يصف هذا البروتوكول بناء صفيف محرك صغير هجين يسمح بزرع تسعة تيترودقابل قابل للتعديل بشكل مستقل ومسبار واحد قابل للتعديل للأوبتو-السيليكون في منطقتين من مناطق الدماغ في الفئران المتحركة بحرية. كما تبين طريقة لاسترداد بأمان وإعادة استخدام مسبار السيليكون الأوبتو لأغراض متعددة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نظام Microdrive الهجين مع مسبار أوبتو السيليكون القابل ة للاسترداد وTetrode لتسجيل الكثافة العالية في الموقع المزدوج في الفئران المتحركة بحرية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يمكن أن توفر التسجيلات العصبية متعددة المناطق معلومات حاسمة لفهم التفاعلات على نطاق زمني دقيق بين مناطق الدماغ المتعددة. ومع ذلك، فإن تصاميم المحركات الصغيرة التقليدية غالباً ما تسمح فقط باستخدام نوع واحد من الأقطاب الكهربائية للتسجيل من مناطق مفردة أو متعددة، مما يحد من العائد من تسجيلات ملف تعريف وحدة واحدة أو عمق. كما أنه غالباً ما يحد من القدرة على الجمع بين تسجيلات القطب الكهربائي مع الأدوات الوراثية البصرية لاستهداف المسار و / أو نوع الخلية نشاط معين. يعرض هنا مجموعة محرك أقراص صغيرة هجينة للفئران المتحركة بحرية لتحسين العائد ووصف ًا لتلفيقها وإعادة استخدامها لصفيف microdrive. يستخدم التصميم الحالي تسعة tetrodes ومسبار واحد من السيليكون الأوبتو المزروعة في منطقتين الدماغ المختلفة في وقت واحد في الفئران تتحرك بحرية. وtetrodes ومسبار opto-silicon قابلة للتعديل بشكل مستقل على طول محور الظهر في الدماغ لتحقيق أقصى قدر من العائد من وحدة والأنشطة المذبذبة. كما تتضمن صفيفة المحركات الدقيقة هذه مجموعة للمعالجة البصرية الخفيفة والوسيطة للتحقيق في الاستجابات والوظائف الإقليمية أو الخاصة بالخلايا من الدوائر العصبية البعيدة المدى. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استعادة مسبار السيليكون الأوبتو بأمان وإعادة استخدامه بعد كل تجربة. نظرًا لأن صفيف microdrive يتكون من أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تعديل تصميم محركات الأقراص الصغيرة بسهولة لاستيعاب إعدادات مختلفة. وصف لأول مرة هو تصميم مجموعة microdrive وكيفية إرفاق الألياف البصرية إلى مسبار السيليكون لتجارب علم الوراثة البصرية، تليها تصنيع حزمة tetrode وزرع مجموعة في الدماغ الماوس. كما أن تسجيل الإمكانات الميدانية المحلية والتجسس على الوحدة إلى جانب التحفيز البصري الوراثي يدل أيضاً على جدوى نظام صفيف اتّساع الأقراص الدقيقة في الفئران المتحركة بحرية.
المقدمة
من المهم أن نفهم كيف يدعم النشاط العصبي العملية المعرفية، مثل التعلم والذاكرة، من خلال التحقيق في كيفية تفاعل مناطق الدماغ المختلفة بشكل حيوي مع بعضها البعض. لتوضيح ديناميات النشاط العصبي الكامنة وراء المهام المعرفية، وقد أجريت على نطاق واسع الفيزيولوجيا الكهربائية خارج الخلية في الحيوانات تتحرك بحرية مع المعونة من صفائف microdrive1،2،3، 4. في العقدين الماضيين، تم تطوير عدة أنواع من مجموعة microdrive لزرع الأقطاب الكهربائية في مناطق الدماغ متعددة للفئران5،6،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تمت الموافقة على جميع الطرق الموضحة هنا من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) من المركز الطبي جنوب غرب جامعة تكساس.
1. الاستعدادات لأجزاء صفيف microdrive
- طباعة أجزاء صفيف microdrive باستخدام طابعة 3D باستخدام الراتنج نموذج الأسنان (الشكل1A،B). تأكد من أن سمك الطبقات المطبوعة ثلاثية الأبعاد الفردية أقل من 50 درجة مئوية للحفاظ على الثقوب الصغيرة على الأجزاء المطبوعة واضحة وقابلة للحياة.
ملاحظة: مجموعة microdrive يتكون من خمسة أجزاء (الشكل1C):(1) الجسم الرئيسي لمجموعة microdrive، والذي يتضمن تسعة مسامير microdrive لtetrodes والمسمار واحد لمسبار السيليكون (الشكل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم إنشاء صفيف microdrive في غضون 5 أيام. ويرد وصف للجدول الزمني لإعداد المحركات الصغيرة في الجدول 2. باستخدام هذا microdrive، تم زرع تسعة tetrodes ومسبار السيليكون واحد في CA1 فرس النهر وMEC من الماوس [21 أسبوعا من العمر / 29 ز وزن الجسم الذكور pOxr1-Cre (C57BL/6 الخلفية)]، على التوالي. هذا الماوس المعدلة وراثيا يعبر عن كري في MEC الطبقة الثالثة الخلايا العصبية الهرمية. تم حقن الماوس مع 200 nL من AAV5-DIO-ChR2-YFP (titer: 7.7 × 1012 gc/mL) في MEC 10 أسابيع قبل زرع القطب الكهربائي. تم تسجيل LFP.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يوضح البروتوكول كيفية بناء وغرس صفيف محرك صغير هجين يسمح بتسجيل الأنشطة العصبية من منطقتين من الدماغ باستخدام tetrodes قابل للتعديل مستقلة ومسبار السيليكون في الفئران تتصرف بحرية. كما أنه يوضح التجارب البصرية واستعادة مسبار السيليكون بعد التجارب. في حين أن قابل للتعديل السيليكون التحقيق33 أو البصريات السيليكون التحقيق36 زرع أظهرت سابقا في الفئران, هذا البروتوكول له مزايا واضحة في مجموعة tetrode في وقت واحد وزرع التحقيق opto-السيليكون لتوفير مرنة اختيار أنواع التحقيق المزروع.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
وقد دعم هذا العمل جزئيا من الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم في الخارج الزمالات البحثية (HO)، وهبت برنامج العلماء (TK)، وبرنامج علوم الحدود البشرية (TK)، ومؤسسة أبحاث الدماغ (TK)، كلية العلوم والتكنولوجيا اكتساب واكتساب برنامج الاحتفاظ (TK)، ومؤسسة أبحاث الدماغ والسلوك (TK)، ومنحة أبحاث مؤسسة سوميتومو (JY)، منحة أبحاث الباحث الشاب NARSAD (JY). نشكر و. ماركس على التعليقات والاقتراحات القيمة أثناء إعداد المخطوطة.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| # 00-90 برغي | JI Morris | # 00-90-1 / 8 | مسامير EIB |
| # 0-80 الجوز | أجزاء صغيرة | B00DGB7CT2 | الجوز النحاسي لعقد حامل الطويق الليفي |
| # 0-80 برغي | أجزاء صغيرة | B000FMZ57G | برغي آلة نحاسية لتركيب موصل المسبار ، حامل الطويق الليفي ، ومخروط التدريع |
| 22 Ga أنابيب polyetheretherketone أجزاء | صغيرة | SLPT-22-24 | للتوصيل بالمكوك ، 0.025 بوصة القطر الداخلي |
| 23 Ga الأنابيب غير القابل للصدأ | أجزاء صغيرة | HTX-23R | للأسلاك غير |
| القابل للصدأ tetrode 23 Ga | أجزاء صغيرة | HTX-23R-24-10 | لسلك L / الدعم |
| 26 Ga سلك غير قابل للصدأ | صغيرة | GWX-0200 | لأعمدة التوجيه |
| 30 Ga سلك غير قابل للصدأ | أجزاء صغيرة | HTX-30R | للتترود |
| حزمة برامج 3-D CAD | Dassault Systè mes | SolidWorks 2003 | |
| طابعة ثلاثية الأبعاد | FormLab | Form2 | |
| 5.5mil أنابيب عازلة بوليميد | HPC Medical | 72113900001-012 | |
| شريط رقائق الألومنيوم | Tyco | Tyco المواد اللاصقة 617022 شريط رقائق الألومنيوم | مخروط التدريع |
| البديل YSHIELD | HSF54 | للتدريع المخروط | |
| مسامير مخصصة لمحرك الأقراص الصغيرة | AMT | UNM1.25-HalfMoon | نصف القمر غير القابل للصدأ ، قطر 1.5 مم ، 300 ومايكرو ؛ مسامير مخصصة ذات ملعب |
| الخيط ل tetrode microdrive | AMT | Yamamoto_0000-160_9mm | مشقوق غير القابل للصدأ المسمار ، قطر 0.5 مم ، 160 ومايكرو ؛ m الموضوع الملعب ، حسب الطلب لتصميمنا |
| أكريليك الأسنان | Stoelting | 51459 | |
| نموذج الأسنان الراتنج | FormLab | RS-F2-DMBE-02 | |
| أداة Dremel الدوارة | Dremel | نموذج 800 | مثقاب مطحنة |
| أداة العلوم الدقيقة | 19007-05 | ||
| لوحة واجهة كهربائية | Neuralynx | EIB-36-Narrow | |
| الايبوكسي | Devcon | GLU-735.90 | الايبوكسي |
| Dechra | Puralube مرهم العيون | لمنع عيون الفئران من الجفاف أثناء الجراحة | |
| ورقة تلميع الألياف | Thorlabs | LFG5P | لتلميع ملاقط |
| الألياف الضوئية | الدقيقة Protech International | 15-368 | لتحميل / استعادة مسبار السيليكون |
| الذهبي دبابيس | Neuralynx | EIB دبابيس | |
| أنظمة EM | 781500 | 0.010 بوصة سلك فضي عاري | |
| مسرح الرأس | Neuralynx | HS-36 | |
| مقياس مقاومة | BAK للإلكترونيات | نموذج IMP-2 | 1 كيلو هرتز تردد اختبار |
| الزيوت المعدنية | ZONA | 36-105 | لتشحيم مسامير وأسلاك |
| الألياف الضوئية | دوريك | MFC_200 / 260-0.22_50mm_ZF1.25 (ز) _FLT | |
| نظام التسجيل | Neuralynx | Digital Lynx 4SX | |
| كاب ألياف الياقوت | Thorlabs | S90R | لشق شحم السيليكون من الألياف الضوئية |
| أداة العلوم الدقيقة | 29051-45 | ||
| مسبار السيليكون | Neuronexus | A1x32-Edge-5mm-20-177 | الشكل 3 ، 4 أ ، 4 ب ، 5 |
| مسبار السيليكون | Neuronexus | A1x32-6mm-50-177 | الشكل 4C |
| غسيل مسبار السيليكون | Alcon | AL10078844 | منظف العدسات اللاصقة |
| سيليكون | Smooth-On | Dragon Skin 10 FAST | لإعداد قالب microdrive |
| الطلاء الفضي | GC الإلكتروني | 22-023 | الفضة الطباعة II طلاء ، يستخدم للأسلاك الأرضية |
| برغي الجمجمة | أوتو فراي | 2647-10AC | قطر 0.8 مم ، 0.200 مم مقص |
| جراحي قياسي | ROBOZ | RS-5880 | |
| جهاز تجسيمي | Kopf | موديل 942 | |
| بالغراء الفائق | Loctite | LOC230992 | للتطبيق على |
| الملقط الجراحي | الإرشادي ROBOZ | RS-5135 | |
| Tetrode Twister | Jun Yamamoto | TT-01 | |
| أسلاك رباعية | Sandvik | PX000004 |
المراجع
- Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
- Gothard, K. M., Skaggs, W. E., Moore, K. M., McNaughton, B. L. Binding of hippocampal CA1 neural activity to multiple refere....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
