يوضح هذا البروتوكول كيفيه استخدام نظام إلكتروفيزيولوجي لتحفيز الحلقة المغلقة التي تسببها أنماط نشاط الخلايا العصبية. كما يتم توفير نموذج التعليمات البرمجية Matlab التي يمكن تعديلها بسهوله لأجهزه التحفيز المختلفة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
استخدام العصبية النشاط Spiking لتحريك المحفزات حلقه مغلقه في التجارب الفسيولوجية العصبية
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
نظم العصبية حلقه مغلقه استخدام أنماط النشاط العصبية لتحفيز المحفزات ، والتي بدورها تؤثر علي نشاط الدماغ. وهذه النظم المغلقة موجودة بالفعل في التطبيقات السريرية ، وهي أدوات هامه للبحوث الاساسيه في المخ. ومن التطورات الحديثة المثيرة للاهتمام بشكل خاص دمج نهج الحلقات المغلقة مع optogenetics ، بحيث يمكن للأنماط المحددة للنشاط العصبي ان تؤدي إلى تحفيز بصري لمجموعات عصبيه مختاره. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب إنشاء نظام إلكتروفيزيولوجي لتجارب الحلقات المغلقة. هنا ، يتم توفير رمز Matlab جاهزه للتطبيق لأثاره المحفزات علي أساس نشاط واحد أو الخلايا العصبية المتعددة. يمكن تعديل نموذج التعليمه البرمجية هذا بسهوله استنادا إلى الاحتياجات الفردية. علي سبيل المثال ، فانه يظهر كيفيه تشغيل محفزات الصوت وكيفيه تغييره لتشغيل جهاز خارجي متصل بمنفذ تسلسلي للكمبيوتر. تم تصميم البروتوكول المعروض للعمل مع نظام تسجيل الخلايا العصبية شعبيه للدراسات الحيوانية (نيوالينيكس). ويتجلى تنفيذ التحفيز حلقه مغلقه في الفئران مستيقظا.
المقدمة
والهدف من هذا البروتوكول هو شرح كيفيه تنفيذ التحفيز حلقه مغلقه في التجارب الفسيولوجية العصبية. الاعداد النموذجي للتجارب حلقه مغلقه في علوم الأعصاب ينطوي علي أثاره المحفزات استنادا إلى قراءات علي الإنترنت من نشاط الخلايا العصبية. هذا ، بدوره ، يسبب التعديلات في نشاط الدماغ ، التالي إغلاق حلقه التغذية المرتدة1،2. هذه التجارب حلقه مغلقه توفر فوائد متعددة علي الاجهزه القياسية حلقه مفتوحة ، وخاصه عندما يقترن optogenetics ، الذي يسمح للباحثين لاستهداف مجموعه فرعيه معينه من الخلايا العصبية. علي سبيل المثال ، استخدم سيج وويلسون التلاعبات حلقه مغلقه لدراسة دور التذبذبات ثيتا في معالجه المعلومات3....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
وقد أجريت جميع الإجراءات الموصوفة هنا ببموجب بروتوكول للبحوث الحيوانية وافقت عليه لجنه رعاية الماشية التابعة لجامعه ليثبريدج.
1-الجراحة
ملاحظه: وقد عرضت إجراءات الجراحة المستخدمة لزرع تحقيقات للتسجيلات الفسيولوجية العصبية في منشورات أخرى24،25،26. التفاصيل الدقيقة للجراحة لتحفيز حلقه مغلقه تعتمد علي نوع من التحقيقات تسجيل المستخدمة ومناطق الدماغ المستهدفة. ولكن في معظم الحالات ، ستتكون الجراحة النموذجية من الخطوات التالية.
- إحضار إلى غرفه الجراحة قفص مع الفئران ليتم زرعها مع مسبار سيليكون أو مصفوفة القطب لتسجيل ا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
فيشر براون النرويج الفئران التي ولدت وترعرعت في الموقع وتعود إلى التعامل معها لمده أسبوعين قبل التجربة. تم زرع محرك التسجيل جراحيا ، علي غرار الأساليب الموصوفة سابقا28،29،30،31،32،33،34. وسجلت إشارات الخلايا العصبية في 32 كيلوهرتز مع نظام الاستحواذ الرقمي. تم تضخيم إشارات الخلايا العصبية لأو.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
البروتوكول الموصوف هنا ، يوضح كيفيه استخدام نظام تسجيل نيوروفيسيولوجي قياسي لاجراء تنشيط الحلقة المغلقة. هذا البروتوكول يسمح أعصاب مع خبره محدوده في علوم الكمبيوتر لتنفيذ سريع مجموعه متنوعة من التجارب حلقه مغلقه مع القليل من التكلفة. وغالبا ما تكون هذه التجارب ضرورية لدراسة التفاعلات السببية في الدماغ.
بعد اعداد الحيوانية وتركيب البرنامج (الخطوات 1 & 2) ، والتجربة حلقه مغلقه تتكون من مرحلتين منفصلة. أولا ، الحصول علي البيانات الاوليه (الخطوة 3) لجمع البيانات لتحديد القوالب المقابلة لنشاط الخلا.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ولا يوجد لدي المؤلفين اي تضارب في المصالح يتعلق بهذا العمل.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل NSERC المنح ديسكفري لل و AG.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Baytril | Bayer, Mississauga, CA | DIN 02169428 | مضاد حيوي; 50 ملغم/مل |
| الفهد 6.4 | NeuraLynx, Tucson, AZ | 6.4.0.beta | واجهات البرامج للحصول على البيانات |
| معدات التسجيل الرقمية Lynx 4SX | NeuraLynx و Tucson و AZ | 4SX | |
| جهاز إرسال المسرح | TBSI | B10-3163-GK | ينقل الإشارة العصبية إلى جهاز الاستقبال |
| Isoflurane | Fresenius Kabi ، تورنتو ، كاليفورنيا | DIN 02237518 | مخدر |
| مسحوق طقم أسنان نفاث & Liqud | Lang Dental ، Wheeling ، US | 1230 | أكريليك الأسنان |
| Lacri-Lube | Allergan ، Markham ، CA | DIN مرهم العين 00210889 | |
| Lido-2 | Rafter 8 ، Calgary | DIN 00654639 | مخدر موضعي ؛ 20 مجم / مل |
| Matlab | Mathworks | R2018b | لمعالجة الإشارات وإثارة الأحداث الخارجية |
| Metacam | Boehringer ، Ingelheim ، DE | DIN 02240463 | مسكن ؛ 5 مجم / مل |
| Netcom | NeuraLynx | v1 | واجهة برمجة التطبيقات (API) التي تتواصل مع |
| مسبار سيليكون | الفهد Cambridge Neurotech | ASSY-156-DBC2 | المزروع |
| الجهاز SpikeSort 3D & nbsp ؛ | تصنيف شكل الموجة إلى الخلية | NeuraLynx ، Tucson ، AZ | SS3D |
| جهاز استقبال الراديو اللاسلكي | TBSI 911-1062-00 | ينقل الإشارة العصبية إلى الوشق الرقمي |
المراجع
- 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....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
