깨어되는 행동 원숭이 원숭이 코어 텍스에서 정보 처리의 신경 약리학 조사에 대한 압력 분사 시스템

이 압력 주입 절차의 전반적인 목표는 기록 부위의 바로 근처를 약리학적으로 안정적으로 조작하는 것입니다. 이 방법은 피드포워드 피질 정보 처리의 하향식 조절에 대한 신경전달물질의 구체적인 기여도를 보여주는 것과 같은 인지 신경과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 다양한 작용제와 길항제를 선택하여 정의된 시간 동안 기록 전극의 직접 주변을 안정적으로 조작할 수 있다는 것입니다.

피드포워드 피질 정보 처리의 조절은 주의에 의한 감각 정보 처리의 하향식 조절을 포함하여 많은 인지 과정에 기능적으로 중요합니다. 붉은털원숭이는 이러한 조절에 신경전달물질 체계가 관여하는 것을 조사하는 데 매우 적합한 동물 모델이다. 동물이 인지 작업을 수행하는 동안 국소 및 임시 신경 약리학적 조작과 결합된 단일 세포 기록이 수행됩니다.

여기에 설명된 시스템은 깨어 있고 행동하는 원숭이의 기록 부위 바로 근처에서 약물 주사 유무에 관계없이 단일 뉴런 활성을 안정적으로 측정할 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면 클리닝 와이어를 멸균 실리콘 오일에 담그고 개별 가이드 튜브를 통해 여러 번 공급하여 기록 시스템의 가이드 튜브를 청소합니다. 그런 다음 석영 유리 마이크로피펫을 기록 시스템의 가이드 튜브에 삽입합니다.

기록 시스템에 마이크로피펫을 고정한 후 멸균 튜브를 마이크로피펫의 금속 핀에 부착합니다. 두 개의 멸균 핀셋을 사용하여 핀과 튜브에 동일한 압력을 가하여 마이크로피펫이 파손되지 않도록 주의하십시오. 그런 다음 초강력 접착제를 사용하여 튜브와 마이크로피펫 사이의 접합부를 밀봉합니다.

마이크로피펫에 액체를 채우기 전에 접착제가 굳을 때까지 최소 3시간을 기다립니다. 마이크로피펫 삽입 후 미세 전극을 기록 시스템의 다른 위치에 삽입합니다. 각 기록 전에 주입할 물질의 튜브를 수집하고 냉장 보관할 경우 실온에 도달하도록 합니다.

다음으로, 가이드 튜브 틈새와 전극 및 마이크로 피펫 팁에 멸균 실리콘 오일을 바르고 시스템을 윤활하여 원활한 움직임을 위해 시스템을 윤활합니다. 그런 다음 현미경을 사용하여 전극과 마이크로피펫의 끝을 확인하여 손상되지 않았는지 확인합니다. 전극과 마이크로피펫이 가이드 튜브 밖으로 같은 길이로 확장되도록 정렬합니다.

전극과 마이크로피펫을 0 위치에 배치하려면 더 이상 보이지 않을 때까지 가이드 튜브로 밀어 넣습니다. 그런 다음 소프트웨어에서 전극과 마이크로피펫의 깊이를 0으로 설정합니다. 그런 다음 멸균 주사기에 멸균 식염수를 채우고 벽을 뚫지 않도록 주의하면서 바늘을 튜브에 삽입합니다.

물질 흐름의 시각적 제어를 위해 가이드 튜브에서 마이크로피펫을 밀어냅니다. 그런 다음 튜브와 마이크로피펫을 통해 최소 2ml의 멸균 식염수를 세척하여 주사기 또는 튜브에 공기가 남아 있지 않도록 합니다. 주사기의 플런저에 너무 많은 압력을 가하지 말고 튜브와 마이크로피펫 사이의 접합부가 밀봉되어 있는지 확인하십시오.

그 후, 주입할 용액을 새 멸균 주사기에 채웁니다. 식염수 주사기 배럴과 교환하고 공기가 시스템으로 전달되지 않도록 하십시오. 튜브에서 식염수를 완전히 제거하려면 주입할 용액 250마이크로리터로 시스템을 세척하십시오.

이제 모터 제어 소프트웨어를 사용하여 전극과 마이크로피펫을 가이드 튜브로 최소 500마이크로미터 깊이까지 집어넣습니다. 그런 다음 가이드 튜브 링을 가이드 튜브의 바닥으로 내려 고정된 상대 위치를 유지합니다. 시스템 바닥을 에탄올로 청소하고, 특히 원숭이의 녹음실에 닿는 부분을 청소합니다.

그런 다음 전면 덮개를 교체하고 나사를 조여 녹음 시스템을 닫습니다. 이 절차에서는 기록 시스템의 x-y 위치를 설정하여 가이드 튜브가 만성적으로 이식된 기록 챔버 내에서 경막에 도달하는 지점을 정의합니다. 가이드 튜브가 완전히 들어가 있는지 확인하십시오.

다음으로, 기록 시스템을 제자리에 놓고 주사기를 미세주입 펌프에 놓습니다. 주사기의 플런저 뒤에 단단히 고정될 때까지 펌프의 가동 부분을 밉니다. 가이드 튜브 끝에 물질 방울이 보이면 멸균 면봉을 사용하여 조심스럽게 제거하십시오.

그런 다음 원숭이의 녹음실에 녹음 시스템을 단단히 장착합니다. 가이드 튜브가 경막에 도달할 때까지 가이드 튜브를 녹음 챔버로 천천히 내립니다. 그런 다음 모터 제어 소프트웨어를 사용하여 전극을 구동합니다.

다른 깊이에서 전극의 임피던스를 정기적으로 확인하십시오. 전극이 경막에 성공적으로 침투한 후 마이크로피펫을 전진시킵니다. 전극과 마이크로피펫을 관심 영역의 깊이로 밀어 넣습니다.

그런 다음 전극이 신호 대 잡음비가 양호한 단일 장치의 활동을 기록할 수 있을 만큼 충분히 가까워질 때까지 전극과 마이크로피펫을 천천히 구동하고 기록 전극과 마이크로피펫을 동일한 깊이에 배치하여 그 사이의 거리를 최소화하는 것을 염두에 두십시오. 주입 블록 중에는 step 기능을 사용하여 주입 부피를 정의하여 일정한 간격으로 미리 정의된 양의 물질을 주입합니다. 그런 다음 녹음 소프트웨어의 시계에 따라 매분마다 주입 버튼을 누릅니다.

물질이 주입되는 시간과 시험, 전극 및 마이크로 피펫의 깊이, 방출되는 물질의 양을 기록하십시오. 물질이 주입되지 않은 회수 블록이 있는 주입 블록을 따릅니다. 복구 블록이 끝날 때까지 선택한 단일 장치의 녹음 품질을 모니터링하고 유지합니다.

기록 후 전극과 마이크로피펫을 가이드 튜브로 집어넣은 다음 가이드 튜브를 수동으로 집어넣습니다. 다음으로, 원숭이의 녹음실에서 녹음 시스템을 제거합니다. 그런 다음 주입 펌프에서 주사기를 풀고 시스템을 세척을 위한 준비 영역으로 옮깁니다.

우리는 이 시스템을 사용하여 다양한 주의 상태에서 신경 활동에 대한 약리학적 효과를 조사했습니다. 이 그림은 세 가지 주의 조건 각각에서 샘플 뉴런의 평균 발화 속도에 대한 스코폴라민의 효과를 보여줍니다. 두 가지 공간적 주의 상태와 감각 상태에 대한 뉴런 발화율은 주입 블록의 첫 번째 주입 직후와 회복 블록 동안 감소했으며, 주입 전과 동일한 수준으로 지연 후 증가했습니다.

이 그림은 스코폴라민 주입과 동일한 프로토콜을 사용하여 식염수가 주입된 두 번째 샘플 뉴런의 대조군 기록을 보여줍니다. 주입 블록 동안, 대조 블록과 비교하여 뉴런의 발사 속도의 변화는 관찰되지 않았습니다. 여기에서는 기성품 압력 주입 시스템을 사용하여 신뢰할 수 있고 사전 크기가 조정된 주입 및 고품질 단일 세포 기록을 수행하는 방법을 자세히 설명했습니다.

우리는 이 방법이 다른 과학자들이 신경 활동의 역학에 대한 신경 조절의 기여를 조사하는 데 영감을 주기를 바랍니다.