Este protocolo demonstra como usar um sistema eletrofisiológico para estimulação de circuito fechado desencadeada por padrões de atividade neuronal. O código matlab da amostra que pode facilmente ser modificado para dispositivos diferentes da estimulação é fornecido igualmente.
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Artigo de método
Usando a atividade de spiking do neurônio para provocar estímulos do Closed-Loop em experiências neurophysiological
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
Sistemas neurofisiológicos de circuito fechado usam padrões de atividade neuronal para desencadear estímulos, que por sua vez afetam a atividade cerebral. Tais sistemas de circuito fechado já são encontrados em aplicações clínicas, e são ferramentas importantes para a pesquisa básica do cérebro. Um desenvolvimento recente particularmente interessante é a integração de abordagens de circuito fechado com optogenética, de modo que padrões específicos de atividade neuronal podem desencadear estimulação óptica de grupos neuronais selecionados. No entanto, a criação de um sistema eletrofisiológico para experimentos de circuito fechado pode ser difícil. Aqui, um código Matlab pronto para aplicar é fornecido para desencadear estímulos com base na atividade de neurônios individuais ou múltiplos. Este código de amostra pode ser facilmente modificado com base nas necessidades individuais. Por exemplo, ele mostra como acionar estímulos de som e como alterá-lo para acionar um dispositivo externo conectado a uma porta de série de PC. O protocolo apresentado é projetado para trabalhar com um sistema de gravação neuronal popular para estudos com animais (Neuralynx). A implementação da estimulação de circuito fechado é demonstrada em um rato acordado.
Introdução
O objetivo deste protocolo é demonstrar como implementar a estimulação de ciclo fechado em experimentos neursiológicos. A configuração típica para experimentos de circuito fechado em neurociência envolve o desencadeamento de estímulos com base na leitura on-line da atividade neuronal. Isso, por sua vez, provoca modificações na atividade cerebral, fechando assim o loop de feedback1,2. Tais experimentos de circuito fechado fornecem múltiplos benefícios sobre configurações padrão de loop aberto, especialmente quando combinados com optogenética, o que permite aos pesquisadores atingir um subconjunto específico de ....
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Protocolo
Todos os procedimentos descritos aqui foram realizados um Protocolo de Pesquisa Animal aprovado pelo Comitê de Bem-Estar Animal da Universidade de Lethbridge.
1. Cirurgia
NOTA: Os procedimentos cirúrgicos utilizados para implantar sondas para gravações neurofisiológicas foram apresentados em outras publicações24,25,26. Os detalhes exatos da cirurgia para estimulação de circuito fechado dependem do tipo de sondas de gravação usadas e das áreas cerebrais direcionadas. Na maioria dos casos, no entanto, uma cirurgia típica con....
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Resultados
Os ratos fisher-Brown Noruega nascidos e criados no local foram habituados ao manuseio por duas semanas antes do experimento. Uma movimentação de gravação foi implantada cirurgicamente, semelhante aos métodos descritos anteriormente28,29,30,31,32,33,34. Os sinais neuronais foram registrados .......
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Discussão
O protocolo descrito aqui, mostra como usar um sistema de gravação neurofisiológica padrão para realizar estimulação de ciclo fechado. Este protocolo permite que neurocientistas com experiência limitada em ciência da computação implementem rapidamente uma variedade de experimentos de circuito fechado com pouco custo. Tais experimentos são muitas vezes necessários para estudar interações causais no cérebro.
Depois de preparar um animal e instalar o software (Passos 1 e 2), o experimento de circ.......
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Divulgações
Os autores não têm nenhum conflito de interesses relacionado a este trabalho.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado por subvenções NSERC Discovery para AL e AG.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Baytril | Bayer, Mississauga, CA | Antibiótico DIN 02169428 | ; 50 mg/mL |
| Cheetah 6.4 | NeuraLynx, Tucson, AZ | 6.4.0.beta | Interfaces de software para aquisição de dados |
| Digital Lynx 4SX | NeuraLynx, Tucson, AZ | 4SX | equipamento de gravação |
| Transmissor de cabeceira | TBSI | B10-3163-GK | transmite o sinal neural para o receptor |
| Isoflurano | Fresenius Kabi, Toronto, CA | Anestésico por inalação | DIN 02237518 |
| Jet Denture Powder & Liqud | Lang Dental, Wheeling, US | 1230 | acrílico dental |
| Lacri-Lube | Allergan, Markham, CA | DIN 00210889 | pomada para os olhos |
| Lido-2 | Rafter 8, Calgary | DIN 00654639 | anestésico local; 20 mg/mL |
| Software Matlab | Mathworks | R2018b | para processamento de sinal e disparo de eventos externos |
| Metacam | Boehringer, Ingelheim, DE | Analgésico DIN | 02240463; 5 mg/mL |
| Netcom | NeuraLynx | v1 | Interface de Programação de Aplicativos (API) que se comunica com a sonda Cheetah |
| Silicone | Dispositivo implantado | Cambridge Neurotech | ASSY-156-DBC2 |
| SpikeSort 3D | NeuraLynx, Tucson, AZ | SS3D | ferramentas de classificação de forma de onda de pico para célula |
| receptor de rádio sem fio | TBSI | 911-1062-00 | transmite o sinal neural para o Lince Digital |
Referências
- Grosenick, L., Marshel, J. H., Deisseroth, K. Closed-loop and activity-guided optogenetic control. Neuron. 86 (1), 106-139 (2015).
- Armstrong, C., Krook-Magnuson, E., Oijala, M., Soltesz, I. Closed-loop optogenetic intervention in mice. Nature Protocols. 8 (8), 1475-1493 (2013).
- Siegle....
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Reimpressões e permissões
