Controlled neuronal firing in vivo using two photon spatially shaped optogenetics
使用两个光子空间形状光遗传学控制体内神经元放电
基本信息
- 批准号:9404641
- 负责人:
- 金额:$ 70.88万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-30 至 2020-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Animal ModelAnimalsAreaBRAIN initiativeBehaviorBrainBrain imagingBrain regionCalciumCaliberCell Culture TechniquesCellsCoupledCustomDataDecision MakingDevicesDiseaseEngineeringFiberGenerationsHeadHealthHippocampus (Brain)ImageIndividualLabelLasersLateralLightLightingLocationMicroscopeMicroscopyMovementMusNervous system structureNeuronsNeurophysiology - biologic functionOperative Surgical ProceduresOpsinOpticsPatternPhenotypePhototoxicityPhysiologic pulseProcessPublicationsResolutionSiteSolidSongbirdsSystemTechnologyTestingThree-Dimensional ImagingTissuesValidationWeightWorkawakebasebrain tissuecalcium indicatordesignflexibilityfluorescence imagingfluorescence microscopeimplantationimprovedin vivoinnovationinstrumentinterestlenslight scatteringlight weightmeetingsmind controlminiaturizemulti-electrode arraysmultidisciplinarymyelinationneural circuitnonhuman primatenovelolfactory bulboptical fiberoptical imagingoptogeneticsphotoactivationrelating to nervous systemresponsesensorsensory inputsocial communicationtwo-photonvocal learning
项目摘要
This is an application in response to RFA-NS-17-00 4 “BRAIN Initiative: Optimization of Transformative
Technologies for Large Scale Recording and Modulation in the Nervous System (U01)”. In a proof-of-concept
publication we demonstrated a novel fiber-coupled miniature microscope that achieved 3D confocal imaging of
fluorescently labeled neurons in brain tissue using electrowetting lens technology for axial focusing. This low
weight instrument (<2 g) is suitable for surgical implantation to achieve all optical awake behaving recording
with axial focusing deep in the mouse brain, a significant advance compared to commercially available devices.
In this proposal we present a major breakthrough demonstrating successful imaging through the fiber coupled
microscope using two-photon microscopy. Leveraging on this result we propose to optimize our proof of
concept E-FCM (electrowetting-fiber coupled microscope) by making it compatible for two-photon excitation
(2PE-FCM) suitable for recording and modulating neural activity in awake behaving mice. Our 2PE-FCM will
incorporate holographic two-photon opsin stimulation with a spatial light modulator (SLM) for rapid 3D
volumetric two-photon imaging and modulation of neuronal activity. Optimization of the 2PE-FCM will be
achieved by regular interactions of beta users with a multidisciplinary group of physicists, engineers and
neuroscientists in a parallel process of design implementation and testing the device. Testing of the 2PE-FCM
will employ a step-by-step approach designed for effective generation of a device suitable for studying local
circuits in different brain areas in different species. We propose a solid dissemination plan partnering with
Intelligent Imaging Innovations Inc. to commercialize the device. Validation of the 2PE-FCM will be a major
advance in all-optical interrogation of neural circuits creating a new venue for understanding the neural basis
of behavior.
Aim 1. TECHNICAL APPROACH: Optogenetic activation and simultaneous readout of deep
brain neurons using a novel fiber coupled microscope with a variable focus electrowetting lens
using no moving parts.
Aim 2. MILESTONES AND TIMELINE: Validate and disseminate the 2PE-FCM device for
studies of the neural basis of behavior in freely behaving animals.
这是响应 RFA-NS-17-00 4“BRAIN Initiative:变革性优化”的应用程序
神经系统大规模记录和调制技术(U01)”的概念验证。
在该出版物中,我们展示了一种新型光纤耦合微型显微镜,可实现 3D 共焦成像
使用电润湿透镜技术进行轴向聚焦荧光标记脑组织中的神经元。
体重仪(<2 g)适合手术植入,实现全光学唤醒行为记录
在小鼠大脑深处进行轴向聚焦,与市售设备相比,这是一个重大进步。
在这项提案中,我们提出了一项重大突破,展示了通过光纤耦合的成功成像
利用双光子显微镜的显微镜,我们建议优化我们的证明。
概念 E-FCM(电润湿光纤耦合显微镜),使其兼容双光子激发
(2PE-FCM) 适用于记录和调节清醒行为小鼠的神经活动。我们的 2PE-FCM 将。
将全息双光子视蛋白刺激与空间光调制器 (SLM) 相结合,以实现快速 3D
2PE-FCM 的体积双光子成像和调节将得到优化。
通过测试版用户与物理学家、工程师和多学科小组的定期互动来实现
神经科学家并行设计实施和测试 2PE-FCM 的过程。
将采用分步方法,旨在有效生成适合研究本地的设备
我们与不同物种的不同大脑区域合作提出了一个可靠的传播计划。
智能成像创新公司将该设备商业化将是一项重大任务。
神经回路全光学询问的进展为理解神经基础创造了新的场所
的行为。
目标 1. 技术方法:光遗传学激活和同时读出深部
使用带有可变焦电润湿透镜的新型光纤耦合显微镜的脑神经元
不使用移动部件。
目标 2. 里程碑和时间表:验证并传播 2PE-FCM 设备
研究自由行为动物行为的神经基础。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Emily Gibson其他文献
Emily Gibson的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Emily Gibson', 18)}}的其他基金
Development of 3D-FAST Optical Interface for Rapid Volumetric Neural Sensing and Modulation
开发用于快速体积神经传感和调制的 3D-FAST 光学接口
- 批准号:
10294019 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Shedding light on brain circuits mediating navigation of the odor plume in a natural environment
揭示自然环境中调节气味羽流的大脑回路
- 批准号:
10241846 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Shedding light on brain circuits mediating navigation of the odor plume in a natural environment
揭示自然环境中调节气味羽流的大脑回路
- 批准号:
10216476 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Shedding light on brain circuits mediating navigation of the odor plume in a natural environment
揭示自然环境中调节气味羽流的大脑回路
- 批准号:
10216476 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
3D-Fast Optical Interface for Rapid Volumetric Neural Sensing and Modulation
用于快速体积神经传感和调制的 3D 快速光学接口
- 批准号:
9764370 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Controlled neuronal firing in vivo using two photon spatially shaped optogenetics
使用两个光子空间形状光遗传学控制体内神经元放电
- 批准号:
9770567 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
相似国自然基金
臂旁核区域损伤致长时程“昏迷样”动物模型建立及神经机制研究
- 批准号:81901068
- 批准年份:2019
- 资助金额:20.5 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
三江源大型野生食草动物对区域草畜平衡状态影响及管控机制研究
- 批准号:41971276
- 批准年份:2019
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
基于组蛋白H3K9me3和DNA甲基化修饰协同作用研究早期胚胎发育过程中基因印记区域的调控
- 批准号:31801059
- 批准年份:2018
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
阿拉善荒漠啮齿动物集合群落对气候变化的响应研究
- 批准号:31772667
- 批准年份:2017
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
转录因子Msx1与哺乳动物上腭发育的前-后区域化
- 批准号:31771593
- 批准年份:2017
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Postnatal and Prenatal Therapeutic Base Editing for Metabolic Diseases
代谢性疾病的产后和产前治疗碱基编辑
- 批准号:
10668614 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Health Effects of the Fluorinated Pollutants; PFAS on Enamel Development
氟化污染物对健康的影响;
- 批准号:
10697298 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别:
Novel mechanisms of microRNA-mediated anabolic effects in age-related osteoarthritis
microRNA介导的年龄相关骨关节炎合成代谢作用的新机制
- 批准号:
10663670 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 70.88万 - 项目类别: