M. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+cortical+modules+to+memories.">From cortical modules to memories.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 24 (1), 22-27 (2014).</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> Nat. Methods. 8 (10), 871-878 (2011).</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>Andermann, M. 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=Chronic+cellular+imaging+of+entire+cortical+columns+in+awake+mice+using+microprisms.">Chronic cellular imaging of entire cortical columns in awake mice using microprisms.</a> Neuron. 80 (4), 900-913 (2013).</li><li>Goldey, G. 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=Removable+cranial+windows+for+long-term+imaging+in+awake+mice.">Removable cranial windows for long-term imaging in awake mice.</a> Nat. Protoc. 9 (11), 2515-2538 (2014).</li><li>Chia, T. H., Levene, 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=In+vivo+imaging+of+deep+cortical+layers+using+a+microprism.">In vivo imaging of deep cortical layers using a microprism.</a> J. Vis. Exp. (30), (2009).</li><li>Chia, T. H., Levene, 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=Microprisms+for+in+vivo+multilayer+cortical+imaging.">Microprisms for in vivo multilayer cortical imaging.</a> J. Neurophysiol. 102 (2), 1310-1314 (2009).</li><li>Chia, T. H., Levene, 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=Multi-layer+in+vivo+imaging+of+neocortex+using+a+microprism.">Multi-layer in vivo imaging of neocortex using a microprism.</a> Cold Spring Harb. Protoc. 2010 (8), (2010).</li><li>Low, R. J., Gu, Y., 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=Cellular+resolution+optical+access+to+brain+regions+in+fissures:+imaging+medial+prefrontal+cortex+and+grid+cells+in+entorhinal+cortex.">Cellular resolution optical access to brain regions in fissures: imaging medial prefrontal cortex and grid cells in entorhinal cortex.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 111 (52), 18739-18744 (2014).</li><li>Zeisel, 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=Brain+structure.+Cell+types+in+the+mouse+cortex+and+hippocampus+revealed+by+single-cell+RNA-seq.">Brain structure. Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq.</a> Science. 347 (6226), 1138-1142 (2015).</li><li>Hawrylycz, 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=Inferring+cortical+function+in+the+mouse+visual+system+through+large-scale+systems+neuroscience.">Inferring cortical function in the mouse visual system through large-scale systems neuroscience.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 113 (27), 7337-7344 (2016).</li><li>Petrof, I., Viaene, A. N., Sherman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+the+primary+somatosensory+cortex+projection+to+the+primary+motor+cortex+in+the+mouse.">Properties of the primary somatosensory cortex projection to the primary motor cortex in the mouse.</a> J. Neurophysiol. 113 (7), 2400-2407 (2015).</li><li>Aronoff, R., 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=Long-range+connectivity+of+mouse+primary+somatosensory+barrel+cortex.">Long-range connectivity of mouse primary somatosensory barrel cortex.</a> Euro. J. Neurosci. 31 (12), 2221-2233 (2010).</li><li>Rogan, S. C., Roth, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+neuronal+signaling.">Remote control of neuronal signaling.</a> Pharma. Rev. 63 (2), 291-315 (2011).</li><li>Berdyyeva, 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=Zolpidem+reduces+hippocampal+neuronal+activity+in+freely+behaving+mice:+a+large+scale+calcium+imaging+study+with+miniaturized+fluorescence+microscope.">Zolpidem reduces hippocampal neuronal activity in freely behaving mice: a large scale calcium imaging study with miniaturized fluorescence microscope.</a> PloS One. 9 (11), e112068 (2014).</li></ol>

המחברים קראו את מדיניות היומן ויש להם את האינטרסים המתחרים הבאים: SG, SO ו- VC משולמים לעובדים ב- Inscopix.

הבנת פעילות מעגל עצבי במהלך התנהגות ערנית היא רמה חיונית של החקירה neuroscientific צורך ביעילות לנתח את תפקוד המוח בבריאות ומחלות. הקורטקס הוא אזור חשוב במיוחד כדי ללמוד בהקשר של התנהגות ער, שכן הוא ממלא תפקיד חשוב בהרבה תפקודים חושיים, קוגניטיביים ומבצעים 28 , 29 . הטור הקורטיקלי נחשב ליחידה הפונקציונלית הבסיסית בקליפת המוח, והפעילות ברמת האוכלוסין של תאי קליפת המוח ידועה בהתאם למיקומם הפיזי בעמודה. לדוגמה, נוירונים מעוררים בשכבות 2/3 בפרויקט הקורטקס הסומאטוסנסורי, בעיקר לאזורים ניאו-קורטיקליים אחרים, ומאופיינים ברשתות קורטיקליות אחרות 30 , בעוד שהתאים בשכבות עמוקות יותר מתמקדים בעיקר באזורים תת-קורטיקליים כמו התלמוס 31 . הקלטה של ​​פעילות של מאותS של תאים קליפת המוח שנקבע מראש בו זמנית ובאופן אמין לאורך זמן על פני lamina שונים בחופשיות נושאים מתנהג מאוד לקדם את ההבנה שלנו של זרימת מידע קליפת המוח, ומאפשר לנתח תפקודית עדינה של עמודות קליפת המוח ידי מידע התנהגותי בזמן אמת, מאזניים. איסוף זה ברמה של נתונים מעגל עצביים מתאפשר עם שימוש יעיל ויעיל פלטפורמת מיקרוסקופ מיניאטורי לנהל בקנה מידה גדול Ca 2 + הדמיה בנושאים מתנהגים בחופשיות (או נושאים קבוע בראש לפי הצורך). משמש עם מחווני סידן מקודדים מבחינה גנטית כדי לאפשר תא מסוג ספציפי מיקוד, הדמיה שדה רב שכבתית של נוף המסופק על ידי בדיקה פריזמה מושתל כרונית, פרוטוקול זה בחנו מקרה אחד בין יישומים אפשריים רבים: התבוננות הבדלים למינרית בעיבוד קליפת המוח somatosensory כאשר עכברים פיזית עוסקת עם אובייקט חדש ( איור 5 ).זהו האיור הפרוצדורלי הראשון מסוג זה של סוג תא ספציפי, בגישה vivo ללמוד שכבות קליפת המוח מרובים ער, מתנהג בחופשיות בעלי חיים, ומרחיב את הספקטרום של שיטות ניסיוניות זמין כדי להבין מבנים למינרית במוח הפעיל. שדה הראייה פריסקופי מופעלת על ידי בדיקה פריזמה בטכניקה זו יכול להיות מוחל על מבנים מוחיים אחרים כאשר שימור הרקמות ישירות הגב אל אזור של עניין הוא הרצוי; לדוגמה, הדמיה CA3 יכול להיות מושגת ללא הפרעה של תפקוד בהיפוקמפוס. פריזמה בדיקה המבוססת על גישה הדמיה Ca 2 + פעילות מחייב את ההכנסה פיזית השתלה קבועה של microprism לתוך קליפת המוח, אשר משווה את היצירה של הנגע קליפת המוח שבו בדיקה העדשה מוכנס. זה עלול לגרום שיבושים המעגלים העצביים המקומיים, כולל ניתוק של דנדריטים ותהליכים אפיים. Tההליך שלו גם יגרום הפעלה ראשונית של תאים גליה באזור, אם כי זה צפוי להיות מקומי לרקמה על 150 מיקרומטר מ הפנים פריזמה, וכדי להירגע לאחר המוח ריפא 22 . חשוב מאוד לשקול אם טכניקה זו תשפיע על אנטומיה מעגל רגיל ו / או התנהגות של בעלי החיים בעת תכנון ניסויים. קבוצות בקרה התנהגותיות צריכות תמיד להתבצע על מנת להבטיח כי אין שינויים משמעותיים בהתנהגויות בסיסיות שעלולות לגרום לתוצאות ניסוי מבולבלות. שימוש זה מיניאטורי, נייד Ca 2 + טכניקה הדמיה עם מניפולציה neuropharmacological, שונים קוגניטיבית, חברתית, מוטורית או פרדיגמות התנהגותיות, ולשלב אותו עם מדדים פיזיולוגיים אחרים יכולים להעמיק ולהעשיר מחקרים התמקד בהבנת תפקידים תפקודיים של מעגלים עצביים בהתנהגות האות עיבוד 32 דיכוי או הפעלהAtion של מסלולים מסוימים מאופיינים על ידי תרופות יכול להשפיע על התנהגויות הקשורות, אשר ניתן ללמוד בקלות באמצעות טכנולוגיה זו 33 . הסתעפות לתוך סוגי תאים שונים על ידי שינוי המיקוד של מחוון סידן עוד יישום חזק ושימושי, ומאפשר שילובים יצירתיים רבים של כלים ניסיוניים כדי לענות על מגוון רחב של שאלות מעגל עצבי.

הקורטקס הוא שחקן חיוני בתפקודים נפשיים והתנהגותיים מורכבים רבים, מתוך תשומת לב, תפיסה חושית ושליטה קוגניטיבית מלמעלה למטה 1 , 2 , 3 למסלולי מוטיבציה, גמול והתמכרות 4 , 5 . הבנת התהליכים החישוביים המונחים ביסוד תפקידה היא מטרה חשובה להניע הבנה קלינית טובה יותר של הפרעות נפשיות והתנהגותיות רבות. תיאוריות עכשוויות רבות של מרכז המחלות הפסיכיאטריות סביב הרעיון כי תפקוד לקוי של מעגלים עצביים בקליפת המוח או דיסקואורדינציה עשוי להתבסס על הפרעות קוגניטיביות והתנהגותיות שהן סימני ההיכר של התנאים כגון סכיזופרניה 6 , אוטיזם 7 או הפרעה אובססיבית-קומפולסיבית 8 . לפיכך, קבלת האוכלוסייה ברמת האוכלוסייה נתונים עצביים ממעגלים אנכיים בהקשר הנכון של מידע התנהגותי סימולטני הוא בעל חשיבות רבה, אידיאלי יכול להיות ממוקד סוגי תאים ספציפיים עבור דיסקציה מעגל עדין יותר. מיקרוסקופים מיניאטוריים בשילוב עם מיקרוסקופים מבודדים של שיפוע הדרגתי (GRIN) מאפשרים גישה אופטית להרכבים עצביים בתנאי תנועה חופשית ממגוון אזורי מוח אפשריים 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , כולל הקליפה 14 , 15 , 16 . באמצעות מערכת מיקרוסקופית נייד יחד עם מחוונים סידן מקודד גנטית מאפשר הדמיה עקבית של האוכלוסייה הסלולרית זהה המקיף מאות נוירונים על ימים עד שבועות באזורי מוח רבים 9 , והוא יכול להיותממוקד גנטית סוגי תאים ספציפיים באמצעות וקטור ויראלי או טכניקות מהונדס. כמו קליפת ידוע לתמוך פונקציות שונות להתחבר אזורים שונים במוח בהתאם למיקום של התאים בתוך lamina 17 , 18 , 19 , אנו מעוניינים לקבל פעילות רב עצבית רב שכבתיים בעת ובעונה אחת נושאים מתנהג ער. כאן אנו מדגימים כיצד לדמות מאות נוירונים שכותרתו fluorescently בעכברים מתנהג בחופשיות על פני ימים, באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי מיניאטורי 20 בשילוב עם בדיקה מנסר המנסר, אשר מציעה תצוגה רב שכבתיים של קליפת המוח ( איור 1 ). הבדיקה פריזמה משמש כאן מורכב משני עדשות GRIN נפרד: פריזמה עדשת גליל ממסר ( איור 1 ). האור מהמיקרוסקופ מעורר את התווית הנקראת פלואורסצנטליתתאים הממוקמים לאורך הפנים הדמיה של בדיקה פריזמה, לאחר משתקף מחוץ hypotenuse של החלק פריזמה של בדיקה. האור הנפלט מן התאים משקף גם את hypotenuse של הפריזמה, נאסף באמצעות המטרה של המיקרוסקופ ומגיע חיישן במיקרוסקופ. בדיקת פריזמה בשימוש בהליך זה מותאם לשימוש קל עם ציוד stereotaxic סטנדרטי. מיקרוסקופ פלואורסצנטי מיניאטורי 20 מזהה פעולה הפוטנציאל עורר Ca 2 + חולפים באוכלוסיות עצביים עם רזולוציה תא יחיד, לאחר תאים אלה כבר שכותרתו במיוחד עם Ca 2 + רגיש מחוונים ניאון מקודד גנטית. בפרוטוקול זה, אנו מזריקים Ca 2 + אינדיקטור מקודדים בקטור ויראלי (AAV1.CaMKII.GCaMP6f.WPRE.SV40), להשתיל בדיקה פריזמה, להתקין את המיקרוסקופ, ולאחר מכן להשיג מספר ימים של נתונים סומטוסנסוריים (S1 אחוריים אחוריים) נתונים עצביים מתוך חשיפה חיהד למשטחים אובייקט הרומן במהלך חקירה חופשית ( איור 2 ).

<table><tbody><tr><td>Neurostar Motorized&lt;br/&gt; Ultra Precise Small Animal Stereotaxic Instrument</td><td>Kopf</td><td>Model 963SD</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Stereoscope</td><td>Labomed</td><td>Prima DNT</td><td>Surgery and Imaging</td></tr><tr><td>Mini Rectal Thermistor Probe (.062&quot;/1.6 mm diameter) - 1/4&quot; Jack</td><td>FHC</td><td>40-90-5D-02</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Heating Pad 5 X 12.5 cm&amp;nbsp;</td><td>FHC</td><td>40-90-2-07</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>DC Temperature Controller</td><td>FHC</td><td>40-90-8D</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Microsyringe Pump</td><td>World Precision Instruments</td><td>UMP3 model; serial 155788 F110</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>NanoFil 10 &amp;mu;L Syringe</td><td>World Precision Instruments</td><td>NANOFIL</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>35 G Beveled Tip Nanofil NDL 2PK</td><td>World Precision Instruments</td><td>NF35BV-2</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Omnidrill35, 115 - 230 V</td><td>World Precision Instruments</td><td>503598</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Burrs for Micro Drill</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>nVista</td><td>Inscopix</td><td>100-001048</td><td>Imaging</td></tr><tr><td>AAV1.CaMKII.GCaMP6f.WPRE.SV40</td><td>Penn Vector Core</td><td>AV-1-PV3435</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Ketoprofen</td><td>Victor Medical</td><td>5487</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Carprofen</td><td>Victor Medical</td><td>1699008&amp;nbsp;</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Victor Medical</td><td>1001054</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Gelfoam (Patterson Veterinary Supply Inc Gelfoam Sponge 12 cm x 7 mm)</td><td>Pfizer (Fisher Scientific)</td><td>NC9841478</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Dumont #5/45 forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-35</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Dumont #5 forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-30</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Dissecting knives</td><td>Fine Science Tools</td><td>10055-12</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>ProView Implant Kit</td><td>Inscopix</td><td>100-000756</td><td>Surgery and Imaging</td></tr><tr><td>ProView Prism Probe 1.0 mm-Dia. ~4.3 mm Length</td><td>Inscopix</td><td>100-000592</td><td>Surgery and Imaging</td></tr><tr><td>Kwik-Sil adhesive pack of 2</td><td>World Precision Instruments</td><td>KWIK-SIL</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Kwik-Cast Sealant</td><td>World Precision Instruments</td><td>KWIK-CAST</td><td>Surgery and Imaging</td></tr><tr><td>Miniature Optical Mounting Post</td><td>Newport</td><td>M-TSP-3</td><td>Imaging</td></tr><tr><td>Microscope Baseplate</td><td>Inscopix</td><td>BPL-2</td><td>Imaging</td></tr><tr><td>Microscope Baseplate Cover</td><td>Inscopix</td><td>BPC-2</td><td>Imaging</td></tr></tbody></table>

multi-layer cortical ca2+ imaging in freely moving mice with prism probes and miniaturized fluorescence microscopy

במעגל vivo ו הדמיה תפקודית ברמה התאית הוא כלי קריטי להבנת המוח בפעולה. הדמיה ברזולוציה גבוהה של נוירונים קליפת המוח העכבר עם מיקרוסקופ שני פוטון סיפקה תובנות ייחודיות לתוך מבנה קליפת המוח, פונקציונליות. עם זאת, מחקרים אלה מוגבלים לבעלי חיים קבועים ראש, לצמצם במידה ניכרת את המורכבות ההתנהגותית הזמינה למחקר. במאמר זה, אנו מתארים הליך לביצוע מיקרוסקופ פלואורסצנטי כרונית עם רזולוציה הסלולר על פני שכבות קליפת המוח מרובים בעכברים מתנהג בחופשיות. השתמשנו מיקרוסקופ פלואורסצנטי מיניאטורי משולב יחד עם בדיקה מנסר המושרשת בו זמנית לדמיין ולהקליט את הדינמיקה סידן של מאות נוירונים על פני שכבות מרובות של קליפת המוח סומאטוסנסורי כמו העכבר עוסקת במשימה חיפוש חדש אובייקט, על פני כמה ימים. טכניקה זו יכולה להיות מותאמת לאזורים אחרים במוח במינים שונים של בעלי חיים אחרים p התנהגותיארדיגמות.

<html> פרוטוקול המתואר כאן מתאר דרך יעילה ויעילה לבצע אורך רב שכבת Ca 2 + הדמיה של מאות נוירונים קליפת המוח בעכברים מתנהג בחופשיות באמצעות בדיקות פריזמה ( איור 1 ). גישות קודמות כלפי רב שכבתיים הדמיה קליפתית יש בעיקר היה מוגבל חיות בראש קבוע 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 . על מנת לרכוש את רמת הנתונים הזאת בהקשר חופשי, נעשה שימוש בפלטפורמת מיקרוסקופ מיניאטורה לגמישות התנהגותית; אינדיקטור סידן מקודד גנטית (GCaMP6f) שימש למקד אוכלוסיות תאים ספציפיים (CAMKII + תאים בקליפת המוח); ו פריזמה בדיקה נבחרה לספק כרונית, רב שכבת שדה של נוף. -Together.within-page = &quot;1&quot;&gt; הראינו את זרימת העבודה להכנת החיה לצורך הדמיה. וקטור ויראלי קידוד מחוון סידן מתאים הוזרק לתוך קליפת המוח ( איור 2 , שלב 1), לפני כרוני השתלת בדיקה פריזמה כדי לאפשר גישה אופטית לתאים שכותרתו ( איור 2 , שלב 2). A baseplate המשמש כמעגן מאובטח, זמני למיקוד של המיקרוסקופ במהלך הפגישות הדמיה הותקן אז מעל הראש של החיה ( איור 2 , שלב 3), המאפשר הדמיה של פעילות קליפת המוח על פני שכבות תאים מרובים ב ערני מתנהג ניסיוני ( איור 2 , שלב 4). כדי להבטיח כי האוכלוסייה הסלולרית הרצוי היה להיות ממוקד, לאחר המוות ממותה בסעיף המוח מעכבר נציג מוצג באיור 3 עם דגימת בדיקה פריזמה שדה הראייה מסומן יחסית המעבדה GCaMP6fEled נוירונים בשכבות 2/3 ו 5 של קליפת המוח סומטו-סנסורי. במהלך התעוררות הדמיה התנהגות עם המערכת, הפעילות של נוירונים קליפת המוח somatosensory נרשמה כאשר העכבר נחשף לשלוש סביבות שונות - שדה פתוח (יום 1), אובייקט היכרות (יום 2-4) ו רומן אובייקט (יום 5) ( איור 4 ). ביום הראשון הונח העכבר בזירה התנהגותית נטולת חפצים. ביום 2-4 העכבר הונח בזירה עם שני אובייקטים שונים מבחינה טקסטורלית (בלוק ג&#39;ל ובלוק עץ). ביום 5 הוחלף אחד החפצים באובייקט חדש. החיה היה צילמו על פני 5 ימים במשך 20 דקות בכל יום. בעקבות מיצוי התא באמצעות Ca 2 + נתונים תוכנת ניתוח נתונים, מסננים מרחביים המתאים מיקומי התא היו עלים על הקרנת עוצמת פלואורסצנטי הממוצע של נתוני הקלטה מיקרוסקופ( איור 5) . קו מקווקו לבן מפריד שכבות 2/3 ו 5 תאים. מקבילים Ca 2 + עקבות מ 5 תאים מכל אחת השכבות להראות את דפוס הירי של התאים בשתי הקשרים התנהגותיים שונים - היכרות אובייקט וחשיפה אובייקט רומן. שכבת 2/3 תאים היו פעילים יותר לעומת שכבת 5 תאים ביום שבו העכבר נחשף אובייקט חדש. זה ניכר גם מן החלקות רסטר המציגים את פעילות הירי thresholded של כל תאים צילמו בימים 1, 4 ו - 5. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/55579/55579fig1.jpg" /> איור 1: בויו Ca 2 + הדמיה על פני שכבות קליפת המוח מרובים בחופשיות העברת עכברים. ( א ) מפרטים פריזמה בדיקה ותיאור של המטוס הדמיה. ציפוי רפלקטיבית על החלק הפנימי של hypotenuse מאפשר הדמיה 90 ° מן המטוס הכניסה של בדיקה פריזמה. העדשה cuFf משתלב עם מחזיק העדשה, אשר מייעלת את הליך ההשתלה ומאפשר צפייה פוטנציאלית של הקרינה רקמות הסביבה במהלך ההשתלה ( B ) (i). איור של מיקום של craniotomy בדיקה פריזמה חתך סכין יחסית לאתר הזרקת הנגיף, ו (ii) איור של מיקום של פריזמה בדיקה בצד שטוח יחסית לחתך סכין אתר הזרקת וירוסים. ( C ) איור של in-vivo Ca 2 + הגדרת הדמיה מראה את הנתיב האור עבור שטח קטן בתוך שדה מלא של נוף באמצעות בדיקה פריזמה מושתל קליפת עכבר. ( ד ) שדה שדה תצוגה במהלך ההתקנה פריזמה בדיקה. מיקרוסקופ מיניאטורי מחובר מחזיק העדשה, המחזיקה בדיקה פריזמה המאפשר לבדוק את הביטוי וירוס במהלך ההתקנה פריזמה בדיקה. ( E ) שילוב של מיקרוסקופ עם בדיקה מנסרה עבור הדמיה קליפתית רב שכבתיים של GCaMP6f שכותרתו תאים S1. שדה שדה לדוגמה לדוגמהבמהלך ההתקנה. נקה כלי הדם דפוס גלוי בזמן baseplate להתקין עם כמה תאים בתמונה גלם. תאים נוספים נראים בבירור כאשר DF / F מופעל בחלון רכישת התוכנה. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55579/55579fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/55579/55579fig2.jpg" /> איור 2: סכמטי מציג את ציר הזמן של אירועים זרימת עבודה עבור פריזמה בדיקה השתלת מיקרוסקופ התקנה. מספר השבועות מיוצגים על ציר ה- X ואת שלבי העבודה של ההליכים לאורך ציר ה- Y. ( A ) גרפי הממחישות הזרקת ויראלי (AAV1.CaMKII.GCaMP6f.WPRE.SV40) לאורך ציר dorso- הגחון אותו, כדי התווית מספר שכבות של קליפת המוח somatosensory. ( ב ) 2 שבועות לאחר זריקות וירוסים, בעיה פריזמהE הוא מושתל על ציר מקביל לאתרים הזרקת הנגיף. ( ג ) כשבוע לאחר ההשתלה בדיקה פריזמה, החיה נבדקת עבור הביטוי עם מיקרוסקופ ו baseplate מותקן על הראש אם אוכלוסייה של תאים גלוי. ( D ) בעל החיים הוא מוכן אז הדמיה כרונית במהלך משימות התנהגותיות רלוונטיות (קליפ עכבר אמנות שונה לאחר אישור מ - UW מדיסון ביוכימיה MediaLab). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55579/55579fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/55579/55579fig3.jpg" /> איור 3: אימות שלאחר המוות היסטולוגית של מיקום פריזמה בדיקה הביטוי GCaMP. ( א ) סעיף העטרה ממוח העכבר עכבר מראה את המסלול בדיקה פריזמה עם הצד הדמיה שלה פונהאת התאים GCaMP6f להביע (AAV1.CaMKII.GCaMP6f לידי ביטוי נוירונים בשכבות 2/3 ו 5). ( ב ) באותו המוח המוח העטרה הבאים מכתים עבור DAPI. סולם בר = 250 מיקרומטר ( C ) זום לאור תאי GCaMP6f להביע בקורטקס סומאטוסנסורי. סולם בר = 100 מיקרומטר. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55579/55579fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/55579/55579fig4.jpg" /> איור 4: פעילות עכבר במהלך הרגלה, היכרות, וחפץ אובייקט חדש בדיקה היה מעקב וידאו באמצעות תוכנת וידאו. ( א ) ביום הראשון, החיה הונחה בזירה התנהגותית נטולת חפצים (שדה פתוח). ( ב ) בימים 2-4, שני אובייקטים שונים מבחינה טקסטורלית (בלוק ג&#39;ל ובלוק עץ) הונחו בזירה (אובייקט Fami). ( ג ) ביום 5, אחד האובייקטים הוחלף עם חפץ חדש (בלוק עץ עם נייר חול) (רומן אובייקט חשיפה). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55579/55579fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/55579/55579fig5.jpg" /> איור 5: דינאמיקה סידן מ שכבות שטחיות ועמוקות של קליפת המוח סומטו-סנסורי של עכבר נציג צילמו עם המיקרוסקופ. ( א ) תמונה ממוזגת של מסננים נוירונים מרחביים (כתמים ירוקים) ואת הקרינה מתכוונת עוצמת הקרינה של הקלטה מיקרוסקופ דרך שדה בדיקה פריזמה של נוף. גבול בין שכבות על-גבייות ושכבות אינפרא-גרנריות המצוין על ידי קו מקווקו לבן. סולם בר = 100 מיקרומטר. ( ב ) עקבות סידן מחמישה תאים שטחיים ושכבה עמוקה (מלא כחול ואדום גElls בחלונית A), המציין יחידות של סטיית תקן של הקרינה הבאים העיקריים ניתוח רכיב עצמאי. סרגל סולם אופקי 50 s וסרגל מידה אנכי 10 SD ( C ) Raster העלילה של תאים משטחית (שכבות 2/3) ושכבות עמוקות (שכבה 5) המוצגות מעל שדה פתוח, היכרות אובייקט וחפץ אובייקט חדש. סולם בר = 100 s. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55579/55579fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy at JoVE.com

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

כאן, אנו מציגים הליך לביצוע בקנה מידה גדול Ca 2 + הדמיה עם רזולוציה הסלולר על פני שכבות קליפת המוח מרובים בעכברים נעים באופן חופשי. מאות תאים פעילים ניתן לצפות בו זמנית באמצעות מיקרוסקופ מיניאטורי, ראש רכוב יחד עם בדיקה מנסר פריזמה.

רב שכבתיים Ca קליפת המוח<sup&gt; 2+</sup&gt; הדמיה בחופשיות העברת עכברים עם בדיקות פריזמה מיקרוסקופית פלואורסצנטי מיניאטורי

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical ...

multi-layer-cortical-ca2-imaging-freely-moving-mice-with-prism-probes

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

30.9K Views.  Inscopix Inc..  כאן, אנו מציגים הליך לביצוע בקנה מידה גדול Ca 2 + הדמיה עם רזולוציה הסלולר על פני שכבות קליפת המוח מרובים בעכברים נעים באופן חופשי. מאות תאים פעילים ניתן לצפות בו זמנית באמצעות מיקרוסקופ מיניאטורי, ראש רכוב יחד עם בדיקה מנסר פריזמה. 

Video: Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically identified cells during behavior1-6. Here we describe methods to perform two-photon imaging in mouse cortex while the animal navigates a virtual reality environment. We focus on the aspects of the experimental procedures that are key to imaging in a behaving animal in a brightly lit virtual environment. The key problems that arise in this experimental setup that we here address are: minimizing brain motion related artifacts, minimizing light leak from the virtual reality projection system, and minimizing laser induced tissue damage. We also provide sample software to control the virtual reality environment and to do pupil tracking. With these procedures and resources it should be possible to convert a conventional two-photon microscope for use in behaving mice.

Here we describe the experimental procedures involved in two-photon imaging of mouse cortex during behavior in a virtual reality environment.

סידן הדמיה שני פוטונים בעכברים ניווט סביבת מציאות מדומה

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

Flat-floored Air-lifted Platform: A New Method for Combining Behavior with Microscopy or Electrophysiology on Awake Freely Moving Rodents

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a living animal&#8217;s brain. Moreover, the lengthy recovery from anesthesia limits the frequency of repeated recording/imaging episodes in longitudinal studies. Hence, new methods that would allow stable recordings from non-anesthetized behaving mice are expected to advance the fields of cellular and cognitive neurosciences. Existing solutions range from mere physical restraint to more sophisticated approaches, such as linear and spherical treadmills used in combination with computer-generated virtual reality. Here, a novel method is described where a head-fixed mouse can move around an air-lifted mobile homecage and explore its environment under stress-free conditions. This method allows researchers to perform behavioral tests (e.g., learning, habituation or novel object recognition) simultaneously with two-photon microscopic imaging and/or patch-clamp recordings, all combined in a single experiment. This video-article describes the use of the awake animal head fixation device (mobile homecage), demonstrates the procedures of animal habituation, and exemplifies a number of possible applications of the method.

This method creates a tangible, familiar environment for the mouse to navigate and explore during microscopic imaging or single-cell electrophysiological recordings, which require firm fixation of the animal&#8217;s head.

פלטפורמה הרימה-Air-מרוצף שטוחה: שיטה חדשה לשילוב עם התנהגות מיקרוסקופית או אלקטרופיזיולוגיה על Awake לנוע בחופשיות מכרסמים

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a ...

In Vivo 2-Photon Calcium Imaging in Layer 2/3 of Mice

To understand network dynamics of microcircuits in the neocortex, it is essential to simultaneously record the activity of a large number of neurons . In-vivo two-photon calcium imaging is the only method that allows one to record the activity of a dense neuronal population with single-cell resolution . The method consists in implanting a cranial imaging window, injecting a fluorescent calcium indicator dye that can be taken up by large numbers of neurons and finally recording the activity of neurons with time lapse calcium imaging using an in-vivo two photon microscope. Co-injection of astrocyte-specific dyes allows one to differentiate neurons from astrocytes. The technique can be performed in mice expressing fluorescent molecules in specific subpopulations of neurons to better understand the network interactions of different groups of cells.

To understand network dynamics of microcircuits in the neocortex, it is essential to simultaneously record the activity of a large number of neurons . In-vivo two-photon calcium imaging is the only method that allows one to record the activity of a dense neuronal population with single-cell resolution .

In vivo 2-Photon סידן הדמיה ב Layer 2 / 3 של עכברים

To understand network dynamics of microcircuits in the neocortex, it is essential to simultaneously record the activity of a large number of neurons .  ...

Biology

Longitudinal Two-Photon Imaging of Dorsal Hippocampal CA1 in Live Mice

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from subcellular to network levels and at temporal scales from milliseconds to weeks. In addition, two-photon imaging can be combined with a variety of behavioral tasks to explore the causal relationships between brain function and behavior. However, in mammals, limited penetration and scattering of light have limited two-photon intravital imaging mostly to superficial brain regions, thus precluding longitudinal investigation of deep-brain areas such as the hippocampus. The hippocampus is involved in spatial navigation and episodic memory and is a long-standing model used to study cellular as well as cognitive processes important for learning and recall, both in health and disease. Here, a preparation that enables chronic optical access to the dorsal hippocampus in living mice is detailed. This preparation can be combined with two-photon optical imaging at cellular and subcellular resolution in head fixed, anesthetized live mice over several weeks. These techniques enable repeated imaging of neuronal structure or activity-evoked plasticity in tens to hundreds of neurons in the dorsal hippocampal CA1. Furthermore, this chronic preparation can be used in combination with other techniques such as micro-endoscopy, head-mounted wide field microscopy or three-photon microscopy, thus greatly expanding the toolbox to study cellular and network processes involved in learning and memory.

This method describes a chronic preparation that allows optical access to the hippocampus of living mice. This preparation can be used to perform longitudinal optical imaging of neuronal structural plasticity and activity-evoked cellular plasticity over a period of several weeks.

אורך שני-פוטון הדמיה של CA1 היפוקמאל בעכברים חיים

Two-photon microscopy is a fundamental tool for neuroscience as it permits investigation of the brain of live animals at spatial scales ranging from ...

In vivo Imaging of Deep Cortical Layers using a Microprism

We present a protocol for in vivo imaging of cortical tissue using a deep-brain imaging probe in the shape of a microprism.  Microprisms are 1-mm in size and have a reflective coating on the hypotenuse to allow internal reflection of excitation and emission light.  The microprism probe simultaneously images multiple cortical layers with a perspective typically seen only in slice preparations.  Images are collected with a large field-of-view (~900 &mu;m).  In addition, we provide details on the non-survival surgical procedure and microscope setup.  Representative results include images of layer V pyramidal neurons from Thy-1 YFP-H mice showing their apical dendrites extending through the superficial cortical layer and extending into tufts.  Resolution was sufficient to image dendritic spines near the soma of layer V neurons.  A tail-vein injection of fluorescent dye reveals the intricate network of blood vessels in the cortex.  Line-scanning of red blood cells (RBCs) flowing through the capillaries reveals RBC velocity and flux rates can be obtained. This novel microprism probe is an elegant, yet powerful new method of visualizing deep cellular structures and cortical function in vivo.

In vivo Imaging of Deep Cortical Layers using a Microprism

Right-angle microprisms inserted into the mouse neocortex allows for deep imaging of multiple cortical layers with a viewpoint typically found in slice. One-millimeter microprisms offer a wide field-of-view (~900 &mu;m) and spatial resolutions sufficient to resolve dendritic spines. We demonstrate layer V neuronal imaging and neocortical vascular imaging using microprisms.

בתחום ההדמיה vivo של שכבות קליפתיים עמוק באמצעות Microprism

We present a protocol for in vivo imaging of cortical tissue using a deep-brain imaging probe in the shape of a microprism.  Microprisms are 1-mm in size ...

Large-scale Three-dimensional Imaging of Cellular Organization in the Mouse Neocortex

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical properties, synaptic connections, and in vivo functions, but their basic functional and anatomical organization from cellular to network scale is poorly understood. Here we describe a method for the three-dimensional imaging of fluorescently-labeled neurons across large areas of the brain for the investigation of the cortical cellular organization. Specific types of neurons are labeled by the injection of fluorescent retrograde neuronal tracers or expression of fluorescent proteins in transgenic mice. Block brain samples, e.g., a hemisphere, are prepared after fixation, made transparent with tissue clearing methods, and subjected to fluorescent immunolabeling of the specific cell types. Large areas are scanned using confocal or two-photon microscopes equipped with large working distance objectives and motorized stages. This method can resolve the periodic organization of the cell type-specific microcolumn functional modules in the mouse neocortex. The procedure can be useful for the study of three-dimensional cellular architecture in the diverse brain areas and other complex tissues.

Here we describe a procedure for tissue clearing, fluorescent labeling, and large-scale imaging of mouse brain tissue which, thereby, enables visualization of the three-dimensional organization of cell types in the neocortex.

הדמיה תלת מימדי בקנה מידה גדול של ארגון הסלולר קליפת העכבר

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical ...

Neuroscience

In Vivo Imaging of Cerebrospinal Fluid Transport through the Intact Mouse Skull using Fluorescence Macroscopy

Cerebrospinal fluid (CSF) flow in rodents has largely been studied using ex vivo quantification of tracers. Techniques such as two-photon microscopy and magnetic resonance imaging (MRI) have enabled in vivo quantification of CSF flow but they are limited by reduced imaging volumes and low spatial resolution, respectively. Recent work has found that CSF enters the brain parenchyma through a network of perivascular spaces surrounding the pial and penetrating arteries of the rodent cortex. This perivascular entry of CSF is a primary driver of the glymphatic system, a pathway implicated in the clearance of toxic metabolic solutes (e.g., amyloid-&#946;). Here, we illustrate a new macroscopic imaging technique that allows real-time, mesoscopic imaging of fluorescent CSF tracers through the intact skull of live mice. This minimally-invasive method facilitates a multitude of experimental designs and enables single or repeated testing of CSF dynamics. Macroscopes have high spatial and temporal resolution and their large gantry and working distance allow for imaging while performing tasks on behavioral devices. This imaging approach has been validated using two-photon imaging and fluorescence measurements obtained from this technique strongly correlate with ex vivo fluorescence and quantification of radio-labeled tracers. In this protocol, we describe how transcranial macroscopic imaging can be used to evaluate glymphatic transport in live mice, offering an accessible alternative to more costly imaging modalities.

Transcranial optical imaging allows wide-field imaging of cerebrospinal fluid transport in the cortex of live mice through an intact skull.

ב Vivo הדמיה של התחבורה נוזל שדרתי דרך הגולגולת העכבר ללא שינוי באמצעות זריחה מאקרוסקופיה

Cerebrospinal fluid (CSF) flow in rodents has largely been studied using ex vivo quantification of tracers. Techniques such as two-photon microscopy and ...

Simultaneous Imaging of Microglial Dynamics and Neuronal Activity in Awake Mice

Since brain functions are under the continuous influence of the signals derived from peripheral tissues, it is critical to elucidate how glial cells in the brain sense various biological conditions in the periphery and transmit the signals to neurons. Microglia, immune cells in the brain, are involved in synaptic development and plasticity. Therefore, the contribution of microglia to neural circuit construction in response to the internal state of the body should be tested critically by intravital imaging of the relationship between microglial dynamics and neuronal activity.
Here, we describe a technique for the simultaneous imaging of microglial dynamics and neuronal activity in awake mice. Adeno-associated virus encoding R-CaMP, a gene-encoded calcium indicator of red fluorescence protein, was injected into layer 2/3 of the primary visual cortex in CX3CR1-EGFP transgenic mice expressing EGFP in microglia. After viral injection, a cranial window was installed onto the brain surface of the injected region. In vivo two-photon imaging in awake mice 4 weeks after the surgery demonstrated that neural activity and microglial dynamics could be recorded simultaneously at the sub-second temporal resolution. This technique can uncover the coordination between microglial dynamics and neuronal activity, with the former responding to peripheral immunological states and the latter encoding the internal brain states.

Here, we describe a protocol combining adeno-associated virus injection with cranial window implantation for simultaneous imaging of microglial dynamics and neuronal activity in awake mice.

הדמיה סימולטנית של דינמיקה מיקרוגליאלית ופעילות עצבית בעכברים ערים

Since brain functions are under the continuous influence of the signals derived from peripheral tissues, it is critical to elucidate how glial cells in ...

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

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 other hand, two-photon imaging can resolve the activity of local neural circuits at the single-cell level. It is critical to make a large cranial window to perform multiple-scale analysis using both imaging techniques in the same mouse. To achieve this, one must remove a large section of the skull and cover the exposed cortical surface with transparent materials. Previously, glass skulls and polymer-based cranial windows have been developed for this purpose, but these materials are not easily fabricated. The present protocol describes a simple method for making a large cranial window consisting of commercially available polyvinylidene chloride (PVDC) wrapping film, a transparent silicone plug, and a cover glass. For imaging the dorsal surface of an entire hemisphere, the window size was approximately 6 x 3 mm2. Severe brain vibrations were not observed regardless of such a large window. Importantly, the condition of the brain surface did not deteriorate for more than one month. Wide-field imaging of a mouse expressing a genetically-encoded calcium indicator (GECI), GCaMP6f, specifically in astrocytes, revealed synchronized responses in a few millimeters. Two-photon imaging of the same mouse showed prominent calcium responses in individual astrocytes over several seconds. Furthermore, a thin layer of an adeno-associated virus was applied to the PVDC film and successfully expressed GECI in cortical neurons over the cranial window. This technique is reliable and cost-effective for making a large cranial window and facilitates the investigation of the neural and glial dynamics and their interactions during behavior at the macroscopic and microscopic levels.

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

The present protocol describes making a large (6 x 3 mm2) cranial window using food wrap, transparent silicone, and cover glass. This cranial window allows in vivo wide-field and two-photon calcium imaging experiments in the same mouse.

אין ויוו הדמיית סידן בשדה רחב ושני פוטונים מעכבר באמצעות חלון גולגולתי גדול

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 ...

הדמיית סידן דו-פוטונית ורחבת שדה בקוליקולוס העליון

Calcium Imaging in Mouse Superior Colliculus

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the emergence of the cerebral cortex. It receives direct inputs from ~30 types of retinal ganglion cells (RGCs), with each encoding a specific visual feature. It remains elusive whether the SC simply inherits retinal features or if additional and potentially de novo processing occurs in the SC. To reveal the neural coding of visual information in the SC, we provide here a detailed protocol to optically record visual responses with two complementary methods in awake mice. One method uses two-photon microscopy to image calcium activity at single-cell resolution without ablating the overlaying cortex, while the other uses wide-field microscopy to image the whole SC of a mutant mouse whose cortex is largely undeveloped. This protocol details these two methods, including animal preparation, viral injection, headplate implantation, plug implantation, data acquisition, and data analysis. The representative results show that the two-photon calcium imaging reveals visually evoked neuronal responses at single-cell resolution, and the wide-field calcium imaging reveals&#160;neural activity across the entire SC. By combining these two methods, one can reveal the neural coding in the SC at different scales, and such combination can also be applied to other brain regions.

מחבר זרקור: חשיפת קידוד עצבי ומנגנונים של עיבוד חזותי בקוליקולוס העליון 

This protocol details the procedure for imaging calcium responses in the superior colliculus (SC) of awake mice, including imaging single-neuron activity with two-photon microscopy while leaving the cortex intact in wild-type mice, and imaging the entire SC with wide-field microscopy in partial-cortex mutant mice.

הדמיית סידן בעכבר קוליקולוס מעולה

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

רב שכבתיים Ca קליפת המוח

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video