Optogenetic 쥐 행동에 Hippocampal 세타 진동의 유입

포유류의 신경 활동은 정보 전송 시간과 뇌 영역^1,2,,34사이 지원 네트워크 진동에 의해 조정 됩니다. 뇌 리듬 포함 매우 느린 ( 200 Hz) 주파수에서 배열 하는 진동. 증거의 큰 몸 인식^{5,6,7,,89,10 포함 하 여 다양 한 뇌 기능에 네트워크 진동의 참여 지원} , 파 킨 슨 병과 간 질^13,,1415등 정신병 질환 뿐 아니라 타고 난 행동^11,12 . 네트워크 진동의 실험 조작에 대 한 선택적이 고 일시적으로 정확한 방법 따라서 동기화의 순수 그럴듯한 모델의 개발 및 행동 인과 링크를 설정 하기 위한 필수적입니다.

네트워크 동기화는 다양 한 생물 학적 기판 및 프로세스, 흥분 및 네트워크 연결의 neuromodulation 이온 채널의 분자 id 및 그들의 활동에서 배열에 의해 중재 됩니다. 많은 뇌 리듬, 어떤 (예를 들어, 주파수, 진폭)의¹⁶ 를 공개 하는 발전기는 리듬의 생물학적 설계 뚜렷한 세포 유형 및 네트워크의 역학에 대해 가져온. 예를 들어, 금지 수 주 셀 somata를 대상으로 주파수 대역 및 뇌 영역^17,18, 세타^19,20, 감마²⁰ 를 포함 하 여 가장 중요 한 선수는 ^{, 21}, 그리고 리플 (140-200 Hz)²² 진동. 차례 차례로, 먼 셀의 위상 동기화 강력한 피드 포워드 신호 피라미드 세포의 수의 발사를 다시 설정 하 여 보장 됩니다. 진동, 동기화 된 신경 인구 크기의 중요 한 매개 변수 측정된 LFP 진동의 진폭에 밀접 하 게 관련 하 고, 적어도 빠른 진동에 따라 달라 집니다 수²에 흥분 성의 드라이브. 델타와 세타 리듬, 같은 느린 진동 cortico thalamic^23,24 hippocampal 중간 septal 예측^25, 에 의해 형성 된 장거리 재진입 루프에 의해 생성 되는 반면, ^26,27, 각각. 같은 회로에 진동 신호 전파 지연, 고르기, 반응과 참여 셀^28,,2930, 에 그들의 주파수 설정의 상호 작용에 의해 초래 됩니다. ^{31 , 32}. GABAergic parvalbumin (태양광 발전)에서 억제 계획-해 마^25,33, parahippocampal 지역에 entorhinal 외피²⁶ 수를 중간 심장 (MS)의 세포는 긍정적인 내측 측 두 엽에 세타 진동의 세대에 대 한 필수. 따라서, 네트워크 진동 및 신경 동기화의 생리 적 메커니즘 실시간 정밀 optogenetics를 사용 하 여 조작할 수 있습니다.

셀 형식 관련 optogenetic 조작 hippocampal 및 대뇌 피 질의 진동 체 외에서^{34,35,36,37,38} 의 연구에 대 한 적용 된 vivo에서^{30,39,40,41,,4243,44,45}, 기능 포함 감마^{5,12,36,,4647,48,49,50,} 의 조사 ^51,52 및 리플 진동^40,,5354 와 잠 스핀 들^55,56. 최근 우리 PV-Cre 쥐의 MS, hippocampal 세타 리듬의 세대에 대 한 주요 영역에서에서 Cre 종속 ChR2 바이러스 표현. 이 준비를 사용 하 여, hippocampal 세타 진동 (주파수와 시간적 안정성)의 기능 해 마¹¹에서 MS의 억제 계획의 optogenetic 자극에 의해 통제 되었다. 또한, 금지 중 hippocampal 예측의 세타 주파수 optogenetic 자극 깨어 부동 중 세타 리듬을 되 살려. optogenetically 최 LFP 및 신경 활동 수준에서 마우스에 자발적인 세타 진동의 세타 리듬 표시 속성.

이 프로토콜의 주요 기능 포함: hippocampal 흥분;에 난다 효과 피하는 동안 자발적인 세타 진동에 대 한 생리 적으로 중요 한 이다 억제 경로 (1) 활용 (2) axonal, 즉, 비 hippocampal MS efferents;에 직접적인 영향을 최소화 하기 위해 프로젝션 특정 자극 (3) 로컬 세타 리듬 빛 자극, 세타 리듬 중 hippocampal 역학와 세타 진동;의 글로벌 양자 유입 최소한의 직접 간섭을 보장 (4) 파라미터 제어 세타 진동 주파수 및 규칙; 그리고 (5) 부 량 유입 충실도 높은 시간 해상도 LFP를 사용 하 여 동물 행동에 양적 인과 분석. 때문에이 준비는 세타 세대^25,30중 hippocampal disinhibition의 잘 알려진 역할에 기본적으로 대문자로 표시, 강력한 제어할을 동작 쥐에 세타 진동의 여러 매개 변수를 수 있습니다. 연구 적은 조사 경로 세포 종류 중 hippocampal 회로의 다른 있던 조작^{38,,3947,49,50,51 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 58} 공개 더 세타 리듬의 메커니즘.