Fiber photometry
ফাইবার ফটোমেট্রি একটি ক্যালসিয়াম ইমেজিং কৌশল যা নিউরাল সার্কিট অধ্যয়নের জন্য মস্তিষ্কের অঞ্চল বা কার্যকরী নেটওয়ার্কের মধ্যে নির্দিষ্ট কোষ-প্রকার থেকে 'বাল্ক' বা জনসংখ্যা-স্তরের ক্যালসিয়াম (Ca2 +) ক্রিয়াকলাপ ধারণ করে জনসংখ্যা-স্তরের ক্যালসিয়াম ক্রিয়াকলাপ আচরণগত কাজের সাথে সম্পর্কযুক্ত হতে পারে, যেমন স্থানিক শিক্ষা, স্মৃতি স্মরণ এবং লক্ষ্য-নির্দেশিত আচরণ। এই কৌশলটি জীবিত প্রাণীদের মস্তিষ্কে ফাইবার অপটিক্সের অস্ত্রোপচারের সাথে জড়িত। গবেষকদের জন্য সুবিধা হল যে অপটিক্যাল ফাইবারগুলি ইমপ্লান্ট করা সহজ, অন্যান্য ক্যালসিয়াম পদ্ধতির তুলনায় কম আক্রমণাত্মক এবং কম ব্যয়বহুল, এবং মিনিস্কোপের তুলনায় প্রাণীর উপর কম ওজন এবং চাপ থাকে। এটি মস্তিষ্কের একাধিক আন্তঃক্রিয়াশীল অঞ্চলের ইমেজিং এবং অন্যান্য স্নায়ুবিজ্ঞান কৌশলগুলির সাথে একীকরণের অনুমতি দেয়। ফাইবার ফটোমেট্রি-র সীমাবদ্ধতাগুলি হল কম সেলুলার এবং স্থানিক রেজোলিউশন, এবং প্রাণীদের অবশ্যই একটি অনমনীয় ফাইবার বান্ডিলের সাথে সুরক্ষিতভাবে বেঁধে রাখতে হবে, যা ইঁদুরের মতো ছোট স্তন্যপায়ী প্রাণীর প্রাকৃতিক আচরণকে প্রভাবিত করতে পারে। প্রযুক্তিগত বিবরণ ফাইবার ফটোমেট্রি জিনগতভাবে এনকোডেড ক্যালসিয়াম সূচকগুলির (জিইসিআই) অভিব্যক্তির উপর নির্ভর করে, যেমন জিসিএএমপি বা আরসিএএমপি, যা সিএ2 +/ক্যালমোডুলিন-নির্ভর প্রোটিন কাইনেজ II (সিএএমকেআইআই) এবং হিউম্যান সিনাপ্সিন (এইচসিন) এর মতো কোষ-নির্দিষ্ট প্রবর্তক ব্যবহার করে নির্দিষ্ট কোষগুলিকে লক্ষ্য করা যেতে পারে যা যথাক্রমে উত্তেজক স্নায়ুকোষীয় এবং প্যান-স্নায়ুকোষীয় অভিব্যক্তি প্রদান করে। এই প্রোমোটারগুলি গ্লিয়াল ফাইব্রিলারি অ্যাসিডিক প্রোটিন (জি. এফ. এ. পি) প্রোমোটার ব্যবহার করে বিভিন্ন নিউরোনাল উপপ্রকারের পাশাপাশি অ-নিউরোনাল কোষগুলিকে লক্ষ্য করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা ক্যালসিয়াম গতিবিদ্যা প্রদর্শন করে, যেমন অ্যাস্ট্রোসাইট। নিউরন এবং অ্যাস্ট্রোসাইট উভয় ক্ষেত্রেই, ক্রিয়া সম্ভাব্যতা, নিউরোট্রান্সমিটারের এক্সোসাইটোসিস, সিনাপটিক প্লাস্টিকের পরিবর্তন এবং জিন ট্রান্সক্রিপশন আকারে সেলুলার ক্রিয়াকলাপ Ca2 + আয়নগুলির প্রবাহের সাথে যুক্ত হয়। কোষে জিইসিআই প্রবর্তনের মাধ্যমে আন্তঃকোষীয় ক্যালসিয়ামের মাত্রায় এই ক্রিয়াকলাপ-নির্ভর পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে। আয়নগুলির এই প্রবাহের পরে, জিইসিআইগুলি সিএ2 + বাঁধনের উপর ফ্লুরোসেস করে এবং ফ্লুরোসেন্সের পরিবর্তন আন্তঃকোষীয় ক্যালসিয়াম পরিবর্তনের সাথে আনুপাতিকভাবে মিলে যায়। ফাইবার ফটোমেট্রি (এবং অন্যান্য ভিভো ইমেজিং পদ্ধতিতে)-র জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত ক্যালসিয়াম সূচক হল জিসিএএমপি6, যদিও অতিরিক্ত জিইসিআইগুলি অনন্য ফ্লুরোসেন্স বর্ণালী, গতিবিদ্যা, সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত এবং ক্যালসিয়াম-সংবেদনশীলতার সাথে বিকশিত হতে থাকে। এই সূচকগুলি মস্তিষ্কে দুটি প্রধান উপায়ে প্রকাশ করা যেতে পারেঃ ভাইরাল এক্সপ্রেশন এবং ট্রান্সজেনিক মাউস লাইন। সম্প্রতি, সূচকগুলির একটি ক্রমবর্ধমান তালিকা রয়েছে যা বিভিন্ন রাসায়নিক সংকেত পরিমাপের জন্য উপলব্ধ হয়েছে, যেমন ডোপামিন সিগন্যালিং রেকর্ড করার জন্য ডি-লাইট, বা উদাহরণস্বরূপ, অরেক্সিন রেকর্ড করার জন্য অক্সলাইট। জিসিএএমপি, আরসিএএমপি, ডিএলাইট এবং অন্যান্য সূচকগুলি একটি সর্বোত্তম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একটি আলোর উৎস দ্বারা উত্তেজিত হয় এবং বিনিময়ে তাদের নিজস্ব আলো নির্গত করে, যা সময় জুড়ে ক্যালসিয়াম বা নিউরোট্রান্সমিটার গতিবিদ্যার রেকর্ডিংয়ের অনুমতি দেয়। ফাইবার ফটোমেট্রি সিস্টেমগুলি একটি ক্যালসিয়ামের জন্য নির্দিষ্ট আলোর সুনির্দিষ্ট উত্তেজনা তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরবরাহ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে (যেমন। জিসিএএমপি) বা নিউরোট্রান্সমিটার সূচক (যেমন। ডি-লাইট)। এই আলো একটি অপটিক্যাল ফাইবারকে একটি ফাইবার অপটিকের দিকে নিয়ে যায় যা মস্তিষ্কের অঞ্চল বা আগ্রহের অঞ্চলে রোপন করা হয়। ক্যালসিয়াম সূচকটি একটি কোষ-ধরনের নির্দিষ্ট পদ্ধতিতে প্রকাশ করা হয় যা এই আলো দ্বারা উত্তেজিত হয় এবং ফলস্বরূপ, তার নিজস্ব সংকেত নির্গত করে যা একই ফাইবারের মধ্য দিয়ে ফিরে যায়। এই সংগৃহীত নির্গমন সংকেতগুলি একটি ডাইক্রোইক আয়না দ্বারা বর্ণালী-পৃথক করা হয়, একটি ফিল্টার দিয়ে পাস করা হয় এবং একটি ফটোডিটেক্টর, বৈজ্ঞানিক ক্যামেরা বা পিএমটি-তে ফোকাস করা হয়। সংগৃহীত সংকেতটি একটি প্রাথমিক বেসলাইন (এফ)-এর তুলনায় ফ্লুরোসেন্সের পরিবর্তনের প্রতিনিধিত্ব করে। পরিবর্তে, গবেষকরা এমন একটি সংকেত পর্যবেক্ষণ করতে পারেন যা ক্যালসিয়াম ট্রানজিয়েন্টের (δF/F) সাথে মিলে যায়। পিএমএটি, পাইফোটোমেট্রি এবং জিপিপাই-এর মতো বিভিন্ন ওপেন সোর্স পাইপলাইন ব্যবহার করে এই টাইম সিরিজের তথ্য বিশ্লেষণ করা যেতে পারে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, আইসোসবেস্টিক সংকেত হল ক্যালসিয়াম-স্বাধীন সংকেত (অর্থাৎ। প্রায় 405-415 nm) যা ক্যালসিয়াম-নির্ভর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (অর্থাৎ। জিসিএএমপি-র জন্য 470 এনএম)। যেহেতু জিসিএএমপি-র দুটি অবস্থা রয়েছে, সিএ2 + আবদ্ধ এবং আন-বাউন্ড, তাই দুটি প্রোটিন কনফরমেশনের অনন্য উত্তেজনা এবং নির্গমন বর্ণালী রয়েছে। উত্তেজনার তরঙ্গদৈর্ঘ্য যেখানে জি. সি. এ. এম. পি-র সি. এ2 + সহ এবং ছাড়া একই শোষণ রয়েছে তা আইসোসবেস্টিক এবং ক্যালসিয়াম-স্বাধীন ফ্লুরোসেন্স বেসলাইন নির্ধারণ করে। প্রাণীর গতি এবং টিস্যু অটোফ্লুরেসেন্স এই ক্যালসিয়াম-স্বাধীন সংকেতে প্রতিফলিত হয় এবং ফ্লুরোসেন্সের প্রকৃত পরিবর্তন প্রকাশ করতে বিয়োগ বা পশ্চাদপসরণ করা যেতে পারে। জেনেটিক্যালি-এনকোডেড ক্যালসিয়াম ইন্ডিকেটর (জিইসিআই) জেনেটিক্যালি এনকোডেড ক্যালসিয়াম ইন্ডিকেটর কী? জেনেটিক্যালি এনকোডেড ক্যালসিয়াম ইন্ডিকেটর (জিইসিআই)-এর সর্বোত্তম অভিব্যক্তি দুটি উপায়ে সম্পন্ন করা যেতে পারেঃ অ্যাডেনো-সম্পর্কিত ভাইরাল ভেক্টর এবং ট্রান্সজেনিক ইঁদুরের রেখা। ভাইরাল ইনজেকশনের জন্য মস্তিষ্কের আগ্রহের অঞ্চলে জিইসিআই ইনফিউশন প্রয়োজন। এই ভাইরাসটি যথাক্রমে উত্তেজক নিউরন এবং অ্যাস্ট্রোসাইটগুলিকে লক্ষ্য করার জন্য সিএএমকেআইআই এবং জিএফএপি-এর মতো কোষ-নির্দিষ্ট প্রবর্তকদের ব্যবহারের মাধ্যমে অনন্য কোষ-প্রকারকে সংক্রামিত করার লক্ষ্য হতে পারে। এটি একটি প্রতিস্থাপিত অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে নিউরন বা গ্লিয়াল কোষের জিনগতভাবে সংজ্ঞায়িত উপ-জনসংখ্যা থেকে স্নায়বিক ক্রিয়াকলাপ রেকর্ড করার অনুমতি দেয়। ভাইরাল এক্সপ্রেশনের জন্য মস্তিষ্কে সর্বোত্তম এক্সপ্রেশন পাওয়ার জন্য ডাইল্যুশনের টাইট্রেশন প্রয়োজন, যা নির্দিষ্ট পরীক্ষার জন্য ট্রান্সজেনিক রডেন্ট লাইন ব্যবহার করার পরিবর্তে প্রয়োজনীয় হতে পারে। জি. ই. সি. আই-এর অভিব্যক্তি ট্রান্সজেনিক লাইন ব্যবহারের মাধ্যমেও সম্পন্ন করা যেতে পারে যা পুরো মস্তিষ্ক জুড়ে সর্বব্যাপী প্রকাশের অনুমতি দেয়। মাউস বা ইঁদুরের স্ট্রেনের উপর নির্ভর করে, অভিব্যক্তিটি মস্তিষ্কের অঞ্চল জুড়ে পরিবর্তিত হতে পারে, রেকর্ডিংয়ের সময় সম্ভাব্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। জিসিএএমপি কী? জিসিএএমপি একটি জেনেটিক্যালি এনকোডেড ক্যালসিয়াম ইন্ডিকেটর (জিইসিআই) যা সাধারণত একাধিক ইমেজিং পদ্ধতিতে ব্যবহৃত হয়। সূচকটি যখন ক্যালসিয়াম আয়ন (Ca2 +)-এর সাথে আবদ্ধ থাকে তখন GCaMP ফ্লুরোসেন্স নির্গত করে। এই ক্যালসিয়াম সংকেতটি নিউরাল রেসপন্স প্যাটার্ন, নিউরোট্রান্সমিটার রিলিজ এবং মেমব্রেন এক্সাইটেবিলিটির সঙ্গে সরাসরি যুক্ত। জিসিএএমপি এবং এর আইসোসবেস্টিক সংকেতের জন্য উত্তেজনা তরঙ্গদৈর্ঘ্য যথাক্রমে প্রায় 470 এনএম এবং 415 এনএম (নীল)। লক্ষ্য হল সূচকের সর্বাধিক শোষণ এবং আইসোসবেস্টিক পয়েন্টগুলি আলোকিত করা। জিসিএএমপি-র আইসোসবেস্টিক বিন্দু হল ক্যালসিয়াম-স্বাধীন সংকেত, প্রায় 405-415 এনএম। এটি জি. সি. এ. এম. পি-এর দুটি কার্যকরী অবস্থার উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয়, যা ক্যালসিয়াম আয়নগুলির সাথে আবদ্ধ এবং আবদ্ধ নয়। এই দুটি রাজ্যে অনন্য প্রোটিন উত্তেজনা এবং নির্গমন বর্ণালী রয়েছে। উত্তেজনার তরঙ্গদৈর্ঘ্য যেখানে এই দুটি প্রোটিন অবস্থার একই শোষণ রয়েছে তা হল আইসোসবেস্টিক বিন্দু এবং বেসলাইন ফ্লুরোসেন্স নির্ধারণ করে। এই ক্যালসিয়াম-স্বাধীন সংকেতে গতি এবং অটোফ্লোরেসেন্স প্রতিফলিত হয় এবং আচরণগত কাজ বা পরীক্ষামূলক কারসাজির সময় সেলুলার ফ্লুরোসেন্সের প্রকৃত পরিবর্তন প্রকাশ করতে বিয়োগ বা প্রতিগমন করা যেতে পারে। জিসিএএমপি-র নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 525 এনএম (সবুজ), যা আচরণগত কাজের সময় বিশ্লেষণ এবং সময় জুড়ে সম্পর্কযুক্ত করা যেতে পারে। মাল্টিপল-কালার ফাইবার ফটোমেট্রি একাধিক কোষে একযোগে ক্যালসিয়ামের গতিবিদ্যা পর্যবেক্ষণ করতে গবেষকরা মস্তিষ্কের একটি অঞ্চলে দুই বা ততোধিক জিইসিআই-কে একত্রিত করেছেন। উদাহরণস্বরূপ, একটি গবেষণা দল সবুজ এবং লাল জিইসিআই, জিসিএএমপি6এফ এবং জেআরজিইসিও1এ থেকে ফ্লুরোসেন্স রেকর্ড করেছে, যা অবাধে আচরণকারী ইঁদুরের মধ্যে স্ট্র্যাটাল ডাইরেক্ট-এবং ইনডাইরেক্ট-পাথওয়ে স্পাইনি প্রজেকশন নিউরনে ভিন্নভাবে প্রকাশ করা হয়েছিল। একই মস্তিষ্ক অঞ্চলে একাধিক জি. ই. সি. আই-এর অভিব্যক্তি শুধুমাত্র দুটি নিউরনের সেটে সঞ্চালিত হতে পারে না, যেমনটি পূর্ববর্তী গবেষণায় দেখানো হয়েছে। বাল্ক ক্যালসিয়ামের এই একযোগে রেকর্ডিং একাধিক ধরনের কোষের সাথেও করা যেতে পারে, যেমন নিউরন এবং অ্যাস্ট্রোসাইট। এই কোষের প্রকারগুলি জি. এফ. এ. পি এবং এইচ. সিন-এর মতো অনন্য প্রবর্তকদের প্রকাশ করে এবং জি. ই. সি. আইগুলিকে এইভাবে বিশেষভাবে লক্ষ্যবস্তু করা যেতে পারে। আরেকটি গবেষণা দল অ্যাস্ট্রোসাইট-এবং নিউরন-নির্দিষ্ট প্রবর্তক ব্যবহার করে সফল দ্বৈত রঙের ফাইবার ফটোমেট্রি সম্পাদন করেছে যেখানে ইঁদুরগুলি অবাধে একটি ওয়ার্কিং মেমরি টাস্ক (টি-মেইজ) সম্পাদন করে। সরঞ্জাম ফাইবার ফটোমেট্রি-র লক্ষ্য হল মস্তিষ্কের আগ্রহের অঞ্চলের মধ্যে কোষের নির্দিষ্ট জনসংখ্যা থেকে সঠিকভাবে বাল্ক ক্যালসিয়াম সংকেত সরবরাহ, নিষ্কাশন এবং রেকর্ড করা। সিগন্যালটি অ্যাক্সেস করার জন্য, জিইসিআই এক্সপ্রেশনের জায়গায় একটি অপটিক্যাল ক্যানুলা/ফাইবার অস্ত্রোপচারের মাধ্যমে স্থাপন করতে হবে। এই অপটিক্যাল ফাইবার শুধুমাত্র জনসংখ্যা-স্তরের ক্যালসিয়াম সংকেত সংগ্রহ করতে পারে, পৃথক কোষের ক্রিয়াকলাপ নয়। উপরন্তু, অপটিক্যাল ফাইবারগুলি গভীর এবং অগভীর উভয় মস্তিষ্কের কাঠামো থেকে রেকর্ডিংয়ের অনুমতি দেয় এবং জিআরআইএন লেন্স বা কর্টিকাল উইন্ডোগুলির বিপরীতে টিস্যুর ক্ষতি হ্রাস করে। জিসিএএমপি-র যথাক্রমে প্রায় 470 এনএম এবং 530 এনএম-এ নির্দিষ্ট উত্তেজনা এবং নির্গমন বর্ণালী রয়েছে। জিইসিআইগুলিকে উত্তেজিত করার জন্য প্রয়োজনীয় কম আলোক শক্তির কারণে এলইডি আলোর উৎসগুলি সর্বাধিক নির্বাচিত হয়। মস্তিষ্ক থেকে ইমেজিং ডিভাইসে দ্বিমুখীভাবে উত্তেজনা এবং নির্গমন সংকেতগুলির সঠিক সংক্রমণ ডাইক্রোইক আয়না এবং উত্তেজনা/নির্গমন ফিল্টার দ্বারা সমন্বিত হয়। তিনটি ভিন্ন ধরনের ইমেজিং যন্ত্র রয়েছেঃ ফটোডিটেক্টর, ফটোমল্টিপ্লায়ার টিউব (পিএমটি) এবং বৈজ্ঞানিক ক্যামেরা। মস্তিষ্কের একটি অঞ্চল থেকে সংকেত সংগ্রহ করার সময়, তাদের দ্রুত অর্জন এবং কম সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাতের (এসএনআর) কারণে ফটোডিটেক্টর বা পিএমটি ব্যবহার করা সাধারণ। বিকল্পভাবে, মস্তিষ্কের একাধিক অঞ্চল থেকে সংগ্রহ করার সময়, বৈজ্ঞানিক ক্যামেরা বা একাধিক ফটোডিটেক্টর বা পিএমটি ব্যবহার করা আবশ্যক। সামগ্রিকভাবে, এই ব্যবস্থাটি অপটিক্যাল ক্যানুলা, আলোর উৎস এবং ইমেজিং যন্ত্রের মধ্যে সংযোগ স্থাপনের অনুমতি দেয়। জিইসিআই-তে সঠিক আলো সরবরাহ অপটিক্যাল ক্যানুলা/ফাইবার দ্বারা সক্ষম করা হয় এবং রেকর্ডিংয়ের সময় ইমেজিং ডিভাইস দ্বারা নির্গমন সংকেত সংগ্রহ করা হয়। বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ফাইবার ফটোমেট্রি সিস্টেমের কিছু উদাহরণের মধ্যে রয়েছে নিউরোফোটোমেট্রিক্স, ইনস্কোপিক্স এবং মাইটেক্সবিও। উপকারিতা এবং সীমাবদ্ধতা সমস্ত বৈজ্ঞানিক পদ্ধতির বিবেচনা রয়েছে যা ব্যবহারের আগে অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত। ক্যালসিয়াম ইমেজিংয়ের জন্য অন্যান্য কৌশলের তুলনায় ফাইবার ফটোমেট্রি-র অনেক সুবিধা রয়েছে, তবে এটি সীমাবদ্ধতার সাথে আসে। উপকারিতা গবেষণাগারের এমন ব্যক্তিদের জন্য যারা তাদের পরীক্ষায় ক্যালসিয়াম ইমেজিংকে সংহত করতে চান কিন্তু এখনও তা করার মতো আর্থিক বা প্রযুক্তিগত পরিস্থিতি নাও থাকতে পারে, ফাইবার ফটোমেট্রি প্রবেশের ক্ষেত্রে একটি কম বাধা। অপটিক্যাল ফাইবারগুলি ইমপ্লান্ট করা সহজ, কম আক্রমণাত্মক এবং এক বা দুই-ফোটন ইমেজিংয়ের মতো অন্যান্য ক্যালসিয়াম পদ্ধতির তুলনায় বেশি সস্তা। এটি অনুদৈর্ঘ্য আচরণগত দৃষ্টান্তের জন্য ভাল কারণ মিনিস্কোপের তুলনায় প্রাণীর উপর ওজন এবং চাপ কম থাকে। এটি অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় প্রাণীর গতিশীলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম সীমাবদ্ধ করে, বৃহত্তর ইঁদুরের মডেলগুলিতে আরও স্বাধীনভাবে চলন্ত, প্রাকৃতিক আচরণের অনুমতি দেয়। এটি একটি বহুমুখী কৌশল, যা মস্তিষ্কের একাধিক আন্তঃক্রিয়াশীল অঞ্চলের ইমেজিং এবং অপ্টোজেনেটিক্স, ইলেক্ট্রোফিজিওলজি এবং আরও সিস্টেম-স্তরের স্নায়ুবিজ্ঞান কৌশলগুলির সাথে একীকরণের অনুমতি দেয়। আরও সম্প্রতি, এই কৌশলটি নিউরোট্রান্সমিটার ক্রিয়াকলাপ বা পিএইচ পরিবর্তনের জন্য অন্যান্য ফ্লুরোসেন্ট সূচকগুলির সাথে মিলিত হতে পারে। সীমাবদ্ধতাগুলি ফাইবার ফটোমেট্রি-র প্রধান সীমাবদ্ধতা বিবেচনা করার জন্য পরীক্ষার পরিকল্পনা করার সময় এটি গুরুত্বপূর্ণঃ কম সেলুলার এবং স্থানিক রেজোলিউশন। অপটিক্যাল রেজোলিউশনের এই অভাবকে দর্শনের ক্ষেত্রের মধ্যে ক্রিয়াকলাপের একত্রীকরণের সংগ্রহের জন্য দায়ী করা যেতে পারে, যা শুধুমাত্র ফ্লুরোসেন্ট সংকেতে 'বাল্ক' পরিবর্তনের অনুমতি দেয়। যদিও একটি অপটিক্যাল ক্যানুলার আকার অন্যান্য ক্যালসিয়াম ইমেজিং পদ্ধতিতে ব্যবহৃত প্রযুক্তির তুলনায় অনেক ছোট, যেমন এক-এবং দুই-ফোটন মাইক্রোস্কোপি, প্রাণীদের অবশ্যই নিরাপদে একটি অনমনীয় ফাইবার বান্ডেলে বেঁধে রাখতে হবে। এটি ইঁদুরের মতো ছোট স্তন্যপায়ী প্রাণীর প্রাকৃতিক আচরণকে সীমাবদ্ধ করতে পারে। অন্যান্য পদ্ধতির সাথে সংহতকরণ অপ্টোজেনেটিক্স এবং ড্রাইডস ফাইবার ফটোমেট্রি স্নায়বিক ক্রিয়াকলাপ এবং আচরণের মধ্যে একটি কার্যকরী যোগসূত্র আঁকতে সেলুলার ম্যানিপুলেশনের সাথে সংহত করা যেতে পারে। মস্তিষ্কে সংজ্ঞায়িত কোষের প্রকার এবং অনুমানের লক্ষ্যযুক্ত মড্যুলেশন অপ্টোজেনেটিক্স বা ডিজাইনার রিসেপ্টর এক্সক্লুসিভলি অ্যাক্টিভেটেড বাই ডিজাইনার ড্রাগস (DREADDs) ব্যবহার করে সম্পন্ন করা যেতে পারে। পদ্ধতিটি অন্যান্য কারণের মধ্যে পরীক্ষামূলক নকশার জন্য প্রয়োজনীয় সাময়িক নির্ভুলতার উপর ভিত্তি করে বেছে নেওয়া হয়। অপ্টোজেনেটিক্স উচ্চ সাময়িক নির্ভুলতার সাথে একটি নির্দিষ্ট কোষ-প্রকারের কারসাজির অনুমতি দেয়। ক্লোজাপাইন-এন-অক্সাইড (সিএনও) বা ডেসক্লোরোক্লোজাপাইন (ডিসিজেড)-এর মতো লিগ্যান্ডের ফার্মাকোকাইনেটিক্সের কারণে ড্রেডগুলির অনেক কম অস্থায়ী নির্ভুলতা রয়েছে। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে একযোগে অপটিক্যাল রিডআউট এবং অপ্টোজেনেটিক ম্যানিপুলেশন বেশ কয়েকটি সম্ভাব্য সমস্যা নিয়ে আসে যা নীচে আলোচনা করা হয়েছে। ভিভো ইলেক্ট্রোফিজিওলজিতে অতিরিক্তভাবে, ফাইবার ফটোমেট্রি একই প্রাণীর মধ্যে ইন ভিভো ইলেক্ট্রোফিজিওলজির সাথে মিলিত হতে পারে। যখন একত্রিত করা হয়, তখন ইলেক্ট্রোফিজিওলজিকাল রেকর্ডিং এবং ক্যালসিয়াম ইমেজিংয়ের এই সংমিশ্রণটি স্বাধীনভাবে আচরণকারী প্রাণী মডেলগুলিতে স্নায়বিক ক্রিয়া সম্ভাবনার উচ্চতর সাময়িক নির্ভুলতার সাথে কোষ-ধরনের নির্দিষ্ট ক্রিয়াকলাপ পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। সম্ভাব্য সমস্যা এবং সমাধান একই নিউরনে অপ্টোজেনেটিক প্রোব এবং ক্যালসিয়াম সূচক সরবরাহ এবং প্রকাশ সমস্যা তৈরি করতে পারে। ক্যালসিয়াম সূচক এবং ম্যানিপুলেশন চ্যানেলগুলিতে ওভারল্যাপিং এক্সাইটেশন স্পেকট্রাম থাকতে পারে, যেমন জিসিএএমপি এবং চ্যানেলহোডোপসিন (সিএইচআর2), যার উভয়েরই প্রায় 470 এনএম-এ উত্তেজনার সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। ক্যালসিয়াম সূচকের উত্তেজনা সম্ভাব্যভাবে অপ্টোজেনেটিক আলো-সংবেদনশীল আয়ন চ্যানেলকে সক্রিয় করতে পারে। ক্যালসিয়াম সংকেতের পরিমাপ করা পরিবর্তনকে সহজেই ক্যালসিয়ামের প্রকৃত পরিবর্তন বা অপ্টোজেনেটিক-প্ররোচিত সংকেতের জন্য দায়ী করা যায় না। এই সমস্যার সমাধানের মধ্যে রয়েছে সূচকগুলির সংমিশ্রণ যা আপনার অপ্টোজেনেটিক প্রোব বা ক্যালসিয়াম সূচকের সাথে নন-ওভারল্যাপিং উত্তেজনা বর্ণালী রয়েছে। ক্যালসিয়াম সূচক (জিসিএএমপি, আরসিএএমপি) এবং অপ্টোজেনেটিক প্রোব ফর এক্সাইটেশন (সিএইচআর2, ক্রিমসন) এবং ইনহিবিশন (ইএনপিএইচআর, আর্চ, জোজ) এর বিকল্প। অন্যান্য ক্যালসিয়াম ইমেজিং পদ্ধতি মিনিস্কোপ এবং একক-ফোটন ইমেজিং মিনিস্কোপগুলি মাথা-মাউন্ট করা, ক্ষুদ্র মাইক্রোস্কোপ যা অবাধে আচরণকারী ইঁদুর এবং ইঁদুরের স্নায়বিক ক্রিয়াকলাপের বৃহত জনসংখ্যার ইমেজিংয়ের অনুমতি দেয়। এটি তাদের ছোট আকারের কারণে সম্ভব, কারণ এগুলি মাউস বা ইঁদুরের আচরণে ব্যাপক হস্তক্ষেপ না করে সহজেই বহন করার জন্য যথেষ্ট হালকা। গবেষকরা প্রতিস্থাপিত গ্রেডিয়েন্ট-রিফ্র্যাক্টিভ-ইনডেক্স (জিআরআইএন) লেন্স বা কর্টিকাল উইন্ডোগুলির সাথে মিনিস্কোপগুলি যুক্ত করেছেন যা গভীর এবং উপরিভাগের মস্তিষ্কের ইমেজিং সক্ষম করে। এই পদ্ধতিটি একটি প্রাণীর মধ্যে শত শত জিনগত এবং স্থানিকভাবে সংজ্ঞায়িত কোষের ক্রিয়াকলাপ পর্যবেক্ষণের জন্য আদর্শ। ফাইবার ফটোমেট্রি-র তুলনায়, মিনিস্কোপগুলি উচ্চ সেলুলার রেজোলিউশনের সাথে ইমেজিংয়ের অনুমতি দেয়, পৃথক নিউরন এবং নন-নিউরোনাল কোষের মধ্যে ক্যালসিয়ামের পরিবর্তন সনাক্ত করে। উপরন্তু, এই পদ্ধতিটি সময়ের সাথে সাথে 'স্বাস্থ্যকর' থেকে প্যাথোলজিকাল অবস্থায় রূপান্তর বা আচরণের পরিবর্তনের বিশ্লেষণ করতে পুনরাবৃত্তি ইমেজিংকে সক্ষম করে। যাইহোক, ইমেজিংয়ের এই পদ্ধতিতে কম সংবেদনশীলতা এবং উচ্চ শব্দ রয়েছে, যা দ্বি-ফোটনের মতো অন্যান্য বহু-ফোটন পদ্ধতির তুলনায় কম রেজোলিউশন ইমেজিং তৈরি করে। এই ক্ষুদ্র মাইক্রোস্কোপগুলি অপ্টোজেনেটিক্স এবং ক্যালসিয়াম ইমেজিংয়ের সংমিশ্রণের জন্য প্রয়োজনীয় দূর-লাল-স্থানান্তরিত সূচকগুলি সনাক্ত করার ক্ষমতার ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধ, যেমনটি উপরে আলোচনা করা হয়েছে। টু-ফোটন ইমেজিং টু-ফোটন ইমেজিং হল আরেকটি ক্যালসিয়াম ইমেজিং পদ্ধতি যা সেলুলার জিইসিআই গতিবিদ্যার ওঠানামা রেকর্ড করে। এটি মস্তিষ্কের পৃষ্ঠের নীচে 600-700 মাইক্রন পর্যন্ত অত্যন্ত হালকা-বিচ্ছুরিত মস্তিষ্কের টিস্যুতে প্রবেশ করার একটি উপায় সরবরাহ করে। অন্যান্য কৌশলের তুলনায়, দ্বি-ফোটন উচ্চতর সেলুলার এবং উপ-সেলুলার স্থানিক রেজোলিউশন প্রদান করে, যেমন একটি সু-সংজ্ঞায়িত ফোকাল প্লেনের মধ্যে ডেনড্রাইট এবং অ্যাক্সোনাল বুটনের মধ্যে। যাইহোক, অপটিক্যাল ক্যানুলা বা মাইক্রো-এন্ডোস্কোপের সহায়তা ছাড়া, এই পদ্ধতিটি মস্তিষ্কের আরও উপরিভাগের মধ্যে সীমাবদ্ধ। এই ধরনের ইমেজিংয়ের জন্য প্রাণীদের মাথা স্থির রাখা প্রয়োজন, যা কিছু জটিল আচরণগত কাজের জন্য প্রয়োজনীয় প্রাকৃতিক আচরণকে সীমাবদ্ধ করে। তথ্যসূত্র উইকিপিডিয়া স্টুডেন্ট প্রোগ্রাম ক্যালসিয়াম ইমেজিং নিউরোসায়েন্স