Существующие электрофизиологические и основанные на флуоресценции методы визуализации мозга у мышей, как правило, инвазивны, требуют фиксации головы или кабелей и не подходят для длительных записей. Несмотря на недавние достижения в методах визуализации свободно движущихся животных, они являются серьезными ограничениями для исследователей, которые интересуются мозговыми коррелятами социального поведения.
Исследователи из Университета Осаки разработали новый метод одновременной регистрации мозговой активности у нескольких свободно двигающихся мышей. Метод основан на недавнем биолюминесцентном индикаторе мембранного напряжения под названием «LOTUS-V». Биолюминесцентный зонд LOTUS-V закодирован генетически, что означает, что он доставляется в клетки-мишени неинвазивно через общую систему экспрессии генов (аденоассоциированный вирус). Его сигнал получается из изменений напряжения клеточной мембраны, которые отражают активность мозга.
«Метод LOTUS-V показал активность мозга у свободно движущихся мышей с хорошей чувствительностью и без артефактов движения», - говорит соответствующий автор Такехару Нагаи. «Что еще более важно, он может измерять динамически изменяющуюся активность мозга в первичной зрительной коре во время социальных взаимодействий».
LOTUS-V применяли к клеткам первичной зрительной коры; эта область была выбрана, потому что известно, что она реагирует на двигательную активность и визуальную стимуляцию. Изменения сигнала LOTUS-V отражали нейронную активность в ответ на визуальные стимулы и двигательную активность, а также во время взаимодействия с другими мышами; нервная активность была значительно выше, когда мышь приближалась к другим. Кроме того, на сигнал LOTUS-V не влияли ложные сигналы, испускаемые другими, находящимися поблизости мышами, что означает, что он достоверно отражал активность мозга in vivo..
«Наш метод успешно обнаружил активность поверхностного слоя первичной зрительной коры - это глубина около 300 мкм», - говорит Сигенори Инагаки, первый автор исследования. «Будет важно проверить его применимость для записи в более глубоких областях мозга».
Хотя временное разрешение метода LOTUS-V было достаточным для исследования динамики мозговой активности, вызванной определенными событиями, оно еще не превосходит разрешение метода на основе волокон.
«Эти результаты могут быть очень интересными для социальных нейробиологов», - говорит Нагаи. «Он минимально инвазивен, не требует кабелей или фиксации головы и подходит для длительных записей свободно движущихся животных, а это означает, что он может быть полезен и в широком спектре других областей исследований."