Imaging strutturale dei neuroni in topi vivi L`attività cerebrale si

Imaging strutturale dei neuroni in topi vivi
L'attività cerebrale si dipana su molteplici scale sia nello spazio che nel tempo. Per ottenere una
visione globale del funzionamento del cervello è quindi necessario integrare dati provenienti da diverse
metodologie di imaging. Questo approccio correlativo multimodale è alla base del progetto HBP, in cui
è coinvolto il LENS. Il progetto mira ad integrare tutti i dati disponibili relativi al cervello in modelli
unificati, e usare tali modelli per simulare il funzionamento del cervello. All'interno del progetto, il
LENS dovrà produrre dati strategici che descrivano l'architettura cerebrale nel topo.
Le varie strutture cerebrali dei roditori possono essere analizzate con diverse tecniche di
microscopia ottica. Nel laboratorio sono già presenti un microscopio a foglio di luce e un microscopio a
due fotoni. Il primo permette la ricostruzione con risoluzione micrometrica dell'intero cervello ex vivo.
D'altro canto, la microscopia a due fotoni consente di osservare i neuroni in vivo, grazie alla sua
profondità di penetrazione nel tessuto vivente (diverse centinaia di micron). Sebbene questa tecnica sia
limitata agli strati superficiali, permette di studiare processi dinamici nel cervello che possono durare
anche diverse settimane.
Il candidato dovrà esplorare la possibilità di correlare in modo riproducibile la microscopia a
due fotoni e quella a foglio di luce. Questo approccio correlativo sarà testato e raffinato in diverse linee
di topi. Lui/lei si occuperà principalmente dell'imaging a due fotoni, sfruttando le peculiarità di questo
tipo di microscopia per studiare la dinamica strutturale dei neuroni in vivo, producendo dati che saranno
utili per gli scopi globali del progetto. Il candidato dovrà seguire tutti i passi sperimentali collegati
all'imaging a due fotoni, dalla chirurgia animale (necessaria per impiantare la finestra ottica per
l'imaging) alla gestione del microscopio fino all'analisi di base dei dati ottenuti.
Structural neuronal imaging in living mice
The complex machinery of the brain takes place on multiple scales both in space and time. A
comprehensive view of brain activity can thus be afforded only by integrating data from different
imaging techniques. This multimodal correlative approach is at the core of the HBP project, in which
the LENS is involved. The project aims to integrate all available data related to the brain into unifying
models, and use these models to simulate brain function. Within the project, LENS is expected to
produce strategic data about the mouse brain architecture.
Various optical microscopy techniques can be used to image brain structures in rodents. In the
laboratory there are already present a light sheet microscope and a two-photon microscope. The former
allows reconstructing the whole-brain ex vivo, with micrometric resolution. On the other hand, two
photon microscopy allows in vivo neuronal imaging, thanks to its considerable penetration depth in
living tissue (some hundredths of microns). Although this technique is limited to the superficial layers,
it permits to study dynamical brain processes which may last even weeks.
The candidate will explore the possibility of correlating in a reproducible manner two-photon
and light sheet microscopy. This correlative approach will be tested and refined in different mouse
strains. He/she will focus on the two-photon imaging side, exploiting the peculiar features of multiphoton microscopy to study neuronal structural dynamics in vivo, producing data that will be useful to
the overall goals of the project. The candidate should perform all the steps related to two-photon
imaging, from animal surgery (necessary to implant the transcranial imaging window) to microscope
management and basic data analysis.