覚醒したマウスやハエの神経回転の高速記録 光電圧センサー

科学分野:

• 神経科学
• バイオテクノロジー
• 光学イメージング

背景:

• 遺伝的にコードされた電圧指標 (GEVIs) は,ニューロンの活動を監視するために不可欠です.
• 現存するGEVIsは, in vivoのアクションポテンシャルのような高速なニューロンの信号を正確に捕捉できるスピードとダイナミックレンジを欠いている.
• ミリ秒スケールのニューロンのダイナミクスを解明することは 脳機能を理解するために不可欠です

研究 の 目的:

• 高解像度の光学電気生理学のための高速化と明るさを持つ新しいGEVIを開発する.
• ニューロンの電圧の急速な変化を捉えるための GEVI の限界を克服する.
• 覚醒して行動する動物における神経活動ポテンシャルと膜電圧のダイナミクスの正確なイメージングを可能にします.

主な方法:

• ロードプシンタンパク質からの高速電圧感知ドメインを,共振エネルギー転送を使用して明るいフッ素光に結合する.
• 性能を改善するために新しいGEVIを設計し,特徴づけています.
• GEVIの能力を評価するために,覚醒したマウスとハエの体内イメージング実験.

主要な成果:

• 開発されたGEVIは,以前の世代と比較して優れた明るさと速度を示しています.
• 0.2ミリ秒のタイム精度でニューロンのアクションポテンシャルと高速スパイク列車を正確に検出します.
• 生きた動物における体内スパイクとデンドリット電圧の伝播を含む感覚反応のインビボ画像の成功.
• 既存のGEVIsと比較して,ピーク検出のエラー率が大幅に低下しました.

結論:

• 新しいGEVIは,神経の電気生理学のin vivo光学記録のための重要な進歩を表しています.
• これらのツールは ニューロンのコード化と脳のダイナミクスの 詳細な研究を 高解像度で可能にします
• この発見は,高速顕微鏡と神経科学の研究におけるさらなるイノベーションの道を開きます.