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Solutions d'optogénétique

L'optogénétique est une technique révolutionnaire qui offre aux en temps réel, optique contrôle des neurones activité. Au fil des années, il a joué un rôle essentiel dans la dissection des circuits cérébraux, l’étude des bases neuronales du comportement, la modélisation des troubles neurologiques et le développement de thérapies de nouvelle génération en neurosciences et en psychiatrie. 

Le processus a besoin exprimant opsines, ion sensible à la lumière indirect ou des pompes, dans une population neuronale spécifique. Pour chronique expériences, un la canule à fibre optique est ensuite chirurgicalement implantau-dessus de la région cible pour délivrer un splongueur d'onde spécifique de la lumière, activant ou inhibant les cellules exprimant l'opsine. Par exemple, la lumière bleue active les opsines comme Channelrhodopsine (ChR2), tandis que jaune ou thérapie à la lumière rouge cible les opsines telles que NpHR ou les dents de la mer. Pour une liste des opsines, voir le NOTE D'APPLICATION OSPIN.  


 

Chez Doric Lenses, nous proposons une gamme complète de sources lumineuses pour l'optogénétique, tous développés et fabriqués en interne, y comprisfaire respecter Modules LED, diode laserset LISERTM. en outre, nous fournissons a complémentaire écosystème de composants optiques tels que les séparateurs de lumière, combinateurs, atténuateurs optiques joints rotatifs, cordons de raccordement et canules—y compris les composants qui combiner l'optogénétique avec d'autres types de mesures (comportement, photométrie des fibres, Dorique Miniscope, fibre photométary, etc.).

Ce page décrit les principales caractéristiques de Dorique sources lumineuses. Hcependant, nous vous recommandons vivement de consulter des spécialistes pour sélectionner le produit le plus adapté option pour votre application spécifique. 

Source de lumière

Choisir le droit la source lumineuse est l'une des plus important mesures lors de la conception une optogénétique expérience. La optimaux sources lumineuses dépendre on opsine exigences (longueur d'onde d'excitation & intensety), le taille de la ou des régions deintérêt et sier l'animal est se déplaçant librement. 

LED Sources de lumière

Les LED font partie des la plupart des coutilisé uniquement sources lumineuses dans optogénétique, et sont particulièrement adapté aux expériences stimulant gros régions-de-intérêt (avec 400 µm - 1mm diamètre fibres) at modérée intensités lumineuses. Leur grand émetteur, leur sécurité inhérente, leur fiabilité et leur rentabilité en font un produit privilégié option à travers une variété de modèles expérimentaux. 

Chez Doric Lenses, wnous proposons une large gamme de CLongueurs d'onde LED dans le proche UV (350-400 nm), visible (400-700 nm) et proche IR (700-1100 nm) pourr applications optogénétiques standard. 

En plus des composants LED individuels, nous Providdes configurations plus avancées, notamment : 

  • LED connectorisée + joint rotatif 

  • Optogénétique sans fil Tête de scène 

Les CLED connectée avec joint rotatif est idéal pour les expériences optogénétiques sur des animaux en mouvement libre, où l'emmêlement des fils est un problème. Contrairement aux joints rotatifs externes, dont l'efficacité de transmission est généralement d'environ 70-90% (dépend(sur la fibre optique utilisée), cette conception intégrée minimise la nombre de composants dans l'optique chemin, ce qui se traduit par une meilleure ovgénéral transmission. 
Pour les études impliquant des animaux se déplaçant librement dans des environnements plus complexes, où les fils peuvent restreindre l'exploration, comme lors d'interactions sociales entre plusieurs animaux dans la même cage, nous recommandons le Optogénétique sans fil Tête de scène avec LED intégrées, permettant un mouvement sans restriction.  

Zone Diode 

Diodes laser sont de grande puissanceed sources lumineuses à faibles EMIidéal pour les expériences optogénétiques nécessitant une intensité élevée de la lumière dans de petites régions d'intérêt (< 200 µm). Leur profil de faisceau étroit et leur sortie de lumière monochromatique rendent les lasers idéaux pour éclairage via des cordons de raccordement de petit diamètre (généralement 50–200 µm) et sont une excellente solution lorsque le ciblage spatial précis est conditions.  

LISER™ 

LISER™ (Émission spontanée de rayonnement induite par laser) est un avancé Source de lumière Providfaire respecter haute intensité, large spectre éclairage. 

Le système Usages a laser pgonflé Ce: YAG (grenat d'yttrium-aluminium dopé au cérium) cristal, qui émet un spectre continu à partir de jaune à rouge (500–650 nm). Cette configuration offre des performances exceptionnelles puissance optique élevée (> 85mW spectre complet dans une fibre NA 0.57 de 200 um) dans une gamme spectrale difficile à atteindre avec des LED ou des diodes laser standard, particulièrement autour 590 nm, optimaux pour activer les opsines inhibitrices telles que NpHR et Mâchoires.  

En plus de sa sortie à large spectre, LISER™ comprend un source d'excitation bleue intégrée (laser ou LED), ce qui en fait une solution polyvalente tout-en-un capable de prendre en charge l'optogénétique excitatrice et inhibitrice simultanément.  

La LISER également comprend ses propres pilotes internes, permettant un contrôle indépendant de deux canaux de longueur d'onde dans la même région du cerveau (par exemple (450 nm + 590 nm). 

Caractéristiques principales: 

  • Couverture complète du spectre: Simultanément dfournit une excitation bleue ainsi que des longueurs d'onde jaune-rouge réglables en utilisant filtres optiques interchangeables (par exemple, 525, 559, 593, 612 nm). 

  • Puissance de sortie élevée : Idéal pour les expériences nécessitant un éclairage puissant intensité, y compris la stimulation bilatérale et à grande surface. 

  • Prend en charge les cordons de raccordement à gros noyau pour l'éclairage d'une large région cérébrale: Optimisé pour 200 à 400 microns core diamètres, permettant une stimulation uniforme sur une large zone. 

Pilote de source lumineuse

À fonctionner Dorique DEL et laser diode modules, un dédié Source de lumière le conducteur est exigentd. La le conducteur peut be OPEÉvalué en 1) modes autonomes, 2) modes externes (analogique ou TTL) ou 3) séquences de programmes usfaire respecter gratuitement Logiciel Doric Neuroscience Studio (DNS) software. Dans le DNS, des opportunités Vous pouvez définir une large gamme de modèles de stimulation lumineuse comme csortie d'onde continue, trains d'impulsions carrées, sformes d'ondes ine et formes d'ondes plus complexes de texte entrée de fichier. 

Regardez l' tutoriel vidéo pour obtenir des conseils étape par étape sur la configuration des pilotes LED.
Tous les pilotes de source lumineuse peuvent être déclenché par externe signal numériques que control le modèle de stimulation optogénétique avec une haute précision temporelle. Cela permet de réaliser expériences en boucle fermée, où les comportements (pression du levier, coup de nez, rupture du faisceau, etc.) codés par des impulsions TTL se déclenchent the optogénétique sstimulation. En tant que tel, le DNS soutenez modes de déclenchement complexes mettre en pause, redémarrer, et poursuivre un schéma de stimulation en utilisant des impulsions TTL répétées, comme desbercé dans til suit tutoriel vidéo.

La les pilotes sont disponibles en 1 à 4 configurations de canaux, permettant le contrôle simultané de jusqu'à quatre LED ou modules laser de façon autonome. 

Doric propose deux configurations pour les pilotes : 

  • Unités de commande intégrées: 
    Dans cette configuration, chaque canal de pilote dispose d'une LED intégrée ou laser, offrant une solution compacte et conviviale. 

  • MConfiguration du pilote modulaire: 
    Dans cette version, la LED/laser reste séparé du conducteur. Cela offre une flexibilitépossibilité de basculer entre différentes LED or laser modules utilisant un seul pilote. 

Remarque : les pilotes LED ne sont compatibles qu'avec les LED et les pilotes LD uniquement avec les lasers. 

 

Léger SÉPARATEURS 

Certain expériences de neurosciences, such comme bilatéral, multi-site et/ou optogénétique multi-animale, exigent scission la lumière provenant d'une seule source lumineuse en plusieurs fibres. Pour diviser efficacement la lumière pour ces applications, splusieurs solutions sont disponibles. The optimaux type de séparateur dépend de la source lumineuse (DIRIGÉ, LISER ou laser diode), le intensité exigences et le taille de la région d'intérêt. 

Options de répartiteur disponibles : 

  1. Mini Cube Dorique (DMC)- Division d'intensité 

  1. Câble à multiples fibres avec illumination uniforme 

  1. Joints rotatifs à fibre optique 1x2 - Division de l'Intensité 

Mini Cube Dorique (DMC)  

La DMC contient miroir dichroïques qui uniformément diviser l'intensité de la lumière d'une source lumineuse vers plusieurs fibres (2 à 4 sites). NNotez que Le DMC possède une ouverture numérique (NA) intégrée de 0.3, ce qui limite la transmission de puissance effective lorsqu'il est utilisé avec des cordons de brassage d'une NA plus élevée. Ainsi, le DMC est idéal pour les diodes laser, mais moins optimisé pour les CLED et les LISER.  

Tla transmission de sortie de DMC peut être Transmission de 20 à 40 %, selon le nombre de outmet (2) 

FiSéparateur de joint rotatif ber-optic (FRJ)  

Répartiteur à joint rotatif pour fibre optique est uneune version avancée de Séparateur de lumière DMC, lequel est des services in un joint rotatif pour l'optogénétique bilatérale ou à double site chez se déplacer librement animaux. It macontient efficacité optique comparable au DMC (~40 % par canal de sortieel), whil permettant de rotation Liberté lors des tâches comportementales. Actuellement, seule la configuration 1×2 est proposée. 
FRJ possède une ouverture numérique (NA) intégrée de 0.22, Qui le rend plus iaffaire pour les diodes laser, mais moins optimisé pour CLED et LISER. 

Cordons de raccordement répartiteurs  

La Splitsoutien-gorgeCordon de raccordement à fibre optique (SBP) uniformément divise le lumière provenant d'un gros noyau fibre optique en 2 ou plus Small-fibres centrales. La transmission de sortie pour chaque branche dépend de lae surface la surface différence entre les grands et les petits noyaux (généralement ~16% de transmission*). Cordons de raccordement répartiteurs sont bien adapté pour sources lumineuses à grands émetteurs, telles que DELs et LISER. Cependant, lorsqu'il est utilisé avec des sources laser (wqui ont vtrès petit émetteurs), la puissance de sortie est bien inférieure à celle d'un séparateur DMC ou FRJ.  

Léger Combiners

Certaines expériences nécessitent d'appliquer plusieurs longueurs d'onde de lumière à la même région cérébrale cible pour diverses applications. Par exemple, pour manipuler différentes populations neuronales exprimant différentes opsines (ChR2 et Chrimon R), pour le contrôle bidirectionnel de la même population (excitation/inhibition). Certaines opsines spéciales sont conçues pour répondre à multiples longueurs d'onde, comme les opsines à fonction échelonnée, ou peut être activé/désactivé avec des longueurs d'onde distinctes.  

Doric Lenses propose plusieurs solutions d'éclairage fiables et personnalisables-combiner des solutions : 

  1. LISERTM 

  1. DEL combinées (LEDC) 

  1. Joint rotatif à fibre optique LED combiné (LEDFRJ) 

  1. Mini Cube Dorique (DMC)) -intensité division 

 Source lumineuse multi-longueurs d'onde LISER™ 

L’une des options les plus avancées est la LISER™, qui intègre une source de lumière bleue (LED ou laser) ainsi qu'un à base de Ce:YAG émetteur à large bande couvrant le spectre jaune à rouge à un seul chemin optique. TL'émission peut être filtrée pour réduire la plage de longueurs d'onde (par exemple, 525, 590, 612 nm), et le bleu et le jaune/rouge filtrés excitations. Cet appareil tout-en-un comprend ses propres pilotes internes, permettant un contrôle indépendant de deux canal de longueur d'ondes (par exemple 450 nm + 590 nm).  

DEL combinées  

Une autre solution compacte est la DEL combinées, qui utilise des miroirs dichroïques pour fusionner jusqu'à quatre des services LED sur un seul connecteur de sortie. Chaque canal LED peut être contrôlé indépendamment. en utilisant le dorique Pilotes LED. 

La LED combinée boîte est également disponible avec an des services fibre optique joint rotatif (DEL combinées avec joint rotatif à fibre optique), idéal pour stimulation multicolore dans animal se déplaçant librements. Non seulement cette solution réduiree fil emmêlés, mais it aussi élimineres pertes optiques généralement introduites par l'ajout de joints rotatifs externes, ce qui les rend particulièrement adaptés pour faible-LED de puissance comme 595 nm. 

Mini Cube Dorique (DMC) - Division de longueur d'onde 

La DMC avec division de longueur d'onde dichroïque miroirs Il sert également de combineur de lumière robuste et flexible. Il prend en charge jusqu'à quatre canaux d'entrée. de différentes longueurs d'onde et fonctionne tout aussi bien pour combiner et/ou diviser différentes longueurs d'onde.

 

Léger atténuateurs 

Maintenir optogénétique puissance lumineuse dans le plage appropriée est essentielle pour prévenir des problèmes tels que le photoblanchiment, la surchauffe des tissus et d'autres effets secondaires indésirables. Cependant, dans certaines conditions, le flux lumineux de la source peut dépasser la optimaux niveau pour les applications optogénétiques, même lorsque d'exploitation près de le réglage du courant de seuil. Ce n'est pas non plus recommandéommended pour conduire un lumière source près de le seuild pour de stabilité problèmes. Dans de tels cas, un supplémentaire le composant est conditions réduire délibérément l'intensité lumineuse. 

Doric Lenses propose différentes solutions d'atténuation de la lumière personnalisables : 

Support en U 


Le support en U est un simple cube optique qui contient an inter-changecapable filtre à densité neutre pour atténuer la lumière, ou a filtre spectral pour réduire la plage spectrale d'un faisceau lumineux. L'atténuation et le filtre spectral peuvent être personnalisés par l'utilisateur.  

Câble à monofibre optique atténuatrice 

Les cordons de raccordement à fibre optique avec filtre d'atténuation intégré sont idéaux pour les applications où la puissance optique couplée à une fibre est trop élevée, à Excitation par photométrie à fibre optique. L'ajout d'un filtre atténuateur n'affecte pas la distribution lumineuse à l'intérieur du faisceau optique. fibre, Seule la transmission est réduite. Différentes fibres optiques ou facteurs d'atténuation sont possibles. 

Remarques : 

  • Pour les cordons de brassage atténuants, la transmission optique est spécifiée pour la lumière visible et mesurée à une longueur d'onde de 465 nm. À des longueurs d'onde plus courtes, comme 405 nm (UV), la transmission est généralement environ la moitié de la valeur spécifiée. 

  • Des filtres d'atténuation peuvent également être intégrés dans des cordons de raccordement à fibre optique ramifiés sur demande. 
Scénario Source de lumière Joint rotatif Splitter Fibre optique Puissance de sortie Max
[mW]		 Intensité maximale
 [mW / mm²]		 Image(s)
ChR2 - unilatéral - fixe DEL 465 nm - - 200 µm - NA0.63 7.5 240 1
Laser 450 ou 473 nm - - 200 µm - NA0.22 75

2400 		2
ChR2 - unilatéral - se déplaçant librement LEDFRJ 465 nm - 200 µm - NA0.63 7.5

240 		3 
Laser 450 ou 473 nm FRJ1x1 - 200 µm - NA0.22 60

1900 		4 
LED FiWi 465 nm (sans fil) - 200 µm - NA0.63 7.5

240 		5 
ChR2 - bilatéral - se déplaçant librement LEDFRJ 465 nm SBP (2) 200 µm - NA0.63 6.0

190 		6 
Laser 450 ou 473 nm FRJ1x1 SBP (2) 200 µm - NA0.22 12

380 		7 
Laser 450 ou 473 nm FRJ_1x2i 200 µm - NA0.22 25

800 		8 
(ChR2 + eNpHR) - unilatéral - se déplaçant librement ★LISER™ + DEL FRJ1x1 - 200 µm - NA0.63 18 (590 nm)
4 (465 nm)

570 (590 nm)
125 (465 nm) 		9 
(ChR2 + eNpHR) - bilatéral - se déplaçant librement ★LISER™ +laser FRJ1x1 SBP (2) 200 µm - NA0.63 10 (590 nm)
12 (450-473 nm) 		320 (590 nm)
380 (450-473 nm)		 10

 


Références externes

1. Des projections paraventriculaires antérieures séparées du thalamus régulent différemment les aspects sensoriels et affectifs de la douleur.
Cell Reports, Volume 43, Numéro 11, 114946 (2024)
 Région du cerveau: noyau paraventriculaire du thalamus (PVA)
1. Noemi Rook et coll. AAV1 est le vecteur viral optimal pour les expériences optogénétiques chez les pigeons (Columba livia). 
   Commun Biol.4, 100 (2021). 
   Région du cerveau: entopallium (zone visuelle primaire importante chez le pigeon)
2. Fernández-García et coll. La stimulation du striatum cortex-dorsolatéral M2 inverse les symptômes moteurs et les déficits synaptiques dans la maladie de Huntington.
   eLife 9, e57017 (2020).
   Région du cerveau: cortico-striatale (M2-DLS)
3. Brendan D. Hare et coll. La stimulation optogénétique des neurones Drd1 du cortex préfrontal médian produit des effets antidépresseurs rapides et durables.
   Nature Communications 10, (2019).
   Région du cerveau: cortex préfrontal médian (mPFC)
4. Michelle M. Sidor et coll. Stimulation optogénétique in vivo du système nerveux central des rongeurs. 
   J.Vis. Exp.95, e51483 (2015). 
   Région du cerveau: zone tegmentale ventrale
5. Gradinaru V et coll.Stratégies de ciblage et de lecture pour un contrôle neuronal optique rapide in vitro et in vivo.
   J Neurosci, 27, 14231-8 (2007). 
6. Addgene Optogenetics Guide 
7. Ressource d'optogénétique du laboratoire Deisseroth