Dual-polarity voltage imaging of the concurrent dynamics of multiple neuron types

极性(国际关系) 神经科学 海马结构 人口 生物 生物系统 细胞 生物化学 医学 环境卫生
作者
Madhuvanthi Kannan,Ganesh Vasan,Simon Haziza,Cheng Huang,Radosław Chrapkiewicz,Junjie Luo,Jessica A. Cardin,Mark J. Schnitzer,Vincent A. Pieribone
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:378 (6619) 被引量:38
标识
DOI:10.1126/science.abm8797
摘要

Genetically encoded fluorescent voltage indicators are ideally suited to reveal the millisecond-scale interactions among and between targeted cell populations. However, current indicators lack the requisite sensitivity for in vivo multipopulation imaging. We describe next-generation green and red voltage sensors, Ace-mNeon2 and VARNAM2, and their reverse response-polarity variants pAce and pAceR. Our indicators enable 0.4- to 1-kilohertz voltage recordings from >50 spiking neurons per field of view in awake mice and ~30-minute continuous imaging in flies. Using dual-polarity multiplexed imaging, we uncovered brain state–dependent antagonism between neocortical somatostatin-expressing (SST + ) and vasoactive intestinal peptide–expressing (VIP + ) interneurons and contributions to hippocampal field potentials from cell ensembles with distinct axonal projections. By combining three mutually compatible indicators, we performed simultaneous triple-population imaging. These approaches will empower investigations of the dynamic interplay between neuronal subclasses at single-spike resolution.
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