D'enregistrement optique de l'activité neuronale supraliminaire avec une résolution à cellule unique et un seul pic
Summary
Comprendre le fonctionnement du système nerveux des vertébrés centrale nécessite des enregistrements de neurones de nombreuses fonctions corticales se pose parce que le niveau des populations de neurones. Nous décrivons ici une méthode optique pour enregistrer l'activité neuronale supraliminaire avec une résolution à cellule unique et une seule pointe, tergiversé au hasard analyse à l'accès. Cette méthode enregistre les signaux somatiques calcium de fluorescence jusqu'à 100 neurones avec une haute résolution temporelle. Un algorithme du maximum de vraisemblance deconvolves l'activité neurale sous-jacente supraliminaire de signaux somatiques les calcium par fluorescence. Cette méthode permet de détecter de manière fiable les pointes avec une efficacité de détection élevé et un faible taux de faux positifs et peut être utilisé pour étudier les populations de neurones<em> In vitro</em> Et<em> In vivo</em>.
Abstract
Signalisation de l'information dans le système nerveux central des vertébrés est souvent effectué par des populations de neurones plutôt que des neurones individuels. La propagation de l'activité de dopage supraliminaire implique populations de neurones. Les études empiriques portant sur la fonction corticale directement nécessitent donc des enregistrements de populations de neurones avec une résolution élevée. Nous décrivons ici une méthode optique et un algorithme de déconvolution pour enregistrer l'activité neuronale à partir de 100 neurones avec une résolution à cellule unique et un seul pic. Cette méthode repose sur la détection des élévations transitoires de la concentration intracellulaire de calcium somatique associée avec des pointes supraliminaire électriques (potentiels d'action) dans les neurones corticaux. Haute résolution temporelle des enregistrements optiques est obtenue par une technique de balayage à accès aléatoire rapide à l'aide de déflecteurs acousto-optiques (OD) 1. Excitation à deux photons des résultats de calcium colorant sensible à haute résolution spatiale en tis cerveau opaquespoursuivre 2. Reconstruction des pics de fluorescence des enregistrements de calcium est obtenu par un procédé du maximum de vraisemblance. Simultanée des enregistrements électrophysiologiques et optiques montrent que notre méthode permet de détecter de manière fiable les pointes (> 97% d'efficacité de détection de crête), a un faible taux de faux pic de détection positive (<0,003 pointes / s), et une grande précision temporelle (environ 3 ms) 3. Cette méthode optique de détection de crête peut être utilisé pour enregistrer l'activité neuronale in vitro et chez les animaux anesthésiés in vivo 3,4.
Protocol
Discussion
Dithered à accès aléatoire balayage détecte indirectement l'activité supraliminaire dopage de l'augmentation de calcium intracellulaire somatique associée à chaque pic dans un corps cellulaires des neurones. Les augmentations du calcium intracellulaire sont détectés par des colorants fluorescents de calcium. Les limites de tramage aléatoire analyse à l'accès proviennent en grande partie de la limité de signal sur bruit des signaux de fluorescence de calcium. Le rapport signal-à-bruit est limit?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions le Dr Randy Chitwood pour la lecture critique du manuscrit. Ce travail a été soutenu par la Fondation Whitehall et la Alfred P. Sloan Foundation accorde à HJK.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Optical components are listed in order, starting from the laser | |||
| Titan:Sapphire Laser | Coherent Inc. | Chameleon Ultra 2 | High power output recommended (>2W at 900 nm) |
| Achromatic lens f = 30 mm | Thor labs | AC254-030-B | Anti-reflection (AR) coating for 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| lens f = 75 mm | Thor labs | LA1608-B | AR 650-1050 nm |
| lens f = 175 mm | Thor labs | LA1229-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 300 mm | Thor labs | AC254-300-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| Achromatic lens f = 100 mm | Thor labs | AC254-100-B | AR 650-1050 nm |
| Acousto-optical deflectors | Intraaction Corp | ATD 6510CD2 | |
| Reflective diffraction grating | Newport | 53-011R | 100 grooves/mm for AODs with 65 MHz bandwidth and scan angle of 45 mrad |
| 21.6 mm Brewster prisms | Lambda Research Optics Inc. | IBP21.6SF10 | |
| Colored Glass | Schott | BG-39 | |
| Dichroic mirror | Chroma Technology Corp | Z532RDC | |
| Photomultiplier modules | Hamamatsu | H9305-03 | |
| DAC-ADC board | National Instruments | PCI-6115 | |
| Oregon Green 488 Bapta-1 AM | Invitrogen | O-6807 |
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