A Bright and Fast Red Fluorescent Protein Voltage Indicator That Reports Neuronal Activity in Organotypic Brain Slices
Notice bibliographique
Résumé
Optical imaging of voltage indicators based on green fluorescent proteins (FPs) or archaerhodopsin has emerged as a powerful approach for detecting the activity of many individual neurons with high spatial and temporal resolution. Relative to green FP-based voltage indicators, a bright red-shifted FP-based voltage indicator has the intrinsic advantages of lower phototoxicity, lower autofluorescent background, and compatibility with blue-light-excitable channelrhodopsins. Here, we report a bright red fluorescent voltage indicator (fluorescent indicator for voltage imaging red; FlicR1) with properties that are comparable to the best available green indicators. To develop FlicR1, we used directed protein evolution and rational engineering to screen libraries of thousands of variants. FlicR1 faithfully reports single action potentials (∼3% ΔF/F) and tracks electrically driven voltage oscillations at 100 Hz in dissociated Sprague Dawley rat hippocampal neurons in single trial recordings. Furthermore, FlicR1 can be easily imaged with wide-field fluorescence microscopy. We demonstrate that FlicR1 can be used in conjunction with a blue-shifted channelrhodopsin for all-optical electrophysiology, although blue light photoactivation of the FlicR1 chromophore presents a challenge for applications that require spatially overlapping yellow and blue excitation. SIGNIFICANCE STATEMENTFluorescent-protein-based voltage indicators enable imaging of the electrical activity of many genetically targeted neurons with high spatial and temporal resolution. Here, we describe the engineering of a bright red fluorescent protein-based voltage indicator designated as FlicR1 (fluorescent indicator for voltage imaging red). FlicR1 has sufficient speed and sensitivity to report single action potentials and voltage fluctuations at frequencies up to 100 Hz in single-trial recordings with wide-field microscopy. Because it is excitable with yellow light, FlicR1 can be used in conjunction with blue-light-activated optogenetic actuators. However, spatially distinct patterns of optogenetic activation and voltage imaging are required to avoid fluorescence artifacts due to photoactivation of the FlicR1 chromophore.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».