皮質のアストロサイトにおけるカルシウムイベントを誘発するための最適な光遺伝的刺激パラダイムの特徴化

科学分野:

• グリアの生物学
• 神経科学
• オプトジェネティクス

背景:

• 代謝,血流,神経調節,神経炎症などの 重要な脳の機能を制御します
• アストロサイト特異的な貢献を定義するには,同時に起こるニューロンの活動のために,光遺伝学のような正確な操作技術が必要です.
• 制御されたアストロサイトカルシウム誘導のための確立された実験パラダイムの欠如は,研究進歩を制限しています.

研究 の 目的:

• アストロサイトカルシウムの調節された,オンデマンドの増加を誘導するための効果的な光刺激のパラダイムを体系的に特徴づけ,特定する.
• 鋭い脳断片でアストロサイトカルシウムシグナルを操作する 堅固な光遺伝的方法を確立する
• 制御されたアストロサイトカルシウム信号が 脳の血流のような生理学的プロセスに 与える影響を実証するためです

主な方法:

• MlC1-Ch2 ((C128S)) -EYFPマウス (両性) を,急性脳断片の皮質アストロサイトを含む実験に使用した.
• アストロサイトカルシウムの増加を誘発するために,さまざまな光刺激パラダイム (20%,40%,60%,95%) を体系的にテストし,特徴づけました.
• ピークの高さ,全幅半最大 (FWHM),およびカルシウム反応の遅延を含む定量化された主要なパラメータ.
• 脳の血流の変化を測定するために,レーザードップラー流量測定を用いてin vivo実験を行った.

主要な成果:

• 20%,40%および60%の光刺激パラダイムが,定期的な刺激中に強固なアストロサイトカルシウム反応を誘発するのに有効であると特定しました.
• 20%のパラダイムは,最初の刺激中に最高ピーク幅 (ΔF/F0) と最低FWHMを示した.
• 20%のパラダイムを用いた光遺伝的刺激は,脳内血流の有意な増加を誘導した.

結論:

• 20%の光刺激パラダイムは,定期的な光遺伝的刺激を通じて,アストロサイトカルシウム反応を確実に誘導するための非常に有効で有利な選択です.
• この特徴化された方法は,様々な脳機能と神経学的障害におけるアストロサイトカルシウムシグナル伝達の役割を調査するための重要なツールを提供します.
• この研究は,脳の血流調節における生理学的関連性を実証した,調整可能なアストロサイトカルシウム変化の方法を成功裏に確立した.