Obrazowanie - Zalety wielokanałowego systemu fotometrii światłowodowej

W jaki sposób działa system fotometrii światłowodowej?

Aby zrozumieć, jak działa system fotometrii światłowodowej, warto zacząć od wskaźników wapnia. Z mikroskopowego punktu widzenia jony wapnia w neuronach regulują kilka bardzo istotnych procesów, w tym uwalnianie neuroprzekaźników oraz proces pobudliwości błony. Genetycznie kodowane wskaźniki wapnia (GECI) zmieniają swoją zdolność do fluorescencji w zależności od tego, czy są one związane z wapniem, czy też nie. Ponieważ wewnętrzne stężenie wapnia w neuronach jest ściśle regulowane, a kanały wapniowe bramkowane napięciem otwierają się, gdy neuron wykazuje potencjał czynnościowy, to przejściowy wzrost wewnętrznego stężenia wapnia skutkuje wzrostem zdolności GECI do fluorescencji. Dlatego do rejestracji poziomu GCaMP wykorzystywany jest system fotometrii światłowodowej o dwóch długościach fali (405 nm oraz 470 nm). Biorąc pod uwagę, że GCaMP fluoryzuje tylko po związaniu z jonami wapnia, to do fotowzbudzenia fluoroforu stosuje się źródło światła LED o długości fali 405 nm. System fotometrii światłowodowej GCaMP może zatem zapewnić krytyczny wgląd w dynamikę aktywności wapnia poprzez rejestrację fluorescencji GCaMP niezależnej od wapnia.

Zalety wielokanałowego systemu fotometrii światłowodowej

System fotometrii światłowodowej wykorzystuje niedrogą i zaimplantowaną kaniulę, która nie wymaga dodatkowej nadstawki do mikroskopu. Proste zabiegi chirurgiczne, lekkie implanty oraz mniejsze pliki danych pozwalają na przeprowadzanie długoterminowych eksperymentów na swobodnie poruszających się zwierzętach. Dzięki wysokiemu stosunkowi sygnału do szumu oraz możliwości połączenia z różnymi paradygmatami behawioralnymi, system fotometrii światłowodowej jest stosowany m.in. do detekcji GCamP, czyli do genetycznie kodowanego wskaźnika wapnia (GECI), który pozwala na rejestrowanie aktywności neuronów. Pomimo faktu, że elektrofizjologia zapewnia najwyższy poziom dokładności czasowej, to jej skuteczność jest niewystarczająca w wykrywaniu aktywności neuronalnej w specyficznych populacjach np. w komórkach znajdujących się w głębokich strukturach mózgu u swobodnie poruszających się zwierząt laboratoryjnych. Natomiast, fotometria światłowodowa, to idealna alternatywa, która zapewnia najbardziej czuły i najprostszy sposób do rejestracji takich komórek przy wykorzystaniu jednego lub większej liczby włókien optycznych wszczepionych do mózgu zwierzęcia.

Jeśli mowa o badaniach neurobiologii behawioralnej, to korelacja pomiędzy aktywnością neuronalną, a zachowaniem zwierząt jest podstawowym paradygmatem funkcjonalności obwodów nerwowych w całym systemie nerwowym. W większości przypadków wielokanałowy system fotometrii światłowodowej zapewnia cenny wgląd w mechanizmy i funkcje obwodów neuronowych. Fotometria światłowodowa identyfikuje neurony w więcej niż w jednym obszarze mózgu, dzięki czemu pozwala to na jednoczesną rejestrację aktywności neuronalnej w różnych obszarach mózgu, a jak wiadomo, różne neurony (z różnych rejonów mózgu) odpowiadają za koordynację określonego zadania. Właśnie dlatego fotometrię światłowodową wykorzystuje się do badań dotyczących powstawania określonych zachowań w wyniku integracji sygnałowej w połączonych obszarach mózgu. Co więcej, system ten jest również skuteczny, a nawet niezbędny do badań neuronalnych w testach interakcji społecznych (zwłaszcza do analizy zachowań socjoseksualnych) poprzez rejestrowanie interakcji pomiędzy różnymi zwierzętami.

Wielokanałowy system fotometrii światłowodowej RWD posiada cztery główne zalety:

• Wysoka czułość rejestracji poprzez podwójny detektor oraz specjalna konstrukcja TDM;
• Wygodna i wydajna obsługa umożliwiająca nagrywanie 9 kanałów jednocześnie;
• Wizualizacja danych: funkcje gromadzenia oraz analizy danych;
• Bogate rozszerzenia funkcji: wiele interfejsów oraz różnorodne oznaczenia.

Zobacz film o systemie fotometrii światłowodowej R821 tutaj.