Fiber photometry
ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி என்பது ஒரு கால்சியம் இமேஜிங் நுட்பமாகும், இது நரம்பியல் சுற்றுகளைப் படிப்பதற்காக ஒரு மூளை பகுதி அல்லது செயல்பாட்டு நெட்வொர்க்கிற்குள் உள்ள குறிப்பிட்ட உயிரணு வகைகளிலிருந்து 'மொத்த' அல்லது மக்கள்தொகை-நிலை கால்சியம் (Ca2 +) செயல்பாட்டைப் பிடிக்கிறது. இந்த நுட்பம் உயிருள்ள விலங்குகளின் மூளையில் ஃபைபர் ஒளியியலை அறுவை சிகிச்சை மூலம் பொருத்துவதை உள்ளடக்கியது. ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு நன்மைகள் என்னவென்றால், ஒளியியல் இழைகள் பொருத்துவதற்கு எளிமையானவை, மற்ற கால்சியம் முறைகளை விட குறைவான ஊடுருவல் மற்றும் குறைந்த விலை, மேலும் மினிஸ்கோப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது விலங்குகளின் மீது குறைவான எடை மற்றும் அழுத்தம் உள்ளது. இது பல தொடர்பு மூளை பகுதிகளின் இமேஜிங் மற்றும் பிற நரம்பியல் நுட்பங்களுடன் ஒருங்கிணைப்பதற்கும் அனுமதிக்கிறது. ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியின் வரம்புகள் குறைந்த செல்லுலார் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் மற்றும் விலங்குகள் ஒரு கடினமான ஃபைபர் மூட்டையுடன் பாதுகாப்பாக இணைக்கப்பட வேண்டும் என்ற உண்மை, இது எலிகள் போன்ற சிறிய பாலூட்டிகளின் இயற்கையான நடத்தையை பாதிக்கலாம். ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி GCaMP அல்லது RCaMP போன்ற மரபணு குறியிடப்பட்ட கால்சியம் குறிகாட்டிகளின் (GECI) வெளிப்பாட்டை நம்பியுள்ளது, அவை முறையே உற்சாகமான நரம்பியல் மற்றும் பான்-நரம்பியல் வெளிப்பாட்டை வழங்கும் Ca2 +/கால்மோடுலின்-சார்ந்த புரத கைனேஸ் II (CaMCII) மற்றும் மனித சினாப்சின் (hSyn) போன்ற உயிரணு-குறிப்பிட்ட ஊக்குவிப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தி குறிப்பிட்ட உயிரணுக்களை இலக்காகக் கொள்ளலாம். கிளைல் ஃபைப்ரில்லரி அமில புரதம் (ஜி. எஃப். ஏ. பி) புரமோட்டரைப் பயன்படுத்தி, ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள் போன்ற கால்சியம் இயக்கவியலை வெளிப்படுத்தும் பல்வேறு நரம்பியல் துணை வகைகளையும் நரம்பியல் அல்லாத உயிரணுக்களையும் குறிவைக்க இந்த புரமோட்டர்கள் பயன்படுத்தப்படலாம். நியூரான்கள் மற்றும் ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள் இரண்டிலும், செயல்பாட்டு ஆற்றல்கள் வடிவில் செல்லுலார் செயல்பாடு, நரம்பியக்கடத்திகளின் எக்ஸோசைட்டோசிஸ், சினாப்டிக் பிளாஸ்டிசிட்டி மற்றும் மரபணு டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் ஆகியவை Ca2 + அயனிகளின் வருகையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. உயிரணுக்களுக்குள் உள்ள கால்சியம் அளவுகளில் இந்த செயல்பாட்டைச் சார்ந்த மாற்றங்களை உயிரணுக்களுக்கு ஜி. இ. சி. ஐ. களை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் கண்காணிக்க முடியும். அயனிகளின் இந்த வருகையைத் தொடர்ந்து, GECIகள் Ca2 + பிணைப்பின் மீது ஒளிரும் மற்றும் ஒளிரும் தன்மை மாற்றம் ஊடுருவல் கால்சியம் மாற்றங்களுக்கு விகிதாசாரமாக ஒத்திருக்கிறது. ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரிக்கு (மற்றும் பிற விவோ இமேஜிங் முறை) மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் கால்சியம் காட்டி GCaMP6 ஆகும், இருப்பினும் கூடுதல் GECI கள் தனித்துவமான ஒளிரும் நிறமாலை, இயக்கவியல், சமிக்ஞை-க்கு-சத்தம் விகிதங்கள் மற்றும் கால்சியம்-உணர்திறன் ஆகியவற்றுடன் தொடர்ந்து உருவாக்கப்படுகின்றன. இந்த குறிகாட்டிகளை மூளையில் இரண்டு முக்கிய வழிகளில் வெளிப்படுத்தலாம்ஃ வைரஸ் வெளிப்பாடு மற்றும் மரபணு மாற்றப்பட்ட சுட்டி கோடுகள். சமீபத்தில், வெவ்வேறு இரசாயன சமிக்ஞைகளை அளவிடுவதற்கான குறிகாட்டிகளின் பட்டியல் அதிகரித்து வருகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, டோபமைன் சமிக்ஞையைப் பதிவு செய்ய டி. எல். லைட் அல்லது ஓரெக்ஸினைப் பதிவு செய்ய ஆக்ஸ்லைட் போன்றவை. GCaMP, RCaMP, dLite மற்றும் பிற குறிகாட்டிகள் உகந்த அலைநீளத்தில் ஒரு ஒளி மூலத்தால் உற்சாகப்படுத்தப்படுகின்றன மற்றும் பதிலுக்கு அவற்றின் சொந்த ஒளியை வெளியிடுகின்றன, இது காலப்போக்கில் கால்சியம் அல்லது நரம்பியக்கடத்தி இயக்கவியலைப் பதிவு செய்ய அனுமதிக்கிறது. ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி அமைப்புகள் ஒரு கால்சியத்திற்கு குறிப்பிட்ட ஒளியின் துல்லியமான கிளர்ச்சி அலைநீளங்களை வழங்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன (எ. கா. GCaMP) அல்லது நரம்பியக்கடத்தி காட்டி (எ. கா. டிலைட்). இந்த ஒளி ஒரு ஆப்டிகல் ஃபைபர் வழியாக ஒரு ஃபைபர் ஆப்டிக்கிற்கு பயணிக்கிறது, இது மூளை பகுதி அல்லது ஆர்வமுள்ள பகுதிகளில் பொருத்தப்படுகிறது. கால்சியம் காட்டி என்பது ஒரு செல்-வகை குறிப்பிட்ட முறையில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, இந்த ஒளியால் உற்சாகப்படுத்தப்படுகிறது, இதையொட்டி, அதே நார் வழியாக மீண்டும் பயணிக்கும் அதன் சொந்த சமிக்ஞையை வெளியிடுகிறது. இந்த சேகரிக்கப்பட்ட உமிழ்வு சமிக்ஞைகள் ஒரு டைக்ரோயிக் கண்ணாடியால் நிறமாலை-பிரிக்கப்பட்டுள்ளன, ஒரு வடிகட்டி வழியாக கடந்து ஒரு ஒளி கண்டறிதல், அறிவியல் கேமரா அல்லது பி. எம். டி மீது கவனம் செலுத்துகின்றன. சேகரிக்கப்பட்ட சமிக்ஞை ஒரு ஆரம்ப அடிப்படைக் கோடு (F) உடன் ஒப்பிடுகையில் ஃப்ளோரசன்ஸ் (δF) மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது. இதையொட்டி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கால்சியம் நிலையற்ற (δF/F) ஒத்த ஒரு சமிக்ஞையை அவதானிக்க முடியும். இந்த நேரத் தொடர் தரவை பி. எம். ஏ. டி, பைஃபோட்டோமெட்ரி மற்றும் குப்பி போன்ற பல்வேறு திறந்த மூல குழாய்களைப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யலாம். முக்கியமாக, ஐசோஸ்பெஸ்டிக் சமிக்ஞைகள் கால்சியம்-சுயாதீன சமிக்ஞைகள் (அதாவது. தோராயமாக 405-415 nm) கால்சியம் சார்ந்த அலைநீளத்திற்கு (அதாவது. GCaMP க்கு 470 nm). GCaMP இல் Ca2 + பிணைக்கப்பட்ட மற்றும் வரம்பற்ற இரண்டு நிலைகள் இருப்பதால், இரண்டு புரத இணக்கங்களும் தனித்துவமான கிளர்ச்சி மற்றும் உமிழ்வு நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளன. Ca2 + உடன் மற்றும் இல்லாமல் GCaMP ஒரே உறிஞ்சுதலைக் கொண்ட கிளர்ச்சியின் அலைநீளம் ஐசோஸ்பெஸ்டிக் ஆகும் மற்றும் கால்சியம்-சுயாதீனமான ஃப்ளோரசன்ஸ் அடிப்படையை தீர்மானிக்கிறது. விலங்குகளின் இயக்கம் மற்றும் திசு தன்னிறைவு இந்த கால்சியம்-சுயாதீன சமிக்ஞையில் பிரதிபலிக்கிறது, மேலும் ஒளிரும் தன்மையில் உண்மையான மாற்றத்தை வெளிப்படுத்த கழிக்கலாம் அல்லது பின்வாங்கலாம். மரபணு குறியீட்டு கால்சியம் குறிகாட்டிகள் (ஜி. இ. சி. ஐ) மரபணு குறியீட்டு கால்சியம் குறிகாட்டிகள் என்றால் என்ன? மரபணு குறியிடப்பட்ட கால்சியம் குறிகாட்டிகளின் (ஜி. இ. சி. ஐ) உகந்த வெளிப்பாட்டை இரண்டு வழிகளில் சாதிக்க முடியும்ஃ அடினோ-தொடர்புடைய வைரஸ் திசையன்கள் மற்றும் மரபணு மாற்றப்பட்ட கொறித்துண்ணிகள் கோடுகள். வைரஸ் ஊசி போடுவதற்கு ஆர்வமுள்ள மூளை பகுதிக்குள் ஜிஇசிஐ உட்செலுத்துதல் தேவைப்படுகிறது. சி. ஏ. எம். கே. ஐ. ஐ மற்றும் ஜி. எஃப். ஏ. பி போன்ற செல்-குறிப்பிட்ட ஊக்குவிப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தி முறையே உற்சாகமான நியூரான்கள் மற்றும் ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகளை குறிவைக்க இந்த வைரஸ் தனித்துவமான செல் வகைகளை பாதிக்க இலக்கு வைக்கப்படலாம். இது நரம்பணுக்கள் அல்லது கிளைல் செல்களின் மரபணு ரீதியாக வரையறுக்கப்பட்ட துணை மக்கள்தொகையிலிருந்து பொருத்தப்பட்ட ஆப்டிகல் ஃபைபர் மூலம் நரம்பியல் செயல்பாட்டை பதிவு செய்ய அனுமதிக்கிறது. வைரஸ் வெளிப்பாட்டிற்கு மூளையில் உகந்த வெளிப்பாட்டைப் பெற நீர்த்தலின் டைட்டரேஷன் தேவைப்படுகிறது, இது சில சோதனைகளுக்கு மரபணு மாற்றப்பட்ட கொறித்துண்ணிகளைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக அவசியமாக இருக்கலாம். முழு மூளை முழுவதும் எங்கும் வெளிப்பாட்டை அனுமதிக்கும் மரபணு மாற்றப்பட்ட கோடுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் ஜி. இ. சி. ஐ. களின் வெளிப்பாட்டை அடைய முடியும். சுட்டி அல்லது எலியின் விகாரத்தைப் பொறுத்து, வெளிப்பாடு மூளை பகுதிகளுக்கு இடையில் மாறுபடும், இது பதிவு செய்யும் போது சாத்தியமான சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. GCaMP என்றால் என்ன? GCaMP என்பது மரபணு குறியிடப்பட்ட கால்சியம் காட்டி (GECI) ஆகும், இது பொதுவாக பல இமேஜிங் முறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. காட்டி ஒரு கால்சியம் அயனியுடன் (Ca2 +) பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் போது GCaMP ஒளிரும் தன்மையை வெளியிடுகிறது. இந்த கால்சியம் சமிக்ஞை நரம்பியல் மறுமொழி முறைகள், நரம்பியக்கடத்தி வெளியீடு மற்றும் சவ்வு உற்சாகம் ஆகியவற்றுடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. GCaMP மற்றும் அதன் ஐசோஸ்பெஸ்டிக் சிக்னலுக்கான கிளர்ச்சி அலைநீளங்கள் முறையே சுமார் 470 nm மற்றும் 415 nm (நீலம்) ஆகும். குறிகாட்டியின் அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஐசோஸ்பெஸ்டிக் புள்ளிகளை புகைப்படம்-உற்சாகப்படுத்துவதே குறிக்கோள். GCaMP இன் ஐசோஸ்பெஸ்டிக் புள்ளி கால்சியம்-சுயாதீன சமிக்ஞையாகும், இது தோராயமாக 405-415 nm ஆகும். கால்சியம் அயனிகளுடன் பிணைக்கப்பட்ட மற்றும் பிணைக்கப்படாத இரண்டு செயல்பாட்டு நிலைகளைக் கொண்ட GCaMP இன் அடிப்படையில் இது தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த இரண்டு நிலைகளும் தனித்துவமான புரத கிளர்ச்சி மற்றும் உமிழ்வு நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளன. இந்த இரண்டு புரத நிலைகளும் ஒரே உறிஞ்சுதலைக் கொண்ட கிளர்ச்சியின் அலைநீளம் ஐசோஸ்பெஸ்டிக் புள்ளியாகும் மற்றும் அடிப்படை ஒளிரும் தன்மையை தீர்மானிக்கிறது. இந்த கால்சியம்-சுயாதீன சமிக்ஞையில் இயக்கம் மற்றும் தன்னியக்க ஃப்ளோரசன்ஸ் பிரதிபலிக்கின்றன, மேலும் ஒரு நடத்தை பணி அல்லது சோதனை கையாளுதலின் போது செல்லுலார் ஃப்ளோரசன்ஸில் உண்மையான மாற்றத்தை வெளிப்படுத்த கழிக்கலாம் அல்லது பின்வாங்கலாம். GCaMP இன் உமிழ்வு அலைநீளம் தோராயமாக 525 nm (பச்சை) ஆகும், இது நடத்தை பணிகளின் போது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டு நேரம் முழுவதும் தொடர்புபடுத்தப்படலாம். பல உயிரணு வகைகளில் ஒரே நேரத்தில் கால்சியம் இயக்கவியலைக் கவனிக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரே மூளை பகுதியில் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஜி. இ. சி. ஐ. க்களை இணைத்துள்ளனர். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு பச்சை மற்றும் சிவப்பு GECI, GCaMP6f மற்றும் jRGECO1a ஆகியவற்றிலிருந்து ஃப்ளோரசன்ஸைப் பதிவு செய்தது, அவை சுதந்திரமாக செயல்படும் எலிகளில் ஸ்ட்ரைட்டல் நேரடி மற்றும் மறைமுக-பாதை ஸ்பைனி ப்ரொஜெக்ஷன் நியூரான்களில் வேறுபட்ட முறையில் வெளிப்படுத்தப்பட்டன. முந்தைய ஆய்வில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரே மூளை பகுதியில் உள்ள பல ஜி. இ. சி. ஐ. களின் வெளிப்பாட்டை இரண்டு செட் நியூரான்களில் மட்டுமே செய்ய முடியாது. மொத்த கால்சியத்தின் இந்த ஒரே நேரத்தில் பதிவுகள் நியூரான்கள் மற்றும் ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள் போன்ற பல உயிரணு வகைகளுடன் செய்யப்படலாம். இந்த செல் வகைகள் ஜி. எஃப். ஏ. பி மற்றும் எச். சின் போன்ற தனித்துவமான விளம்பரதாரர்களை வெளிப்படுத்துகின்றன, மேலும் ஜி. இ. சி. ஐ. க்களை இந்த வழியில் குறிப்பாக குறிவைக்க முடியும். மற்றொரு ஆராய்ச்சிக் குழு ஆஸ்ட்ரோசைட் மற்றும் நியூரான்-குறிப்பிட்ட ஊக்குவிப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தி வெற்றிகரமான இரட்டை-வண்ண ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியை நிகழ்த்தியது, அதே நேரத்தில் எலிகள் சுதந்திரமாக ஒரு வேலை நினைவக பணியை (டி-மேஸ்) செய்தன. உபகரணங்கள் ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியின் குறிக்கோள், ஆர்வமுள்ள மூளை பகுதிக்குள் உள்ள உயிரணுக்களின் குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலிருந்து மொத்த கால்சியம் சமிக்ஞையை துல்லியமாக வழங்குவதும், பிரித்தெடுப்பதும், பதிவு செய்வதும் ஆகும். சமிக்ஞையை அணுக, GECI வெளிப்பாட்டின் இடத்தில் ஒரு ஆப்டிகல் கேனுலா/ஃபைபர் அறுவை சிகிச்சை மூலம் பொருத்தப்பட வேண்டும். இந்த ஒளியியல் நார் மக்கள்தொகை அளவிலான கால்சியம் சமிக்ஞையை மட்டுமே சேகரிக்க முடியும், தனிப்பட்ட உயிரணு செயல்பாடு அல்ல. கூடுதலாக, ஒளியியல் இழைகள் ஆழமான மற்றும் ஆழமற்ற மூளை கட்டமைப்புகளிலிருந்து பதிவு செய்ய அனுமதிக்கின்றன, மேலும் கிரின் லென்ஸ்கள் அல்லது கார்டிகல் ஜன்னல்களைப் போலல்லாமல் திசு சேதத்தைக் குறைக்கின்றன. GCaMP முறையே சுமார் 470 nm மற்றும் 530 nm இல் குறிப்பிட்ட கிளர்ச்சி மற்றும் உமிழ்வு நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளது. ஜி. இ. சி. ஐ. க்களை உற்சாகப்படுத்த தேவையான குறைந்த ஒளியியல் சக்தி காரணமாக எல். ஈ. டி ஒளி ஆதாரங்கள் பொதுவாக தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. மூளையிலிருந்து இமேஜிங் சாதனத்திற்கு இரு திசையில் கிளர்ச்சி மற்றும் உமிழ்வு சமிக்ஞைகளின் சரியான பரிமாற்றம் டைக்ரோயிக் கண்ணாடிகள் மற்றும் கிளர்ச்சி/உமிழ்வு வடிப்பான்கள் மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது. மூன்று வெவ்வேறு வகையான இமேஜிங் சாதனங்கள் உள்ளனஃ ஃபோட்டோ டிடெக்டர்கள், ஃபோட்டோமல்டிப்லையர் குழாய்கள் (பி. எம். டி) மற்றும் அறிவியல் கேமராக்கள். ஒற்றை மூளை பகுதியிலிருந்து சமிக்ஞையை சேகரிக்கும் போது, அவற்றின் விரைவான கையகப்படுத்தல் மற்றும் குறைந்த சமிக்ஞை-க்கு-சத்தம் விகிதம் (எஸ். என். ஆர்) காரணமாக ஒரு ஒளி கண்டறிதல் அல்லது பி. எம். டி பயன்படுத்துவது பொதுவானது. மாற்றாக, பல மூளை பகுதிகளிலிருந்து சேகரிக்கும் போது, அறிவியல் கேமராக்கள் அல்லது பல ஒளி கண்டறிதல்கள் அல்லது பி. எம். டி. க்கள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த அமைப்பு ஒளியியல் கேனுலா, ஒளி மூல மற்றும் இமேஜிங் சாதனத்திற்கு இடையில் இணைக்க அனுமதிக்கிறது. GECI க்கு துல்லியமான ஒளி விநியோகம் ஆப்டிகல் கேனுலா/ஃபைபர் மூலம் இயக்கப்படுகிறது மற்றும் உமிழ்வு சமிக்ஞை பதிவு செய்யும் போது இமேஜிங் சாதனத்தால் சேகரிக்கப்படுகிறது. வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி அமைப்புகளின் சில எடுத்துக்காட்டுகளில் நியூரோஃபோட்டோமெட்ரிக்ஸ், இன்ஸ்கோபிக்ஸ் மற்றும் மைட்டெக்ஸ்பியோ ஆகியவை அடங்கும். நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகள் அனைத்து அறிவியல் முறைகளும் கருத்தில் கொள்ளப்படுகின்றன, அவை பயன்படுத்துவதற்கு முன்பு கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். கால்சியம் இமேஜிங்கிற்கான பிற நுட்பங்களை விட ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் இது வரம்புகளுடன் வருகிறது. நன்மைகள் கால்சியம் இமேஜிங்கை தங்கள் சோதனைகளில் ஒருங்கிணைக்க விரும்பும் ஆய்வகங்களில் உள்ள தனிநபர்களுக்கு, ஆனால் அவ்வாறு செய்ய நிதி அல்லது தொழில்நுட்ப சூழ்நிலைகள் இன்னும் இல்லை, ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரி நுழைவதற்கு குறைந்த தடையாக உள்ளது. ஒளியியல் இழைகள் பொருத்துவதற்கு எளிமையானவை, குறைவான ஆக்கிரமிப்பு மற்றும் ஒன்று அல்லது இரண்டு ஃபோட்டான் இமேஜிங் போன்ற பிற கால்சியம் முறைகளை விட மலிவானவை. மினிஸ்கோப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது விலங்குகளின் மீது குறைவான எடை மற்றும் அழுத்தம் இருப்பதால் இது நீளமான நடத்தை முன்னுதாரணங்களுக்கு நல்லது. இது விலங்குகளின் இயக்கத்தை மற்ற முறைகளை விட கணிசமாகக் குறைவாகக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இது பெரிய கொறித்துண்ணிகள் மாதிரிகளில் அதிக சுதந்திரமாக நகரும், இயற்கையான நடத்தைகளை அனுமதிக்கிறது. இது ஒரு பல்துறை நுட்பமாகும், இது பல ஊடாடும் மூளை பகுதிகளின் இமேஜிங் மற்றும் ஆப்டோஜெனெடிக்ஸ், எலக்ட்ரோஃபிசியாலஜி மற்றும் பல அமைப்புகள்-நிலை நரம்பியல் நுட்பங்களுடன் ஒருங்கிணைக்க அனுமதிக்கிறது. மிக சமீபத்தில், இந்த நுட்பம் நரம்பியக்கடத்தி செயல்பாடு அல்லது pH மாற்றங்களுக்கான பிற ஒளிரும் குறிகாட்டிகளுடன் இணைக்கப்படலாம். வரம்புகள் ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியின் முக்கிய வரம்பைக் கருத்தில் கொள்ள சோதனைகளைத் திட்டமிடும்போது முக்கியமானதுஃ குறைந்த செல்லுலார் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம். ஒளியியல் தெளிவுத்திறனின் இந்த பற்றாக்குறை ஒரு பார்வைத் துறைக்குள் செயல்பாட்டின் திரட்டலின் சேகரிப்புக்கு காரணமாக இருக்கலாம், இது ஒளிரும் சமிக்ஞையில் 'மொத்த' மாற்றங்களை மட்டுமே அனுமதிக்கிறது. ஒன்று மற்றும் இரண்டு ஃபோட்டான் நுண்ணோக்கி போன்ற பிற கால்சியம் இமேஜிங் முறைகளில் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்நுட்பத்தை விட ஆப்டிகல் கேனுலாவின் அளவு மிகவும் சிறியதாக இருந்தாலும், விலங்குகள் பாதுகாப்பாக ஒரு கடினமான ஃபைபர் மூட்டையுடன் இணைக்கப்பட வேண்டும். இது எலிகள் போன்ற சிறிய பாலூட்டிகளின் இயற்கையான நடத்தையையும் கட்டுப்படுத்தலாம். பிற முறைகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு ஆப்டோஜெனெடிக்ஸ் மற்றும் DREADDs நரம்பியல் செயல்பாடு மற்றும் நடத்தைக்கு இடையே ஒரு காரணமான இணைப்பை வரைய ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியை செல்லுலார் கையாளுதலுடன் ஒருங்கிணைக்க முடியும். வடிவமைப்பாளர் மருந்துகளால் (DREADDs) பிரத்தியேகமாக செயல்படுத்தப்படும் ஆப்டோஜெனெடிக்ஸ் அல்லது டிசைனர் ஏற்பிகளைப் பயன்படுத்தி மூளையில் வரையறுக்கப்பட்ட உயிரணு வகைகள் மற்றும் கணிப்புகளின் இலக்கு பண்பேற்றத்தை அடைய முடியும். சோதனை வடிவமைப்பிற்குத் தேவையான தற்காலிக துல்லியத்தின் அடிப்படையில், மற்ற காரணிகளுடன் இந்த முறை தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. ஆப்டோஜெனெடிக்ஸ் ஒரு குறிப்பிட்ட செல் வகையை அதிக தற்காலிக துல்லியத்துடன் கையாள அனுமதிக்கிறது. குளோசாபைன்-என்-ஆக்சைடு (சிஎன்ஓ) அல்லது டெஸ்க்ளோரோக்ளோசாபைன் (டிசிஇசட்) போன்ற ஈந்தணைவியின் மருந்தக இயக்கவியல் காரணமாக DREADD கள் மிகக் குறைந்த தற்காலிக துல்லியத்தைக் கொண்டுள்ளன. ஒரே நேரத்தில் ஆப்டிகல் ரீட்அவுட் மற்றும் ஆப்டோஜெனெடிக் கையாளுதல் ஆகியவை கீழே விவாதிக்கப்பட்ட பல சாத்தியமான சிக்கல்களுடன் வருகின்றன என்பதைக் குறிப்பிடுவது முக்கியம். விவோ எலக்ட்ரோபிசியாலஜியில் கூடுதலாக, ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியை அதே விலங்குக்குள் இன் விவோ எலக்ட்ரோபிசியாலஜியுடன் இணைக்க முடியும். எலக்ட்ரோபிசியோலாஜிக்கல் ரெக்கார்டிங் மற்றும் கால்சியம் இமேஜிங் ஆகியவற்றின் இந்த கலவையை இணைக்கும்போது, சுதந்திரமாக செயல்படும் விலங்கு மாதிரிகளில் நரம்பியல் செயல் திறன்களின் அதிக தற்காலிக துல்லியமான ரீட்-அவுட்களுடன் செல் வகை குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டைக் கவனிக்கப் பயன்படுத்தலாம். சாத்தியமான சிக்கல்கள் மற்றும் தீர்வுகள் ஒரே நரம்பணுக்களுக்கு ஆப்டோஜெனெடிக் ஆய்வுகள் மற்றும் கால்சியம் குறிகாட்டிகளை வழங்குவதும் வெளிப்படுத்துவதும் சிக்கல்களை ஏற்படுத்தும். கால்சியம் குறிகாட்டிகள் மற்றும் கையாளுதல் சேனல்கள் GCaMP மற்றும் Channelrhodopsin (ChR2) போன்ற ஒன்றுடன் ஒன்று தூண்டுதல் ஸ்பெக்ட்ரம்களைக் கொண்டிருக்கலாம், இவை இரண்டும் தோராயமாக 470 nm இல் உச்ச அலைநீளத்தை கொண்டுள்ளன. கால்சியம் குறியீட்டின் கிளர்ச்சி ஆப்டோஜெனெடிக் ஒளி-உணர்திறன் அயனி சேனலை செயல்படுத்தும். கால்சியம் சமிக்ஞையில் அளவிடப்பட்ட மாற்றத்திற்கு கால்சியம் அல்லது ஆப்டோஜெனெடிக்-தூண்டப்பட்ட சமிக்ஞையில் உண்மையான மாற்றங்கள் எளிதில் காரணம் என்று கூற முடியாது. இந்த சிக்கலுக்கான தீர்வுகளில் உங்கள் ஆப்டோஜெனெடிக் ப்ரோப் அல்லது கால்சியம் இண்டிகேட்டருடன் ஒன்றுடன் ஒன்று இல்லாத எக்ஸைடேஷன் ஸ்பெக்ட்ரம் கொண்ட இண்டிகேட்டர்களின் கலவையும் அடங்கும். கால்சியம் இண்டிகேட்டர்கள் (ஜி. சி. ஏ. எம். பி, ஆர். சி. ஏ. எம். பி) மற்றும் எக்ஸைடேஷன் (சி. எச். ஆர் 2, கிரிம்சன்) மற்றும் இன்ஹிப்ஷன் (ஈ. என். பி. எச். ஆர், ஆர்ச், ஜாவ்ஸ்) ஆகியவற்றுக்கான ஆப்டோஜெனெடிக் ஆய்வுகள் இதற்கு விருப்பங்கள். பிற கால்சியம் இமேஜிங் முறைகள் மினிஸ்கோப்புகள் மற்றும் ஒற்றை-ஃபோட்டான் இமேஜிங் மினிஸ்கோப்புகள் தலை-ஏற்றப்பட்ட, மினியேச்சர் நுண்ணோக்கிகள் ஆகும், அவை சுதந்திரமாக நடந்து கொள்ளும் எலிகள் மற்றும் எலிகளில் நரம்பியல் செயல்பாட்டின் பெரிய எண்ணிக்கையை இமேஜிங் செய்ய அனுமதிக்கின்றன. அவற்றின் சிறிய அளவு காரணமாக இது சாத்தியமாகும், ஏனெனில் அவை ஒரு சுட்டி அல்லது எலி நடத்தையில் பெரிதும் தலையிடாமல் எளிதில் எடுத்துச் செல்ல போதுமான இலகுவானவை. ஆழமான மற்றும் மேலோட்டமான மூளை இமேஜிங் செய்ய உதவும் பொருத்தப்பட்ட சாய்வு-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு (ஜி. ஆர். ஐ. என்) லென்ஸ்கள் அல்லது கார்டிகல் ஜன்னல்களுடன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மினிஸ்கோப்புகளை இணைக்கிறார்கள். இந்த முறை ஒரு விலங்குக்குள் நூற்றுக்கணக்கான மரபணு மற்றும் இடஞ்சார்ந்த வரையறுக்கப்பட்ட உயிரணுக்களின் செயல்பாட்டைக் கண்காணிக்க சிறந்தது. ஃபைபர் ஃபோட்டோமெட்ரியுடன் ஒப்பிடுகையில், மினிஸ்கோப்புகள் உயர் செல்லுலார் தெளிவுத்திறனுடன் இமேஜிங் செய்ய அனுமதிக்கின்றன, தனிப்பட்ட நியூரான்கள் மற்றும் நரம்பியல் அல்லாத உயிரணுக்களுக்குள் கால்சியத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்டறிகின்றன. கூடுதலாக, இந்த முறை காலப்போக்கில் 'ஆரோக்கியமான' நிலையில் இருந்து நோயியல் நிலைகளுக்கு மாறுவதை அல்லது நடத்தையின் போக்கில் ஏற்படும் மாற்றங்களை பகுப்பாய்வு செய்ய மீண்டும் மீண்டும் இமேஜிங் செய்ய உதவுகிறது. இருப்பினும், இந்த இமேஜிங் முறை குறைந்த உணர்திறன் மற்றும் அதிக சத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது டூ-ஃபோட்டான் போன்ற பிற மல்டி-ஃபோட்டான் முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த தெளிவுத்திறன் கொண்ட இமேஜிங்கை உருவாக்குகிறது. இந்த மினியேச்சர் நுண்ணோக்கிகள் மேலே விவாதிக்கப்பட்டபடி, ஆப்டோஜெனெடிக்ஸ் மற்றும் கால்சியம் இமேஜிங் ஆகியவற்றின் கலவையில் தேவைப்படும் தொலைதூர சிவப்பு-மாற்றப்பட்ட குறிகாட்டிகளைக் கண்டறியும் திறனில் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இரண்டு ஃபோட்டான் இமேஜிங் என்பது செல்லுலார் ஜி. இ. சி. ஐ இயக்கவியலில் ஏற்ற இறக்கங்களை பதிவு செய்யும் மற்றொரு கால்சியம் இமேஜிங் முறையாகும். இது மூளையின் மேற்பரப்புக்குக் கீழே 600-700 மைக்ரோன்கள் வரை அதிக ஒளி சிதறல் கொண்ட மூளை திசுக்களை ஊடுருவ ஒரு வழியை வழங்குகிறது. மற்ற நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், இரண்டு-ஃபோட்டான் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட குவிய தளத்திற்குள் டென்ட்ரைட்டுகள் மற்றும் ஆக்சோனல் பூட்டான்களுக்குள் அதிக செல்லுலார் மற்றும் துணை செல்லுலார் இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறனை வழங்குகிறது. இருப்பினும், ஆப்டிகல் கேனுலா அல்லது மைக்ரோ-எண்டோஸ்கோப்பின் உதவி இல்லாமல், இந்த முறை மிகவும் மேலோட்டமான மூளை பகுதிகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. சில சிக்கலான நடத்தை பணிகளுக்குத் தேவையான இயற்கையான நடத்தைகளை மட்டுப்படுத்தி, விலங்குகள் தலைகீழாக இருக்க வேண்டும் என்றும் இந்த வகை இமேஜிங் தேவைப்படுகிறது. மேற்கோள்கள் விக்கிப்பீடியா மாணவர் திட்டம் கால்சியம் இமேஜிங் நரம்பியல்