Kemirgen Santral Sinir Sistemi vivo optogenetic Stimülasyon içinde
Summary
Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.
Abstract
The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.
Introduction
Optogenetik normal ve hastalık-ilgili davranışsal durumları sürüş nöral devre elemanları için arama sistemleri düzeyinde nörobilim devrim yarattı. ışığa duyarlı mikrobik opsins 1 işlevsel memeli hücrelerinde ifade edilebilir keşif yüksek uzaysal ve zamansal hassas 2 ile nöral aktivitenin görülmemiş denetimini ele geçirmesine ışık kullanarak platformu sağladı. Nöral aktivitenin manipülasyon geleneksel elektrofizyolojik veya farmakolojik yaklaşımlar aksine, Optogenetik heterojen nüfus içinde ve fizyolojik ilgili zaman ölçekleri de (tanımlamak genetik ya da mekansal projeksiyona dayalı) özel hücre tiplerinin kontrolü sağlar. bir sinir-optik arayüz daha sonra giriş hayvanlar 3 davranmak ışık iletimi için pratik bir araç sağladı. Bu nedensel test etmek için uyanık davranıyor kemirgenlerde tanımlanan nöral devrelerin gerçek zamanlı modülasyonu için sağladıNörolojik ve psikiyatrik hastalık 4-6 ile ilgili davranışsal devletlerin yönetiminde bu nöral devrelerin rolü. Optogenetik, bu nedenle, beyin aktivitesinin ve hayvan modellerinde davranışsal veya fizyolojik tedbirler arasında işlevsel ilişkiyi araştıran ilgilenen herhangi bir laboratuvar haline getirilmesi için güçlü bir araç temsil eder.
Bir Optogenetic deney başarılı tasarım ve tamamlanması çeşitli adımlar ve düşünceler (Şekil 1) içerir. Mevcut protokol amacı uyanık davranıyor kemirgenlerde Optogenetic uyarılması gerçekleştirmek için gerekli teorik ve pratik bilgi ile birlikte, araç ve bileşenleri ile bireylere sağlamaktır. Şu anda, mikrobiyal opsin kanalları etkinleştirmek için kullanılan iki baskın dalga boyu aralıkları vardır: mavi spektrumları (genellikle 473 nm) ve yeşil-sarı spektrumları (genellikle 532 veya 591 nm). Lazerler ve ışık yayan diyot (LED'ler) her iki d, ışık kaynağı olarak kullanılabilirbeyin dokusuna özgül ışık dalgaboylan eliver. in vivo olarak, kemirgen uyarılması için gerekli olan küçük bir çekirdek lifler halinde birleştiği zaman özellikle LED tarafından yayılan insicamlı olmayan ışık, ancak, hafif zor etkin iletim yapar. Uygun lazer düzeneği üzerinde karar vermek önemli bir ilk adımdır ve laboratuarda Optogenetik amaçlanan kullanımına bağlı olacaktır. Tek ön-birleştiğinde lazerler ve çift lazer sistemleri (Şekil 2): Geçerli protokol iki montaj ve kullanım kolaylığı açısından farklılık temel yapılandırmaları açıklanmaktadır. Üretici tarafından önceden birleştirilmiş Tekli lazer sistemleri esasen hazır gitmek gerekli hiçbir set-up ile küçük girişte ama az son kullanıcı özelleştirme dezavantajı var. Bir çift lazer sistemi aynı fiber aşağı iki farklı dalga boylarında teslim sağlar. Farklı dalga boyları etkinleştirmek için kullanılabilir sayede bu ayrımlar inhibe / kombinasyonal Optogenetik gelişine giderek daha önemli hale gelecektiruzaysal olarak ko-lokalize T hücre türleri. Bu, aynı zamanda photocurrents başlatılmış ve sırasıyla 7,8, mavi ve sarı ışık ile sonlandırılır bistabil basamak fonksiyonu opsins ile kullanım için gereklidir. Kullanıcı ekleyebilir veya gerektiği gibi ışın yolu bileşenleri (örneğin, dış panjurlar, ışın filtreleri, satır içi güç metre) kaldırabilirsiniz gibi çift lazer sistemleri de özelleştirilebilir. Nedeniyle çok yönlülük, dual lazer set-up Optogenetik laboratuarda kullanılan bir araçtır devam olacak eğer tavsiye edilir. Lazerlerin Kavrama, ancak, bir meydan okuma sunmak ve böylece, hızlı, kolay, ve güvenilir birleştirme mekanizması bu protokolde sağlanmaktadır. Bu protokol optik bileşenlerin montajını ayrıntıları ve 200 mikron çekirdek ve 0.22 sayısal diyafram (NA) ile adım-indeks modlu fiberler için optimize edilmiştir yama kablolarını ve bileşenleri kullanır, unutmayın. Farklı çekirdek boyutları ve NA, ancak tüm bileşenlerin ideal çekirdek açısından uyumlu olmalıdır, satın alınabilirboyut ve NA fiber bağlantı noktalarında ışık kaybını önlemek için. Seçenek olarak ise, bir elyaf bağlantısına, hafif daha büyük bir çekirdek büyüklüğüne göre daha küçük bir geçebilir; ve / ya da bir düşük-NA ek bir kayıp olmaksızın daha yüksek NA fiber.
Bağ stratejilerin, yüksek verimli davranış testleri için birden fazla fare eşzamanlı olarak uyarılması için izin veren sağlanır. Resim protokoller davranış testi Kronik implante liflerin kullanıldığı varsayılmıştır, ancak akut stimülasyon protokolleri için modifiye edilebilir. Aynı kanül ilaçlar ve aynı yerde bir fiber optiğin ucu iletmek için kullanılabilir çünkü Akut implante lifler, farmakolojik manipülasyonu ile Optogenetic uyarımı birleştirilmesi için avantajlıdır. Bu liflerin, tekrarlanan takma ve çıkarma işlemi ile ilişkili doku hasarı azaltır ve elyaf sürekli yerleştirilmesi için açısından doğruluğunu artırır gibi kronik implante liflerin kullanımı, bununla birlikte, yüksek oranda çoklu günlük davranış testi için önerilirDoku aydınlatma 3. Burada anlatılan bağlama yapılandırmaları ile kombine edildiğinde, davranış güvenilir birden fazla gün boyunca kaydedilebilir. Fiber implantasyon sonrası Nitekim, güvenilir ışık iletimi bildirilmiştir ay 9 kronik stimülasyon ve davranışsal test paradigmalar, teorik, birden fazla gün ve haftalar boyunca yapılabilir ki böyle. Donanım bileşenleri Ek notlar içi yapılabilir maliyetli alternatifler ve ürünler de dahil olmak üzere, kendi bireysel ihtiyaçlarına uygun olacak en iyi ürünün okuyucu seçimi izin protokol eklenmiştir. Kurulum ve uygulama sırasında yararlıdır Önemli ipuçları da verilmektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mevcut açıklanan lazer set-up ve bağlama stratejileri kemirgen davranış testleri geniş bir yelpazede ile uyumludur. Nitekim, davranış testleri çeşitli izleyen kullanılan, ya da eşlik eden edilmiş, duygusal, davranışsal görevleri, davranış klima, öğrenme ve hafıza paradigmaları, uyku, uyarılma ve iştahlı görevleri şunlardır in vivo Optogenetic stimülasyon birkaç isim (Nieh ark bakın. 6 kapsamlı bir inceleme için). Optogenetik geleneksel davranış testleri birden fazla gün çalışmaları yapılmaktadır yolu artık davranış karşılaştırıldığı bir tek oturumda yoğunlaşmış olabilir değişti, karşı 'kapalı' 'üzerinde' ışık farklı çağlarda sırasında,-konular içinde 5. Notun, kapıları ihtiva davranış cihazları, kapalı bölmeler veya diğer engel gergin liflerin geçişini sağlamak için modifiye edilmesi gerekebilir.
açıklanan bağlama stratejileri izin siTek bir lazerden gelen birden fazla farelerin multaneous uyarılması. Yüksek verim Optogenetic davranışsal test nedenle birden lazerler ve test ekipmanları kullanımı yoluyla elde edilebilir. aynı anda uyarılabilen hayvan sayısı, ancak, her lif uç elde edilebilir maksimum ışık enerjisi ile sınırlı olacaktır. Fiber ucundaki maksimum güç çıkışı lazer 1) başlangıç gücü bağlıdır; 2) bağlanma verimliliği ve kiriş böler 3) sayısı. 200 mikron çekirdek, 0.22 NA fiber patch kablo kullanırken ~% 80 bağlanma verimliliğiyle ve (Şekil 4C gösterildiği gibi) 4 ışın böler, lif ucunda ortalama güce kadar 100 mW mavi lazer için 5-10 mW arasında değişebilir (nb <olacak% 15 döner eklemler iletim kaybı bekliyoruz). Opsins nedenle ışık ve ışık güç yoğunluğu kendi hassasiyeti farklı olarak lif ucunda ışık çıkışı Ölçme mW (opsin aktivasyonu için yeterli ışık gücü belirlemek için gereklidir/ Mm2) aktivasyonu için gerekli olan 11. Örneğin, kararlı adım fonksiyonu opsin (SSFO) bir foton akümülatör gibi davranır ve bu nedenle aktivasyon için çok az ışık güç yoğunluğu (<8 uW / mm 2) gerektirir 8. Aksiyon potansiyelleri ortaya çıkarmak için ışık 1 mW / mm 2 en az gerektirir geleneksel kanal rodopsin (ChR2) bu Karşılaştırması 2. Tablo 1 şu anda en yaygın opsins etkinleştirmek için gerekli minimum ışık bilinen ışık şiddetlerinin için hızlı bir referans olarak verilmiştir kullanın. Son olarak, bir o ışık scatter düşünün ve daha hafif güç derin beyin yapıları 3 için gerekli olan bu tür beyin dokusu üzerinden geçecek gibi emer gerekir. Yararlı bir online kaynak mevcuttur http://www.stanford.edu/group/dlab/cgi-bin/graph/chart.php içine alarak beyin dokusu boyunca çeşitli derinliklerde ışık yoğunluğunu hesaplamak olacakFiber çekirdek boyutu, sayısal diyafram, kullanılan ışığın dalga boyunu ve lif ucunda başlayan ışık gücü oluşturmaktadır. Bu hesaplamalar altında yatan teorik ilkeleri mükemmel bir bakış için, Foutz ark bakın. (2012) 12. Deneysel tasarım bu ilkeleri ve hesaplamaları nasıl uygulanacağını örnekleri (2007) 3. Aravanis'in ark gösterdi ve Tye ve ark. (2012) 13 edilmektedir. Bir deney başlamadan önce bu hesaplamaları Sahne opsin aktivasyonu için yeterli ışık ışınlama sağlamak için önemlidir. Bu hususlar göz önüne alındığında, yeterli güç çıkışı sağlamak için yüksek enerjili lazerler satın avantajlıdır. 100-200 mW arasında bir güç çıkışına sahip Lazerler küçük çekirdek lifleri, çoklu lif bölme, birleştirme verimsizlik telafi etmek için genellikle yeterli ve iletim 7 kaybeder. Yüksek güç lazerler kullanarak Ancak, bakım nöral hasar veya ısı ve ışık ilişkilendirmek önlemek için alınması gerekenUzun süreli ve / veya yüksek enerjili ışık aydınlatma 7 ile oluşabilir d eserler. In vivo deneyler için güvenli aralık 75 mW / mm2 kadar olduğunu. 14
Satın alma lazer türüne karar göz önünde birçok faktör vardır gibi karmaşık bir mesele olabilir. Örneğin, doğrudan diyot lazerler diyot pompalı katı-hal (DPSS) lazerler yapmak ve bir laboratuar ortamında zamanla daha güvenilir daha istikrarlı ve tekrarlanabilir darbeli çıkış sağlar. Bazı durumlarda ise, doğrudan diyot lazerler kumanda gerilimi nedeniyle lazerin kontrol elektroniği ile diyot gönderilen akım sabit bir önyargı 0 V bile, daha düşük bir ışık gücü, ~ 0.1 mW yayabilirler. Bu 'kendiliğinden' emisyon aynı lazer lazer emisyonunu yaptığından daha geniş bir spektrumu vardır, bu nedenle özellikle lazer ve birleştiricisi arasındaki dar bant-geçiş (ya da 'temizleme') filtre (parça listesine bakınız) yükleyerek azaltılabilir. Bu filtre aynı zamanda olacaklasing zaman% 50 ~ güç çıkışını azaltır, bu yüzden buna göre daha yüksek enerjili lazer satın. Bu sarı DPSS lazerler son derece hassas ve kararsız davranabilir ve hızlı bir darbe üreteci tarafından modüle eğer ömrünü azalttı dikkat edilmelidir. Sarı lazer gücünün ayarlanması TTL + modunda lazer çalışırken ışın yolu (Bölüm 1.7) yerleştirilir dış yoğunluk filtresi tekerlekleri sayesinde yapılmalıdır. Alternatif olarak, yeşil 532 nm DPSS lazer satın halorhodopsins ve archaerhodopsins hem etkinleştirebilirsiniz bir maliyet-etkin bir alternatif.
Bir fiber sayısal açıklık (NA) tasarımı ve lazer düzeneği set-up için lif bileşenleri satın alırken göz önünde bulundurulması önemlidir. Bir optik fiber NA kabul edilen ve bir elyafın ucuna yayılabilen ışık ışınlarının açılarını belirler. Yüksek-NA fiber alt-NA fiber evlendirilen ise, önemli bir kayıp bu arayüzde meydana gelecektir, bu yüzden tutarlı wi olmak önemlidir Tek bir kurulum içinde inci lif NA (veya NA ışık yolu boyunca artar sağlamak için). Işıklı beyin dokusunun hacmi lif NA etkisi beyin dokusu olduğundan son derece saçılma ve bir lazer kaynağından birleştiğinde ışık için 'Az dolu' yüksek NA liflerini eğiliminde olacaktır, çünkü daha az önemlidir; 0.22 ve 0.37 arasında bir NA ile ancak optik lifler yaygın olarak kullanılmaktadır. Benzer şekilde, bir küçük-çekirdekli fiber daha büyük bir-çekirdek bağlanması da önemli kayıplara neden, bu nedenle her zaman hayvan implant lazer kaynağından ilerleyen zaman artan eşit veya çekirdek çapları kullandığınızdan emin olacaktır. Genel bir not, lif uçları her zaman kullanımda toz ve partikül birikmesini önlemek için zaman kapatılmalıdır. Bu iyi bir fikir düzenli temiz lif uçları ve konektörler (% 70 izopropil alkol iyi çalışıyor) maksimal ışık güç çıkışını sağlamak için, ve her gün deneylerini başlamadan önce bir 'kukla implant' ile hafif güç çıkışını test etmek.
"> Davranış testi sırasında, adım virüs enfeksiyonu, dışsal protein ifadesi, görünür ışık ve hayvan davranışı üzerindeki muhtemel doku ısıtma etkileri ve eser etkileri kontrol etmek için alınması zorunludur. Bu nedenle, uygun bir kontrol grubu hayvanları arasında olmalıdır bir kontrol virüsü ile transduced (örneğin, GFP, EYFP, mCherry) aynı ışık stimülasyon parametreleri alırsınız. Deneysel doğrulama analizi için kullanılan davranışsal veri olarak önemli bir son adım ilgi bölgeye uygun opsin ve fiber optik yerleştirme tamamen bağımlı olduğu sinyal ya da lif yerleştirilmesi ilgilenilen bölgesinde uygulama değildir. Özellikle, herhangi bir immünohistokimyasal sinyali tespit edildiğinde hayvanlarda veya hayvan için davranışsal veri deneyden çıkarılmalıdır. Buna ek olarak, ışık çıkışı test etmek için esastır hem cerrahi implantasyon ve tekrar otopsi öncesi lif ucu opsin aktivasyonu için yeterli ışık gücü sağlamak için. anima olarakŞiddetli ışık kaybı denemeden sonra fiber üzerinden oluştu mi (>% 30) 9, bu hayvan için veri kaldırılması için dikkate alınmalıdır. Kaldırılması için Kriterleri priori kurulmalıdır. Son olarak, bir hedef alındığını beyin yapısı ve nöronal alt tiplerine bağlı olacaktır sinir ateş modüle için gerekli darbe frekansını, düşünmek gerekir. Yayınlandı Optogenetic ışık stimülasyon parametreleri ancak, nöral ateş modüle yeteneği bağımsız in vivo veya beyin dilim elektrofizyolojik kayıtlar ile teyit edilmelidir birden nöronal alt-türleri için mevcuttur.Bir lazer kullanılması ve lazer set up modifikasyonu ile usta hale geldikçe, farklı dalga boylarında kombinasyonları, tek bir hayvana birden fazla elyaf gergin ya da kombinasyon Optogenetik 8 aynı fibere teslim edilebilir. Çok dalga boyu uyarım kırmızı-shift hızlı bir gelişme verilen giderek daha önemli hale gelecektired 8 channelrhodopsins, mavi-kaymıştır hiperpolarizan opsins 15 mühendislik, iki durumlu adım fonksiyon opsins 8,16,17 kullanımı ve farklı aktivasyon spektrumları 11 opsins genel genişleyen listesi. Optogenetic araç kutusu Bu genişleme, karmaşık davranış devletleri yöneten rollerini belirlemek için içinde ve beyin bölgeleri arasında hem birden fazla nöral alt-türleri görülmemiş kontrolünü izin verecektir.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
These studies were funded by grants received from the NIH (MH082876, DA023988).
Materials
| 1. Laser Set-up | ||||
| Name of Equipment | Company | Quantity | Catalog Number | Comments |
| 100mW 473nm or 488nm Diode Laser System , <2% Stability | Omicron | 1 | Luxx/Phoxx 473/488-100 | Optional accessory includes a remote control box with key switch and LED Display |
| 100mW 594nm DPSS laser | Colbolt | 1 | 0594-04-01-0100-300 | 04-01 series yellow laser; sensitive to back-reflection from fibers |
| 200mW 532nm DPSS laser; 5% power stability | Shanghai Lasers | 1 | GL532T3-200 | Cost-effective alternative to yellow DPSS laser for activation of halorhodopsins and archaerhodopsins |
| Non-contact style laser to multimode fiber coupler | OZ Optics | 1 | HPUC-23-400/700-M-20AC-11 | For use with dual laser set-up; Specs: 33mm OD for 400-700nm; FC receptacle, f=20mm lens with post mount laser head adapter #11 |
| Aluminum breadboard, 12" x 18" x 1/2", 1/4"-20 Threaded | Thorlabs | 1 | MB1213 | For dual laser system |
| Aluminum breadboard, 10" x 12" x 1/2". 1/4"-20 Threaded | Thorlabs | 1 | MB1012 | For single laser system |
| Aluminum breadboard, 4" x 6" x 1/2", 1/4"-20 Threaded | Thorlabs | 2 | MB4 | For blue laser; dual laser system |
| Compact variable height clamp, 1/4"-20 Tapped | Thorlabs | 4 | CL3 | |
| 3/4" stainless post | Thorlabs | 1 | TR075 | |
| 1" stainless post | Thorlabs | 4 | TR1 | |
| Post holder with spring-loaded hex-locking thumbscrew | Thorlabs | 2 | PH1 | |
| Pedestal Base Adapter | Thorlabs | 3 | BE1 | |
| Small Clamping Fork | Thorlabs | 3 | CF125 | |
| Kinematic mount for 1" optics with visible laser quality mirror | Thorlabs | 3 | KM100-E02 | |
| Neutral filter density wheel | Thorlabs | 1 | NDC-50C-2M | |
| 1" Longpass dichroic mirror 50% | Thorlabs | 1 | DMLP505 | |
| Kinematic mount for 1" optics | Thorlabs | 1 | KM100 | For dichroic mirror |
| 20-piece hex wrench kit with stand | Thorlabs | 1 | TC2 | |
| 1/4"-20 cap screw and hardware kit | Thorlabs | 1 | HW-KIT2 | |
| Mounting base 1" x 2.3"x3/8" | Thorlabs | 1 | BA1S | |
| FC/PC to FC/PC L-Bracket mating sleeve | Thorlabs | 2 | ADAFCB1 | Dual FC/PC L-bracket also available |
| Breadboard lifting handles | Thorlabs | 3 | BBH1 | |
| Ø1" Bandpass Filter, CWL = 450 ± 2 nm, FWHM = 10 ± 2 nm | Thorlabs | 1 | FB450-10 | For use with diode lasers that spontaneously emit |
| 2. Laser Coupling | ||||
| Name of Equipment | Company | Quantity | Catalog Number | Comments |
| ! Laser protective eyewear | Various | One for every user at each wavelength | ! Consult with laser provider to ensure proper selection of eyewear that will provide maximal light attenuation for the purchased laser | |
| Fiber optic cable tester | Eclipse | 1 | 902-186N | |
| One-step fiber connector cleaner | Thorlabs | 1 | FBC1 | |
| Coupler patch cord (0.75 meter) | Thorlabs | 1 | 0.75m 200um core, 0.22NA, FC/PC connectors multimode fibers | For dual laser system |
| Coupler patch cord (0.5 meter) | Thorlabs | 1 | 0.5m 200um core, 0.22NA, FC/PC connectors, multimode | For single laser system |
| Doric mini cube | DORIC | 2 | DMC_1x2_FC-2FC | |
| Compact power and energy meter console | Thorlabs | 1 | PM100D | Digital 4" LCD |
| C-series slim power sensor 5-500mW | Thorlabs | 1 | S130C | Multiple detectors types are available; check with vendor |
| 3. In vivo Optogenetic Stimulation | ||||
| Name of Equipment | Company | Quantity | Catalog Number | Comments |
| Multimode fiber splitters | FONT Canada | 2 | Large core fiber optic 1 X 2 splitter, 50/50 ratio, FC connectors, ruggedized | Length, core size and numerical aperture can be specified when ordering; cost-effective smaller core sizes available |
| Arbitrary waveform function generator (2 channel) | Rigol | 1 | DG1022 | Can control up to 2 lasers at once |
| Fiber optic rotary joint (commutator) | DORIC* | 6 to 8 | FRJ_1X1_FC-FC | *Also available through Thorlabs and Prizmatix |
| Animal patch cords (Custom Mono Fiberoptic Cannula with 10mm ferrules, FC/PC connector) | DORIC | 8 | MFP_200/240/900-0.22_2m_FC-MF2.5 | Length, core size and numerical aperture can be specified when ordering; alternatively, these can be made custom made in-house (see Sparta et al. 2012)9. |
| PFP ceramic split sleeve, 2.5mm ID, 11.40mm length (25/pkg) | Precision fiber Products | 1 | SM-CS1140S | Used for attaching implanted fiber optic on animal to a light-delivering fiber patch cord with flat cleeve (FC) end |
| Clear dust caps for Ø2.5 mm ferrules (25/pkg) | Thorlabs | 1 | CAPF | |
| Metal cap for FC/PC and FC/APC mating sleeves | Thorlabs | 2 | CAPF1 | |
| Thick-jacketed patch cords (custom order) | Thorlabs | 4 | 200um core, 0.22NA, FC/PC connectors multimode fibers | Length, core size, and numerical aperture can be specified when ordering |
References
- Zhang, F., et al. The microbial opsin family of optogenetic tools. Cell. 147, 1446-1457 (2011).
- Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale genetically targeted optical control of neural activity. Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
- Aravanis, A. M., et al. An optical neural interface: in vivo control of rodent motor cortex with integrated fiberoptic and optogenetic technology. J Neural Eng. 4, S143-156 (2007).
- Sidor, M. M. Psychiatry’s age of enlightenment: optogenetics and the discovery of novel targets for the treatment of psychiatric disorders. J Psychiatry Neurosci. 37, 4-6 (2012).
- Tye, K. M., Deisseroth, K. Optogenetic investigation of neural circuits underlying brain disease in animal models. Nat Rev Neurosci. 13, 251-266 (2012).
- Nieh, E. H., Kim, S. Y., Namburi, P., Tye, K. M. Optogenetic dissection of neural circuits underlying emotional valence and motivated behaviors. Brain Res. 1511, 73-92 (2013).
- Yizhar, O., Fenno, L. E., Davidson, T. J., Mogri, M., Deisseroth, K. Optogenetics in neural systems. Neuron. 71, 9-34 (2011).
- Yizhar, O., et al. Neocortical excitation/inhibition balance in information processing and social dysfunction. Nature. 477, 171-178 (2011).
- Sparta, D. R., et al. Construction of implantable optical fibers for long-term optogenetic manipulation of neural circuits. Nat Protoc. 7, 12-23 (2012).
- Kravitz, A. V., Owen, S. F., Kreitzer, A. C. Optogenetic identification of striatal projection neuron subtypes during in vivo recordings. Brain Res. 1511, 21-32 (2013).
- Mattis, J., et al. Principles for applying optogenetic tools derived from direct comparative analysis of microbial opsins. Nat Methods. 9, 159-172 (2012).
- Foutz, T. J., Arlow, R. L., McIntyre, C. C. Theoretical principles underlying optical stimulation of a channelrhodopsin-2 positive pyramidal neuron. J Neurophysiol. 107, 3235-3245 (2012).
- Tye, K. M., et al. Amygdala circuitry mediating reversible and bidirectional control of anxiety. Nature. 471, 358-362 (2011).
- Cardin, J. A., et al. Targeted optogenetic stimulation and recording of neurons in vivo using cell-type-specific expression of Channelrhodopsin-2. Nat Protoc. 5, 247-254 (2010).
- Chow, B. Y., et al. High-performance genetically targetable optical neural silencing by light-driven proton pumps. Nature. 463, 98-102 (2010).
- Diester, I., et al. An optogenetic toolbox designed for primates. Nat Neurosci. 14, 387-397 (2011).
- Berndt, A., Yizhar, O., Gunaydin, L. A., Hegemann, P., Deisseroth, K. Bi-stable neural state switches. Nat Neurosci. 12, 229-234 (2009).
- Ung, K., Arenkiel, B. R. Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue. J Vis Exp. , e50004 (2012).
- Gunaydin, L. A., et al. Ultrafast optogenetic control. Nat Neurosci. 13, 387-392 (2010).
- Lin, J. Y., Lin, M. Z., Steinbach, P., Tsien, R. Y. Characterization of engineered channelrhodopsin variants with improved properties and kinetics. Biophys J. 96, 1803-1814 (2009).
- Gradinaru, V., et al. Molecular and cellular approaches for diversifying and extending optogenetics. Cell. 141, 154-165 (2010).
- Goshen, I., et al. Dynamics of retrieval strategies for remote memories. Cell. 147, 678-689 (2011).
- Han, X., et al. A high-light sensitivity optical neural silencer: development and application to optogenetic control of non-human primate cortex. Front Syst Neurosci. 5 (18), (2011).
