膜片鉗（Patch-clamp）電生理學(xué)是一種被廣泛運用于分析神經(jīng)元內(nèi)在特性及其局部關(guān)聯(lián)的實驗方法。 近年來，實驗室標(biāo)記整個大腦神經(jīng)元中特定子集轉(zhuǎn)基因小鼠品系的能力為分析神經(jīng)元回路與研究整個大腦的神經(jīng)元多樣性提供了新的方案。如今，Alessandro Galloni團(tuán)隊正在使用可適用于膜片鉗顯微鏡的CoolLED pE-4000照明系統(tǒng)來將經(jīng)tdTomato標(biāo)記小鼠腦切片中的5層錐體神經(jīng)元可視化，并將它們設(shè)為細(xì)胞內(nèi)膜片鉗記錄的對象。

 
在全細(xì)胞膜片鉗記錄中，含5層活錐體神經(jīng)元的腦切片。 膜片鉗電極被附著于一個處于視場中央經(jīng)tdTomato熒光標(biāo)記神經(jīng)元的體細(xì)胞（soma）。
 
科研人員通常通過膜片鉗夾神經(jīng)元、以及在電刺激突觸前神經(jīng)元期間測量其突觸后電位的方式來研究神經(jīng)元之間的連接。但對于不同大腦區(qū)域中神經(jīng)元之間的遠(yuǎn)程連接，軸突常在準(zhǔn)備腦切片時被切斷。在過去的十年中，隨著光遺傳學(xué)的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種靶向刺激突觸前神經(jīng)元的方法，即在其膜上建立光敏離子通道。從而實現(xiàn)了即使軸突被切斷，它們的突觸仍能夠用短的光脈沖被直接激活。
 
自光遺傳學(xué)方法被首次發(fā)現(xiàn)以來，學(xué)界已發(fā)現(xiàn)了更多具有不同動力學(xué)、離子滲透性和波長敏感性的視蛋白。 CoolLED pE-4000提供的大范圍波長以及在刺激神經(jīng)元時以毫秒級精度數(shù)字觸發(fā)它們的能力有效為研究人員在給特定實驗選擇最合適的視蛋白與在其激發(fā)光譜峰值處刺激過程中提供了更大的靈活性。若兩個視蛋白具有足夠獨立的光譜敏感性，例如對藍(lán)光敏感的Chronos與對紅光敏感的ChrimsonR，則均能夠在不同的神經(jīng)元群體中表達(dá)并被獨立控制，從而有助于研究人員評估每個視蛋白對連接現(xiàn)象或單個突觸后神經(jīng)元活動的貢獻(xiàn)。
  
在表達(dá)對藍(lán)光敏感的視蛋白Chronos與對紅光敏感的視蛋白ChrimsonR的神經(jīng)元突觸前神經(jīng)末梢的光刺激過程中，來自5層錐體神經(jīng)元的電流鉗記錄。
 
帶有CoolLED pE-4000（位于桌面下方）的膜片鉗裝置通過液體光導(dǎo)被連接于顯微鏡的背面，從而通過物鏡照亮大腦切片。
 
參考用戶：弗朗西斯.克里克研究所，Rancz實驗室，倫敦，英國