Implementation of a fiber optics photometry system for analyses of activity in dopaminergic neurons of the Ventral Tegmental Area (VTA) of Wistar rats

Abstract

This study depicts our efforts to implement the fiber photometry technology for monitoring of genetically-specified neuronal populations in adult and freely behaving wildtype Wistar rats. The brain region of choice was the dopaminergic ventral tegmental area of the brainstem. This region has been extensively correlated with reward and motivation. We injected adult Wistar rats with a 1:1 ratio of a commercial mix containing two viral vectors: one coding the Cre recombinase under the tyrosine hydroxylase promoter and other coding a floxed GCaMP6f gene. In the same surgery, a fiber optic cannula was placed right above the injection site and secured to the animal skull with screws and dental cement. After recovery from surgery, animals were submitted to behavioral paradigms designed to highlight dopaminergic functioning in relation to reward, reward prediction, frustration, and social interaction. Our results indicate that we have successfully implemented this technique in wildtype Wistar rats, but it also highlights the caution needed when utilizing bulk neuronal recording technology and interpreting its data.

Este trabalho apresenta nossos esforços para padronizar a técnica de fotometria por fibra óptica para o monitoramento de populações neuronais geneticamente especificadas em ratos Wistar adultos wildtype enquanto os mesmos se comportam livremente. A região cerebral de escolha foi a centro dopaminérgico chamado de área tegmental ventral, no tronco encefálico. Esta região já foi extensivamente correlacionada com aspectos de recompensa e motivação. Uma mistura comercial de dois vetores virais numa proporção de 1:1 foi injetada nesta região do cérebro de ratos adultos: um que codifica a recombinase Cre sob a influência do promotor da tirosina hidroxilase e o outro que codifica o gene floxed para a GCaMP6f. Na mesma cirurgia, uma cânula de fibra óptica foi implantada imediatamente acima da região injetada e fixada ao crânio dos animais com o auxílio de parafusos e cimento dentário. Após recuperação pós-cirúrgica, os animais foram submetidos a protocolos comportamentais pensados para ressaltar a atividade dopaminérgica em paradigmas envolvendo recompensa, antecipação, frustração e socialização. Nossos resultados indicam que conseguimos atingir o objetivo de implementação e padronização da técnica de fotometria por fibra óptica em ratos Wistar wildtype, ao passo que também chamam a atenção para os cuidados necessários ao se utilizar técnicas de imageamento de atividade de populações neuronais e na interpretação dos dados obtidos por meio dessas técnicas.