阻抗與胞外場電位 (EFP)記錄

阻抗和胞外場電位記錄是非侵入性的“非標(biāo)記”方法，非常適用于分析可興奮的，完整的培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞收縮和動作電位，例如，心肌細(xì)胞和神經(jīng)元。

胞外場電位是細(xì)胞產(chǎn)生的電位，例如神經(jīng)或肌肉細(xì)胞的細(xì)胞外。 電生理學(xué)研究使用細(xì)胞外微電極研究這些電位。 在這些實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞外場電位被檢測為電勢。對于個(gè)體細(xì)胞，細(xì)胞外電位的時(shí)間過程理論上與跨膜電流成反比。

電阻抗是在施加電壓時(shí)對電流的電阻的測量，具有幅度和相位。換句話說，它是在特定頻率ω下單個(gè)復(fù)指數(shù)的電壓 - 電流比?？梢砸詺W姆直接測量或顯示阻抗。
實(shí)際上：接種到電阻抗芯片或板上的細(xì)胞覆蓋電極，從而產(chǎn)生更高的可檢測電阻。阻抗測定可以在一個(gè)頻率或一定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行。取決于施加的頻率ω，電子穿過或穿過細(xì)胞，因此可以檢測細(xì)胞形態(tài)和覆蓋率的不同參數(shù)。電阻抗測量適合于在長期研究中應(yīng)用毒理學(xué)物質(zhì)或影響細(xì)胞-細(xì)胞或者細(xì)胞-基質(zhì)接觸的物質(zhì)時(shí)檢測心肌細(xì)胞的收縮運(yùn)動，細(xì)胞生長和運(yùn)動以及細(xì)胞形態(tài)的變化。

光遺傳學(xué)：光刺激觸發(fā)細(xì)胞中動作電位

光遺傳學(xué)是一種可用于控制可興奮細(xì)胞的新技術(shù)：可在表達(dá)特定光敏離子通道的細(xì)胞上用具有毫秒級時(shí)間精度的光脈沖對細(xì)胞進(jìn)行去極化，從而準(zhǔn)確地觸發(fā)動作的電勢。

光遺傳學(xué)在心臟安全性研究方面提供了巨大潛力：影響心肌細(xì)胞收縮的化合物可能以依賴于使用的方式影響離子通道和受體，從而對不同的搏動率產(chǎn)生不同的影響。利用這種技術(shù)，可以簡單地利用光脈沖在不同跳動范圍內(nèi)使心肌細(xì)胞起搏，以發(fā)現(xiàn)毒素的使用依賴效應(yīng)。在iPSC分化的心肌細(xì)胞中，光遺傳學(xué)致動器 通道視紫紅質(zhì)已被證明非常適合并被接受為模型。用于通道視紫紅質(zhì)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)染試劑盒可從iPSC細(xì)胞提供者獲得，例如NCardia，用于在心臟安全性研究中使用光遺傳學(xué)。

Nanion光遺傳設(shè)備

   CardioExcyte 96 是一種用于研究iPSC分化的心肌細(xì)胞的阻抗和胞外場電位的裝置。 專門開發(fā)的光遺傳蓋“SOL”能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的光遺傳學(xué)起搏。

       Hello，朋友們，上期病毒示蹤技術(shù)直播課程結(jié)束后，一直收到大家咨詢回放的信息，經(jīng)過整理，熱騰騰的首期回放鏈接來了，在我們公眾號微信對話框回復(fù)“神經(jīng)環(huán)路示蹤”，即可獲取神經(jīng)環(huán)路病毒示蹤技術(shù)回放課程。

第二期報(bào)名開始了

       神經(jīng)環(huán)路研究線上課程一共有四期，首期病毒示蹤技術(shù)培訓(xùn)已圓滿結(jié)束，第二期化學(xué)遺傳與光遺傳技術(shù)課程將在4月11日10:30-12:00開講，識別下方二維碼免費(fèi)報(bào)名。

       此次課程所講的光遺傳與化學(xué)遺傳技術(shù)會運(yùn)用工具病毒載體，diyi期唐珣老師詳細(xì)講解了病毒示蹤技術(shù)。因此錯(cuò)過上期課程的學(xué)員們，在參與這期培訓(xùn)前記得先看前期回放哦~

快速掌握光遺傳&化學(xué)遺傳技術(shù)

       化學(xué)遺傳作為化學(xué)藥物和基因技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，對動物損傷小。但由于時(shí)間精度差，并不能精確控制神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢话l(fā)放頻率。而光遺傳恰恰彌補(bǔ)了這一短板，可以瞬時(shí)地興奮或者YZ某個(gè)神經(jīng)環(huán)路，方便實(shí)驗(yàn)人員微創(chuàng)、jing準(zhǔn)地探究特定的神經(jīng)環(huán)路和大腦功能之間的關(guān)系。

       在實(shí)驗(yàn)中，如何選擇合適的光遺傳蛋白？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與手術(shù)實(shí)驗(yàn)？如何保證實(shí)驗(yàn)成功？還有實(shí)驗(yàn)中遇到的難題如何解決？

       來聽神經(jīng)環(huán)路研究第二期課程就對了！4月11日上午10:30-12:00唐珣老師為你詳解光遺傳與化學(xué)遺傳技術(shù)那些事，還有文獻(xiàn)實(shí)例分析和線上答疑環(huán)節(jié)，千萬不要錯(cuò)過！

課程介紹

       ·光遺傳&化學(xué)遺傳技術(shù)背景與原理

       ·實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

       ·手術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

       光刺激強(qiáng)度

       光刺激頻率

       病毒表達(dá)熒光強(qiáng)度

       ·文獻(xiàn)實(shí)例分析

講師介紹

唐珣老師往期培訓(xùn)

       想解決日常實(shí)驗(yàn)中的棘手問題，想get前沿技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，來聽神經(jīng)環(huán)路研究系列課程就對了，第二期光遺傳與化學(xué)遺傳技術(shù)課程，4月11日10:30-12:00準(zhǔn)時(shí)開講。

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在光遺傳實(shí)驗(yàn)中，需要用到跳線、轉(zhuǎn)環(huán)、光纖、陶瓷插針等眾多耗材，并且這些耗材又存在光纖芯徑、NA值、長度、陶瓷頭直徑等眾多參數(shù)，因此許多科研人在做光遺傳實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行耗材選配的過程中難免會出現(xiàn)一些疑惑，面對如此多的參數(shù)，不知道哪些才是自己所需求的，接下來本文就將帶大家了解在不同實(shí)驗(yàn)場景中光遺傳耗材的推薦使用參數(shù)。

在此之前，我們首先要了解一下在光遺傳實(shí)驗(yàn)中使用到的各個(gè)耗材及其規(guī)格。我們將以瑞沃德IOS-465nm/IOS-589nm光遺傳及其耗材舉例：

一、參數(shù)介紹耗材

光纖由纖芯、包層、鍍層、材料層、外層護(hù)套組成。

• 芯徑：在光纖中大部分的光功率由纖芯通過。

• 數(shù)值孔徑(NA)：決定了光纖能夠接受入射光的入射角范圍，NA值越大，范圍越大，同樣也對應(yīng)著其發(fā)射光的角度范圍。

• 陶瓷頭直徑：光纖一端為FC/PC接頭，另一端為陶瓷頭，陶瓷頭外徑為1.25mm和2.5mm兩種規(guī)格。

陶瓷插針：

芯徑：100、200、300、400μm，根據(jù)目標(biāo)腦區(qū)或動物的大小，選擇不同的芯徑規(guī)格；

NA值：0.22、0.39、0.50，根據(jù)目標(biāo)腦區(qū)或動物的大小，選擇不同的NA值；

陶瓷頭外徑：?1.25mm（6.4mm長）、?2.5mm（10.5mm長），一般情況下，小鼠推薦使用?1.25mm，大鼠推薦使用?2.5mm的規(guī)格；

光纖長度：2-20mm，步徑為0.5mm（可定制）；透光率≥90%，光纖彎曲率≥90%。

（注：黑色陶瓷插針與白色陶瓷插針的區(qū)別在于，白色陶瓷插針由于陶瓷頭為白色，易透光，在激光輸出過程中可能產(chǎn)生漏光現(xiàn)象，黑色陶瓷插針則不易漏光）

跳線：

做清醒動物實(shí)驗(yàn)時(shí)，用于連接光源與轉(zhuǎn)環(huán)

• 芯徑：100、200、300、400μm；

• NA值：0.22、0.39、0.50；

兩端皆為FC/PC陶瓷頭，默認(rèn)長度為1m，可定制

光纖：

• 芯徑：100、200、300、400μm；

• NA值：0.22、0.39、0.50；

FC/PC陶瓷頭至直徑1.25或2.5mm陶瓷頭，默認(rèn)長度為1m，可定制

光纖旋轉(zhuǎn)器（轉(zhuǎn)環(huán)）：

適用于清醒自由活動動物，避免動物的活動過程中，光纖等線路的纏繞，適用于長時(shí)間的刺激和觀測實(shí)驗(yàn)。

1x1 FC-FC光纖旋轉(zhuǎn)器

適用于光纖與陶瓷插針的臨時(shí)連接。

具有?1.25mm、?2.5mm兩種規(guī)格可選，長度分別為7mm和11.5mm。

一分多光纖：

用于實(shí)驗(yàn)同時(shí)刺激多個(gè)腦區(qū)或多只動物。

• 一分二光纖

• 一分三光纖

• 一分四光纖

融合光纖：

用于對實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)腦區(qū)進(jìn)行雙光源刺激。

其他耗材：

• 激光功率計(jì)：測量光纖末端功率值；

• 防塵帽：用于保護(hù)PC/UPC端面的陶瓷插針，以及ST/SC/FC跳線；

• 光纖剝離刀：剝離光纖涂覆層。

二、耗材參數(shù)推薦

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中各個(gè)耗材的參數(shù)，接下來介紹不同實(shí)驗(yàn)中各個(gè)耗材的參數(shù)推薦：

常規(guī)單通道刺激（清醒動物）：

小鼠：

光源、跳線、轉(zhuǎn)環(huán)、光纖、

陶瓷插針：100、200 μm芯徑；0.22、0.39NA值；?1.25mm陶瓷頭

大鼠：

光源、跳線、轉(zhuǎn)環(huán)、光纖、

陶瓷插針：300、400 μm芯徑；0.39、0.50NA值；?2.5mm陶瓷頭

雙（多）通道刺激（清醒動物）：

小鼠：

光源、跳線、轉(zhuǎn)環(huán)、一分二光纖、

陶瓷插針：100、200 μm芯徑；0.22、0.39NA值；?1.25mm陶瓷頭

大鼠：

光源、跳線、轉(zhuǎn)環(huán)、一分二光纖、

陶瓷插針：300、400 μm芯徑；0.39、0.50NA值；?2.5mm陶瓷頭

（注：若大鼠上同時(shí)刺激多個(gè)腦區(qū)，防止空間不夠的問題，此時(shí)可選取?1.25mm陶瓷頭。）

雙光源刺激：

小鼠：

IOS-465/IOS-589光源、融合光纖、

陶瓷插針：100、200 μm芯徑；0.22、0.39NA值；?1.25mm陶瓷頭

大鼠：

IOS-465/IOS-589光源、融合光纖、

陶瓷插針：300、400 μm芯徑；0.39、0.50NA值；?2.5mm陶瓷頭

（注：上述三種情況中，光纖、跳線的芯徑規(guī)格與NA值，以及陶瓷頭直徑，應(yīng)與陶瓷插針的參數(shù)一致。）

答疑小貼士

內(nèi)容拓展小貼士

光遺傳是什么？

光遺傳學(xué)技術(shù)是光學(xué)原理與基因工程相結(jié)合，利用遺傳學(xué)方法將光敏感通道蛋白表達(dá)在特定細(xì)胞群中，這些光敏感通道蛋白會在特定波長的光照下開放，將質(zhì)子泵出胞外，或者將陰離子（如Cl-）、陽離子（如Na+和K+）泵入胞內(nèi)，使細(xì)胞超極化（hyperpolarization）或去極化(depolarization)，從而可以瞬時(shí)抑 制或興奮細(xì)胞。

光遺傳實(shí)驗(yàn)步驟：

1. 選擇合適光敏蛋白并構(gòu)建質(zhì)粒；

2. 將光敏蛋白包裝到病毒載體中；

3. 在目標(biāo)腦區(qū)注射病毒；

4. 埋植光纖插針；

5. 按既定激光參數(shù)進(jìn)行光刺激；

6. 結(jié)合行為學(xué)、電生理、光纖記錄等進(jìn)行檢測。

躁狂癥研究很難獲得與臨床匹配的模型？

本期直播由梅奧醫(yī)學(xué)院Abulseoud OA老師

帶來躁狂癥造模的全新方法

外側(cè)下丘腦點(diǎn)燃技術(shù)（LHK）

讓我們更好的解析躁狂癥背后的神經(jīng)機(jī)制

同時(shí)，更有Abou-Elnaga AF老師

分享獎(jiǎng)賞機(jī)制的最新研究

9月24日（周五）21：00

特邀2位國際專家共話前沿?zé)狳c(diǎn)

聚焦深腦點(diǎn)燃和光遺傳的研究與應(yīng)用

詳解腦科學(xué)新方法新技術(shù)

（本次研討會語言為英語）

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分享一

主題

如何構(gòu)建新型躁狂癥動物模型？——外側(cè)下丘腦點(diǎn)燃誘導(dǎo)大鼠躁狂樣行為模型

1. 什么是LHK技術(shù)？

2. 如何將LHK技術(shù)應(yīng)用于躁狂癥動物模型？

3. LHK技術(shù)有哪些優(yōu)勢，哪些研究可使用該方法？

4. 急性躁狂發(fā)作期間的動物顱腦分子有哪些變化？

分享講師

Prof. Dr. Osama A. Abulseoud 美國亞利桑那州梅奧醫(yī)學(xué)院的精神病學(xué)教授

分享講師

Dr. Abulseoud也是一位醫(yī)學(xué)科學(xué)家，在動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图叭梭w試驗(yàn)的深部腦刺激研究領(lǐng)域具備豐富且專業(yè)的知識。他首次將下丘腦外側(cè)點(diǎn)燃術(shù)（Lateral Hypothalamic Kindling , LHK）引入了躁狂癥動物模型。Dr. Abulseoud共發(fā)表了61篇科研論文。

分享二

主題

利用光遺傳學(xué)解析小鼠mPFC-NAc-VTA/SN的多巴胺神經(jīng)元獎(jiǎng)賞環(huán)路研究分享

1. 光遺傳學(xué)的定義

2. 光致動器介紹

3. 光遺傳學(xué)技術(shù)分享

4. 光遺傳學(xué)的應(yīng)用分享

分享講師

Dr. Ahmed F. Abou-Elnaga埃及曼索拉大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院擔(dān)任動物行為與管理助理教授

分享講師

Dr. Ahmed F. Abou-Elnaga在埃及曼索拉大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院擔(dān)任動物行為與管理助理教授，于 2015年榮獲日本北海道大學(xué)獸醫(yī)學(xué)博士學(xué)位；2018-2019年在美國國家衛(wèi)生院（NIH），獲博士后獎(jiǎng)學(xué)金。

學(xué)術(shù)主持人

主持人

Prof. Dr. Abdelaziz M. Hussein 曼索拉大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理系主任

主持人簡介

Dr. Abdelaziz M. Hussein是曼索拉大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理系主任。其主要研究方向?yàn)槟I缺血/再灌注損傷的機(jī)制探索；后期聚焦神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，研究神經(jīng)退行性疾病，如癲癇、帕金森癥和腦灌注不足。目前，在國際科研期刊發(fā)表了逾52 篇科研論文。

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