利用光遗传学技术在小鼠腹侧被盖区进行两种不同的实时位置偏好实验范式

本文提供了一种详细方案，用于评估特异性脑区遗传学刺激的奖赏性或厌恶性效应。该技术可快速判断特定细胞的刺激是否具有奖赏性或厌恶性。我们以刺激腹侧被盖区为例进行描述，但本方案可轻松调整，以适用于不同研究脑区的特定参数设置。

首先，使用单板微控制器来控制激光光源。通过适当的连接线缆将计算机与微控制器板连接，并加载控制脚本。该脚本包含来自跟踪软件经由TTL盒的外部调制信号，以及用于控制刺激参数的激光器输出信号。

使用网线将TTL盒连接到电路板。确保激光器设置为外部调制控制模式，并使用FC/PC电缆将激光器连接到电路板。将相应的引脚连接到电路板的接地部分。

将激光源连接至光纤时，首先将激光源连接至旋转接头。将一根跳线连接到该旋转接头上。将旋转接头固定在装置上方，但置于记录区域之外。

确保光纤跳线的长度合适，使小鼠在实验区域内活动时无碍。为校准实验区域设置，使用直尺测量物理装置的特定部分。在软件中绘制一条与所测部分相对应的线段。

在“绘制标尺以校准”选项卡下，输入已知数值。设计实验区域，绘制将用于记录小鼠运动的区域。创建分区，绘制将被指定为激光配对区、非激光配对区和中性区的区域。

按下“验证设置”按钮以验证设置，确认不存在冲突的参数，例如区域超出竞技场范围。确保已启用硬件控制，并在参考框设置中将实验时间设为30分钟，选择“重复至”选项。在条件设置下，指定一个隔间为激光配对隔间，当小鼠进入该隔间时，将通过追踪软件向微控制器板发送TTL信号。

为了调整中性区偏好实验的设置，在完成实验区域和时间设置后，将A区和B区均设为激光配对区域，即在与A区和B区隔间相关的条件框中，添加“当中心点位于A区或B区中任意一个区域时”的条件。为设置检测参数，可使用一个模拟小鼠的模型。将该模型放置在装置的一个隔间内，并使用带有动态减影功能的自动设置。

取下假人并将其放置到对面的隔间中。确保假人被完全检测到。将假人放置到与激光配对的隔间中。

为验证刺激是否有效，使用先前配置的试验控制设置开始采集，观察刺激是否按预期触发。然后将假人放置在非配对或中性区域，观察刺激是否停止。使用激光器上的旋钮将激光功率设置为 10 毫瓦。

使用陶瓷套管将光纤植入物与光纤跳线连接，并将小鼠放入三室装置的中性隔间。等待软件检测到小鼠后，移除限制动物进入主隔间的垂直滑动门。

让动物在无任何干扰的情况下自由探索。整个实时位置偏好实验共进行八个阶段。在腹侧被盖区注射了AAV通道视紫红质EYFP病毒的DAT-Cre小鼠被用于靶向多巴胺能神经元的测试。

小鼠在与激光配对的区域平均花费了约70%的时间，而在未配对区域花费了20%，在中性区域花费了10%。与此相反，在腹侧被盖区注射了AAV通道视紫红质EYFP的Vglut2-Cre小鼠表现出相反的行为表型。这些小鼠回避与刺激配对的区域，而在未配对区域停留的时间更长。在条件化反应的第5天和第8天，小鼠并未表现出对先前配对区域的明显回避。

为了进一步验证特定神经元的奖赏性或厌恶性作用，可将所述方法与其他技术结合使用，例如操作子范式或光遗传学亚阈值刺激。操作病毒和使用激光源时需格外注意安全。