光遗传学与行为学研究

在过去十年中,一种专门地刺激甚至抑制光神经元组活性的方法被发明。现在,科学家能够把光感应蛋白(最早在藻类中发现)接收器嵌入到单哺乳类神经细胞中,特定波长的光能够激活这些神经元。这样一来,科学家能够控制神经元活动,研究其对各种各样生物进程的影响。光遗传学是一门科技,允许定向且快速控制精确定义的生物系统事件,复杂程度类似于自由移动的哺乳类动物。 (自然方法论,Karl Deisseroth, Nature Methods, 第8章, 26-29页, 2011年)
光遗传学是行为学研究的一个重要发展。在自动视频跟踪系统帮助下,不仅能够判定特殊神经元对行为的实际影响,而且能够通过光遗传学方法及时操作行为。诺达思可以提供一个完美方案:提供动物运动轨迹跟踪系统和试验&硬件控制模块。

协议程序包

请充分利用包括动物运动轨迹跟踪系统,光遗传学设备,免费服务合同在内的完整协议程序包。

  • 动物运动轨迹跟踪系统
  • 电脑
  • 摄像机
  • 光遗传学刺激装置
  • 三年免费基础服务合同

实验&硬件控制及光遗传学

光遗传学可以用于多种方法。例如,一个脑部的特殊光遗传刺激功能可以用于代替药物或电极来刺激大脑区域的神经元,因此可以激活或者抑制活动过程。通过判定刺激对动物行为的影响,研究人员可以进一步了解神经元的功能。动物运动轨迹跟踪系统试验&硬件控制模块可以控制行为试验中的光遗传刺激。你可以通过动物运动轨迹跟踪系统检测到的行为自动启动或关闭刺激。与手动开关相比较,自动开关更加精确。而且在纵向饲养箱研究中同样具有很高的实用价值。

如何工作?

试验&硬件控制模块由动物运动轨迹跟踪系统操控。直观的界面由条件和行为区组成,你可以拖,拉,与操作协议相连接。如:

  • 动物运动轨迹跟踪系统记录动物的特殊行为,比如在区域内(考虑地点条件)
  • 动物运动轨迹跟踪系统记录某种特殊食物的饮食偏好
  • 动物运动轨迹跟踪系统记录硬件反馈(比如在操作性条件实验中的杠杆式压力机)
  • 动物运动轨迹跟踪系统记录一个或更多动物间的特殊的社会交互。
  • 开展一个关闭-打开-关闭刺激试验(比如5分钟持续刺激,接下来5分钟无刺激)

在一个试验中,动物运动轨迹跟踪系统记录动物位置及行为,随后,这些数据都能在光遗传刺激的打开—关闭设置中得到相应分析。

光遗传学刺激装置

在编程时,动物运动轨迹跟踪系统通过输入输出集成器发送信号,该集成器连接了为动物提供光遗传学刺激的装置,比如,连接到纤维光学的激光或者LED。这些装置能够连接或者嵌入到鼠类家居行为活动观测箱顶部单元。装置的范例来自Prizmatix 和 Plexon

倾向地点

动物被放置在测试场地不同的两侧---其中一侧配有光遗传学刺激。取决于刺激是激活还是抑制,哪个神经元被影响,这个会成为动物有益或者厌恶的刺激。如果在动物花费更多时间在刺激側进行更深入研究,进而推断刺激产生有益影响。如果动物避免带有刺激一侧,说明刺激被认为是厌恶的。

操作性条件作用

在操作性条件测试中,动物学习按压杠杆或者触碰传感器,或者为了得到奖励或组织厌恶刺激执行另外一个动作。这些行为都能被动物运动轨迹跟踪系统所记录,同时喂食器可以检测特定区域内动物体位点(或鼻尖),或者通过鼻子戳探或杠杆压力分析外部信号。随着这项运动,动物运动轨迹跟踪系统发送光遗传刺激指令。

在多迷宫中关闭—打开—关闭刺激测试

即时在使用光遗传学进行直接测试时,动物运动轨迹跟踪系统试验&硬件控制同样是有价值的。比如关闭—打开—关闭刺激测试便是一个很好的范例,在测试中你可以编程动物运动轨迹跟踪系统,使其打开光遗传刺激持续一段时间。例如,施图贝尔教授描述一个分钟的测试,期间持续的光遗传刺激在中间5分钟时发生。在这种情况下,研究的是神经元的抗焦虑或者产生焦虑的功能。测试在高架十字迷宫中进行。在刺激阶段中,如果动物花费更多明显的时间在由动物运动轨迹跟踪系统自动评估的十字迷宫的开放臂上,那么神经元刺激被认为具有抗焦虑效果。

研究神经元刺激的普通行为影响

最普通的光遗传刺激的移动回应与上述所描述的测试相似。速度,运动,甚至旋转运动都是重要的行为,能够揭示神经元在光遗传刺激下的许多作用。