光遗传电生理解决方案

光遗传系统

光遗传是指结合光学与遗传学手段，精确控制特定神经元活动的技术。该技术利用分子生物学、病毒生物学等手段，将外源光敏感蛋白基因（比如CHR2、NpHR）导入活细胞中，在细胞膜结构上表达此光敏蛋白；然后通过特定波长光的照射，光敏蛋白即可激活与关闭，从而控制细胞膜上离子通道的打开与关闭，改变细胞膜电压的变化，如膜的去极化与超极化。进而引起神经元的激活或抑制。

运用此技术广泛用于研究该神经网络功能，特别适用于在体、甚至清醒动物行为学实验。

在体多通道电生理记录系统

多通道记录系统主要是通过多通道电极阵列植入到实验动物头部，将神经元的胞外高频的动作电位信号以及记录电极所在脑区的局部场电位信号实时采集出来，通过多级脑电信号放大，把几微伏的脑电信号放大到几伏，然后经过数模转换，把信号传输到计算机中，通过软件分析所有信号，实现实时分析，为脑中群体神经元编码、存储和提取神经信息提供了时间上的同步，也反映了大脑神经网络信息处理的不同活动模式。所有放大后的脑电信号也可以被记录下来，然后通过系统中传感器得到动物体的准确空间位置，并且相关信息与脑电信息被同步后存入计算机。

光遗传在体电生理记录解决方案

以“光遗传在体电生理记录小鼠纹状体D1中型多棘神经元的活动模式”为例

光遗传-在体多通道电生理记录系统,用其对直接通路中型多棘神经元(D1-MSN)的活动模式进行在体记录。方法:首先向D1-Cre转基因小鼠纹状体背外侧注射携带光敏阳离子通道channelrhodopsin-2(ChR2)基因的腺相关病毒,使ChR2在D1-MSN上通过Cre重组酶的同源重组而特异性表达。之后通过光刺激和电生理记录相结合的方式在体记录D1-MSN的活动模式。结果:D1-Cre小鼠纹状体在注射病毒后通过荧光显微镜观察,可发现明显的荧光信号,证明病毒正常表达。通过光遗传-在体多通道光电极记录系统,本研究成功地在纹状体内用光刺激诱发了MSN的电活动。通过对记录的电信号进行数据分析,证明了光刺激诱发的电信号确实来自于D1-MSN,成功地对D1-MSN活动模式进行了在体记录。

结论:结果提示光遗传-在体多通道光电极记录系统是一种对纹状体D1-MSN电活动模式记录的可选新方法。

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