Ebben a dolgozatban olyan eszközökről és módszerekről lesz szó, melyek lehetővé teszik egy optogenetikus valós idejű closed-loop rendszer használatát a félelmi viselkedés vizsgálatában. A dolgozat témáját képezik az egerekben vizsgált félelmi pályák és idegsejthálózatok bemutatása, az általunk fejlesztett elemző programok ismertetése és a kísérleteink során használt protokollok és módszerek leírása.
A kutatásaink során vizsgált amigdalába vetítő talamikus sejtek kalretinint tartalmaznak, s előzetes eredmények szerint a félelmi tanuláshoz kulcsfontosságú információt szállítanak. Ezekben a sejtekbe fényérzékeny fehérjék expresszálhatók, amelyek lehetővé teszik az optogenetikai vizsgálatot és manipulációt. A kísérleteink során ezen fehérjegénnel injektált transzgén egértörzzsel (Calb2-Cre) dolgoztunk.
A kísérletekről készült magas kép- és időbeli felbontású videófelvételek segítségével lehetőség nyílik a magatartások beható vizsgálatára, ez azonban komoly emberi munkát és sok időt vesz igénybe. A dolgozat során bemutatott automatizált elemzőprogramok célja a kísérletek kiértékelési folyamatának megkönnyítése. Az utólagosan elemző programok alapján létrehoztunk olyan valós időben futó programokat is, amelyek képesek egyes viselkedésformákat (pl. lokomóció, félelmi ledermedés) kísérlet közben is detektálni, és ez alapján a kísérletben használt eszközöket (optogenetikai lézerstimulátor, ultrahangleadó egység, fényforrás, valamint elektromos stimulátor) vezérelni, ezzel lehetővé téve egy optogenetikai closed-loop rendszer kialakítását.
A megfigyelt averzív viselkedések egyik fontos megjelenésiformája az egerek által használt veleszületett ultrahangos vokalizáció (USV). Mivel ezek a vokalizációk utalnak az éppen aktuális érzelmi állapotra, ezek felvétele majd másik állatnak való lejátszása kiválthat érzelmi reakciókat. További célom ezen reakciók detektálása és manipulációja, illetve annak vizsgálata, hogy az általunk ezidáig tanult viselkedésben kutatott, specifikus kéreg alatti pályák felelősek-e a félelemérzet által kiváltott hangok feldolgozásáért, amigdalába juttatásért.

Dolgozatomban végzett saját munka:
A viselkedéselemző modulok és elemző programok összeállítása Bonsai-ban, scriptek írása MATLAB-ban
A closed-loop kísérlet során használt eszközök meghajtásának és szinkronizációjának megvalósítása
Az ultrahangos vokalizációk felvétele, a kísérletiállatok kézhez szoktatása