Sinir ağı analizi ve işitme restorasyonu için işitsel yolun kademeli optogenetik aktivasyonu
Nöral aktivitenin optogenetik kontrolü, nöral devrelerin nedensel olarak araştırılmasını ve duyu restorasyonunda yeni bakış açıları sağlar. Deneyin optimal tasarımı, optogenetik teknolojiyi kesin sinir devresi ve araştırma sorusuyla eşleştirmelidir. Bu genellikle kullanıma hazır çözümleri engeller ve kullanıcıların nöral yanıtı tam olarak karakterize etmelerini ve optogenetik araçları uyarlamalarını gerektirir. Burada, optogenetik kontrolü tek ve popülasyon seviyelerinde parametrelendirmek ve bunu farelerde işitsel yolun giriş aşamasını oluşturan spiral ganglion nöronlarına (SGN) uygulamak için bir çerçeve sağlıyoruz. Ultra hızlı hedefleme için optimize edilmiş Chronos’u kullandık ve ışıkla uyarılmış yanıtı şu şekilde karakterize ettik: canlıda SGN’lerde ve anteroventral koklear çekirdeğin (AVCN) nöronlarında çakışan SGN girişini saptayan tek birim kayıtları. Farklı ses basıncı seviyelerindeki akustik tıklamalarla elde edilebilecekler gibi, ışık darbelerinin genişliğini ayarlayarak ani yükselme olasılığının kademeli olarak çevrilebileceğini gösteriyoruz. Ani trenlerdeki ışık yoğunluğu bilgisi miktarını en üst düzeye çıkarmak için 1,6 ms’lik bir optimal darbe genişliği belirledik. Ayrıca, muhtemelen depolarizasyon bloğundan kaynaklanan ve iyileşmesi için birkaç on milisaniye gerektiren yüksek hızlı optik stimülasyon sırasında indüklenen bir ani arıza tespit ettik. Son olarak, yarı stokastik bir uyaran, ışıktan SGN’lerin ateşlemesine transfer fonksiyonunu hızlı bir şekilde (dakikalar içinde) oluşturmamıza ve AVCN nöronlarında nöronal entegrasyonun zaman sabitine yaklaşmak için farklı istatistiklerin ateşlemesini oluşturmamıza izin verdi.
