Визуализация нейронов соматосенсорной коры мыши in vivo с помощью miniscope
- Авторы: Буков Г.А.1, Герасимов Е.И.1, Пчицкая Е.И.1, Власова О.Л.1, Безпрозванный И.Б.1,2
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- University of Texas Southwestern Medical Center
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 756-758
- Раздел: Материалы конференции
- Статья получена: 14.11.2023
- Статья одобрена: 20.11.2023
- Статья опубликована: 15.12.2023
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/623318
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623318
- ID: 623318
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Визуализация активности нейронов головного мозга in vivo является важной задачей в современной нейробиологии. Информация об изменениях, происходящих в нейронных сетях различных отделов головного мозга при нейродегенеративных заболеваниях (например, таких, как болезнь Альцгеймера), полученная на in vivo уровне, может показывать функциональные нарушения в нейронных связях на их ранних стадиях. Одним из современных методов получения данных о нейронной активности in vivo является метод миниатюрной флуоресцентной микроскопии, позволяющий прижизненно регистрировать возбуждение в нейронной сети областей мозга с их последующим анализом [1]. Miniscope V4 (минископ, миниатюрный флуоресцентный микроскоп) позволяет работать со свободно передвигающимися лабораторными животными, что выгодно отличает его от других методов визуализации in vivo, например двухфотонной микроскопии.
В данной работе производили инъекции аденоассоциированного вируса, переносящего ген флуоресцентного кальций-чувствительного белка GCaMP6f в область соматосенсорной коры головного мозга (AP-2.1, ML+2.1, DV-0.05) мышей 3-месячного возраста линии C57Bl/6J совместно с установкой прозрачного стеклянного краниального окна размером 5×5 мм над местом введения вируса, и через 4 нед поверх этого краниального окна устанавливался и закреплялся Baseplate для фиксации и удержания Miniscope V4 над покровным стеклом для in vivo регистрации изменения уровня кальция.
В будущих исследованиях такая комбинация введения аденоассоциированного вируса, переносящего ген белка GCaMP6f в область соматосенсорной коры головного мозга, и установки прозрачного стеклянного краниального окна над соматосенсорной корой для установки Miniscope V4, также будет производиться на мышах 3-месячного возраста линии 5xFAD с моделью болезни Альцгеймера для сравнения активностей нейронных сетей соматосенсорной коры головного мозга у свободно передвигающихся мышей дикого типа и мышей линии 5xFAD и выявления различий в функционировании данных нейронных сетей. По мере реализации этих исследований полученные с помощью Miniscope V4 данные об активности нейронов соматосенсорной коры головного мозга у мышей дикого типа (линия C57Bl/6J) и трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера линии 5xFAD найдут применение при сравнении состояния нейронных сетей соматосенсорной коры головного мозга в различных поведенческих тестах. В будущих исследованиях также будет выполнен анализ активности нейронов соматосенсорной коры головного мозга во время стимуляции вибриссов, поскольку проведённые исследования демонстрируют аномально высокую активность популяций нейронов в области соматосенсорной коры головного мозга у мышей линии 5xFAD с болезнью Альцгеймера [2]. Все полученные данные будут иметь большую значимость при проведении фармакологических испытаний новых потенциальных терапевтических агентов для лечения болезни Альцгеймера.
Полный текст
Визуализация активности нейронов головного мозга in vivo является важной задачей в современной нейробиологии. Информация об изменениях, происходящих в нейронных сетях различных отделов головного мозга при нейродегенеративных заболеваниях (например, таких, как болезнь Альцгеймера), полученная на in vivo уровне, может показывать функциональные нарушения в нейронных связях на их ранних стадиях. Одним из современных методов получения данных о нейронной активности in vivo является метод миниатюрной флуоресцентной микроскопии, позволяющий прижизненно регистрировать возбуждение в нейронной сети областей мозга с их последующим анализом [1]. Miniscope V4 (минископ, миниатюрный флуоресцентный микроскоп) позволяет работать со свободно передвигающимися лабораторными животными, что выгодно отличает его от других методов визуализации in vivo, например двухфотонной микроскопии.
В данной работе производили инъекции аденоассоциированного вируса, переносящего ген флуоресцентного кальций-чувствительного белка GCaMP6f в область соматосенсорной коры головного мозга (AP-2.1, ML+2.1, DV-0.05) мышей 3-месячного возраста линии C57Bl/6J совместно с установкой прозрачного стеклянного краниального окна размером 5×5 мм над местом введения вируса, и через 4 нед поверх этого краниального окна устанавливался и закреплялся Baseplate для фиксации и удержания Miniscope V4 над покровным стеклом для in vivo регистрации изменения уровня кальция.
В будущих исследованиях такая комбинация введения аденоассоциированного вируса, переносящего ген белка GCaMP6f в область соматосенсорной коры головного мозга, и установки прозрачного стеклянного краниального окна над соматосенсорной корой для установки Miniscope V4, также будет производиться на мышах 3-месячного возраста линии 5xFAD с моделью болезни Альцгеймера для сравнения активностей нейронных сетей соматосенсорной коры головного мозга у свободно передвигающихся мышей дикого типа и мышей линии 5xFAD и выявления различий в функционировании данных нейронных сетей. По мере реализации этих исследований полученные с помощью Miniscope V4 данные об активности нейронов соматосенсорной коры головного мозга у мышей дикого типа (линия C57Bl/6J) и трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера линии 5xFAD найдут применение при сравнении состояния нейронных сетей соматосенсорной коры головного мозга в различных поведенческих тестах. В будущих исследованиях также будет выполнен анализ активности нейронов соматосенсорной коры головного мозга во время стимуляции вибриссов, поскольку проведённые исследования демонстрируют аномально высокую активность популяций нейронов в области соматосенсорной коры головного мозга у мышей линии 5xFAD с болезнью Альцгеймера [2]. Все полученные данные будут иметь большую значимость при проведении фармакологических испытаний новых потенциальных терапевтических агентов для лечения болезни Альцгеймера.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Источник финансирования. Работа поддержана грантом Российского научного фонда № 22-15-00049.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Об авторах
Г. А. Буков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Автор, ответственный за переписку.
Email: bukov.georgiy@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
Е. И. Герасимов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: bukov.georgiy@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
Е. И. Пчицкая
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: bukov.georgiy@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
О. Л. Власова
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: bukov.georgiy@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
И. Б. Безпрозванный
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; University of Texas Southwestern Medical Center
Email: bukov.georgiy@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Даллас, США
Список литературы
- Герасимов Е.И., Ерофеев А.И., Пушкарева С.А., и др. Миниатюрный флуоресцентный микроскоп: история, применение, обработка данных // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. Т. 70, № 6. С. 852–864. doi: 10.31857/S0044467720060040
- Maatuf Y., Stern E.A., Slovin H. Abnormal population responses in the somatosensory cortex of Alzheimer’s disease model mice // Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 24560. doi: 10.1038/srep24560
Дополнительные файлы
