In Vivo Zwei-Photonen-Imaging Of Experience-abhängigen molekularen Veränderungen in kortikalen Neuronen

Die Fähigkeit des Gehirns als Reaktion auf Erfahrungen zu ändern ist wichtig für gesunde Funktion des Gehirns, und Anomalien in diesem Prozess beitragen zu einer Vielzahl von Erkrankungen des Gehirns ^1,2. Zum besseren Verständnis der Mechanismen, durch die Schaltkreise des Gehirns reagieren auf eines Tieres Erfahrung erfordert die Fähigkeit, die Erfahrung angewiesen molekulare Veränderungen in einer bestimmten Gruppe von Neuronen zu überwachen, die über einen längeren Zeitraum, in dem lebenden Tier. Während die Erfahrung und die damit verbundenen neuronalen Aktivität ist bekannt, dass Veränderungen der Genexpression in Nervenzellen ^{1,2 auslösen,} die meisten der Methoden, um solche Veränderungen zu erkennen erlauben nicht wiederholte Beobachtung der gleichen Neuronen über mehrere Tage oder keine ausreichende Auflösung zu beobachten einzelnen Neuronen ^{3 , 4.} Hier beschreiben wir eine Methode, die in vivo Zwei-Photonen-Mikroskopie mit einem genetisch kodierten fluoreszierenden Reporter Erfahrungen abhängigen Veränderungen der Genexpression in einzelnen kortikalen Neuronen über die Strecke Laufe des Tages-to-day Erfahrung.

Einer der gut etablierten Erfahrung abhängigen Genen ist Activity-regulierten Zytoskelett assoziierten Protein (Arc) ^5,6. Die Transkription von Arc wird schnell und stark von verstärkten neuronalen Aktivität ³ induziert ^wird, und dessen Proteinprodukt reguliert die Endozytose von Glutamatrezeptoren und langfristige synaptischen Plastizität ^7. Die Expression von Arc wurde weithin als molekularer Marker neuronaler Schaltkreise in spezifischen Verhaltensweisen ³ beteiligten Karte verwendet. In den meisten dieser Studien wurde Arc-Expression durch in situ-Hybridisierung oder Immunhistochemie in festen Gehirnschnitte detektiert. Obwohl diese Methoden ergab, dass die Expression von Arc auf eine Teilmenge von erregenden Neuronen nach Verhaltensstörungen Erfahrung, wie die zellulären Strukturen des Arc Ausdruck kann mit mehreren Episoden von wiederholten oder besondere Erfahrungen über Tage zu ändern wurde nicht untersucht wurde lokalisiert.

ntent "> In vivo Zwei-Photonen-Mikroskopie ein guter Weg, um Erfahrungen-abhängige zelluläre Veränderungen im lebenden Gehirn ^8,9 untersuchen bietet. Um die Prüfung der Arc Ausdruck in Live-Neuronen durch Zwei-Photonen-Mikroskopie zu ermöglichen, haben wir vorher erzeugte einen Dominoeffekt in Maus, in der ein GFP-Reporter steht unter der Kontrolle des endogenen Promotor Arc ¹⁰ platziert. Dieses Protokoll beschreibt die chirurgischen Vorbereitungen und bildgebenden Verfahren zum Verfolgen erfahrungsabhängiger Arc-GFP-Expression in neuronalen Mustern Ensembles in dem lebenden Tier. Bei diesem Verfahren , chronische kranialen Fenster wurden zuerst in Arc-GFP-Mäuse in den kortikalen Regionen von Interesse implantiert. Die Tiere wurden dann wiederholt durch Zwei-Photonen-Mikroskopie nach gewünschten Verhaltensänderungen Paradigmen im Laufe von mehreren Tagen abgebildet. Diese Methode kann allgemein für Tiere, die anderen fluoreszierenden Reporter Erfahrung-abhängigen molekularen Veränderungen ^4.