| EEG | Elektrodai ant skalpo paviršiaus
• Nuo kelių iki kelių dešimčių (32, 64, 128) elektrodų
• Smegenų paviršiaus (cortex) elektrinio signalo registravimas
• Didelių neuronų grupių aktyvumo registravimas
• Registruoja PSP (ne VP)
• Plačiai naudojamas klinikoje (epilepsija, miego sutrikimai,
šizofrenija ir t.t. |
| EEG +- | Pliusai
• Maži kaštai
• Neinvazinis metodas
• Puiki laikinė skiriamoji geba
Minusai
• Prasta erdvinė skiriamoji geba
• Registravimas paviršinių struktūrų |
| ECoG | Registracija nuo smegenų paviršiaus
• Invazinis
• Signalas „švaresnis“ lyginant su EEG
• Kitos savybės labai panašios į EEG |
| LFP/SUA (Local Field Potential/Single Unit Activity) | Ekstraląstelinis signalas
• Kintantis elektrinis signalas nerviniame audinyje
• Priklausomai nuo signalo apdorijimo (filtravimo)
gali stebėti suminius daugelio neuronų
aktyvumus (LFP) arba pavienių neuronų VPs |
| VIDULĄSTELINIS REGISTRAVIMAS | Stiklinis elektrodas
• Tirpalas atitinkantis viduląstelinę jonų koncentraciją
(ACSF, Artificial Cerebro-Spinal Fluid)
• AgCl viela jungianti tirpalą su elektronika
• Galima registruoti dideles ląsteles |
| VAIZDINIMAS | Kraujotaka paremtas vaizdinimas (fMRI (functional Magnetic Resonance
Imaging), PET (Positron Emission Tomography))
• Fluorescencinis vaizdinimas |
| GFP, GREEN FLUORESCENCE PROTEIN | Baltymas kuris skleidžia (emission) žalios spalvos šviesą jį apšvietus mėlyna šviesa
• Aptinkamas medūzose Aequorea victoria |
| FLUORESCENCIJOS VAIZDINIMAS | Šviesos šaltinis (gyvsidabrio lempa)
• Žadinimo filtras
• Dichroinis veidrodėlis
• Emisijos filtras
• Detektorius (akis, kamera ir pan.) |
| FLUOROFORAI – INDIKATORIAI | Fluoroforai jautrūs:
• Įtampai (VSD, Voltage Sensitive Dyes)
• Jonams (CA2+, Na+, ...)
• Antriniams pernešėjams
• Neurotransmiteriams |
| CA2+ JONŲ SVARBA | Dėl didelio koncentracijų skirtumo abipus membranos, lengva detektuoti net ir
mažus Ca2+ jonų įėjimus į ląstelės vidų
Ca2+ koncentracijos pasikeitimas informatyvus Vm kitimo rodiklis |
| CA2+ JAUTRŪS FLUOROFORAI | Ca2+ indikatorius = GFP+calmodulin+M13
• Ca2+ indikatorius nevykdo fluorescencijos nesant Ca2+ aplinkoje
• Atsiradus Ca2+, calmodulin prisijungia Ca2+ jonus ir sąveikaudamas su M13
pekeičia baltymo erdvinę struktūrą
• Pasikeitus erdvinei baltymo struktūrai, baltymas gali vykdyti fluorescenciją
• Sintetiniai indikatoriai
• Genetiškai koduojami Ca2+ indikatoriai
(Geneticaly Encoded Ca2+ Indicators, GECI) |
| FLUOROFORO ĮTERPIMAS_SINTETINIAI INDIKATORIAI | Indikatoriaus įterpimas viduląstelinės registracijos metu
• Indikatoriaus įterpimas elektroporacijos pagalba.
Elektrinė stumuliacija:
1. „Išmeta“ indikatorių į ekstraląstelinę ertmę
2. Atveria pora neurone pro kurias indikatorius patenka į ląstelę |
| GECI ĮTERPIMAS | Transgeninės gyvūnų linijos Pernešimas viruso pagalba
Promoter‘is apsprendžia į kuriuos neuronus bus pernešta viruso DNR ir įterptas GECI |
| EPHYS VS IMAGING | Disketizacija;
• Registracijos lokalumas;
• Registruojamų neuronų skaičius;
• Registruojamų neuronų „gylis“;
• Registruojamų neuronų identitetas |
| Kaip manipuliuoti?...
REIKALAVIMAI/PAGEIDAVIMAI: | • Su reversijos galimybe
• Greitas
• Aktyvuoti ir slopinti
• Lokalumas
• Specifiškumas (neuronų tipas)
• Be šalutinio poveikio |
| SMEGENŲ VEIKLOS MANIPULIACIJOS | • Pažaidos (lesions);
• Farmakologija;
• Elektrinė stimuliacija;
• Optogenetika;
• Chemogenetika. |
| PAŽAIDOS | Natūraliai įvykusios
• Lobotomija
• Pažaidos funkcijos tyrimui |
| OPTOGENETIKA | Išskirtas genas koduojantis šviesai jautrų baltymą-opsiną
Opsiną koduojantis genas įterpiamas į neuroną (-us)
Šviesos pagalba keičiamas neuronų aktyvumas |
| OPSINŲ ĮVAIROVĖ | ChR2 (kanalo rodopsinas) šviesai jautrus katijonų
kanalas (Erev=0mV)
• GtACR šviesai jautrus anijonų (Cl-) kanalo
rodopsinas
• Jaws/NpHR šviesai jautri Cl- pompa
• ArchT šviesai jautri protonų pompa |
| OPTOGENETIKOS PRIVALUMAI | • Labai greita (ms) kontrolė (aktyvacija/deaktyvacija)
• Gera erdvinė skiriamoji geba
• Aktyvuojamų/slopinamų neuronų identitetas |
| CHEMOGENETIKA | Pasirenkamas baltymas/receptorius;
• Baltymas modifikuojamas, prarandamas jautrumas transmiteriui;
• Sukuriamas naujas transmiteris receptoriui aktyvuoti;
• Baltymo DNR įterpiamas į tam tikrus neuronus;
• Pateikus „naują“ molekulę aktyvuojami/inaktyvuojami neuronai
Receptoriaus plazmidės sukūrimas ir įterpimas į virusą
• Viruso suleidimas į atitinkamas CNS vietas
• Receptoriaus ekspresija (1-2 sav.)
• Receptoriaus aktyvavimas ligandu CNO (i.p., per maistą, tiesiogiai ant smegenų) |
