BLIMPS：格子光シート顕微鏡を用いた複数のシナプス前終末集団にわたる同時バイオセンサーイメージング技術

科学分野:

• 神経科学
• 細胞生理学
• 顕微鏡検査

背景:

• 順序付けられた神経伝達は、バランスの取れた興奮性および抑制性シグナルに依存します。
• 回路レベルのプロセスを研究するには、経時的な細胞動態を観察する必要があります。
• 技術的な限界により、シナプス前カルシウム（Ca 2+）動態のイメージングは困難です。

研究 の 目的:

• 興奮性および抑制性ニューロンの両方におけるシナプス前Ca 2+動態を可視化する方法を開発すること。
• シナプス前終末分析における既存のイメージング技術の限界を克服すること。

主な方法:

• 格子光シート顕微鏡（LLSM）と2つの遺伝暗号化カルシウムインジケーター（GECI）：jRGECO1aおよびjGCaMP8fを組み合わせました。
• イメージングのために急性ex vivo脳スライス調製物を使用しました。
• バイオセンサー格子光シートイメージング多次元シナプス前構造（BLIMPS）と呼ばれる方法論を開発しました。
• 安定したイメージングのためにLLSM内に温度制御フローチャンバーを実装しました。
• Ca 2+シグナルを誘発するために電気刺激を使用しました。

主要な成果:

• 2つのGECIからのシグナルの高いスペクトル分離を達成しました。
• 0.1-0.3 KHzの高速取得速度を可能にしました。
• ニューロン構造の追跡とCa 2+フラックスの定量化のためのオープンソースデータ分析パイプラインを開発しました。
• 両方のニューロンタイプにおけるシナプス前Ca 2+動態の可視化に成功しました。

結論:

• BLIMPSは、複雑なニューロン回路におけるシナプス前Ca 2+動態の研究のための堅牢な方法を提供します。
• この技術は、さまざまな遺伝的および薬理学的疾患モデルに適応可能です。
• ニューロン活動をシナプス前終末で分析するための高解像度と速度を提供します。