Solutions d'optoélectrophysiologie

Le mélange de l'électrophysiologie avec des techniques optiques telles que l'optogénétique, la photométrie à fibre ou l'imagerie calcique au microscope à fluorescence fournit une résolution temporelle inférieure à la seconde et une spécificité de type cellulaire indispensable pour l'activité électrique des neurones, impossible avec l'une ou l'autre méthode seule. Cette technique, appelée optoélectrophysiologie ou Oephys en abrégé, explore l'activité des neurones marqués dans le système nerveux en enregistrant leur activité électrique avec des électrodes adjacentes et permet la manipulation optogénétique des neurones, l'imagerie ou la surveillance de la fluorescence sous la lumière apportée sur eux via des fibres optiques implantées, tige lentilles ou autre. Il nécessite non seulement la délivrance d'un signal lumineux au point d'intérêt dans le tissu neural, mais aussi la détection et le traitement des pointes électriques et des sursauts lumineux de l'activité neuronale. Les expériences à tête fixée in vitro ou in vivo utilisent des sondes optoélectriques. En revanche, les expériences avec des animaux comportementaux utilisent des canules optoélectriques implantées de manière chronique avec des options de tête captive ou sans fil.

La sonde optoélectrique pour les enregistrements unitaires aigus est une fibre optique avec un noyau creux supplémentaire dans sa gaine qui devient une électrode lorsqu'elle est remplie d'électrolyte. Ces sondes sont coniques à des pointes de 10 µm de diamètre pour assurer une mesure ou une manipulation optique à une seule unité ou, en d'autres termes, un niveau de cellule unique.

La sonde optoélectrique pour les enregistrements aigus multi-unités in-vivo à tête fixe comprend une pointe de sonde remplaçable qui combine une fibre optique multimode avec un fil-électrode le long de la fibre.

Pour intégrer les enregistrements d'électrophysiologie chronique à des techniques optiques telles que les manipulations optogénétiques et la photométrie à fibre, Doric Lenses propose des canules optoélectriques implantables, une combinaison de microélectrodes et de fibres optiques pour des expériences à long terme avec des animaux en mouvement libre. Les électrodes se connectent à une platine où le signal analogique enregistré est amplifié et converti en un signal numérique. Depuis la scène principale, le signal numérique est envoyé à une console d'électrophysiologie via une attache ou sans fil, ce qui conduit à deux systèmes distincts, à savoir le système d'enregistrement connecté et le système d'enregistrement sans fil et sans fil (Fi-Wi).

  • Une attache se compose d'un petit câble électrique et d'un cordon de raccordement à fibre optique pour l'optogénétique ou la photométrie à fibre.
  • Une option sans fil a une fibre optique directement connectée à une LED dans la canule optoélectronique, permettant une stimulation optogénétique déclenchée avec des modèles d'intensité et de temps sélectionnés. L'enregistrement de l'activité électrique et l'éclairage LED sont alimentés par la batterie de la tête de lecture. La liaison sans fil entre le Headstage et la console se fait via des antennes RF (système FiWi).

systèmes optoélectrophysiologiques doriques
Type de système Monocellulaire aigu Multi-unités aiguës Attaché Sans-fil
Nombre de fibre optique
1 1 1 ou 2 1
Nombre d'électrodes 1 1 à 8 1 à 16 1 à 4
Convient pour "se déplacer librement" aucune aucune oui oui
Se combine avec l'optogénétique oui oui oui oui
Se combine avec la photométrie à fibre oui oui oui aucune
Se combine avec la microscopie miniature à fluorescence
aucune aucune oui aucune



Références externes

1. Scanziani, M., Häusser, M. L'électrophysiologie à l'ère de la lumière.
    Nature 461, 930-939 (2009).
2. LeChasseur Y, et al., Une microsonde pour les enregistrements optiques et électriques parallèles à partir de neurones uniques in vivo. 
    Méthodes naturelles 8, 319-325 (2011)
3. Dufour S, et al., Une micro-optrode multimodale combinant un enregistrement de champ et une unité unique, des capacités de détection multispectrale et de photomarquage. 
    PLoS UN 8, e57703 (2013)
.
4. Ameli R, et al., Un headstage neuronal sans fil et sans pile avec stimulation optique et enregistrement électrophysiologique.
    Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 5662-5 (2013).
5. Gagnon-Turcotte G. et al., Un headstage optogénétique sans fil avec une capacité d'enregistrement électrophysiologique multicanal.
    Capteurs 15, 22776-22797 (2015).