אין ויוו הדמיית סידן בשדה רחב ושני פוטונים מעכבר באמצעות חלון גולגולתי גדול
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר יצירת חלון גולגולתי גדול (6 x 3 מ”מ2) באמצעות עטיפת מזון, סיליקון שקוף וזכוכית כיסוי. חלון גולגולתי זה מאפשר ניסויים בהדמיית סידן בשדה רחב ובשני פוטונים באותו עכבר.
Abstract
הדמיית סידן בשדה רחב מהניאוקורטקס של העכבר מאפשרת לצפות בפעילות עצבית כלל-קליפתית הקשורה לתפקודי מוח שונים. מצד שני, הדמיה של שני פוטונים יכולה לפתור את הפעילות של מעגלים עצביים מקומיים ברמת התא הבודד. זה קריטי ליצור חלון גולגולתי גדול לביצוע ניתוח בקנה מידה רב באמצעות שתי טכניקות ההדמיה באותו עכבר. כדי להשיג זאת, יש להסיר חלק גדול של הגולגולת ולכסות את משטח קליפת המוח החשוף בחומרים שקופים. בעבר, גולגולות זכוכית וחלונות גולגולתיים מבוססי פולימר פותחו למטרה זו, אך חומרים אלה אינם מפוברקים בקלות. הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה ליצירת חלון גולגולתי גדול המורכב מסרט עטיפה פוליווינילידן כלוריד (PVDC) זמין מסחרית, תקע סיליקון שקוף וזכוכית כיסוי. להדמיה של המשטח הגבי של חצי כדור שלם, גודל החלון היה בערך 6 x 3 מ”מ2. תנודות מוחיות חמורות לא נצפו ללא קשר לחלון כה גדול. חשוב לציין שמצב פני השטח של המוח לא הידרדר במשך יותר מחודש. הדמיה בשדה רחב של עכבר המבטא מחוון סידן מקודד גנטית (GECI), GCaMP6f, במיוחד באסטרוציטים, חשפה תגובות מסונכרנות בכמה מילימטרים. הדמיה של שני פוטונים של אותו עכבר הראתה תגובות סידן בולטות באסטרוציטים בודדים במשך מספר שניות. יתר על כן, שכבה דקה של נגיף הקשור לאדנו הוחלה על סרט ה-PVDC וביטאה בהצלחה GECI בתאי עצב בקליפת המוח מעל חלון הגולגולת. טכניקה זו אמינה וחסכונית ליצירת חלון גולגולתי גדול ומקלה על חקירת הדינמיקה העצבית והגלילית והאינטראקציות שלהם במהלך התנהגות ברמה המאקרוסקופית והמיקרוסקופית.
Introduction
הדמיית סידן בשדה רחב חוקרת ביעילות את דפוס הפעילות המרחבית-טמפורלית על פני שטח גדול במוח החיה 1,2,3. נעשה שימוש נרחב בהדמיה בשדה רחב כדי לצפות בכל פני השטח של מכרסמים מאחר שקליפת המוח שלהם שטוחה יחסית 2,3,4,5,6,7,8,9,10. עכברים מהונדסים או עכברים שהוזרק להם נגיף הקשור לאדנו (AAV), אשר מבטאים באופן ספציפי GECIs בתאים שונים כגון נוירונים ותאי גלייה, יכולים לשמש להדמיית סידןבשדה רחב 11,12,13. עם זאת, הרזולוציה המרחבית של טכניקה זו היא בדרך כלל לא מספיק כדי לפתור את הפעילות של תאים בודדים in vivo14. הוא גם אינו מתאים לתאי הדמיה הממוקמים בשכבות עמוקות יותר.
מאידך גיסא, הדמיית סידן דו-פוטונית יכולה לצפות בפעילותם של תאים מרובים בו זמנית ברזולוציה מרחבית תת-תאית, ומאפשרת תצפית על פעילותם של תאים בודדים גם בדנדריטים עצביים ובתהליכי גליה 15,16,17,18,19,20,21,22. הוא יכול גם לצפות בתאים בשכבות עמוקות יותר של קליפת המוח23,24. למרות שההתקדמות הטכנולוגית האחרונה במיקרוסקופיה של שני פוטונים מאפשרת הדמיה מאזורים קליפתיים ברוחב מילימטר 25,26,27,28,29, עדיין קשה לצפות באזור הדומה להדמיה בשדה רחב על ידי הדמיה של שני פוטונים.
כדי להבין את הרלוונטיות הפיזיולוגית של פעילות המוח מתא בודד למוח שלם, חיוני לגשר על הפער בין הפעילות של אזורים בקליפת המוח כולה לבין זו שברזולוציה של תא בודד במעגלים עצביים מקומיים. לכן, שילוב של הדמיית סידן בשדה רחב ושני פוטונים המבוצעת באותו עכבר יעילה במיוחד. כדי לממש זאת, יש ליצור חלון גולגולתי רחב ויציב, באופן אידיאלי לאורך תקופה ארוכה.
בעבר פותחו מספר טכניקות ליצירת חלונות גולגולתיים כדי לאפשר הדמיה בשדה רחב ובשני פוטונים באותו עכבר30,31. חלונות זכוכית מכוסים בצורת טרפז (גולגולת קריסטל), אשר מעוצבים בצורת משטח קליפת המוח כדי להחליף את העצם שהוסרה, מאפשרים גישה אופטית על פני כל קליפת המוח32. לחלופין, ניתן לייצר חלונות גולגולתיים מבוססי פולימר עם פוליאתילן טרפתלט (PET)33 או עם פלואורופולימרים אמורפיים מצופים תחמוצת פוליאתילן ננו-גיליון34. כל שיטה הוכחה כשומרת על חלון יציב במשך יותר מחודש. עם זאת, ייצור חלונות אלה אינו קל, ואת החומרים והציוד המשמשים הם לעתים קרובות יקר.
המחקר הנוכחי מתאר שיטה חדשה ליצירת חלון גולגולתי גדול באמצעות סרט PVDC (ניילון נצמד מזון) (איור 1). באמצעות חלון זה, ניתן לבצע ניסויי הדמיה בשדה רחב ובשני פוטונים באותם עכברים. כמו כן, הוכח כי GECIs יכולים לבוא לידי ביטוי בתאי עצב על פני שטח רחב של קליפת המוח של עכברים על ידי יצירת שכבה דקה של סרט המכיל חלקיקי AAV על העטיפה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאמר זה מציג שיטה זולה ליצירת חלון גולגולתי גדול באמצעות ניילון נצמד PVDC, סיליקון שקוף וזכוכית כיסוי. באמצעות שיטה זו, הראינו כי ניתן לבצע הדמיית סידן בשדה רחב על פני שטח רחב של קליפת המוח. הדמיית סידן דו-פוטונית יכולה להתבצע מכמה אזורים שונים בקליפת המוח באותו עכבר שעבר הדמיה בשדה רחב. יתר על כן, הוכח כי סרט פיברואין-AAV על ניילון נצמד המשמש לחלון יכול לבטא GECI על פני שטח רחב של קליפת המוח.
שלבים קריטיים
חשוב למנוע זיהום ונזק למוח בעת ביצוע חלונות גולגולתיים באמצעות ניילון נצמד. בתנאים אלה לא ניתן לצפות בפעילות עצבית וגליתית, והדמיה של אזורים עמוקים יותר אינה אפשרית. פגיעה בכלי הדם גורמת גם לדימום, מה שהופך את ההדמיה לבלתי אפשרית בגלל הדם. כדי למנוע זיהום, חשוב מאוד ליצור את פני השטח של המוח ואת העטיפה המחוברת בצורה הדוקה ככל האפשר על-ידי מציצת ה-ACSF. מתן מניטול חשוב כדי למנוע נזק למוח ולכלי הדם על ידי מניעת לחץ מוחי מוגבר במהלך הניתוח. זה שומר על המרווח בין פני השטח של המוח לבין הדורה מאטר ומונע מגע במוח ובכלי הדם במהלך הסרת הגולגולת והדורה מאטר. מיקרוסקופ סטריאו עם הגדלה גבוהה ופינצטה עם קצוות חדים יעילים גם לניתוח מדויק.
בשיטת פיברואין-AAV חיוני להשתמש בפקעות של תולעי משי בשריות, לא להקפיא תמיסת פיברין, לייבש את תמיסת הפיברואין-AAV במידה מספקת, וליישם מספיק נפח של תמיסה (5 μL לכל קוטר 3 מ”מ). כאשר נעשה שימוש בפקעות ישנות יותר, יעילות הביטוי הייתה נמוכה יותר. הסיבה לכך היא כי פיברואין מפקעות ישנות עשוי להיות denatured בקלות. כאשר תמיסת פיברואין הוקפאה בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס והופשרת בזמן השימוש, יעילות הביטוי הייתה ירודה. זה יכול להיות בגלל denaturation של החלבון עקב הקפאה והפשרה. מכיוון שתמיסות פיברואין המאוחסנות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס יכולות לשמש ביעילות עד לג’לציה, מומלץ לשמור את תמיסות הפיברואין בקירור ולטהר אותן שוב מהפקעות לאחר הג’לציה. יש לייבש את תמיסת הפיברואין-AAV במשך 3 שעות לפחות, שכן הביטוי גרוע לאחר פחות מ-3 שעות. לבסוף, אזור הביטוי תלוי בכמות של תמיסת פיברואין-AAV בשימוש. בדוגמה באיור 3M, הכמות הייתה קטנה (5 μL); לפיכך, סרט הפיברואין-AAV כיסה רק את חציו העליון של החלון, וכתוצאה מכך ביטוי לא אחיד מעל החלון. אם נעשה שימוש בכמות מספקת של פיברואין-AAV, הביטוי יהיה אחיד על פני כל החלון.
שינויים בטכניקה
טכניקת חלון הגולגולת החדשנית מאפשרת לבחון את הפעילות המקרוסקופית של מעגלים קליפתיים ואת הפעילות הבסיסית שלהם ברמת התא הבודד באותו עכבר. לפיכך, השיטה יכולה להיות מיושמת על מגוון רחב של מחקרים במדעי המוח. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי לבחון פעילות קליפת המוח במהלך משימות קבלת החלטות, למידה מוטורית, ובמודלים של עכברים של פגיעה מוחית ומחלות. אנו גם מאמינים שניתן ליישם את השיטה לא רק על מכרסמים אלא גם על פרימטים שאינם בני אדם.
מאמר זה מדגים כי חלון הגולגולת הגדול יעיל להדמיה של עכברים ועכברים מהונדסים שהוזרקו להם AAV המבטאים חלבונים פונקציונליים. בפרט, הוכח כי סרט הפיברואין-AAV על העטיפה הוא הרבה יותר קל מאשר שיטת הזרקת AAV קונבנציונלית לבטא GECIs על פני השטח הרחב של קליפת המוח. באמצעות תערובת של שני AAVs המקודדים GECIs בצבעים שונים41, ניתן לדמיין בו-זמנית את המתאם בין פעילות תאי העצב לפעילות תאי הגליה על פני שטח רחב בקליפת המוח. יתר על כן, ניתן ליישם את שיטת הסרט פיברואין-AAV גם על ביוסנסורים אחרים המקודדים גנטית 42,43,44,45,46,47.
חלון הגולגולת הגדול יותר, שיכול לדמיין את שתי ההמיספרות, אפשרי גם הוא. מיקרוסקופים דו-פוטונים עם שדה ראייה רחב בהרבה (~25 מ”מ2) פותחו לאחרונה 25,26,27,28,29. שילוב טכניקת הדמיה זו של שני פוטונים עם הדמיה בשדה רחב של פוטון אחד באמצעות חלון הגולגולת הרחב המתואר כאן יאפשר לנו לבחון את הקשר בין פעילות האוכלוסייה לפעילות התא הבודד מתוך קני מידה חסרי תקדים.
מגבלות
עטיפת המזון אינה מאפשרת מעבר של חומרים כלשהם. זה מקשה על השימוש בשיטה לניסויים פרמקולוגיים. זה גם קשה להסיר את העטיפה, מה שהופך את זה בלתי אפשרי להכניס פיפטה זכוכית או אלקטרודה. לכן, קשה ליישם ניסויים בשילוב עם שיטות אחרות כגון הדמיית סידן בו זמנית והקלטות אלקטרופיזיולוגיות, ומתן מקומי של תרופות באמצעות פיפטה זכוכית. פתרון אפשרי למגבלות אלה הוא להשתמש בחלון העטיפה והזכוכית עם חור. זה מאפשר גישה למוח באמצעות פיפטה זכוכית או אלקטרודת הקלטה תוך שמירה על חלון הגולגולת סטרילי במשך תקופה ארוכה48.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענק סיוע לתחומי מחקר טרנספורמטיביים (A) ‘פענוח גליה’ (JP21H05621 ל- SM), JSPS KAKENHI (JP19K06883 ל- SM, 15KK0340 ל- ES, JP22H00432, JP22H05160, JP17H06312 ל- HB, ו- JP17H06313 ל- KK), מענק סיוע למיפוי המוח על ידי נוירוטכנולוגיות משולבות למחקרי מחלות (מוח/מוחות) (JP19dm0207079h0002 ל- SM, JP19dm0207079 ל- HB, ו- JP19dm0207080 ל- KK), קרן המחקר למדעי המוח של Narishige (ל- SM), מענק לחוקרים צעירים ממחוז יאמאנאשי (ל-SM) וקרן המדע טקדה (ל-SM) ונתמך חלקית על ידי מענק מחקר המוח של אוניברסיטת יאמאנאשי.
אנו מודים לנ’ יאגוצ’י וק’ אוקזאקי על הטיפול בבעלי חיים והסיוע הטכני ולחברי מעבדת קיטמורה על דיונים מועילים.
Materials
| 4% paraformaldehyde phosphate buffer solution | NACALAI TESQUE, Kyoto, Japan | TritonX | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| 50 mL beaker | |||
| Acquisition software | Brain vision | BV_Ana | For wide-field calcium imaging of GCaMP6f |
| Acquisition software | Hamamatsu photonics | High speed recording software: HSR | For wide-field calcium imaging of XCaMP-R |
| Acquisition software | Vibrio Technologies | scanImage | For two-photon calcium imaging |
| ACSF (artificial cerebrospinal fluid) | 150 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM HEPES, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, pH = 7.4 with 1M NaOH | ||
| ACSF aspiration needle | |||
| Adeno-associated virus | VectorBuilder | custom-made | AAV-DJ/8-Syn1-XCaMP-R |
| Adhesives for biological use | Daiichi Sankyo | Aron Alpha-A | |
| Anesthesia machine | Shinano seisakusho | SN-487 | |
| Anesthetic | Kyoritsu Seiyaku Corporation | pentobarbital | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| Auxiliary ear bar | Narishige | EB-5N | |
| CCD camera | Brain vision | MiCAM02-HR | For wide-field calcium imaging of GCaMP6f |
| Clear vinyl polysiloxane | GC | Exaclear | |
| CMOS camera | Hamamatsu photonics | ORCA-spark | For wide-field calcium imaging of XCaMP-R |
| Cotton swab | |||
| Cover glass | Matsunami | 18 x 18 NO.1 | Size: 18 x 18 mm, Thickness: 0.13-0.17 mm, Borosilicate glass |
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| Ddialysis cassette | 3.5K MWCO, Slide-A-Lyzer | ThermoFisher | |
| Dental adhesive resin cement | SUN MEDICAL | Super-Bond | |
| Dental drill | Nakanishi | VOLVERE Vmax | |
| Digital scale | Dretec | KS-243 | |
| Filters | Brain vision | EM: BP466/40-25, DM: DM506, EX: BP520/36-50 | |
| Filters | Olympus | U-MRFPHQ, EM: BP535-555HQ, DM: DM565HQ, Ex: BA570-625HQ | |
| Fluorescence microscope | Keyence | BZ-X810 | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| Fluorescent beads | Fluoresbrite YG Carboxylate Microspheres | 0.1 µm | Evaluation of the point spread function under the conventional and the new cranial windows in two-photon imaging |
| Forceps | FST | No. 11252-20 | thin-tipped, for removal of dura mater |
| Forceps | KFI | K-7, No.J 18-8 | for general use |
| Gelatin for hemostasis | Johnson & Johnson | Spongostan | |
| Gentamicin sulfate | Iwaki seiyaku | ||
| Glass pipette | custom-made | ||
| Hair remover | Reckitt Japan | Veet | |
| Head fixing device | custom-made | Craniotomy for Cortical Voltage-sensitive Dye Imaging in Mice. Suzuki, T., and Murayama, M. Bio-protocol 2016 6:e1722. | |
| Head plate | custom-made | aluminum or resin, size: 40 x 25 mm, thickness: 1.5 mm or 2 mm, hole in the center: 15 x 10 mm (head_plate_06 v3.f3d) | |
| Heating pad | |||
| Image processing software (for calcium imaging data analysis) | ImageJ | https://imagej.net | |
| Isoflurane | Pfizer | ||
| Light source | Hayashi-repic | LA-HDF108AA | |
| Light source | Brain vision | LEX2-LZ4-B | For wide-field calcium imaging of GCaMP6f |
| Light source | Olympus | U-HGLGPS | For wide-field calcium imaging of XCaMP-R |
| Mannitol solution (15% with saline) | Sigma-Aldrich (Merck) | M4125 | |
| Micro curette | FST | No. 10080-05 | |
| Microscope | Brain vision | For wide-field calcium imaging of GCaMP6f | |
| Microscope | Olympus | MVX10 | For wide-field calcium imaging of XCaMP-R |
| Microscope | Sutter Instruments | MOM | For two-photon calcium imaging |
| Microslicer | Dosaka EM | DTK-1000N | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| Mixing tip | GC | ||
| Needle (30 G) | |||
| Polyethylens spoids | AS ONE | 1-4656-01 | |
| Polyvinylidene chloride (PVDC) film | Asahi Kasei | Asahi Wrap (or Saran Wrap) | |
| Povidone-iodine | Mundipharma | Isodine | |
| Python libralies | NumPy | package for scientific computing, https://numpy.org/doc/stable/index.html# | |
| Matplotlib | library for visualizations, https://matplotlib.org/stable/index.html# | ||
| pandas | data analysis and manipulation tool, https://pandas.pydata.org | ||
| Scalpel | Kai | No. 11 | |
| Shaver for animal | |||
| Silicone dispensers | GC | ||
| Silkworm cocoon | Satoyama Craft News | https://sato-yama.jp/ | |
| Stereomicroscope | LEICA | MZ6 | objective lens: 0.63x, eyepiece: 25x |
| Surfactant | NACALAI TESQUE | TritonX | Expression efficiency of the wrap with the fibroin-AAV film method |
| Surgical Scissors | FST | No. 91460-11 | |
| Syringe for mannitol injection | Terumo | 1mL | |
| Transdermal anesthetic | AstraZeneca | Lidocaine | |
| Transgenic mice used for calcium imaging of astrocytes | The mice were obtained by the following method. AldH1l1-CreERT2 mice: B6N.FVB-Tg(Aldh1l1-cre/ERT2)1Khakh/J (The Jackson laboratory, strain #: 031008) Tamoxifen-inducible Cre recombinase expression directed at high levels to the vast majority of astrocytes Flx-Lck-GCaMP6f mice: C57BL/6N-Gt(ROSA)26Sor[tm1(CAG-GCaMP6f)Khak]/J (The Jackson laboratory, strain #: 029626) Cre-dependent expression of a plasma membrane-targeted GCaMP6f. A mouse born from crossbreeding these mice were treated with tamoxifen (20 mg/mL) for 5 days (0.05 mL/10g bw, i.p.) to express GCaMP6f. |
||
| Tunable ultrafast lasers | Spectra-Physics | InSight X3 | For two-photon calcium imaging |
| Waterproof film | Nichiban | BFR5 | |
| Wild-type mice | Japan SLC | C57BL/6J | Male and femalek, >4 weeks old |
References
- Ren, C., Komiyama, T. Wide-field calcium imaging of cortex-wide activity in awake, head-fixed mice. STAR Protocols. 2 (4), 100973 (2021).
- Couto, J., et al. Chronic, cortex-wide imaging of specific cell populations during behavior. Nature Protocols. 16 (7), 3241-3263 (2021).
- Kauvar, I. V., et al. Cortical Observation by Synchronous Multifocal Optical Sampling Reveals Widespread Population Encoding of Actions. Neuron. 107 (2), 351-367 (2020).
- Clancy, K. B., Orsolic, I., Mrsic-Flogel, T. D. Locomotion-dependent remapping of distributed cortical networks. Nature Neuroscience. 22 (5), 778-786 (2019).
- MacDowell, C. J., Buschman, T. J. Low-dimensional spatiotemporal dynamics underlie cortex-wide neural activity. Current Biology. 30 (14), 2665-2680 (2020).
- Makino, H., et al. Transformation of cortex-wide emergent properties during motor learning. Neuron. 94 (4), 880-890 (2017).
- Murphy, T. H., et al. Automated task training and longitudinal monitoring of mouse mesoscale cortical circuits using home cages. eLife. 9, 559654 (2020).
- Rynes, M. L., et al. Miniaturized head-mounted microscope for whole-cortex mesoscale imaging in freely behaving mice. Nature Methods. 18 (4), 417-425 (2021).
- Cardin, J. A., Crair, M. C., Higley, M. J. Mesoscopic imaging: Shining a wide light on large-scale neural dynamics. Neuron. 108 (1), 33-43 (2020).
- Ren, C., Komiyama, T. Characterizing cortex-wide dynamics with wide-field calcium imaging. The Journal of Neuroscience. 41 (19), 4160-4168 (2021).
- Hamodi, A. S., Martinez Sabino, A., Fitzgerald, N. D., Moschou, D., Crair, M. C. Transverse sinus injections drive robust whole-brain expression of transgenes. eLife. 9, 53639 (2020).
- Michelson, N. J., Vanni, M. P., Murphy, T. H. Comparison between transgenic and AAV-PHP.eB-mediated expression of GCaMP6s using in vivo wide-field functional imaging of brain activity. Neurophotonics. 6 (2), 025014 (2019).
- Oomoto, I., et al. Protocol for cortical-wide field-of-view two-photon imaging with quick neonatal adeno-associated virus injection. STAR Protocols. 2 (4), 101007 (2021).
- Fan, J. T., et al. Video-rate imaging of biological dynamics at centimetre scale and micrometre resolution. Nature Photonics. 13 (11), 809-816 (2019).
- Stuart, G. J., Spruston, N. Dendritic integration: 60 years of progress. Nature Neuroscience. 18 (12), 1713-1721 (2015).
- Grienberger, C., Chen, X., Konnerth, A. Dendritic function in vivo. Trends in Neurosciences. 38 (1), 45-54 (2015).
- Takahashi, N., et al. Locally synchronized synaptic inputs. Science. 335 (6066), 353-356 (2012).
- Kitamura, K., Hausser, M. Dendritic calcium signaling triggered by spontaneous and sensory-evoked climbing fiber input to cerebellar Purkinje cells in vivo. The Journal of Neuroscience. 31 (30), 10847-10858 (2011).
- Manita, S., et al. A top-down cortical circuit for accurate sensory perception. Neuron. 86 (5), 1304-1316 (2015).
- Stobart, J. L., et al. Cortical circuit activity evokes rapid astrocyte calcium signals on a similar timescale to neurons. Neuron. 98 (4), 726-735 (2018).
- Srinivasan, R., et al. Ca(2+) signaling in astrocytes from Ip3r2(-/-) mice in brain slices and during startle responses in vivo. Nature Neuroscience. 18 (5), 708-717 (2015).
- Shigetomi, E., Patel, S., Khakh, B. S. Probing the complexities of astrocyte calcium signaling. Trends in Cell Biology. 26 (4), 300-312 (2016).
- Tischbirek, C., Birkner, A., Jia, H., Sakmann, B., Konnerth, A. Deep two-photon brain imaging with a red-shifted fluorometric Ca2+ indicator. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (36), 11377-11382 (2015).
- Kondo, M., Kobayashi, K., Ohkura, M., Nakai, J., Matsuzaki, M. Two-photon calcium imaging of the medial prefrontal cortex and hippocampus without cortical invasion. eLife. 6, 26839 (2017).
- Demas, J., et al. cortex-wide volumetric recording of neuroactivity at cellular resolution using light beads microscopy. Nature Methods. 18 (9), 1103-1111 (2021).
- Ota, K., et al. cell-resolution, contiguous-wide two-photon imaging to reveal functional network architectures across multi-modal cortical areas. Neuron. 109 (11), 1810-1824 (2021).
- Sofroniew, N. J., Flickinger, D., King, J., Svoboda, K. A large field of view two-photon mesoscope with subcellular resolution for in vivo imaging. eLife. 5, 14472 (2016).
- Stirman, J. N., Smith, I. T., Kudenov, M. W., Smith, S. L. Wide field-of-view, multi-region, two-photon imaging of neuronal activity in the mammalian brain. Nature Biotechnology. 34 (8), 857-862 (2016).
- Yu, C. H., Stirman, J. N., Yu, Y., Hira, R., Smith, S. L. Diesel2p mesoscope with dual independent scan engines for flexible capture of dynamics in distributed neural circuitry. Nature Communications. 12 (1), 6639 (2021).
- Barson, D., et al. Simultaneous mesoscopic and two-photon imaging of neuronal activity in cortical circuits. Nature Methods. 17 (1), 107-113 (2020).
- Wekselblatt, J. B., Flister, E. D., Piscopo, D. M., Niell, C. M. Large-scale imaging of cortical dynamics during sensory perception and behavior. Journal of Neurophysiology. 115 (6), 2852-2866 (2016).
- Kim, T. H., et al. Long-term optical access to an estimated one million neurons in the live mouse cortex. Cell Reports. 17 (12), 3385-3394 (2016).
- Ghanbari, L., et al. Cortex-wide neural interfacing via transparent polymer skulls. Nature Communications. 10 (1), 1500 (2019).
- Takahashi, T., Zhang, H., Otomo, K., Okamura, Y., Nemoto, T. Protocol for constructing an extensive cranial window utilizing a PEO-CYTOP nanosheet for in vivo wide-field imaging of the mouse brain. STAR Protocols. 2 (2), 100542 (2021).
- Suzuki, T., Murayama, M. Craniotomy for cortical voltage-sensitive dye imaging in mice. Bio-Protocol. 6 (3), 1722 (2016).
- Jackman, S. L., et al. Silk fibroin films facilitate single-step targeted expression of optogenetic proteins. Cell Reports. 22 (12), 3351-3361 (2018).
- Rockwood, D. N., et al. Materials fabrication from Bombyx mori silk fibroin. Nature Protocols. 6 (10), 1612-1631 (2011).
- Jia, H., Rochefort, N. L., Chen, X., Konnerth, A. In vivo two-photon imaging of sensory-evoked dendritic calcium signals in cortical neurons. Nature Protocols. 6 (1), 28-35 (2011).
- Pachitariu, M., et al. Suite2p: beyond 10,000 neurons with standard two-photon microscopy. bioRxiv. , 061507 (2017).
- Srinivasan, R., et al. New transgenic mouse lines for selectively targeting astrocytes and studying calcium signals in astrocyte processes in situ and in vivo. Neuron. 92 (6), 1181-1195 (2016).
- Inoue, M., et al. Rational engineering of XCaMPs, a multicolor GECI suite for in vivo imaging of complex brain circuit dynamics. Cell. 177 (5), 1346-1360 (2019).
- Patriarchi, T., et al. Ultrafast neuronal imaging of dopamine dynamics with designed genetically encoded sensors. Science. 360 (6396), (2018).
- Sun, F., et al. A genetically encoded fluorescent sensor enables rapid and specific detection of dopamine in flies, fish, and mice. Cell. 174 (2), 481-496 (2018).
- Marvin, J. S., et al. An optimized fluorescent probe for visualizing glutamate neurotransmission. Nature Methods. 10 (2), 162-170 (2013).
- Feng, J., et al. A genetically encoded fluorescent sensor for rapid and specific in vivo detection of norepinephrine. Neuron. 102 (4), 745-761 (2019).
- Piatkevich, K. D., et al. Population imaging of neural activity in awake behaving mice. Nature. 574 (7778), 413-417 (2019).
- Sabatini, B. L., Tian, L. Imaging neurotransmitter and neuromodulator dynamics in vivo with genetically encoded indicators. Neuron. 108 (1), 17-32 (2020).
- Roome, C. J., Kuhn, B. Chronic cranial window with access port for repeated cellular manipulations, drug application, and electrophysiology. Frontiers in Cellular Neuroscience. 8, 379 (2014).
