Az Optotagging/Phototagging a neuronális populációk fotostimulációval segített azonosítása. Mivel az idegi áramkörök a neuronális sejttípusok hatalmas változatosságából állnak. Ez a nagy teljesítményű technika lehetővé teszi a neuronhálózatok, áramkörök és sejtmechanizmusok tanulmányozását, valamint az agy összetett szerkezetének és működésének átfogó és egyre részletesebb megértését. Eddig nagy előrelépés történt a neuronok morfológiai, molekuláris és funkcionális tulajdonságok alapján történő osztályozása terén. Annak megértése azonban, hogy ez a heterogenitás hogyan járul hozzá az agy működéséhez a viselkedés során, még nagyrészt feltáratlan.

Az optogenetikai manipulációk különösen hatékonyak, ha viselkedéssel kombinálják őket. A leggyakoribb paradigmában ontogenetikusan célzott neuronokat aktiválnak vagy némítanak el egy lézerhez vagy LED-hez csatlakoztatott beültetett optikai szálon keresztül, miközben az állatok részt vesznek egy feladatban. Ez a megközelítés betekintést nyújt a célzott sejtek szerepébe a megfigyelt viselkedésben. Fontos, hogy ez a megközelítés lehetővé teszi a manipulált és nem manipulált kísérletek alanyon belüli és munkameneten belüli összehasonlítását, hogy megértsük a különböző útvonalak szerepét a szabadon viselkedő állatokban.  Ez a technika nem a neuronális aktivitás manipulálására irányítja a viselkedést, hanem inkább a neuronok egy részhalmazának azonosítására és később természetes aktivitásuk nyomon követésére irányul.

A kolinerg, dopaminerg és szerotonerg neuronok fontos szerepet játszanak a tanulással, a memóriával és a figyelemmel való összefüggésbe hozatalban. Neuronális aktivitásuk azonban a viselkedés során ismeretlen. Laboratóriumunk érdeklődik a kolinerg aktivitás feltárása iránt, beleértve a dopaminerg és szerotonerg neuronokat és szerepüket a neurodegeneratív betegségek (pl. Alzheimer- és Parkinson-kór) jobb megértésében.

Ezért az elektrofiziológia és a neuronok meghatározott alcsoportjait célzó opszinok kombinációja lehetővé teszi számunkra, hogy in vitro és in vivo azonosítsuk a specifikus sejttípusokat (pl. kolinerg, dopaminerg és szerotonerg). Ezenkívül az optotagging alkalmazása a sejttípus-specifikus expresszióval kombinálva lehetővé teszi a neuronok azonosítását, mennyiségi meghatározását és jellemzését. Továbbá az optotagging elektrofiziológiai felvételekkel kombinálva lehetővé teszi a viselkedési kísérletek során a projekciós profilok és a pályaspecifikus alpopulációk azonosítását.

Ábra: Optotagging és elektrofiziológia a viselkedés során

(A) Kísérleti elrendezés (B) Felvétel (C) Pirossal ábrázolt klaszter (D) A megjelölt neuron csúcsát mutató hisztogram (E) Megjelölt neuron tüskéje.