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植入式无线光电刺激系统
来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-05-31 | 907 次浏览 | 分享到:

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光遗传学实验的立体定向手术

小鼠用1-2%的异氟烷麻醉,并放置脑在立体定位仪(Kopf仪器)的加热垫上(Harvard仪器)。去掉头皮上的毛皮,用聚维酮碘清理伤口,并做一个正中切口。采用无菌手术技术,给小鼠注射丁丙诺啡缓释剂,用于术后恢复。让小鼠在手术后至少两周内恢复,然后进行行为实验。

在颅内光遗传学实验中,病毒注射使用33号斜角针和10ul纳米注射器(WPI 仪器),由注射泵(Harvard仪器)控制。以每分钟150 nL的速度注射500纳米升AAVdj-hSyn::iC++-eYFP 或 AAVdj-hSyn::eYFP (5×1011 vg ml−1) ,并在取出前将注射器放置原位至少10 分钟。使用以下坐标(相对于Bregma):后岛(−0.58(前后(AP)),±4.2(内侧(ML)),mPFC 3.85(背侧-腹侧(DV));mPFC(1.8(AP),±0.35(ML),−2.9(DV))。将光纤(0.39 NA,200 微米;胸腔)植入病毒注射坐标上方200 微米处。使用Metabond(Parkell)将纤维固定在颅骨上。在进行行为测试之前,小鼠至少恢复两周。

无线刺激系统

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活体电生理学

心脏靶向ChRmine表达的小鼠被植入定制的头板、参考电极和氰基丙烯酸酯粘合剂为基础的“透明头盖帽”。恢复后,小鼠被限制饮水,并习惯于头部固定,但在录制会话之前允许它们喝水以解渴。在记录前提前几个小时用颅骨钻进行开颅手术,暴露的颅骨在记录前、记录中和记录后用生理盐水保持湿润,直到用Kwik-Cast(WPI 仪器)快速密封。

在记录之前,将小鼠置于起搏器背心中,在异氟烷短暂麻醉下,通过心电图确认稳定的起搏。然后将老鼠头部固定,让它们恢复。然后将安装在多探头机械手系统(New Scale Technologies)上并由软件控制的一个或两个四杆Neuropixels2.0探针(用于同时进行双边记录)根据记录的几何形状,以可变角度(0-20°)插入开颅切口。探针的目标是接触脑岛周围的头骨,这可以从探头弯曲或局部场电位的变化中推断出来,然后将探针回缩约100 微米,在记录之前放置在原位至少15 分钟。在小鼠接受5 秒光刺激(900 bpm (15 Hz),每次试验间隔至少为15~25 秒的情况下,沿着四条腿依次进行记录,记录期间用胰蛋白酶清洗探针。

在记录之后,对大脑进行灌流、清理、成像,并登记到 Allen Brain Atlas中。利用亲脂性染料CM-DiI或DiD(每次插入前覆盖探针)的痕迹和电生理特征,确定所记录的单个单元的图谱坐标。

将单个单位的峰值与起搏开始对齐,减去5 S基线放电频率、10 毫秒分频和500 毫秒半高斯滤波,计算出可视化的周围刺激时间直方图。

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光遗传自由运动行为

采用473 nm激光从尖端测量到2-3 mW的恒定光对iC++进行光遗传抑制。使用刺激器控制激光快门,接收行为仪器和控制软件的同步输入。


无线刺激系统由蓝牙、主机、植入部分和充电模块组成。用户使用PC端软件设置控制参数,由主机将指令广播给植入体,植入体接收后按照设定的参数运行。Star系统完美的解决了信号传输稳定性问题,动物在任意空间方位实验均能接收同等的刺激效果。Star系列目前包括Star R(无线光遗传系统)和Star E(无线电刺激系统),可适用于大小鼠、兔、狗、猴等多种动物的中枢、外周神经系统。Star还可与多种类型设备配合使用,满足多种实验场景。


文章来源:

Hsueh, B., Chen, R., Jo, Y. et al. Cardiogenic control of affective behavioural state. Nature 615, 292–299 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05748-8


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