Solutions de miniscope à fluorescence
Fluorescence Le système Miniscope est une méthode précise d'imagerie de l'activité cellulaire individuelle, notamment chez les animaux en liberté . Contrairement à la microscopie biphotonique et confocale, qui nécessitent une fixation de la tête ou une anesthésie, la microscopie miniaturisée permet d'étudier le comportement libre lors des enregistrements. Ceci est rendu possible grâce à la fixation directe d'un microscope compact et léger sur la tête de l'animal.
Cette technique nécessite d'exprimer Des indicateurs fluorophores génétiquement codés , tels que GCaMP, dLight et GRAB-Ach , sont introduits dans la région cérébrale ciblée . Ces indicateurs deviennent fluorescents lorsqu'ils se lient à des molécules spécifiques (par exemple, la dopamine, l'acétylcholine, les ions calcium), servant ainsi de proxy de l'activité neuronale . Ensuite , un microscope . la canule est implantée au-dessus de la zone cérébrale ciblée et connectée plus tard au corps du microscope Lors des séances d'enregistrement . En mesurant les niveaux d'émission de fluorescence à un rythme temporel élevé à partir du tissu cérébral, le microscope miniaturisé permet aux chercheurs de quantifier indirectement l'activité neuronale en temps réel.
Depuis 2014 , Doric Lenses figure parmi les leaders du développement de systèmes de miniscopes à fluorescence et propose une solution complète tout-en-un, de l'implant aux données traitées : canules d'imagerie, corps de microscope , articulation rotative , pilote de microscope à fluorescence et solution d'analyse de données ( Danse ™ ). Tous les systèmes Doric sont entièrement compatibles et parfaitement synchronisés avec les outils d'optogénétique et les caméras d'acquisition comportementale de Doric (caméras comportementales/ CamLoop ), garantissant un flux de travail fluide et un support continu pour les chercheurs.
-
Miniscope de surface – Spécialement conçu pour l’imagerie des structures cérébrales superficielles, y compris toutes les zones corticales.
-
Profond Cerveau Miniscope – Optimisé pour toutes les imageries de profondeur, y compris les structures cérébrales profondes, avec la flexibilité d'être également utilisé pour l'imagerie de surface.
Voir l'image ci-dessous, qui catégorise tous les systèmes de miniscopes à fluorescence Doric :
Miniscope de surface
Le Surface Miniscope est conçu pour l'imagerie des régions cérébrales superficielles situées jusqu'à 150 mm de profondeur, telles que le cortex visuel et le cortex préfrontal. Ces microscopes sont associés à une fenêtre crânienne située au-dessus de la région d'intérêt, laquelle est ensuite connectée au corps du microscope par un système de connexion encliquetable . Cette conception de fenêtre crânienne offre deux avantages clés :
-
Invasivité chirurgicale réduite – Une procédure nettement plus simple et moins invasive , qui répond à l’une des étapes les plus difficiles de la microscopie miniature.
-
Qualité de signal supérieure – Les composants optiques de plus grand diamètre offrent une résolution d’image supérieure sur l’ensemble du champ de vision (FOV).
L'ensemble Surface Miniscope comprend les versions suivantes :
-
[ Composant logiciel enfichable (SFMB-S ) ] → 1 - imagerie couleur (fluorescence verte ou rouge )
-
[ OSFM - S ] → 1 couleur (fluorescence verte) imagerie avec optogénétique ( longueur d'onde jaune-rouge )
OU Imagerie 1 couleur (fluorescence rouge) avec optogénétique (longueur d'onde bleue)
-
[ 2CFM - S ] → Imagerie bicolore (fluorescence verte et rouge)
Le microscope 1 couleur + optogénétique (OSFM-S) est capable de fournir jusqu'à 55 mW /m m2 o f longueur d'onde du rouge bas Lumière ( 580-6,40 nm pulsée ou continue) à l'extrémité de l' implant . Cette puissance élevée assure une activation efficace des opsines activées en jaune-rouge, telles que l'halorhodopsine , dont la stimulation peut être difficile .
Malgré les avantages, les lentilles optiques plus grandes utilisées dans le Miniscope de surface Les systèmes ne sont pas adaptés à l'imagerie cérébrale profonde, car ils peuvent provoquer des lésions tissulaires importantes s'ils pénètrent profondément dans le cerveau . configurations personnalisées spécifiques sont proposés pour l'imagerie des couches plus profondes du cortex et hippocampe utilisant Surface Miniscope , généralement une solution dédiée à l' imagerie des structures profondes est requise .
Profond cerveau Miniscope
Profond La solution du Brain Miniscope est Conçu pour enregistrer l'activité neuronale de structures situées en profondeur dans le cerveau, inaccessibles avec le miniscope SURFACE . Il s'agit notamment de régions telles que la substance noire, l'hypothalamus et le noyau parabrachial, entre autres .
Profond cerveau Miniscope Sa conception optique particulière nécessite l'implantation d' une lentille GRIN (lentille fine en forme de bâtonnet ) à des fins d'imagerie. Pour simplifier l'intervention et garantir un alignement optique efficace, la lentille GRIN est intégrée à une canule d'imagerie.
Cet ensemble de microscopes comprend les versions suivantes :
-
[eTFM B 3 ] → Imagerie 1 couleur ( fluorescence verte ou rouge )
-
[eTOSF M 3] → Imagerie 1 couleur (fluorescence verte ) avec l'optogénétique ( longueur d'onde jaune-rouge ) OU Imagerie 1 couleur ( fluorescence rouge ) avec optogénétique ( longueur d'onde bleue )
-
[ 2CFM-L ] → Imagerie bicolore (fluorescence verte et rouge)
Les deux premiers Deep Les miniscopes cérébraux , 1 couleur (eTFMB3) et 1 couleur + optogénétique (eTOSFM3 ) , sont également connus sous le nom de Twist _o n microscopes . Ce nom vient du mécanisme de connexion aux canules (aucune pression sur le crâne lors de la connexion, aucun outil requis ) . On les appelle aussi comme eFocus dans la littérature car ils contiennent un lit électronique réglable lentille à l'intérieur du corps du microscope . Une telle mise au point électronique peut être ajustée dans le Logiciel Doric Neuroscience Studio (DNS) avec une plage de mouvement en profondeur de 300 µm , activation réglages de mise au point à distance entre les sessions et assurer Qualité d'imagerie optimale . La fonction eFocus permet de suivre les mêmes cellules au fil du temps et d' améliorer le signal de fluorescence et la résolution spatiale .
Le microscope 1 couleur + optogénétique (eTOSFM3) fournit jusqu'à 55 mW / mm² de longueur d'onde jaune-rouge Lumière (pulsée ou continue de 580 à 640 nm) à l'extrémité de l'implant . Cette puissance élevée assure une activation efficace des opsines activées en jaune-rouge, comme l'halorhodopsine, dont la luminescence est plus élevée. seuils d'activation .
Enfin, le microscope bicolore ( 2CFM-L ) est équipé de deux capteurs CMOS intégrés distincts, chacun dédié à l'imagerie des couleurs verte et rouge. Pour garantir que les deux couleurs soient représentées dans le même plan, utilisateurs il faut préciser la région cérébrale d' intérêt . Le La version LD prend en charge l'imagerie bicolore à 0-3,4 mm en profondeur , et la version LV prend en charge 2,9 - 5,9 mm profondeur s .
Modalités supplémentaires
-
Combinaison de verre prismatique pour l'imagerie « latérale »
Les miniscopes classiques permettent d'imager les populations cellulaires situées directement sous leur fenêtre d'imagerie plane ( lentille crânienne ou GRIN selon le système) . Cependant, sur demande, tous les microscopes Doric peuvent être couplés à un miroir prismatique pour permettre l'imagerie latérale . Cette configuration offre deux avantages clés :
-
Imagerie en couches – Collecter des données provenant de plusieurs couches simultanément à partir d'une structure cérébrale, f o r m a n d e une vision plus complète de l'activité neuronale.
-
Lésions tissulaires réduites – Le bord tranchant du verre prismatique minimise les lésions tissulaires et la réponse immunitaire après l’implantation, par rapport aux sondes émoussées traditionnelles.
Cette méthode d’imagerie assistée par prisme a été mise en œuvre avec succès par des clients pour l’imagerie des structures cérébrales profondes et superficielles.
-
Analyse des données de microscopie avec danse™
Enfin, dorique Lenses fournit également un logiciel d'analyse de données, danse™ , pour l'analyse de tous les microscopes données sans aucun codage requis . Le Le logiciel danse ™ s'installe localement sur PC, sans accès au cloud. Il offre une interface simplifiée pour C aImAn . M inian et Suite2p pour choisir facilement les bons paramètres de traitement sans avoir à exécuter l'intégralité du pipeline. Toutes les données comportementales y compris le suivi des animaux, la vitesse et les mesures de mouvement peuvent être analysés et alignés avec les données de microscopie pour le calcul DF/F , p ériéve nt et lui à l'analyse cartographique . Pour en savoir plus, consultez danse™ logiciels et inscrivez-vous aux webinaires mensuels sur la danse démo ici e:
| Tableau comparatif des systèmes de microscopie miniatures à lentilles doriques | ||||
| Type de système | cerveau profond 1 couleur |
Surface 1 couleur |
cerveau profond 2 couleurs |
Surface 2 couleurs |
| Focus électronique | Oui | Non | Non | Non |
| Option optogénétique | Oui | Oui | Non | Non |
| Option d'injection de fluide | Oui | Oui | Oui | Oui |
| Option de joint rotatif | Oui | Oui | Oui | Oui |
Références externes
Miniscope du cerveau profond |
| a- En utilisant l'implantation de lentilles GRIN : |
|
Les représentations corticales de la douleur affective façonnent la peur empathique chez les souris mâles. |
| Huang et al. Les neurones préfrontaux ventromédians représentent des états de soi façonnés par la peur par procuration chez les souris mâles. Nature Communications 14, (2023) Région du cerveau : cortex préfrontal ventromédian (vmPFC) |
| Shin et al. L'adversité précoce favorise les habitudes alimentaires de type frénésie en remodelant une voie hypothalamus latéral-tronc cérébral sensible à la leptine. Nature Neuroscience 26, (2023). Région du cerveau : Hypothalamus latéral (HL) |
| JN Siemian. Un circuit hypothalamique latéral excitateur orchestrant les comportements douloureux chez la souris. eLife (2021) Région du cerveau : Hypothalamus latéral (HL) |
| F. Fredes et al. La voie hippocampique ventro-dorsale favorise la formation de la mémoire contextuelle induite par la nouveauté. Biologie actuelle 31, 25–38.e5 (2021) Région cérébrale : hile ventral ; gyrus denté dorsal |
| D. Rossier et al. Un circuit neuronal pour l'approche compétitive et la défense sous-jacente à la capture de proies. PNAS (2021) Région du cerveau : Hypothalamus latéral (LHA) |
| P. Krzywkowski et al. Codage dynamique de la menace sociale et du contexte spatial dans l'hypothalamus. eLife 9, e57148 (2020) Région du cerveau : Hypothalamus (VMHvl) |
| JM Patel et al. La perception sensorielle conduit à l'évitement de la nourriture par le biais de circuits excitateurs du cerveau basal antérieur. eLife 8, e44548 (2019) Région du cerveau : cerveau basal antérieur (BF) |
| Les neurones exprimant SatB2 dans le noyau parabrachial codent le goût sucré Rapports cellulaires 27, 1650-1656 (2019) Région du cerveau : noyau parabrachial (PBN) |
| B. Roberts et al. Codage d'ensemble de la vitesse d'action par les interneurones striataux à pics rapides Structure et fonction du cerveau (2019) Région du cerveau : striatum dorsal (DS) |
| S. Shin et al. La signalisation Drd3 dans le septum latéral médie le dysfonctionnement social induit par le stress au début de la vie Neuron 97, 195–208 (2018) Région cérébrale : septum latéral (LS) |
| Les récepteurs de la dopamine D2 d'Accumbens augmentent la motivation en diminuant la transmission inhibitrice au pallidum ventral. Nature Communication 9, 1086 (2018) Région du cerveau : noyau accumbens (NAc) |
| DA Evans et al. Un mécanisme de seuil synaptique pour le calcul des décisions d'échappement Nature 558 , 590–594 (2018) Région cérébrale : substance grise périaqueducale dorsale (dPAG) ; colliculus médial supérieur (mSC) |
| TC Francis et al., Base moléculaire de l'atrophie dendritique et de l'activité dans la susceptibilité au stress. Psychiatrie moléculaire 22, 1512–1519 (2017) Région du cerveau : noyau accumbens (NAc) |
| b- Utilisation d'une lentille GRIN + implantation de verre PRISM : |
| S. Malvaut et al. Imagerie en direct de cellules souches neurales adultes chez des souris en liberté à l'aide de mini-endoscopes Protocoles des étoiles, (2021). Région cérébrale : zone sous-ventriculaire (ZSV) / ventricule latéral (VG) |
| A. Gengatharan et al. L'activation des cellules souches neurales adultes chez la souris est régulée par le cycle jour/nuit et la dynamique du calcium intracellulaire. Cellule 184, 709–722 (2021). Région cérébrale : zone sous-ventriculaire (ZSV) / ventricule latéral (VG) |
Miniscope de surface |
| a. Installation de la fenêtre crânienne : |
| A. Chenani et al., L'exposition répétée au stress entraîne une instabilité synaptique structurelle avant la désorganisation du codage hippocampique et des troubles de l'apprentissage Psychiatrie transnationale, (2022) Région du cerveau : Hippocampe (CA1) |
| A. Glas et al. Comparaison de la microscopie miniaturisée et de l'imagerie calcique à deux photons à l'aide d'un réglage de l'orientation des cellules individuelles dans le cortex visuel de la souris Plos One (2019) Région du cerveau : cortex visuel (V1) |
| b. Installation de la fenêtre Cranial + verre PRISM : |
| A. Glas et al. L'entraînement espacé améliore la mémoire et la stabilité de l'ensemble préfrontal chez la souris. Biologie actuelle (2021) Région du cerveau : cortex préfrontal dorsomédian (dmPFC) |
| Protocole STAR |
| BT Laing et al. Microendoscopie de fluorescence pour l'imagerie cérébrale profonde in vivo des circuits neuronaux. Journal des méthodes de neurosciences, (2021). |
| S. Malvaut et al. Imagerie en direct de cellules souches neurales adultes chez des souris en liberté à l'aide de mini-endoscopes Protocoles des étoiles, (2021). Région cérébrale : zone sous-ventriculaire (ZSV) / ventricule latéral (VG) |