يصف هذا البروتوكول بناء صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة المصممة خصيصا لتسجيل إمكانات المجال المحلي في الجسم الحي من هياكل دماغية متعددة في وقت واحد.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول بناء صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة المصممة خصيصا لتسجيل إمكانات المجال المحلي في الجسم الحي من هياكل دماغية متعددة في وقت واحد.
غالبا ما يحتاج الباحثون إلى تسجيل إمكانات المجال المحلي (LFPs) في وقت واحد من العديد من هياكل الدماغ. يتطلب التسجيل من مناطق الدماغ المرغوبة المتعددة تصميمات مختلفة للأقطاب الكهربائية الدقيقة ، ولكن صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة المتاحة تجاريا غالبا ما لا توفر مثل هذه المرونة. هنا ، يحدد البروتوكول الحالي التصميم المباشر لمصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة المصممة خصيصا لتسجيل LFPs من هياكل دماغية متعددة في وقت واحد على أعماق مختلفة. يصف هذا العمل بناء الأقطاب الكهربائية الثنائية القشرية والمخططة والبطنية الجانبية والكهربائية الدقيقة كمثال. يوفر مبدأ التصميم المحدد المرونة ، ويمكن تعديل الأقطاب الكهربائية الدقيقة وتخصيصها لتسجيل LFPs من أي هيكل عن طريق حساب الإحداثيات المجسمة وتغيير البناء بسرعة وفقا لذلك لاستهداف مناطق الدماغ المختلفة في الفئران التي تتحرك بحرية أو تخديرها. يتطلب تجميع microelectrode أدوات ولوازم قياسية. تسمح صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة المخصصة للمحققين بتصميم صفائف microelectrode بسهولة في أي تكوين لتتبع النشاط العصبي ، مما يوفر تسجيلات LFP بدقة مللي ثانية.
إمكانات المجال المحلي (LFPs) هي الإمكانات الكهربائية المسجلة من الفضاء خارج الخلية في الدماغ. يتم إنشاؤها بواسطة اختلالات تركيز الأيونات خارج الخلايا العصبية وتمثل نشاط مجموعة صغيرة وموضعية من الخلايا العصبية ، مما يسمح بمراقبة نشاط منطقة معينة من الدماغ بدقة مقارنة بتسجيلات EEG على نطاق واسع1. كتقدير ، تتوافق الأقطاب الكهربائية الدقيقة LFP المفصولة ب 1 مم مع مجموعتين مختلفتين تماما من الخلايا العصبية. في حين يتم ترشيح إشارة EEG بواسطة أنسجة المخ والسائل الدماغي الشوكي والجمجمة والعضلات والجلد ، فإن إشارة LFP هي علامة موثوقة للنشاط العصبي المحلي1.
غالبا ما يحتاج الباحثون إلى تسجيل LFPs في وقت واحد من العديد من هياكل الدماغ ، ولكن صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة المتاحة تجاريا غالبا ما لا توفر مثل هذه المرونة. هنا ، يصف البروتوكول الحالي الأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للتخصيص بالكامل وسهلة البناء لتسجيل LFPs في وقت واحد من أي منطقة دماغية مرغوبة على أعماق مختلفة. على الرغم من أن LFPs قد استخدمت على نطاق واسع لتسجيل النشاط العصبي لمنطقة معينة في الدماغ2،3،4،5،6،7،8،9 ، فإن التصميم الحالي السهل القابل للتخصيص يسمح بتسجيل LFPs من أي مناطق دماغية سطحية أو عميقة متعددة11,12 . يمكن أيضا تعديل البروتوكول لبناء أي مصفوفة ميكروكترود مرغوبة من خلال تحديد الإحداثيات المجسمة لمناطق الدماغ وتجميع المصفوفة وفقا لذلك. تسمح لنا هذه الأقطاب الكهربائية الدقيقة ذات معدل أخذ العينات 10 كيلو هرتز ومقاومة 60-70 kΩ (طول 2 سم) بتسجيل LFPs بدقة مللي ثانية. يمكن بعد ذلك تضخيم البيانات بواسطة مضخم صوت مكون من 16 قناة ، وتصفيته (تمرير منخفض 1 هرتز ، وتمرير مرتفع 5 كيلو هرتز) ، ورقمنت.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذا العمل من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات بجامعة فرجينيا. تم استخدام C57Bl / 6 فئران من كلا الجنسين (7-12 أسبوعا) للتجارب. تم الحفاظ على الحيوانات في دورة مظلمة مدتها 12 ساعة / 12 ساعة من الضوء وكان لديها إمكانية الوصول إلى الطعام والماء.
1. بناء القطب الدقيق

الشكل 1: مخطط بناء القطب الدقيق . (أ) إعداد الأسلاك على المنصة مع قضبان التوتر أسفل الأسلاك. (ب) الفجوة بين الأسلاك. (ج) يتم لصق أربع قطع من البلاستيك على الأسلاك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| سي تي إكس | شارع | في إل | SNR | |
| AP (الأمامي / الخلفي) | 2.2 | 1.2 | -1.3 | -3.3 |
| ML (الإنسي / الجانبي) | 1.8 | 1.5 | 1 | 1.5 |
| DV (الظهرية / البطنية) | 0.5 | 3.5 | 4 | 4.75 |
| طول القطب الكهربائي | 4 | 4.75 | 5.25 | 6 |
الجدول 1: إحداثيات وأبعاد الزرع المجسمة للأقطاب الكهربائية الدقيقة.
2. تجميع صفيف القطب الصغير

الشكل 2: بناء القطب الدقيق وأبعاده. (أ) أربعة أزواج من الأقطاب الكهربائية التي تشكلت بعد قطع الأسلاك بالمقص ، كما هو موضح في الشكل 1C (زوجان من أقطاب Ctx-VL وزوجان من أقطاب Str-SNR). أدخل أقطاب كهربائية عميقة البنية (VL و SNR) في الأنابيب الزجاجية وقم بلصق قواعدها بالبلاستيك (النقاط الحمراء). (B) المنظر العلوي: يتم لصق أزواج القطب الكهربائي من (A) في كومة لإنشاء قلب القطب الدقيق. تشير الخطوط الحمراء إلى خطوط الغراء. (ج) منظر جانبي أمامي للرقم (ب). (د) تم توصيل السلك السميك بالأقطاب الكهربائية الدقيقة. (ه) يتم تجميع الأسلاك كما هو موضح ، ويتم كشط الأطراف المعزولة وتقطيعها إلى 2 سم.
3. اتصال Microelectrode بسماعة الرأس

الشكل 3: زرع القطب الدقيق . (أ) يتم ثني الأقطاب الكهربائية القشرية كما هو موضح. (ب) يتم فصل الأسلاك لإنشاء حلقات في النهايات. (ج) يتم لحام التدفق (عند النقاط الحمراء) والأسلاك الحلقية بسماعة الرأس ذات ال 10 سنون، مما يضمن انتقال كل سلك إلى الدبوس المناسب له. (د) يتم زرع سماعة الرأس لتسجيل LFPs. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. وضع علامة على موقع القطب الكهربائي بعد التسجيلات
5. قياس مقاومة القطب الكهربائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا العمل ، تم استخدام الأقطاب الكهربائية الدقيقة LFP لرسم خريطة للنوبة المنتشرة عبر العقد القاعدية11. تم إجراء تسجيلات LFP المتزامنة من القشرة المخية اليمنى قبل الحركية (حيث كان تركيز النوبة) و VL الأيسر والمخطط و SNR (الشكل 4). تم تحديد بداية النوبة على أنها انحراف في أثر الجهد على الأقل ضعف خط الأساس (الشكل 4A ، السهم الأحمر). ويبين مخطط طيف القدرة11 التوزيعات الترددية لل LFPs المسجلة (ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تاريخيا ، تم استخدام صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة على نطاق واسع لتسجيل النشاط العصبي من منطقة معينة في الدماغ ذات أهمية2،3،4،5،6،7،8،9،13. ومع ذلك ، فإن تصميم microelectrode السهل لدينا يسمح بالتسجيل من هياكل متعددة في...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل المعهد الوطني للصحة (RO1 NS120945 ، R37NS119012 إلى JK) ومعهد UVA للدماغ.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مكبر للصوت 16 قناة | أنظمة AM | نموذج 3600 | مكبر للصوت |
| رأب القحف الأسمنت | Coltene | Perm Reeline / Repair Resin Type II Class I Shade - Clear | Cement لحمل الأقطاب الكهربائية |
| الدقيقة Cryostat Microtome | Precisionary | CF-6100 | لتقطيع الدماغ |
| سلك النيكل والكروم المطلي | بالدياميل جونسون ماتي Inc. | 50 وميكرو ؛ م | سلك القطب الكهربائي |
| الدقيق Dremel | Dremel | 300 Series | لحفر ثقوب في جمجمة الماوس |
| Epoxy | CEC Corp | C-POXY 5 | لاصق سريع |
| الإعداد Hemostat | أي | لعقد سماعة الرأس | |
| ملقط | أي | لحمل أقطاب كهربائية | |
| دقيقة مجهر ضوئي | نيكون | SMZ-10 | لرؤية المحاذاة |
| مقياس الأومتر | أي | لقياس | |
| دبابيس المقاومة (الرؤوس والمقابس المطابقة) | وصلات Mill-Max | ، سلسلة 833 ، رؤوس ومآخذ تثبيت سطح الجناح النورس 2 مم | لربط الأقطاب الكهربائية الدقيقة بمجموعة |
| أنابيب Polymicro | Neuralynx | ID 100 & plusmn ؛ 04 & micro ؛ م ، OD 164 & plusmn ؛ 06 ومايكرو; م ، سمك الطلاء 12 ومايكرو ؛ م | أنابيب زجاجية |
| محفز النبض | أنظمة AM | موديل 2100 | لتحديد موقع القطب الكهربائي الدقيق في نهاية التسجيلات |
| مقص | أي | لقطع الأقطاب الكهربائية الدقيقة | |
| Superglue | Gorilla | Adhesive | |
| سلك سميك 0.008 بوصة. &ndash ؛ 0.011 بوصة. | أنظمة AM | 791900 | سلك علامة لعقد مجموعة الأقطاب الكهربائية |
| الدقيقة سلك رفيع 0.005 بوصة. - 0.008 بوصة. | أنظمة AM | 791400 | سلك رفيع للإشارة والأرض |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن