ゼブラフィッシュ成魚の行動性における前脳活動の2光子カルシウムイメージング

遺伝子コードされたインジケーターまたは合成色素を用いたカルシウム蛍光イメージングは、ヒト以外の霊長類、げっ歯類、鳥類、昆虫などの行動動物の神経活動を測定する強力な方法です¹。脳表面から約800μm下までの数百の細胞の活動は、多光^{子イメージングを用いて}同時に測定することができます^2,3。特定の細胞タイプの活性は、遺伝的に定義された神経集団でカルシウム指標を発現することによっても測定できます。小型脊椎動物モデルへのイメージング法の適用は、脳領域を横断する神経細胞計算の分野に新たな可能性を開きます。

ゼブラフィッシュは、神経科学研究で広く使用されているモデルシステムです。受精後約6日目のゼブラフィッシュ仔魚は、脳が小さく^、体が透明であるため、カルシウムイメージングに使用されています4。ゼブラフィッシュの稚魚(生後3〜4週間)は、感覚運動経路の根底にある神経メカニズムの研究にも使用されます^5,6。しかし、連想学習や社会的行動を含む複雑な行動の最大パフォーマンスレベルは、^7,8歳以上で到達します。したがって、イメージング法を用いて成体のゼブラフィッシュの脳内の複数の認知機能を研究するには、信頼性の高いプロトコルが必要です。ゼブラフィッシュの幼生やゼブラフィッシュ稚魚はアガロースに包埋してin vivoイメージングを行うことができますが、生後2ヶ月以上の成魚は低酸素状態になり、体力が強すぎてアガロースで拘束できません。したがって、脳を安定させ、動物が鰓を通して自由に呼吸できるようにするには、外科的処置が必要です。

ここでは、単一のヘッドバーの斬新な設計を含むヘッドレストプロトコルについて説明します。手術時間が25分に短縮され、以前の方法⁹の2倍の速さです。また、記録室(半六角形のタンク)、ヘッドステージ、および2^{つの部品を組み合わせる}ためのクイックロック機構の設計についても説明します9。最後に、視覚的に誘発される脳の活動と行動を研究するための没入型の視覚刺激を提示するためのセットアップについても説明します。全体として、ここで説明する手順は、頭部を拘束された成体のゼブラフィッシュの遺伝的に定義された細胞集団で2光子カルシウムイメージングを実行するために使用でき、さまざまな行動パラダイムにおける脳活動の調査を可能にします。