مقالة منهجية

جهاز لاسلكي، واجهة ثنائية الاتجاه للتسجيل في فيفو وحفز النشاط العصبي في التصرف بحرية الفئران

DOI:

10.3791/56299

⸱

نوفمبر 7, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Behavioral Neuroscience, Experimental and Biological Psychology, Philipps-Universität Marburg, 2Behavioral Neurosciences Institute (INeC), 3Thomas RECORDING GmbH, 4Department of Neurophysics, Philipps-Universität Marburg

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هو عرض الاتصالات لاسلكية، ونظام ثنائي الاتجاه لتسجيلات متعددة القنوات العصبية والتحفيز في التصرف بحرية الفئران. هذا النظام خفيفة وصغيرة الحجم، وبالتالي لها تأثير ضئيل على مرجع السلوكية animal´s. وعلاوة على ذلك، يوفر هذا النظام ثنائية الاتجاه أداة متطورة لتقييم العلاقات السببية بين أنماط تنشيط الدماغ والسلوك.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في فيفو الكهربية تقنية قوية للتحقيق في العلاقة بين نشاط الدماغ والسلوك في نطاق ميلي ثانية وميكرومتر. ومع ذلك، الأساليب الحالية تعتمد في الغالب على تسجيلات كبل المربوطة أو فقط استخدام نظم أحادي الاتجاه، تسمح بتسجيل أو التحفيز للنشاط العصبي، ولكن ليس في نفس الوقت أو في نفس الهدف. هنا، لاسلكية جديدة، الجهاز ثنائي الاتجاه لتسجيل القنوات المتعددة المتزامنة وحفز النشاط العصبي في التصرف بحرية الجرذان وصف. ويعمل النظام من خلال مرحلة رأس محمولة واحدة أن ينقل نشاط مسجل ويمكن أن تكون مستهدفة في الوقت الحقيقي لتحفيز المخ استخدام برمجيات متعددة على أساس القياس. مرحلة الرأس مجهز المضخم وبطارية قابلة لإعادة الشحن، السماح تسجيلات طويلة الأجل مستقرة أو التحفيز ليصل إلى 1 حاء الأهم من ذلك، مرحلة الرأس هو الميثاق، ويزن 12 ز (بما في ذلك البطارية) وبالتالي له تأثير ضئيل على animal´s مرجع السلوكية، مما يجعل الطريقة التي تنطبق على مجموعة واسعة من المهام السلوكية. وعلاوة على ذلك، الأسلوب يحتوي على ميزة كبرى أن تأثير تحفيز المخ على النشاط العصبي والسلوك يمكن أن يقاس في الوقت ذاته، توفير أداة لتقييم العلاقات السببية بين أنماط التنشيط محددة من الدماغ والسلوك. هذه الميزة يجعل الأسلوب قيمة خاصة في ميدان تحفيز الدماغ العميق، مما يتيح دقة التقييم والرصد، وتعديل معلمات التحفيز خلال التجارب السلوكية الطويلة الأجل. تم التحقق من مدى انطباق النظام باستخدام والاكيميه أدنى كهيكل نموذجي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مسألة أساسية في علم الأعصاب نشاط كيف الكهربائية في الدوائر العصبية المعرفة يولد أشكالاً معينة من السلوك. في فيفو الكهربية تقنية قوية لمعالجة هذه المسألة، توفير أداة لتسجيل أو حفز النشاط الكهربائي في الدماغ بينما الحيوانات يؤدون مهام سلوكية معينة. بيد أن النظم الحالية كثيرا ما تعتمد على كابل مربوط التسجيلات1،2، يرجح أن تقييد التنقل ومنع التعبير الكامل عن مرجع السلوكية animal´s. وعلاوة على ذلك، تستخدم نظم أحادي الاتجاه الغالب، يسمح أما تسجيل3،،من45 أو التحفيز6،7 من النشاط العصبي، ولكن ليس في نفس الوقت أو نفس الهدف، مما يجعل من الصعب أن تشابك العلاقات السببية بين أنماط التنشيط محددة من الدماغ والسلوك. فقط بضع اللاسلكية، نظم ثنائية الاتجاه للأعمال التحضيرية في فيفو متوفرة حاليا. ومع ذلك، فعادة ما تكون ثقيلة (40-50 غرام)، وتتألف من المحمولة وحدتين منفصلتين، أي مرحلة رأس وعلى ظهره متصلة لطاقة البطارية على أساس العرض8،9،10، مما يجعلها أقل مرنة، ويزيد من خطر انقطاع الكابل مثلاً خلال الاستمالة السلوك الذاتي. أي من الأنظمة اللاسلكية المذكورة أعلاه تقدم وحدات ميكروليكترودي القابلة للغرس اكتساب مفهوم متكامل كاملة للنشاط العصبي أثناء السلوك اثولوجيكالي صالح كامل مع إمكانية تكرار نتائج عالية من الشروط التجريبية.

وهنا، هو عرض لاسلكية جديدة، الجهاز ثنائي الاتجاه للتسجيلات في فيفو وحفز النشاط العصبي في التصرف بحرية الفئران. نظام اللاسلكي توماس (توس) تعمل من خلال الإزالة رأس مرحلة واحدة التي يمكن أن تنقل نشاط متعدد القنوات باستخدام قنوات التسجيل المستقلة يصل إلى أربعة، ويمكن أن تكون مستهدفة لتحفيز المخ الكهربائية في الوقت الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير وحدة ميكروليكترودي القابلة للغرس مزمن متوافقة مع توس تسمح لتحفيز العصبية وتسجيل. ويرد أيضا واجهة مستخدم رسومية برمجيات توس، لتسجيل والتحفيز. تصف هذه الدراسة تنفيذ التحقق من الصحة و في فيفو للجهاز أكمله.

من أجل التحقق من صحة النظام توس اختير والاكيميه أدنى كبنية العصبية مستهدفة لأنه يمكن أثارت استجابة سلوكية علنية بأن التحفيز الكهربائي. فمن المعروف على نطاق واسع أن التحفيز الكهربائي من والاكيميه أدنى يتسبب غير المشروطة 'الخوف مثل' الاستجابة السلوكية في الفئران، مثل اليقظة ومواقف جانبية وشاملة من الخلف، وتجميد وسلوك الهروب (الطيران). يحاكي نمط الاستجابة هذه ردود فعل للخوف من مقولة بالتحديات البيئية، مثل تصور الأحداث الضارة أو هجوم أو تهديد لبقاء11،،من1213. كان من المفترض أن تكون قادرة على الحصول على مثل هذا سلوك واضحة ولا لبس فيها تقدم تحديا حقيقيا توس.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جميع البروتوكولات وتجارب تم وفقا للمبادئ التوجيهية الحالية لأوروبا (2010/63/الاتحاد الأوروبي) وأقرتها السلطات الإقليمية (غيسن Regierungspräsidium، والسيد 20/35 Nr.25/2015)-

1-الحيوانات

  1. البيت الذكور البالغين ويستار (200-250 غم) في مجموعات من 3-4 تحت ظروف المختبر القياسية لمدة أسبوع واحد على الأقل قبل الجراحة للسماح للتأقلم.
  2. بعد يومين من جراحة، الفئران البيت في أزواج. تغطية الأقفاص واحد مع أغطية اﻷكريليك عالية. تجنب الأغطية التقليدية المصنوعة من شبكة معدنية حيث يزرع يمكن أن تتعثر، يزيد من خطر أن تصبح معطوب أو غير مستقرة على مر الزمن-

2. جراحة المناظير باستخدام الأشعة

  1. قبل بدء عملية جراحية، تنظيم وإعداد المعدات والمواد التالية:
    1. الحصول على المعدات الجراحية المعقمة يتألف من مقص العقيمة، الملقط نهاية بلانت، ملاعق، العمليات الجراحية لوس أنجليس كليبرز وحفر الأسنان، وبراعم القطن.
    2. الحصول على العقاقير والمواد الكيميائية بما في ذلك إيسوفلوراني، xylocaine، ترامادول هيدروكلوريد، مرهم العين ديكسبانتينول، فوق أكسيد الهيدروجين 3 ٪، البوفيدون من اليود و 70 في المائة من الإيثانول-
    3. الحصول على مواد التثبيت بما في ذلك المسامير الفولاذ المقاوم للصدأ، راتنج اﻷكريليك والغراء الأشعة فوق البنفسجية وحامي كاب-
    4. الحصول على وحدة ميكروليكترودي، تتألف من (ط) تسجيل قطب واحد (معزول زجاج الكوارتز ميكروليكترودي التنغستن البلاتين، مع تلميح مخروطية الشكل، القطر الخارجي: 80 ميكرومتر، نصيحة المخروطية، ومقاومة في كوم 1 كيلو هرتز: 500) أو تيترودي (زجاج الكوارتز معزول البلاتين/التنغستن 4 النوى ميكروليكترودي، القطر الخارجي: 100 ميكرومتر، تلميح المخروطية، مقاومة 1 كيلو هرتز: 500-800 كوم)؛ (ثانيا) تحفيز كهربائي (سلك البلاتين/ايريديوم (البلاتين 90%، 10% إريديوم) الأساسية قطرها 125 µm، القطر الخارجي 150 ميكرومتر، ومقاومة < كوم 10) متصلاً لوحة الاتصال و (الثالث) قطب مرجع سلك البلاتين (رمح قطره 100 ميكرومتر؛ الشكل 1A).
    5. حامل القطب الحصول على لاصق مع الغراء للذوبان في الماء إلى وحدة ميكرويليكترودي واختبار للحصول على وظائف على الأقل 2 ح مقدما ( الشكل 1B).
    6. الحصول على نظام المربوطة تقليدية المكونة من المضخم التفاضلي، مكبر للصوت الرئيسي وممر الموجه تصفية مكبر للصوت للتسجيلات.
    7. الحصول على مواد إضافية، مثل القفازات، والتدفئة لوحة والمحاقن، والمحلول الملحي الفسيولوجي.
    8. الحصول على أقفاص منزلية (L x W x h: 42 سم × 26 سم × 38 سم).
  2. الداخلي
    ملاحظة: يتم زرع قطب كهربائي أثناء جراحة المناظير باستخدام الأشعة تقليدية تحت التخدير إيسوفلوراني.
    1. ضمان أن المجرب يرتدي القفازات والقناع الجراحي ومعطف المعمل.
    2. الشروع في وضع الحيوان في دائرة التعريفي للتخدير (إيسوفلوراني 4-5%، تدفق الأوكسجين 1 لتر في الدقيقة، ومدة دقيقة ~ 5).
    3. اختبار لفقدان ردود الفعل (ردود الفعل الذيل وتو) مع الملقط لتأكيد التخدير العميق.
    4. رأس من الحيوانات في قناع تخدير ثابتة حول شريط القاطعة العلوية من الإطار المناظير باستخدام الأشعة وضبط التخدير (إيسوفلوراني 2-3 ٪، تدفق الأوكسجين 0.7 0.8 L/دقيقة).
    5. إصلاح وأفقيا محاذاة الحيوان ' الرأس s في الجهاز المناظير باستخدام الأشعة باستخدام أشرطة الإذن وشريط القاطعة العليا
    6. يحلق الحقل الجراحي باستخدام مقص جراحي أو مقص وتعقيم مع اليود البوفيدون.
    7. وضع الحيوان على وسادة تدفئة لمنع انخفاض حرارة الجسم وعلاج العيون مع مرهم العين ديكسبانتينول لمنعها من التجفيف.
    8. حقن xylocaine (0.3-0.4 مل، تحت الجلد، الليبي) في وسط ميدان الجراحية.
    9. اختبار لفقدان ردود الفعل مرة أخرى-
    10. إجراء شق صغير (1.5 سم) مع مشرط في وسط ميدان العمليات الجراحية لفضح الجمجمة. فصل الجلد بلطف وإزالة الأنسجة المتبقية باستخدام ملقط ومقص ملعقة.
    11. بعناية تنظيف الجمجمة باستخدام براعم القطن المغلفة بيروكسيد الهيدروجين.
    12. حفر ثقوب صغيرة 4-5 (4.7 مم) في الجمجمة لتثبيت مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ.
    13. الاتصال صاحب وحدة/القطب ميكروليكترودي المضخم وإرفاق ميكرومانيبولاتور المناظير باستخدام الأشعة ( الشكل 1B وج 1)-
    14. حفر حفرة (حوالي 7 مم) في الجمجمة فوق المنطقة المستهدفة باستخدام الإحداثيات من أطلس الدماغ وفقا للحيوانات المستخدمة. في هذه الدراسة، وضع نصائح القطب تهدف إلى والاكيميه أدنى باستخدام الإحداثيات التالية، مع بريجما بوصفه المرجع: الأمامي/الخلفي، − 8.8 مم؛ الآنسي/الجانبي، 1.5 مم؛ والظهريه/البطني، 3.5 مم 14-
    15. استيعاب أي الدم مع براعم القطن-
    16. إدخال وحدة ميكروليكترودي عمودياً حتى نصائح القطب تصل إلى المنطقة المستهدفة.
    17. ضع الكابل الأرضي على طول مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ وتحت الجلد.
    18. رصد ارتفاع النشاط وعناية ضبط موضع القطب مع ميكرومانيبولاتور حتى وصلت إلى منطقة الخلايا العصبية نشطة في بنية الهدف وكشف النشاط العصبي مع نسبة الإشارة إلى الضوضاء مناسبة لفرز سبايك.
    19. إصلاح الوحدة ميكروليكترودي في الجمجمة مع الغراء الأشعة فوق البنفسجية وتغطية لوحة الاتصال ومسامير مع راتنج اﻷكريليك.
    20. حقن المحلول الملحي الفسيولوجي (1 مل القائمة) وترامادول (25 ملغ/كغ، الليبي) منع الجفاف وضمان التسكين بعد العمليات الجراحية، على التوالي.
    21. قطع اتصال وحدة ميكرويليكترودي من صاحب قطب كهربائي باستخدام فرشاة مبللة بالمياه-
      22. بعناية إزالة
    22. إيقاف التخدير، الفئران من الإطار المناظير باستخدام الأشعة. قطع المضخم ميكرويليكترودي unit.
    23. وقطع أنه أثناء الإجراءات التجريبية فقط الاتصال بحماية الغطاء عن وحدة ميكرويليكترودي مزروع.
    24. الحفاظ الحيوانات في أزواج في المنزل-القفص من اليوم الثاني بعد العملية الجراحية.
    25. مراقبة الحيوانات يوميا لممكن الجرح بالعدوى ووزن الجسم والحالة الصحية والسلوك العام لمدة 7 أيام بعد الجراحة. بعد هذا فترة الاسترداد، نفذ في فيفو الكهربية والتجارب السلوكية.
      ملاحظة: العملية الجراحية ويستمر ما بين 60-90 دقيقة. يجب أثناء الجراحة، ورصد ردود الفعل نفض الغبار الذيل بشكل مستمر والتخدير تعديلها، إذا لزم الأمر.

3. في فيفو الكهربية

  1. المعدات وإجراء
    ملاحظة: تتم التسجيلات الكهربية والتحفيز باستخدام توس.
    1. الحصول على مرحلة رأس مع المضخم المتكاملة وبطارية متصلة (تسجيل أربع قنوات؛ وبث تسجيل نطاق الإدخال: 0-12 أم كيه-pk؛ وتحفيز الإخراج: ±625 µA؛ L x W x h: 24 ملم × 22 ملم × 12 ملم؛ الوزن: 6 ز دون بطارية، 12 غراما مع البطارية؛ وقت تشغيل البطارية تصل إلى 1 ح). هذه المرحلة الرأس مناسبة للاتصال مباشرة بوحدة ميكروليكترودي مزروع عن طريق رابط مولتيبول مصغرة ( الشكل 2).
    2. الحصول على بطارية (ليثيوم أيون اللاسلكي، 3.7 4.2 V DC، 230 ماه، 27 ملم × 20 ملم × 6 مم، وقت عملية ح 1) محمولة على رأس مرحلة الرأس ( الشكل 2). إذا لزم الأمر استخدام استبدال البطارية القابلة لإعادة الشحن بقدرة 450 mA لحوالي 2.5 ح وقت العملية. تأكد من أن ضوء الأخضر يأتي في مرحلة الرأس أثناء توصيل البطارية لإجرائه.
    3. الحصول على جهاز الإرسال واستقبال (متلقي-مرسل) متصل بجهاز كمبيوتر الشخصي عبر منفذ USB القياسي ويسمح لتشغيل اللاسلكي ليصل إلى 5 م ( الشكل 2E).
    4. الحصول على جهاز كمبيوتر شخصي مع برامج توس للتحفيز الكهربائي وتسجيل النشاط العصبي ( الشكل 3 و الشكل 4 ).
    5. الحصول المضخم المربوطة ونظام حيازة بيانات المستخدمة أثناء الجراحة (انظر البند 2.1.5) للتسجيلات، ومولد حافزا للتحفيز، من أجل مقارنة افيكاسيوسنيس توس في مستيقظا الجرذان أسبوع بعد الجراحة-
      ملاحظة: يتم توفير التحفيز الكهربائي ويتم تسجيل النشاط خارج الخلية من الخلايا العصبية واحد من نفس وحدة ميكروليكترودي مزروع باستخدام كلا النظامين. ينبغي تعديل المعلمات التحفيز (الكثافة الحالية والنبض والتردد) لكل الحيوانات وفقا للدماغ المنطقة المستهدفة. واستخدمت في هذه الدراسة، µA 150-250، الحالي هرتز 2500 لتحفيز والاكيميه أدنى.
  2. Assays السلوكية
    ملاحظة: متى يتم عرض أي حاجز معدني بين الجهاز المرسل المستقبل ومرحلة رأس الحيوان، توس لا ينطبق على مجموعة واسعة من المهام السلوكية. كالاختبارات السلوكية المثالية، استخدمت في حقل مفتوح لقياس النشاط السلوكية العامة وعلى ارتفاع زائد المتاهة، اختبار قياسية لتقييم السلوك مثل القلق في القوارض 15. كاميرا فيديو تم وضعها مركزياً فوق حقل مفتوح ومرتفعة بالإضافة إلى متاهة لتسجيلات السلوكية.
    1. قبل الاختبار السلوكية، والتعامل مع كل الحيوانات على ثلاثة أيام متتالية (5 دقائق كل يوم). قبل كل فترة معالجة الاتصال مرحلة الرأس مع البطارية إلى وحدة ميكروليكترودي قبل زرعها. لا يؤدون أي تسجيل أو التحفيز أثناء المناولة.
    2. فتح الحقل
      1. وضع الفئران في وسط ميدان مفتوح (40 سم × 40 سم × 40 سم؛ والأحمر الضوء Lux ~ 30) ويسمح لها باستكشاف الجهاز لمدة 5 دقائق على الأقل تحت تسجيل العصبية.
      2. تحديد عتبة الهروب-الحد الأدنى كثافة الحالية المنتجة لتشغيل أو القفز. في هذه الدراسة، تقديم حفز هرتز 2500 عالية تردد (نبض العرض: المايكروثانيه 100؛ والفاصل الزمني لنبض: المايكروثانيه 100) إلى والاكيميه أقل شأنا في فواصل زمنية 1 دقيقة زيادة كثافة الحالية من 20-50 µA الهروب الخطوات حتى الفئران أظهرت السلوك.
      3. تعود الفئران إلى قفصة المنزل وتنظيف حقل مفتوح (0.1% حمض الخليك الحل) والجاف لإجرائه.
        ملاحظة: من أجل مقارنة فعالية التحفيز توس مع النظام التقليدي المربوطة الإجراءات المذكورة أعلاه تم إجراء استخدام كلا النظامين.
    3. مرتفعة بالإضافة إلى متاهة
      ملاحظة: زائد-المتاهة المستخدمة في هذه التجارب كانت مصنوعة من اﻷكريليك الرمادي ويتألف من اثنين بأذرع مفتوحة (50 سم طويلة × 10 سم) وهما إغلاق الأسلحة (50 سم طويلة × 10 سم، مع جدران عالية 40 سم) التي امتدت من جيش التحرير الشعبي الصيني مركزي تفورم ارتفاع 50 سم فوق الطابق 16.
      1. وضع الفئران في وسط مواجهة المتاهة زائد نحو ذراع مفتوحة والسماح لها بحرية استكشاف الجهاز قيد التسجيل المستمر خلال 5 كحد أدنى
      2. عدد الإدخالات في سجل، والوقت الذي يقضيه في الأسلحة مفتوحة ومغلقة على مدى فترة 5 دقائق-
      3. تعود الفئران إلى قفصة المنزل، نظيفة (0.1% حمض الخليك الحل) وجاف المتاهة قبل كل test.
    4. نضح وعلم الأنسجة
      1. تخدير الفئران مع إكسيلازيني/الكيتامين (150 مغ/كغ و 100 مغ/كغ، على التوالي؛ القائمة)-
      2. توصيل وحدة القطب مزروع بكبل التحفيز وتطبيق التحفيز الكهربائي (الحالي كثافة 50 µA، وعرض النبض: المايكروثانيه 100؛ والفاصل الزمني لنبض: المايكروثانيه 100) خلال 90 s من أجل إنتاج آفة صغيرة حول تلميح القطب.
        3. افصل كبل التحفيز
      3. ونتخلل الحيوان عن طريق البطين الأيسر مع المحلول الملحي الفسيولوجي تليها 200 مل بارافورمالدهيد 4% في م 0.1 فوسفات الصوديوم العازلة، 7.3 درجة الحموضة (للحصول على وصف تفصيلي راجع مرجع 17 ).
      4. إزالة الدماغ وتزج من أجل ح 4 في مثبت الطازجة في 4 ° C.
      5. التأكد من درجة حرارة الغرفة كريوستات الرئيسي في-20 درجة مئوية.
      6. تجميد العقول على الثلج الجاف، وقطع منها إلى 50 ميكرومتر المسلسل الاكليلية مقاطع باستخدام كريوستات.
      7. وصمة عار المقاطع مع كريسيلفيوليت من أجل تحديد مواقف نصائح القطب، طبقاً للأطلس ب أوضح وواطسون 14-

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

البيانات التقنية توس

ويوفر النظام اللاسلكي 4 قنوات التسجيل المستقلة وقناة التحفيز 1. التقطت بواسطة القطب الأساسية واحدة تسجيل النشاط خارج الخلية وتنتقل إلى المدخلات إشارة مقاومة عالية للنظام اللاسلكي. وكان إشارة مسجل (x200) قبل تضخيم المضخم الإدخال بالإضافة إلى تيار متردد، التفاضلية، وممر الموجه تصفيتها (إشارة ثابتة النطاق الترددي، 500 هرتز... 5 كيلو هرتز) لتسجيل نشاط وحدة متعددة فقط، لأن في هذه الدراسة كان الاهتمام الرئيسي لنشاط وحدة السجل والإمكانات الميدانية المحلية لا. مكسب للبرمجة المتكاملة الرئيسية-مكبر للصوت يوفر مكاسب برنامج قابل للتعديل لتسجيل أربع قنوات (x1، x2، x4, x8, x16، x32، x64). عرضت سلسلة الإشارة كاملة للنظام اللاسلكي عموما اكتساب قيم x200، x400، x800، x1600، x 3200، x6400 و x12800. بعد التضخيم والتصفية، رقمية بتمثيلي للمحول الرقمي الإشارات التمثيلية، والتضمين على حاملة عالية تردد والمرسلة من جهاز الإرسال واستقبال إذاعي استخدام الفرقة ISM 2.4-2.5 غيغاهرتز. تم استخدام نفس نوع جهاز مرسل مستقبل على الجانب الآخر من مسار انتقال. هذا جهاز الإرسال والاستقبال الثانية كان متصلاً بجهاز كمبيوتر الشخصي عبر منفذ USB. مسار انتقال استخدمت لنقل البيانات ثنائية الاتجاه لإرسال الإشارات المسجلة خارج الخلية من الحيوان إلى الكمبيوتر والعكس بالعكس المعلمات السيطرة لتضخيم الإشارات والتحفيز من الكمبيوتر للحيوان.

باستخدام توس، كان من الممكن لتسجيل نشاط الدماغ وحدة متعددة وتعديل سلوك الحيوان عن طريق تنشيط والاكيميه أدنى بينما الفئران كانت تتحرك بحرية في حقل مفتوح بنجاح. الجهاز المرسل المستقبل هو وضع تصل إلى 5 متر من الحيوان، وكان متصلاً بالكمبيوتر عبر USB منفذ (انظر الشكل 2). أسفرت عن مقارنة بين الصفات إشارة مسجل مع المربوطة والنظام اللاسلكي ويتجلى في الشكل 5. توس سجلات نشاط وحدة متعددة مع نوعية إشارة مماثلة كنظام تسجيل سلكي. هو الصغير-مشجعا مشجعا لاسلكية صحيح أن التحديثات تحفيز المعلمات في الوقت الحقيقي، أي إشارة التحفيز، المعلمات التي تم تعريفها مع البرمجيات توس يتم تمريره إلى التحفيز الكهربائي متصلاً بمرحلة الرأس داخل بعض مللي ثانية بعد الضغط على زر التحفيز. ولذلك، كان من الممكن لتغيير معلمات التحفيز دون أخذ الحيوان الخروج من القفص. هذه الميزة قد ميزة واحدة يمكن أن تقلل من الوقت لتجارب التحفيز.

برمجيات توس قد صمم خصيصا للسماح للسيطرة على كافة ميزات نظام لاسلكي (مثل تسجيل والتحفيز) عبر واجهة المستخدم الرسومية واحد (الشكل 3 و الشكل 4). الصغير-التحفيز، استخدمت إشارة تحفيز التي وضعت باستخدام واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج توس. مشجعا توس استخدمت في وضع متوازن الحالي ثابت تحفيز تهمة. وأرسلت خطة التحفيز لاسلكياً إلى مشجعا الحالي ثابت متكامل في وحدة المرحلة الرأس اللاسلكية. وقد طبقت التحفيز الحالية بين ميكروليكترودي عمل وضعها في الهدف من الفائدة (مثلاً والاكيميه أقل شأنا في هذه الدراسة)، وقطب كهربائي عداد بعيدة أكبر بمثابة القطب الأرضي أو مرجع توس. اعتماداً على مقاومة التحفيز الكهربائي والجهد امتثال مشجعا التيار المستمر، فمن الممكن لاستخدام نطاق تحفيز قصوى الحالية من µA ±625، على الرغم من أن عتبة الحالية أقل بكثير من المطلوب في التجارب الحالية. وهنا، تهمة ثنائية الطور استخدمت التحفيز المستمر الحالي متوازنة مع التيارات ذروة ما يصل إلى 300 µA. في حالة تنشيط ثنائية الطور، يستخدم نبض الأولى للحصول على التأثير الفسيولوجي ونبض الثانية عادة عكس العمليات الكهروكيميائية التي تحدث خلال ذبذبة التحفيز18. مرحلة الرأس توس لوازم أنماط التحفيز الوقت الحقيقي تعيين عبر واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج توس (انظر الشكل 4).

البرنامج توس ينقسم إلى ثلاثة أقسام رئيسية: (ط) الإطار الرئيسي مع عناصر التحكم لإطار مولد (ثانيا) حوافز والتحفيز، التسجيل مع جميع خيارات إعداد المعلمات إشارة التحفيز ونافذة (ثالثا) ريبلايير لتعيد ملفات البيانات المسجلة. الإطار الرئيسي ليسمح للمستخدم بعرض الإشارات المسجلة تصل إلى 4 تسجيل القنوات وتعيين المكسب لجميع القنوات وبدء/إيقاف تسجيل الإشارات المعروضة. يتم تخزين البيانات إشارة في ملف على القرص الثابت في الكمبيوتر. يتم تعيين مسار الملف في القائمة التكوين. بالإضافة إلى معلمات التسجيل، يسمح الإطار الرئيسي لبدء وإيقاف عملية التحفيز. يتم عرض التحفيز المستمر الحالي التي يتم تمريرها من خلال التحفيز الكهربائي في الدماغ الحيواني في الوقت الحقيقي على الشاشة النافذة الرئيسية. معلمات إشارة التحفيز مضبوطة مسبقاً في إطار إعدادات المعلمة التحفيز. من الممكن تعريف أحادية أو ثنائية الطور تحفيز نبض القطارات وتعيين جميع التحفيز استخداماً المعلمات نبض مثل نبض العرض، مطال النبض، على سبيل المثال الوقت بين البقول وما إلى ذلك (للتفاصيل انظر الشكل 4). يتم عرض الدالة نبض التحفيز التي تنتج من قيم المعلمة المحددة مسبقاً في عرض رسم في إطار مولد التحفيز.

تم تصميم البرنامج توس وفقا للجوانب قابليتها للاستخدام. إمكانية استخدام البرنامج عامل أساسي لضمان التقدم السلس لتجربة لاسلكية التحفيز/تسجيل وبيئة عمل مريحة وآمنة. كما أنه يساعد على تحسين إمكانية تكرار نتائج التجربة.

تسجيل واحد-وحدة البيانات والتحفيز الكهربائي

وسجلت خارج الخلية وحدة متعددة النشاط تباعا في والاكيميه أقل شأنا من مسرى مزروع نفس استخدام توس ونظام تسجيل المربوطة تقليدية. ويبين الشكل 5 ممثلة من البيانات الخام المسجلة باستخدام كل من نظامي بينما الحيوان كانت تتحرك بحرية في حقل مفتوح. وتقترح المقارنة المباشرة من الإشارات مماثلة من الطول الموجي سبايك ومستويات الضوضاء (الشكل 5A و 5B). مظاهرة في النموذج سبايك هو مبين في A 'وب'.

نظراً للفئران لم تحاول إزالة مرحلة توس الرأس بعد عملية جراحية وخلال الأيام اللاحقة، كان من المفترض أن لا تتداخل إلى حد كبير مع تلك الحركات، ولم تتسبب في عدم الراحة. وهكذا، كان مشكلة شائعة في تسجيلات المربوطة للفئران باستخدام توس، تجنبها مثل إزالة ومضغ الموصلات والكابلات. في الواقع، كانت الفئران مع مرحلة الرأس توس قادرة على استكشاف مجال مفتوح وزائد المتاهة (sهة 1 فيلم) العارضة العادية المعابر، تربية والاستمالة السلوكيات.

بالإضافة إلى ذلك، أثارت تحفيز المعلمات المستخدمة مع توس أو النظام المربوطة التقليدية إلى نفس النتيجة السلوكية، وهنا هربا من السلوك. ابتداء من 100 Μa، السعة الحالية التحفيز وزادت خطوة بخطوة حتى تم التوصل إلى عتبة الهروب-الحد الأدنى كثافة الحالية المنتجة لتشغيل أو القفز--وكان قد آثار سلوك الهروب. العتبات الفردية الهروب من الفئران 4 مماثلة عند استخدام كلا النظامين (الشكل 5).

figure-results-1
رقم 1: توس ميكرويليكترودي unit. (1) تسجيل وحيد القطب/تيترودي، (2) التحفيز الكهربائي، المجلس اتصال الألياف (3) قطب، كابلات الاتصال (4) مرونة، السلك (5) الأرض، المجلس (6) موصل، موصل (7) ذكر أو أنثى لنظام توس (A)؛ وحدة ميكرويليكترودي توس متصلاً المضخم (8) وصاحب (9)؛ (ب) جاهزة لضمها إلى إطار ستيريوتاكسيك (ج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-2
الشكل 2 : عرض أعلى من مرحلة الرأس توس شنت وحدة نمطية (A) دون إمدادات الطاقة المتوازي. مجموع الأبعاد: الارتفاع 12.5 متر، عمق 24 مم (19.3 مم + 4.7 مم)، عرض 22.1 مم، الوزن: 5.96 زاي أسفل طريقة العرض (ب) عرض موصل وحدة القطب؛ إمدادات الطاقة المتوازي، ارتفاع 9 مم، عمق 26 مم، عرض 20 مم، وزن ز 6 (ج)؛ لمحة عامة عن توس المكونات المستخدمة لهذا الاختبار: المرحلة (1) رئيس وحدة مع البطاريات التي شنت على جمجمة animal´s، وحدة الإرسال والاستقبال (2) متصل بالكمبيوتر منفذ USB، برامج توس (3) (د)؛ صور الفئران تتحرك بحرية وعرض مرحلة الرأس توس متصلاً بوحدة ميكروليكترودي سابقا مزروع (ﻫ) والبرمجيات توس تظهر إشارات مسجل المثالية (F). مرحلة الرأس توس لوازم أنماط التحفيز الوقت الحقيقي تعيين عبر واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج توس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-3
الشكل 3: توس البرمجيات واجهة المستخدم الرسومية، تسجيل الشاشة. تسجيل أداء توس مع قطب واحد تسجيل قطبين، مزروع في والاكيميه أقل شأنا، يرد على الشاشة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-4
الشكل 4: واجهة المستخدم الرسومية البرنامج توس. تنشيط شاشة (A) وتحفيز المعلمة المواصفات (ب). تنشيط إشارة المعلمات (ج) مثل عرض النبض (بكسو)، النبض السعة (بكسا)، جملة نبض التأخير (النازحين داخليا)، والوقت بين النبضات (وت)، نبض كل الوقت بين القطارات (مركبات ثلاثي بوتيل القصدير) والسكك الحديدية (PPT) قابلة للتعديل عبر واجهة المستخدم الرسومية البرنامج توس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-5
الشكل 5 : مقارنة نوعية بين إشارة متعددة الوحدات المسجلة اكستراسيلولارلي مع توس (A) وإعداد تسجيل سلكي (ب). تم الحصول على تسجيلات كلا من نفس توس ميكروليكترودي وحدة (مقاومة 0.5MOhm) مزروع في والاكيميه أدنى. المسافة المحورية بين جهات الاتصال الكهربائي تسجيل اثنين كان ما يقرب من 400 ميكرون. تسجيل عرض النطاق الترددي للنظام السلكي وتوس كانت متطابقة (500 هرتز... 5 كيلو هرتز)، أخذت عينات الإشارات مع 40 كيلو هرتز (سلكية النظام) و 32 كيلو هرتز (توس). وسجلت كلا النظامين نشاط وحدة متعددة مع نوعية إشارة مماثلة. لا يوجد أي اختلاف واضح في إطلاق المعدلات بين توس وتسجيلات السلكي. تظهر الموجي إمكانات العمل من العصبية من كل التسجيلات في A 'وب'. معايير التحفيز مماثلة ضرورية للفئران 4 للوصول إلى عتبة الهروب باستخدام نظام المربوطة (TS) أو توس (ج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-6
الفيلم 1: هو جرذ مثالية نستعرض السلوك الاستكشافي العادي أثناء test. المتاهة زائد توس يسمح للحيوان بدخول الأسلحة مفتوحة ومغلقة دون أسلاك الحصول على متشابكة حتى في جهاز الاختبار، ومع ذلك صغيرة وخفيفة يكفي ذلك لأنها لا تكاد تذكر يتداخل في المهمة نفسها. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، قدم نظام تسجيل وتنشيط لاسلكية متاحة على نطاق واسع للدراسات الكهربية والسلوكية في الانتقال بحرية الحيوانات. تم التحقق من توس في فحوصات السلوكية باستخدام والاكيميه أدنى كهيكل نموذجي. وقد نهج توس العديد من المزايا الموجودة. أولاً، أن النظام يستخدم محمولة توس رئيس-مرحلة واحدة مزودة المضخم وبطارية قابلة لإعادة الشحن، مما يسمح لتسجيلات طويلة الأجل مستقرة ليصل إلى 1 ح مع البطارية نفسها وبعد العمليات اللاسلكية لتصل إلى 5 م. ثانيا، ومرحلة الرأس توس الضوء، والاتفاق، وتزن 12 ز بما في ذلك الضرب، وقد وضعت لمنع الفئران من إزالة مرحلة الرأس ومضغ الأسلاك. كان جيد التحمل بالحيوانات منذ أي تأثير على مرجع السلوكية animal´s مع ودون توس لوحظ المرحلة الرأس، مما يجعل النظام المنطبق على مجموعة واسعة من المهام السلوكية. وثالثاً، يحيل النظام في الوقت الحقيقي. رابعا، من خلال تسجيل ثنائي الاتجاه المتزامنة وحفز النشاط العصبي، يوفر النظام أداة متطورة لتقييم العلاقات السببية بين أنماط التنشيط محددة من الدماغ والسلوك، وبالتالي التغلب على أوجه القصور نظم أحادي الاتجاه. هذه الميزة يجعل الأسلوب قيمة خاصة في ميدان تحفيز الدماغ العميق، الذي عادة ما يتطلب دقة التقييم والرصد، وتعديل معلمات التحفيز خلال التجارب السلوكية الطويلة الأجل. أخيرا، قد وضعت وحدة ميكروليكترودي القابلة للغرس مزمنة مع تسجيل متكامل والتحفيز والقطب المرجعية التي يمكن أن تكون بسهولة زرعها أثناء عملية جراحية ستيريوتاكسيك تقليدية. من وجهة النظر هذه، هو توس نظام لاسلكي متكامل مما يزيد من إمكانية تكرار نتائج تجارب التنشيط والتسجيل. جودة التسجيل توس أبدى لتكون مشابهة لجودة التسجيل حققت مع نظام تسجيل سلكي متاحة تجارياً (انظر الشكل 5).

ومن المعروف على نطاق واسع أن التحفيز الكهربائي والاكيميه أقل شأنا في الفئران يتسبب واضحة سلوك الهروب تتميز بتشغيل أو القفز، الذي يحاكي ردود فعل الخوف انتزع بالتحديات البيئية11،12، 13. كان الناجمين عن هذا السلوك في هذه الدراسة عن طريق تنشيط والاكيميه رديئة باستخدام نظام المربوطة التقليدية أو توس. من أجل اختبار فعالية التحفيز توس، قورنت عتبات الهروب – الحد الأدنى الحالي كثافة إنتاج قيد التشغيل أو القفز – استخدام كلا النظامين. الفئران في مرحلة الرأس توس قادرة على تشغيل بسرعة، والقفز والتسلق بالخروج من حقل مفتوح، عرض أي سلوك الهروب نموذجي، مع قدر أكبر من حرية الحركة. الأهم من ذلك، عتبات الهروب كانت مماثلة مقارنة بالنظام التقليدي المربوطة. معا، استخدم نموذج نوعا من تحدي لاختبار قدرة توس، الذي كان يتقن بطريقة خالية من المتاعب.

توس أيضا مناسب لتجارب التحفيز الكهربائي المزمن منذ وحدة ميكروليكترودي مزروع يسمح الاستخدام المزمن. توس يسمح تعديل معلمات التحفيز الحالية بدقة في طريقة للكشف عن دقة بالتردد ومقدار التحفيز الحالية التي فعالة للحصول على رد سلوكية. بالإضافة إلى ذلك، وحفز هذا الحيوان نفسه مع نفس العتبة الحالية بعد 3 أيام وقد أثارت نفس الاستجابة السلوكية المرجوة. وهذا يوحي بأن الأنسجة حول تلميح التحفيز الكهربائي تضررت لا بتحفيز الحالية التي عادة ما يتطلب زيادة تحفيز ستريك الحالية مع التحفيز المتكرر من أجل الحصول على نفس الاستجابة السلوكية.

وعلاوة على ذلك، فمن الممكن لتقليل الوقت تجريبية إلى حد كبير لأن توس الصغرى-مشجعا بتحديث معلمات التحفيز في الوقت الحقيقي عندما يتغير المجرب لهم في واجهة المستخدم الرسومية. أخرى المنبهات الكهربائية19 تستخدم للحاجة إلى البحث السريري لإعادة برمجتها لتحفيز المعلمة التحديث. في تلك الحالات، تمت برمجة الجهاز بالربط الحيوان عن طريق كبل لوحدة برمجة. هذا غير مطلوب عند استخدام في توس.

وأخيراً، يتم إصلاح البطارية إلى أعلى من مرحلة توس الرأس ويربط كهربائياً إلى مرحلة الرأس عبر موصل مغناطيس دبابيس اثنين للتبادل السهل للبطارية. وميزة من خلال التجربة أنه من الممكن تغيير البطارية دون قطع مرحلة توس رئيس وحدة مزروع القطب، الذي أكثر راحة للحيوان. خلال هذه الدراسة استخدمنا بطارية وقت العملية التي فقط ح 1. في حالة التجربة وقتاً أطول من ح 1، من المستحسن أن يكون بطارية مشحونة إضافية متوفرة. يمكن توصيل توس استبدال البطاريات القابلة لإعادة الشحن مع قدرة mA (ط) 230 لوقت العملية ح 1 أو mA (ثانيا) 450 لحوالي 2.5 ح وقت العملية. كلا النوعين من بطاريات يمكن إعادة شحنها تماما في 15 دقيقة.

وباختصار، يصف هذه الدراسة العملية توس مصممة لحفز العصبية وتسجيل من التصرف بحرية الحيوانات الصغيرة. يتم تقديم مجموعة متكاملة تماما من الوحدة ميكروليكترودي القابلة للغرس، ومرحلة الرأس والمتلقي والبرمجيات كذلك. جودة التسجيل اللاسلكية والتحفيز مماثلة إلى أن من المربوطة تسجيل النظام مع الميزة كونها أكثر مريحة وخفيفة وآمنة للحيوان. ولذلك، يمكن استخدام توس ليحل محل النظام المربوطة بحيث أنه لا يقيد حركة الحيوان ويوفر طريقة مرنة للتحكم في تنشيط وتسجيل العصبية في ظل الظروف حيث نهج أخرى سيكون صعباً أو مستحيلاً. ولذلك، يمكن توس أداة هامة للتحقيق في نشاط كيف الكهربائية في الدوائر العصبية المعرفة يولد أشكالاً معينة من السلوك، مسألة أساسية في علم الأعصاب.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توماس أوفه مؤلفين وتوماس ساشا هم أصحاب "توماس تسجيل شركة محدودة"، الذي يقوم بتطوير المنتجات المستخدمة في هذه الدراسة والمتعلقة بموضوع البحث العامة المبينة في هذه الورقة. وبالإضافة إلى ذلك، يتلقى "هويل ديرك المؤلف" المشارك الدخل من "توماس تسجيل شركة محدودة". فقد يستفيد ماليا من هذا الظرف إذا كانت الشركة ناجحة في تسويق منتجاتها التي تتعلق بهذا البحث. تسجيل "توماس" والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة خصص لقسم العلوم العصبية السلوكية والتجريبية وعلم النفس البيولوجي-فيليبس جامعة ماربورغ دون أي تهمة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذا العمل كان يدعمها بحث منحة من "الاتحاد الألماني لرابطات البحوث الصناعية" (AiF؛ منح رقم: KF2780403JL3).

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
نظام توماس اللاسلكي (TWS) الإصدار 2.0Thomas RECORDING GmbHAN001165نظام توماس اللاسلكي (TWS) الإصدار 2.0 هو نظام قياس عن بعد محمول متعدد القنوات مزود بكمبيوتر محمول ونظام تشغيل Microsoft Windows مثبت مسبقا وبرنامج تحكم TWS. يتضمن TWS: ضوضاء منخفضة 4 قنوات قبل – ومكبر صوت رئيسي قابل للبرمجة مع عرض نطاق ترددي ثابت ، قناة واحدة ثابتة & NDASH ؛ محفز التيار لتطبيق نبضات التيار ثنائي الطور ، ومحفز دقيق قابل للبرمجة ، ونظام موصل قابل للزرع ، ووحدة مرحلة رأس أساسية للتركيب على. يتم تسليم النظام مع جهاز إرسال واستقبال مع اتصال منفذ USB لأجهزة الكمبيوتر المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية ، وبرنامج التحكم الذي يعمل تحت نظام التشغيل Microsoft Windows. يمكن استخدام نظام TWS للتحفيز العصبي خارج الخلية والتسجيل في الصغيرة التي تتصرف بحرية (مثل الفئران وخنازير غينيا). يمكن تكييف هذا النظام لاستخدامه في الكبيرة (مثل الرئيسيات) أيضا.
برنامج لنظام توماس اللاسلكي (TWS)Thomas RECORDING GmbHمتضمن في AN001165يعمل برنامج نظام توماس اللاسلكي تحت نظام التشغيل Microsoft Windows ويوفر واجهة المستخدم الرسومية (GUI) لنظام توماس اللاسلكي (TWS). توفر واجهة المستخدم الرسومية TWS تحكما كاملا في وظائف TWS وتسجيل 4 قنوات وتحفيز قناة واحدة.
رباعي قابل للزرع للتسجيل (4 قنوات) والتحفيز (قناة واحدة)Thomas RECORDING GmbHAN001132تيترودي قابل للزرع للتسجيل (4 قنوات) والتحفيز (قناة واحدة) للاستخدام مع أنظمة توماس اللاسلكية (TWS).
مواصفات تسجيل رباعي: مادة ألياف الترود: ألياف التنغستن البلاتينية المعزولة بزجاج الكوارتز ، ألياف التيترود القطر الخارجي: 100 & micro ؛ م ، شكل الطرف D ، مقاومة 0.5-0.8MOHm ؛ القطب المرجعي: شكل الطرف: D ؛ مقاومة: 300-500 كيلو أوم ؛ المواد: الكوارتز زجاج معزول البلاتين / التنغستن. مواصفات قطب التحفيز: مادة الألياف: البلاتين / الإيريديوم ، القطر: 125 وميكرو ؛ م ، ورنيش معزول ، شكل تلميح: D ، مقاومة: < ؛ 10 كيلو أوم ، يمكن تحديد أبعاد القطب الكهربائي من قبل المستخدم
النهائي قطب كهربائي صغير قابل للزرع للتسجيل (قناة واحدة) والتحفيز (قناة واحدة) ThomasRECORDING GmbHAN001118قطب كهربائي صغير قابل للزرع للتسجيل (قناة واحدة) والتحفيز (قناة واحدة) للاستخدام مع أنظمة توماس اللاسلكية (TWS).
مواصفات قطب التسجيل: مادة ألياف القطب: ألياف التنغستن البلاتينية المعزولة بزجاج الكوارتز ، القطر الخارجي لألياف القطب: 80 وميكرو ؛ م / 250 وميكرو ؛ م (يرجى التحديد) ، شكل الطرف D ، مقاومة 0.5-0.8MOHm ؛ القطب المرجعي: شكل الطرف: D ؛ مقاومه. 300-500 كيلو أوم ؛ المواد: الكوارتز زجاج معزول البلاتين / التنغستن. مواصفات قطب التحفيز: مادة الألياف: البلاتين / الإيريديوم ، القطر: 125 وميكرو ؛ م ، ورنيش معزول ، شكل تلميح: D ، مقاومة: < ؛ حامل 10kOhm
لزرع القطب الكهربائيThomas RECORDING GmbHAN000838قضيب معدني منحني خاص لزرع الأقطاب الكهربائية الدقيقة لحاملي الأقطاب الكهربائية القياسية. يستخدم القضيب لحمل قطب كهربائي قابل للزرع. يتم تثبيت القطب القابل للزرع على القضيب باستخدام غراء خاص قابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING (AN001080). (حامل القطب غير مدرج)
مصدر طاقة مجمع بديل لنظام توماس اللاسلكي (3,7 فولت / 230 مللي أمبير في الساعة)توماس تسجيلينغ GmbHAN001208بطارية قابلة لإعادة الشحن بديلة (تراكم) لنظام توماس اللاسلكي بسعة 230 مللي أمبير لمدة ساعة تقريبا من وقت التشغيل. (الحجم: 27 مم × 20 مم × 6 مم ، تطبيق الوزن 6 جرام)
استبدال مصدر طاقة المجمع لنظام توماس اللاسلكي (3,7 فولت / 450 مللي أمبير في الساعة)توماس ريدينغ جي إمبي إتش AN001209بطارية قابلة لإعادة الشحن بديلة (تراكم) لنظام توماس اللاسلكي بسعة 450 مللي أمبير لأكثر من 1 ساعة من وقت التشغيل. (الحجم: 48 مم × 30 مم × 4 مم ، تطبيق الوزن 11 جرام)
شاحن تراكمي لنظام توماس اللاسلكي (TWS) المجمع القابل لإعادة الشحنThomas RECORDING GmbHAN001207شاحن يعمل بالتيار الكهربائي لنظام Thomas Wirless System (TWS) المراكم القابلة لإعادة الشحن (AN001209 و AN001209) الغراء
القابل للذوبان في الماءThomas RECORDING GmbHAN001080Thomas RECORDING غراء القطب القابل للذوبان في الماء هو منتج تم اختياره خصيصا للاستخدام مع الأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع في أبحاث علم الأعصاب. تضمن خصائصه الفريدة اتصالا صلبا بين القطب الكهربائي وجهاز التركيب على الرغم من أنه يمكن إزالته بسهولة بالماء الدافئ. يمكن استخدام غراء القطب الكهربائي القابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING خارج الصندوق ، دون أي تحضير يستغرق وقتا طويلا. غراء القطب الكهربائي القابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING ليس ضارا بالبشر أو أو البيئة. الكمية: 1 صندوق من 10 جرام
مضخم تفاضلي مصغرThomas RECORDING GmbHAN000329مكبر الصوت المسبق التفاضلي المصغر ، Model MDPA-2 عبارة عن مكبر صوت مسبق للإدخال التفاضلي ذو قناتين مصمم لتسجيلات منخفضة الضوضاء من الأنسجة القابلة للإثارة. وهو مخصص للتسجيل خارج الخلية بالتزامن مع زرع أقطاب كهربائية دقيقة قابلة للزرع لتطبيقات المتحركة بحرية باستخدام نظام توماس اللاسلكي (TWS). يتم توصيل مكبر الصوت التفاضلي المصغر ثنائي القناة (MDPA-2) بالأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع لتوفير مرحلة التضخيم الأولية بمقدار عشرة أضعاف. من الناحية المثالية ، يتم استخدام أقطاب البلاتين / التنغستن المعزولة بزجاج الكوارتز Thomas RECORDING للحصول على نتائج تسجيل مثالية مع سعات إشارة عالية ومستويات ضوضاء منخفضة. يحتوي MDPA-2 على مدخلات إضافية مشتركة للأرض وقطب مرجعي.
كابل التوصيلThomas RECORDING GmbHAN000330كابل توصيل لتوصيل مكبر الصوت التفاضلي المصغر Thomas (MDPA-2) بمكبر صوت رئيسي ومصدر طاقة تراكمي.
مصدر طاقة قابل لإعادة الشحن لمضخم الصوت المصغرThomas RECORDING GmbHAN000328مصدر طاقة مجمع قابل لإعادة الشحن لمضخم التفاضلي المصغر (MDPA-2).
شاحن تراكم (الولايات المتحدة)شاحن تراكم AN000167 Thomas RECORDING GmbHلمصدر الطاقة AN000328 (مدخل مأخذ الطاقة الرئيسي في الولايات المتحدة)
شاحن المجمع (الاتحاد الأوروبي)شاحن تراكم Thomas RECORDING GmbHAN000168لمصدر الطاقة AN000328 (موصل مأخذ الطاقة الرئيسي في الاتحاد الأوروبي)
مكبر صوت تفاضلي / مكبر صوت رئيسي / مرشح ممر النطاقThomas RECORDING GmbHAN000677مكبر الصوت الرئيسي TREC AC (LabAmp-03) هو مكبر صوت رئيسي تفاضلي أحادي القناة للتطبيقات الفيزيولوجية العصبية (مثل التسجيل خارج الخلية باستخدام أقطاب كهربائية دقيقة). تم تصميم هذه الأداة للعمل مع مكبر الصوت التفاضلي المصغر ، موديل MDPA-2. تحتوي القناة المفردة ل LabAmp-03 على مرحلة مكبر للصوت تفاضلي عالي الكسب ومنخفض الضوضاء متبوعة بمرشحات منخفضة التردد وعالية التردد. يحتوي مكبر الصوت على مضخمي مرشح مختلفين ، مرشح نشاط وحدة واحدة (SUA) &ndash. مكبر للصوت ومضخم مرشح جهد المجال المحلي (LFP) ، كلاهما متصل بالتوازي في مسار الإشارة. يوفر وضع التسجيل مستويين من كسب الإشارة (x10 ، x100) في المرحلة الأولى و 4 مستويات إضافية (x5 و x10 و x25 و x50) في مرحلة مكبر الصوت النهائية. كل مكبر للصوت له خصائص ممر نطاق ترددي مختلفة لنشاط الوحدة الواحدة (SUA) 500 هرتز & hellip; 20 كيلو هرتز وإمكانيات المجال المحلي (LFP) 0,1 هرتز & hellip ؛ 140 هرتز. تم دمج شاشة الصوت وتمييز النافذة في الجهاز. يحتوي LabAmp-03 على شاشة صوتية مدمجة مع مكبر صوت. توفر هذه الوحدة استنساخا صوتيا للإشارات الفيزيولوجية الكهربية. تجمع الوحدة بين مكبر الصوت في حزمة مدمجة ومتينة. هذا مناسب بشكل خاص لمراقبة إطلاق النار العصبي وتقلصات العضلات. يتم توصيل إدخال شاشة الصوت داخليا بمخرج مضخم الصوت SUA-Filter. يتم تسليم LabAmp-03 مع مصدر طاقة خارجي لنطاق جهد تشغيل الطاقة الرئيسية من 100-240 فولت تيار متردد / 50-60 هرتز.
راسم الذبذباتUSB Thomas RECORDING GmbHAN001096USB PC Oszilloskop ، 2 قناة. راسم الذبذبات ثنائي القناة للكمبيوتر الشخصي مناسب تماما للاستخدام المحمول على جهاز كمبيوتر محمول والتثبيت الدائم في خزانات التحكم والمعدات الصناعية والعديد من التطبيقات الأخرى التي تتطلب راسم الذبذبات الصغير وخفيف الوزن والقوي. يتم توصيل راسم الذبذبات هذا بخرج إشارة مكبر الصوت الرئيسي لعرض النشاط المسجل خارج الخلية أثناء تشغيل الأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع لنظام توماس اللاسلكي (TWS). يمكن للمستخدم الحصول على بيانات القياس عبر العديد من واجهات البيانات مباشرة على جهاز الكمبيوتر مع يتضمن برامج الكمبيوتر.
أنظمة التحفيزمتعددة القنواتSTG3008-FAلمولد التحفيز الحالي (STG) والتحفيز المدفوع بالجهد بثلاث وظائف: التحفيز المدفوع بالتيار ، والتحفيز المدفوع بالجهد ، والتحكم والتوقيت. يتوفر STG مع 2 أو 4 أو 8 قنوات إخراج مستقلة. تتميز STG بوحدات عزل متكاملة لكل قناة إخراج ، وهي قادرة على توفير أي شكل موجة تعسفي.
واقي الغطاء للقطب الكهربائيThomas RECORDING GmbHAN001193غطاء واقي لوحدة القطب الكهربائي القابل للزرع لنظام توماس
اللاسلكي مقص المعداتالجراحية ، ملقط غير حاد ، ملاعق ، مقص جراحي ، مثقاب أسنان ، وأعواد قطنية
الأدوية والمواد الكيميائيةإيزوفلوران ، زيلوكائين ، ترامادول هيدروكلوريد (ترامادول-سي تي ، أبزد-فارما GmbH ، أولم ، ألمانيا) ، مرهم العين ديكسبانتينول (بيبانثين ، باير إيه جي ، ليفركوزن ، ألمانيا) ، 3٪ بيروكسيد الهيدروجين ، بوفيدون - اليود (بيتاسودونا ، مونديفارما GmbH ، ليمبورغ ، ألمانيا) و 70٪ إيثانول ؛
مواد التثبيت بما في ذلكمسامير الفولاذ المقاوم للصدأ (BN650 M1.2x5 ؛ 4.7 مم) ، راتنج الأكريليك (Paladur ، Heraeus Holding GmbH ، Hanau ، ألمانيا) ، الغراء فوق البنفسجي (Cyberbond U3300 ، Cyberbond Europe GmbH ، ألمانيا) وواقي الغطاء (Thomas Recording GmbH ، Giessen ، ألمانيا) ؛
موادقفازات ، وسادة تدفئة ، محاقن ، ومحلول ملحي فسيولوجي.
أداة تجسيمية للحيوانات الصغيرة (SASI)Thomas RECORDING GmbHAN000287يجب اختيار النموذج وفقا للحيوان (الجرذ ، خنزير غينيا ، ، إلخ) المستخدم في الدراسة
كاميرا فيديوEverFocus EverFocus، الموديل: EQ150
مجالمصنوع من الأكريليك الشفاف أو الرمادي ، وله شكل دائري بقياس 40x40x40 سم
متاهةمرتفعة بالإضافة إلىمصنوع من الأكريليك الرمادي ويتكون من ذراعين مفتوحين (طولهما 50 سم × عرض 10 سم) وذراعين مغلقين (بطول 50 سم × عرض 10 سم ، مع جدران بارتفاع 40 سم) تمتد من منصة مركزية مرتفعة 50 سم فوق الأرض.
تعمل إضافية مفتوح

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rao, R. P., Mielke, F., Bobrov, E., Brecht, M. Vocalization-whisking coordination and multisensory integration of social signals in rat auditory cortex. Elife. 3, e03185(2014).
  2. Tseng, W. T., Yen, C. T., Tsai, M. L. A bundled microwire array for long-term chronic single-unit recording in deep brain regions of behaving rats. J. Neurosci. Methods. 201 (2), 368-376 (2011).
  3. Ball, D., et al. Rodent scope: a user-configurable digital wireless telemetry system for freely behaving animals. PLoS One. 9 (2), e89949(2014).
  4. Chien, C. N., Jaw, F. S. Miniature telemetry system for the recording of action and field potentials. J. Neurosci. Methods. 147 (1), 68-73 (2005).
  5. Hawley, E. S., Hargreaves, E. L., Kubie, J. L., Rivard, B., Muller, R. U. Telemetry system for reliable recording of action potentials from freely moving rats. Hippocampus. 12 (4), 505-513 (2002).
  6. Alam, M., Chen, X., Fernandez, E. A low-cost multichannel wireless neural stimulation system for freely roaming animals. J. Neural. Eng. 10 (6), 066010(2013).
  7. Xu, S., Talwar, S. K., Hawley, E. S., Li, L., Chapin, J. K. A multi-channel telemetry system for brain microstimulation in freely roaming animals. J. Neurosci Methods. 133 (1-2), 57-63 (2004).
  8. Angotzi, G. N., Boi, F., Zordan, S., Bonfanti, A., Vato, A. A programmable closed-loop recording and stimulating wireless system for behaving small laboratory animals. Sci. Rep. 4, 5963(2014).
  9. Ativanichayaphong, T., He, J. W., Hagains, C. E., Peng, Y. B., Chiao, J. C. A combined wireless neural stimulating and recording system for study of pain processing. J. Neurosci. Methods. 170 (1), 25-34 (2007).
  10. Ye, X., et al. A portable telemetry system for brain stimulation and neuronal activity recording in freely behaving small animals. J. Neurosci. Methods. 174 (2), 186-193 (2008).
  11. Brandão, M. L., Tomaz, C., Leão-Borges, P. C., Coimbra, N. C., Bagri, A. Defense reaction induced by microinjections of bicuculline into the inferior colliculus. Physiol Behav. 44, 361-365 (1988).
  12. Brandão, M. L., Melo, L. L., Cardoso, S. H. Mechanisms of defense in the inferior colliculus. Behav Brain Res. 58, 49-55 (1993).
  13. Melo, L. L., Cardoso, S. H., Brandão, M. L. Antiaversive action of benzodiazepines on escape behavior induced by electrical stimulation of the inferior colliculus. Physiol Behav. 51, 557-562 (1992).
  14. Paxinos, G., Watson, P. The rat brain in stereotaxic coordinates. , 3rd ed, Academic Press. San Diego, CA. (2007).
  15. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
  16. Pellow, S., Chopin, P., File, S. E., Briley, M. Validation of open:closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat. J Neurosci Methods. 14, 149-167 (1985).
  17. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J. Vis. Exp. (65), e3564(2012).
  18. Merrill, D. R., Bikson, M., Jefferys, J. G. Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols. J Neurosci Methods. 141, 171-198 (2005).
  19. Ewing, S. G., Porr, B., Riddell, J., Winter, C., Grace, A. A. SaBer DBS: A fully programmable, rechargeable, bilateral, charge-balanced preclinical microstimulator for long-term neural stimulation. J Neurosci Methods. 213, 228-235 (2013).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Wireless Neural InterfaceBidirectional RecordingNeural StimulationFreely Behaving RatsTelemetric SystemInferior ColliculusMultichannel RecordingHead Stage ImplantationStereotaxic SurgeryOpen Field Assay

مقالات ذات صلة