Dynamic illumination of spatially restricted or large brain volumes via a single tapered optical fiber.
Dynamic illumination of spatially restricted or large brain volumes via a single tapered optical fiber.
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DOI：
10.1038/nn.4591
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发表时间：
2017-08
影响因子：
25
通讯作者：
Sabatini BL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pisanello F;Mandelbaum G;Pisanello M;Oldenburg IA;Sileo L;Markowitz JE;Peterson RE;Della Patria A;Haynes TM;Emara MS;Spagnolo B;Datta SR;De Vittorio M;Sabatini BL
光遗传学承诺利用光对神经过程进行时空精确控制。然而，大脑内照明的空间范围难以控制，并且无法使用标准光纤进行调整。我们证明，锥形尖端的光纤可用于照亮空间受限或大的脑容量。远程调节光纤的光输入角度可以在几毫米内改变锥体的发光部分，而无需移动植入物。我们使用这种模式激活背侧与腹侧纹状体的个别小鼠，并揭示不同的影响，每一个操作的运动行为。相反，在光纤的整个数值孔径上注入光导致从整个锥形表面发射光，当与标准平面光纤刺激相比时，实现神经元的更广泛和更有效的光遗传激活。因此，锥形光纤允许焦点或广泛的照明，可以精确和动态地匹配实验的需要。
Optogenetics promises spatiotemporal precise control of neural processes using light. However, the spatial extent of illumination within the brain is difficult to control and cannot be adjusted using standard fiber optics. We demonstrate that optical fibers with tapered tips can be used to illuminate either spatially restricted or large brain volumes. Remotely adjusting the light input angle to the fiber varies the light-emitting portion of the taper over several millimeters without movement of the implant. We use this mode to activate dorsal versus ventral striatum of individual mice and reveal different effects of each manipulation on motor behavior. Conversely, injecting light over the full numerical aperture of the fiber results in light emission from the entire taper surface, achieving broader and more efficient optogenetic activation of neurons when compared to the standard flat-faced fiber stimulation. Thus, tapered fibers permit focal or broad illumination that can be precisely and dynamically matched to experimental needs.
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期刊：
Science (New York, N.Y.)
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--
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Kim TI;McCall JG;Jung YH;Huang X;Siuda ER;Li Y;Song J;Song YM;Pao HA;Kim RH;Lu C;Lee SD;Song IS;Shin G;Al-Hasani R;Kim S;Tan MP;Huang Y;Omenetto FG;Rogers JA;Bruchas MR
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