离体 从内侧前额叶皮层到外嗅皮层的远距离突触传递和可塑性的光遗传学询问

了解突触的生理学以及它们如何经历可塑性变化是了解大脑网络如何在^{健康大脑中}发挥作用的基础1，以及它们如何在脑部疾病中出现故障。使用急性 离体 脑切片允许使用全细胞膜片钳记录以高信噪比记录来自单个神经元的突触的电活动。膜电位控制和直接的药理操作允许分离受体亚型。这些记录可以具有精确的特异性来识别突触后神经元，包括层状和亚区域位置²，细胞形态³，^{分子标记的存在}4，其传入投影⁵，甚至^{最近是否活跃}6。

然而，实现突触前输入的特异性更具挑战性。传统方法使用刺激电极来激发在特定薄片中运行的轴突。这方面的一个例子是在海马体中，辐射层中的局部刺激激活从CA3投射到CA1子场⁷的突触。在这种情况下，由于CA3输入代表位于投射到CA1锥^体细胞8的辐射层内的唯一兴奋性输入，因此实现了突触前特异性。然而，CA3-CA1轴突的常规电突触前激活可实现的这种高度的输入特异性是一个例外，反映在该突触所受到的深入研究中。在其他大脑区域中，来自多个传入通路的轴突共存于同一层中，例如，在新皮层⁹的第1层中，因此使用传统的刺激电极无法进行特定于输入的突触前刺激。这是有问题的，因为不同的突触输入可能具有不同的生理特性;因此，它们的共刺激可能导致突触生理学的错误表征。

光遗传学的出现，即通道视紫红质-2（ChR2）等光敏膜蛋白（视蛋白）的遗传编码，为研究大脑区域之间的孤立突触投影提供了巨大的可能性^10，11。在这里，我们描述了一种可推广且低成本的解决方案，用于研究长距离突触生理学和可塑性。光遗传学构建体使用病毒载体以高度特异性的方式传递，允许对感兴趣的突触前区域进行极其精确的控制。传出投影将表达光激活通道，允许在目标区域中激活这些纤维。因此，可以研究不能通过传统的非特异性电刺激独立激活的长距离解剖弥漫通路。

我们描述了作为示例途径，内侧前额叶皮层（mPFC）与编码兴奋性阳离子通道视蛋白的腺相关病毒（AAV）的转导。然后，我们描述了从外嗅皮层（LEC）制备急性切片，从第5层LEC锥体神经元的膜片钳记录以及谷氨酸能mPFC-LEC投影的光诱发激活（图1）。我们还描述了注射部位的组织学评估，以确认感兴趣的突触前区域的位置并识别突触后细胞形态。