يصف البروتوكول منهجية التسجيل خارج الخلية في القشرة الحركية (MC) للكشف عن الخصائص الكهربية خارج الخلية في الفئران الواعية التي تتحرك بحرية ، بالإضافة إلى تحليل بيانات إمكانات المجال المحلي (LFPs) والمسامير ، وهو أمر مفيد لتقييم النشاط العصبي للشبكة الكامنة وراء السلوكيات ذات الأهمية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تسجيل متعدد القنوات خارج الخلية في الفئران المتحركة بحرية
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يهدف البروتوكول إلى الكشف عن خصائص إطلاق الخلايا العصبية وشبكة إمكانات المجال المحلي (LFPs) في الفئران التي تتصرف في تنفيذ مهام محددة من خلال ربط الإشارات الكهربية بالسلوك التلقائي و / أو المحدد. تمثل هذه التقنية أداة قيمة في دراسة نشاط الشبكة العصبية الكامنة وراء هذه السلوكيات. توفر المقالة إجراء مفصلا وكاملا لزرع القطب الكهربائي وما يترتب على ذلك من تسجيل خارج الخلية في الفئران الواعية التي تتحرك بحرية. تتضمن الدراسة طريقة مفصلة لزرع صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة ، والتقاط LFP وإشارات ارتفاع الخلايا العصبية في القشرة الحركية (MC) باستخدام نظام متعدد القنوات ، وتحليل البيانات اللاحق في وضع عدم الاتصال. تتمثل ميزة التسجيل متعدد القنوات في الواعية في أنه يمكن الحصول على عدد أكبر من الخلايا العصبية المتصاعدة والأنواع الفرعية العصبية ومقارنتها ، مما يسمح بتقييم العلاقة بين سلوك معين والإشارات الكهربية المرتبطة به. والجدير بالذكر أن تقنية التسجيل خارج الخلية متعددة القنوات وإجراء تحليل البيانات الموصوف في هذه الدراسة يمكن تطبيقها على مناطق أخرى من الدماغ عند إجراء تجارب على الفئران التي تتصرف.
المقدمة
تعكس إمكانات المجال المحلي (LFP) ، وهي عنصر مهم في الإشارات خارج الخلية ، النشاط المشبكي لمجموعات كبيرة من الخلايا العصبية ، والتي تشكل الشفرة العصبية لسلوكيات متعددة1. تعتبر المسامير الناتجة عن النشاط العصبي مساهمة في LFP وهي مهمة للترميز العصبي2. ثبت أن التغيرات في المسامير و LFPs تتوسط في العديد من أمراض الدماغ ، مثل مرض الزهايمر ، وكذلك العواطف مثل الخوف ، وما إلى ذلك.3,4. تجدر الإشارة إلى أن العديد من الدراسات قد أبرزت أن نشاط الارتفاع يختلف اختلافا كبيرا بين حالات اليقظة والتخدير في5. على الرغم من أن التسجيلات في المخدرة توفر فرصة لتقييم LFPs مع الحد الأدنى من القطع الأثرية في حالات التزامن القشري المحددة للغاية ، إلا أن النتائج تختلف إلى حد ما عما يمكن العثور عليه في الأشخاص المستيقظين6،7،8. وبالتالي ، فمن المفيد أكثر اكتشاف النشاط العصبي على مدى نطاقات زمنية طويلة ومقاييس مكانية كبيرة في أمراض مختلفة في حالة دماغية مستيقظة باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة في الدماغ. توفر هذه المخطوطة معلومات للمبتدئين حول كيفية إنشاء نظام محرك الأقراص الصغير وتعيين المعلمات باستخدام برنامج شائع لحساب إشارات السنبلة و LFP بطريقة سريعة ومباشرة من أجل بدء التسجيل والتحليل.
على الرغم من أن التسجيل غير الجراحي لوظائف الدماغ ، مثل استخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEGs) والإمكانات المرتبطة بالحدث (ERPs) المسجلة من فروة الرأس ، قد تم استخدامه على نطاق واسع في الدراسات البشرية والقوارض ، فإن بيانات EEG و ERP لها خصائص مكانية وزمانية منخفضة ، وبالتالي ، لا يمكنها اكتشاف الإشارات الدقيقة الناتجة عن النشاط المشبكي الشجيري القريب داخل منطقة معينة من الدماغ1. حاليا ، من خلال الاستفادة من التسجيل متعدد القنوات في الواعية ، يمكن تسجيل النشاط العصبي في الطبقات العميقة من الدماغ بشكل مزمن وتدريجي عن طريق زرع نظام محرك صغير في أدمغة الرئيسيات أو القوارض أثناء الاختبارات السلوكية المتعددة1،2،3،4،5،6،7،8،9. باختصار ، يمكن للباحثين بناء نظام محرك صغير يمكن استخدامه لتحديد المواقع المستقلة للأقطاب الكهربائية أو tetrodes لاستهداف أجزاء مختلفة من الدماغ10,11. على سبيل المثال ، وصف Chang et al. تقنيات لتسجيل المسامير و LFPs في الفئران عن طريق تجميع محرك أقراص صغير خفيف ومضغوط12. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر مجسات السيليكون الدقيقة الآلية مع مكونات ملحقة مخصصة تجاريا لتسجيل العديد من الخلايا العصبية المفردة و LFPs في القوارض أثناء المهام السلوكية13. على الرغم من استخدام تصميمات مختلفة لتجميع أنظمة محركات الأقراص الصغيرة ، إلا أنها لا تزال تحقق نجاحا محدودا من حيث تعقيد ووزن نظام محرك الأقراص الصغير بأكمله. على سبيل المثال ، أظهر Lansink et al. نظام محرك أقراص صغير متعدد القنوات بهيكل معقد للتسجيل من منطقة دماغية واحدة14. أبلغ Sato et al. عن نظام محرك صغير متعدد القنوات يعرض وظيفة تحديد المواقع الهيدروليكيةالتلقائية 15. تتمثل العيوب الرئيسية لأنظمة الأقراص الصغيرة هذه في أنها ثقيلة جدا بحيث لا تستطيع الفئران التحرك بحرية ويصعب تجميعها للمبتدئين. على الرغم من أن التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات قد ثبت أنه تقنية مناسبة وفعالة لقياس النشاط العصبي أثناء الاختبارات السلوكية ، إلا أنه ليس من السهل على المبتدئين تسجيل وتحليل الإشارات التي يكتسبها نظام محرك الأقراص الصغير المعقد. نظرا لأنه من الصعب بدء عملية التشغيل الكاملة للتسجيل خارج الخلية متعدد القنوات وتحليل البيانات في الفئران التي تتحرك بحرية16،17 ، تقدم هذه المقالة الحالية إرشادات مبسطة لتقديم العملية التفصيلية لصنع نظام محرك الأقراص الصغير باستخدام المكونات والإعدادات المتاحة بشكل شائع ؛ يتم أيضا توفير المعلمات في البرنامج المشترك لحساب إشارات Spike و LFP بطريقة سريعة ومباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، في هذا البروتوكول ، يمكن للماوس التحرك بحرية بسبب استخدام بالون الهيليوم ، مما يساهم في تعويض وزن الرأس ونظام القيادة الصغيرة. بشكل عام ، في هذه الدراسة ، نصف كيفية بناء نظام محرك أقراص صغير بسهولة وتحسين عمليات التسجيل وتحليل البيانات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تم الحصول على جميع الفئران تجاريا وصيانتها في دورة مظلمة لمدة 12 ساعة / 12 ساعة (يضيء الضوء في الساعة 08:00 صباحا بالتوقيت المحلي) عند درجة حرارة الغرفة من 22-25 درجة مئوية ورطوبة نسبية تتراوح بين 50٪ و 60٪. كان لدى الفئران إمكانية الوصول إلى إمدادات مستمرة من الطعام والماء. أجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام المختبر في جامعة جنوب الصين للمعلمين ووافقت عليها لجنة أخلاقيات المؤسسية. تم استخدام ذكور الفئران C57BL / 6J الذين تتراوح أعمارهم بين 3-5 أشهر في التجارب.
1. تجميع نظام محرك الأقراص الصغيرة
- قم بتوصيل لوحين مصممين بالكمبيوتر باستخدام اثنين من المسامير والمسمار الذي يحمل محرك الأقراص الصغير المتحرك وإرفاق الموصل بلوحة واحدة (الشكل 1A ، Bi-iii). قم بقيادة محرك الأقراص الصغير عن طريق لف المسمار (0.5 مم / دائرة).
- تأكد من أن محرك الأقراص الصغير يمكن أن يحمل مجموعتين من ثمانية أنابيب توجيه (~ 3 سم طويلة ، ~ 50 ميكرومتر قطر داخلي ، ~ 125 ميكرومتر قطر خارجي) لكل جانب من منطقة MC ، ثم قصها بنفس الطول (15 مم على الأقل ؛ الشكل 1Biv، v).
- قطع 16 سلكا من الكروم النيكل (~ 5 سم) بقطر 35 ميكرومتر ، ثم قم بتحميلها على التوالي في أنابيب التوجيه ، متبوعا بتطبيق الغراء لتثبيتها (الشكل 1Bi ، vi ، vii).
- قم بتجريد عزل السلك ، وقم بربط كل سلك مكشوف على التوالي بكل دبوس من الموصل الذي يتبع خريطة القناة ، بالإضافة إلى الأقطاب الكهربائية المرجعية والأرضية ، ثم قم بطلاء الطلاء ببطء على كل دبوس (الشكل 1Bviii-x).
- قم بتغطية المسامير باستخدام راتنجات الايبوكسي (الشكل 1Axi ، xii) ، ثم قم بإجراء طلاء الذهب عبر جهاز اختبار المعاوقة لتقليل مقاومة أطراف القطب إلى ~ 350 كيلو أوم (الشكل 1Bxiii ، xiv). اضبط معلمات جهاز اختبار المعاوقة على النحو التالي: −10.08 μA تيار مباشر لمدة 1 ثانية بمحلول طلاء الذهب ، بما في ذلك 5 mM PtCl4.
- أخيرا ، انقل محرك الأقراص الصغير إلى الأعلى عن طريق لف المسمار. تحقق من الحجم الكلي لنظام محرك الأقراص الصغير المعدل كما هو موضح في الشكل 1A (طوله 15 مم تقريبا ، عرض 10 مم ، ارتفاع 20 مم ، وزن ~ 1 جم). تحقق من المواصفات التفصيلية للوحة المصممة بالكمبيوتر والمكون المتحرك في الشكل 1Ai ، ii.
2. زرع صفيف القطب
- تعقيم مجموعات الجراحة وارتداء قفازات معقمة وارتداء معطف أبيض معقم للطبيب قبل بدء العملية.
- للتحكم في الألم ، استخدم حقن ميلوكسيكام تحت الجلد (5 مجم / كجم) للفأر في غرفة الحث. ثم تخدير الفأر عن طريق حقن داخل الصفاق (i.p.) من بنتوباربيتال (80 مجم / كجم) في غرفة الحث18,19. تطبيق جرعة تكميلية من بنتوباربيتال (20 ملغ/كغ/ساعة) إذا كان منعكس قرصة إصبع القدم لا يزال موجودا.
- ثبت الماوس في جهاز تجسيمي وحافظ على درجة حرارة المستقيم عند 37 درجة مئوية باستخدام وحدة تحكم في درجة الحرارة.
- ضع مرهم العين التتراسيكلين على كلتا عيني الفأر وقم بتغيير القفازات المعقمة مرة أخرى قبل الجراحة.
- حلق فرو الفأر وعقم موقع الجراحة بثلاث جولات متناوبة من فرك البيتادين والكحول باستخدام قضيب معقم ذو رأس قطني في دوائر متحدة المركز تبدأ من المركز وتتحرك للخارج (الشكل 2i ، ii). قم بعمل شق صغير في خط الوسط (~ 15 مم) لكشف جمجمته. على الفور ، ضع 1٪ يدوكائين محليا على عضلات الرقبة لتخفيف الآلام. ثم قم بإزالة الأنسجة المتبقية باستخدام المقص ، ونظف الجمجمة باستخدام براعم قطنية مطلية بالمحلول الملحي (الشكل 2iii).
- باستخدام قطب كهربائي زجاجي مملوء بالحبر ، حدد المواقع المرغوبة ل MC الثنائي للزرع (الشكل 2iv ، v). بناء على دراسة سابقة 20 ، فإن مواقع MC الثنائية هي كما يلي: 0.74 مم أمام البريجما ، و1.25 مم جانبي لخط الوسط.
- قم بزرع أربعة براغي من الفولاذ المقاوم للصدأ (قطر 0.8 مم) لحماية نظام الدفع الصغير ، ثم قم بربط جميع البراغي مع الأقطاب الكهربائية المرجعية والأرضية ، متبوعا بالتغطية بأسمنت الأسنان المختلط لتشكيل الجدران (الشكل 2vi-xi).
- حفر بعناية اثنين من الثقوب الصغيرة (~ 1.5 مم2) مع حفر الجمجمة على كل من الجانبين الأيسر والأيمن من الجمجمة المنسقة في مناطق MC (الشكل 2xii). استخدم الإحداثيات المجسمة ل MC الثنائية: 0.74 مم أمام البريجما ، و 1.25 مم جانبي لخط الوسط ، و 0.5 مم بطني للجافية.
- أخرج الأم الجافية من الثقوب بعناية باستخدام ملقط ناعم (الشكل 2xiii).
- أدخل نظام الدفع الصغير في وسط الثقوب باستخدام مناور دقيق بسرعة 10 ميكرومتر / ثانية (الشكل 2xiv-xvii).
- املأ الفازلين في جدران الأسمنت السنية بعد الانتهاء من إدخال نظام الدفع الصغير (الشكل 2xviii).
- انضم إلى اللوحة السفلية لنظام الدفع الصغير والجدران الأسمنتية السنية بالأسمنت السني المختلط (الشكل 2xix)
- اغسل الشق بمحلول ملحي متبوعا بعلاج موضعي بهلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد وهيدروكلوريد ليدوكائين لتخفيف آلام ما بعد الجراحة.
- لف شريط رقائق النحاس الموصل حول نظام الدفع الصغير المزروع (الشكل 2xx).
- حرك الماوس إلى قفص محفوظ عند 31-33 درجة مئوية وراقب الماوس للتعافي من التخدير.
- السماح للفئران للتعافي لمدة 1 أسبوع مع تغذية منفصلة. فحص وعلاج شق مع 3 أيام من التطبيق المستمر من هلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد ويدوكائين هيدروكلوريد.
3. تسجيل متعدد القنوات في MC الثنائي في الفئران حرة الحركة
- امسك رأس الماوس المستيقظ برفق وبعناية. حرك صفائف الأقطاب الكهربائية لأسفل (~ عمق 0.1 مم) عن طريق لف المسمار الموجود على الجزء المتحرك من نظام محرك الأقراص الصغير (الشكل 1Aii) قبل يوم واحد على الأقل.
- امسك رأس الماوس المستيقظ برفق وبعناية. اربط مركز الرأس وبالون الهيليوم (مملوء بحوالي 0.02 لتر من الهيليوم) بخيط لتعويض وزن الرأس ونظام الدفع الصغير (الشكل 3 أ ، ب).
- التقط الإشارات الأولية باستخدام أقطاب التسجيل والأنظمة متعددة القنوات عن طريق أخذ العينات عند 30 كيلو هرتز في برنامج التسجيل ، ثم رقمنتها باستخدام محول رقمي تناظري (DA) من الأنظمة متعددة القنوات.
- قم باستخراج إشارات LFP من البيانات الأولية عن طريق إعادة أخذ العينات عند 10 كيلو هرتز في برنامج التسجيل ، ثم استخدم مرشح الشق من برنامج التسجيل لإزالة ضوضاء خط 50 هرتز.
- سجل البيانات الأولية في حالة مستقرة من ماوس حر الحركة لمدة 60 ثانية على الأقل. بعد الانتهاء من التسجيل ، قم بإزالة الاتصال ببطء بين headstage ونظام محرك الأقراص الصغير وأعد الماوس إلى قفصه الرئيسي.
- قم بتخزين البيانات المسجلة في الكمبيوتر وتحليلها في وضع عدم الاتصال (الشكل 4 والشكل 5).
- بعد الانتهاء من التجربة ، قم بإجراء القتل الرحيم وفقا لإرشادات المعهد ثم تأكد من مواقع الأقطاب الكهربائية باستخدام مصدر الطاقة عند خرج 3 فولت لأداء آفة إلكتروليتية لمدة 1 دقيقة ، متبوعة بإجراء التحليل النسيجي. قطع دماغ الفأر إلى شرائح 30 ميكرومتر باستخدام ميكروتوم متجمد ، وجمع أقسام MC ، ثم التقاط الصور باستخدام المجهر (الشكل 3C ، D).
4. فرز وتحليل السنبلة
- انقر فوق ملف > افتح ملفات > Nev في برنامج فرز السنبلة لفتح بيانات السنبلة التي تم أخذ عينات منها عند 30 كيلو هرتز (الشكل 4Ai).
- انقر فوق معلومات لتحديد القناة التي لم يتم فرزها ، ثم حدد فرز > تغيير طريقة الفرز > استخدام K-Means. اضغط على الزر فرز البحث عن الوادي > فرز K-Means للحصول على الوحدات التي تم فرزها (الشكل 4Aii ، iii).
- انقر فوق ملف > حفظ باسم ، واحفظ بيانات الارتفاع التي تم فرزها بامتداد اسم ملف .nev ، وحدد ملف > تصدير بيانات لكل شكل موجة لتصدير نتائج PCA بامتداد اسم ملف .txt (الشكل 4Aiv).
- انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح ملف السنبلة التي تم فرزها (الشكل 4Bi).
- انقر فوق تحليل > Autocorrelograms للحصول على autocorrelogram للوحدة المحددة ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.05 s ، وقيمة X القصوى عند 0.05 ثانية ، وقيمة Bin عند 0.001 (الشكل 4Bii ، iii).
- قم بتحميل بيانات الارتفاع التي تم فرزها ، وانقر فوق تحليل > الرسوم البيانية للفاصل الزمني Interspike للحصول على الرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: الحد الأدنى لقيمة الفاصل الزمني عند 0 ثانية ، والحد الأقصى لقيمة الفاصل الزمني عند 0.1 ثانية ، وقيمة بن عند 0.001 (الشكل 4Biv ، v).
- انقر فوق تحليل > Crosscorrelograms للحصول على مخطط تبادلي بين حدثين تم فرزهما ، ثم قم بتعيين الأحداث والمعلمات المرجعية على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.1 ثانية ، وقيمة X القصوى عند 0.1 ثانية ، وقيمة Bin عند 0.001 (الشكل 4Bvi ، السابع).
- انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتائج autocorrelogram ، والرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ، والرسم البياني المتقاطع مع امتدادات أسماء الملفات .xls (الشكل 4Bviii ، ix). تحليل البيانات ، ورسم الرسم البياني.
5. تحليل LFP
- انقر فوق ملف استيراد البيانات > Blackrock File في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح بيانات الإشارة المستمرة التي تم أخذ عينات منها عند 10 كيلو هرتز (الشكل 5Ai).
- انقر فوق تحليل > الطيف للاستمرار لتحليل طيف الطاقة ل LFP من القناة المحددة. اضبط المعلمات على النحو التالي: عدد قيم التردد عند 8,192 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، وتطبيع النسبة المئوية للكثافة الطيفية الإجمالية للطاقة (PSD) ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Aii ، iii).
- انقر فوق تحليل > التماسك للاستمرار لتحليل التماسك لاثنين من LFPs من الجانبين الأيسر والأيمن من MC. اضبط القناة المرجعية والمعلمات على النحو التالي: احسب عند قيم التماسك ، وعدد قيم التردد عند 8192 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Aiv، v).
- انقر فوق تحليل > Corr. مع متغيرات Cont. لتحليل الارتباط بين اثنين من LFPs من الجانبين الأيسر والأيمن من MC. قم بتعيين القناة المرجعية (بيانات LFP) والمعلمات على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.1 ثانية ، وقيمة X القصوى عند 0.1 ثانية ، وقيمة سلة المهملات عند 0.001 (الشكل 5Avi ، سابعا).
- انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتائج PSD والتماسك والارتباط بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Aviii ، التاسع).
- حدد القناة التي يجب استخراج تتبعات الممثل لها لكل نطاق تردد ، وانقر فوق تحرير > التصفية الرقمية للمتغيرات المستمرة للحصول على كل نطاق تردد ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: Filter Freq. الاستجابة ك Bandpass ، وتنفيذ المرشح عند استجابة النبضات اللانهائية (IIR) Butterworth ، وقيمة ترتيب التصفية عند 2. أخيرا ، اضبط نطاق التردد محل الاهتمام (الشكل 5Bi-iv).
ملاحظة: كانت نطاقات التردد المستخدمة هنا كما يلي: دلتا (δ، 1-4 هرتز)، ثيتا (θ، 5-12 هرتز)، بيتا (β، 13-30 هرتز)، غاما منخفضة (منخفضة γ، 30-70 هرتز)، وتذبذبات غاما عالية (γ عالية، 70-100 هرتز). - تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.
6. الارتباطات بين السنبلة و LFP
- انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في برنامج تحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح بيانات الإشارة المستمرة وبيانات الارتفاع.
- انقر فوق تحليل > تحليل التماسك لتحليل التماسك بين الارتفاعات و LFP من القناة المحددة. اضبط المتغير المرجعي (توقيت السنبلة) والمعلمات على النحو التالي: احسب قيم التماسك ، وعدد قيم التردد عند 512 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Ci ، ii).
- انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتيجة تماسك حقل السنبلة بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Ciii، iv).
- تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم تطبيق مرشح تمرير عالي (250 هرتز) لاستخراج المسامير متعددة الوحدات من الإشارات الأولية (الشكل 6 أ). علاوة على ذلك ، تم التحقق من الوحدات المسجلة من MC للفأر العادي الذي تم فرزه بواسطة PCA (الشكل 7A-D) ، وتم تسجيل عرض الوادي ومدة الشكل الموجي للوحدات في MC للفأر. أظهرت النتائج أن كلا من عرض الوادي ومدة الشكل الموجي للخلايا العصبية الهرمية المفترضة MC (Pyn) في الفئران أعلى من تلك الموجودة في الخلايا العصبية الداخلية المفترضة (IN...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يعتبر التسجيل متعدد القنوات في الفئران حرة الحركة تقنية مفيدة في دراسات علم الأعصاب ، ولكن لا يزال من الصعب جدا على المبتدئين تسجيل الإشارات وتحليلها. في هذه الدراسة ، نقدم إرشادات مبسطة لصنع أنظمة القيادة الدقيقة وإجراء زرع الأقطاب الكهربائية ، بالإضافة إلى إجراءات مبسطة لالتقاط وتحليل الإشارات الكهربائية عبر برنامج فرز السنبلة وبرنامج تحليل البيانات الفسيولوجية العصبية.
بالنظر إلى أن جودة نظام محرك الأقراص الصغير المصنوع خصيصا تساهم بشكل كبير في الحصول على إشارات مستقرة ونوعية في ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31871170 و 32170950 و 31970915) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة قوانغدونغ (2021A1515010804 و 2023A1515010899) ، ومؤسسة قوانغدونغ للعلوم الطبيعية لمشروع الزراعة الرئيسية (2018B030336001) ، ومنحة قوانغدونغ: التقنيات الرئيسية لعلاج اضطرابات الدماغ (2018B030332001).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| رأس دبوس 2.54 مم | YOUXIN Electronic Co.، Ltd. | 1 × 5 | التقدم بطلب للحصول على محرك الأقراص الصغير المتحرك الذي يمكن أن ينزلق على شقاله. |
| Adobe Illustrator CC 2017 | Adobe | N / A | لتحسين الصور من GraphPad. |
| BlackRock Microsystems | Blackrock Neurotech | Cerebus | تتضمن هذه الأنظمة غطاء رأس وتحويل DA ومكبر للصوت والكمبيوتر. |
| الجوز النحاسي | دونغقوان غاوسي التكنولوجيا المحدودة | M0.8 الجوز النحاسي | الجوز يصلح موضع المسمار. |
| برغي نحاسي | Dongguan Gaosi Technology Co.، Ltd. | M0.8 × 11 مم برغي نحاسي | برغي يحمل محرك الأقراص الصغيرة المتحرك. |
| C57BL / 6J | قوانغدونغ Zhiyuan التكنولوجيا الطبية الحيوية المحدودة. | غير متاح | 12 أسبوعا من العمر. |
| أنبوب الطرد المركزي | Biosharp | 15 مل ؛ BS-150-M | لتخزين دماغ الفئران مع السكروز. |
| إجراء | مسبار هيكل الطلاء ، Inc. | 7440-22-4 | لتحسين جودة توصيل الرصاص بين دبابيس الموصل وأسلاك النيكل. |
| شريط رقائق نحاسية موصل | 3M | 1181 | لتقليل التداخل. |
| موصل | YOUXIN الالكترونية المحدودة | 2 × 10P | لتوصيل الرأس بنظام القيادة الصغيرة. |
| التيار المستمر التيار | المزود Maisheng | MS-305D | جهاز طاقة ل الآفة الإلكتروليتية. |
| أسمنت الأسنان | شنغهاي القرن الجديد لمواد طب الأسنان المحدودة | غير متاح | لإصلاح مصفوفات الأقطاب الكهربائية على جمجمة الفأر بعد الانتهاء من الزرع. |
| المحول التناظري الرقمي | Blackrock | 128-Channel | جهاز يقوم بتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات تناظرية. |
| راتنجات الايبوكسي | Alteco | N / A | لتغطية المسامير. |
| Excel | Microsoft | N / A | لتلخيص البيانات بعد التحليل. |
| مقص العين | JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.، Ltd. | غير متاح | للجراحة أو قطع سلك النيكل الكروم. |
| ملقط غرامة | JiangXi YuYuan المعدات الطبية المحدودة | غير متاح | للجراحة. |
| ملقط | جيانغشي YuYuan المعدات الطبية المحدودة | غير | للجراحة أو تجميع نظام محرك الأقراص ميركو. |
| تجميد ميكروتوم | Leica | CM3050 S | قطع الماوس" ق الدماغ إلى شرائح |
| الأنابيب الشعرية السيليكا المنصهرة | تشنغتشو INNOSEP العلمية المحدودة. | TSP050125 | To بمثابة أنابيب توجيه لأسلاك Ni-chrome. |
| القطب الزجاجي الصغير | Sutter Instrument Company | BF100-50-10 | لتحديد المواقع المطلوبة للزرع باستخدام الحبر المملوء. |
| GraphPad Prism 7 | GraphPad | N / A | لتحليل النتائج وتصورها. |
| Polymicro | ذات الأنبوب التوجيهي | 1068150020 | لتحميل أسلاك Ni-chrome. |
| Headstage | Blackrock | N / A | أداة لإرسال الإشارات. |
| بالون الهيليوم | Yili المنتجات الاحتفالية المحدودة | 24 بوصة | لتعويض وزن المسرح ونظام القيادة الصغيرة. |
| الحبر | بحار القلم المحدودة. | 13-2001 | لتحديد المواقع المطلوبة للزرع. |
| صبغة اليود | قوانغدونغ Hengjian الصيدلانية المحدودة | غير متاح | لتطهير فروة رأس الفأر. |
| لينكومايسين في هيدروكلوريد وليدوكائين هلام هيدروكلوريد | هوبى كانغزتشنغ الصيدلانية المحدودة. | 10 جم | دواء يستخدم لتقليل الالتهاب. |
| شركة Meloxicam | Vicki Biotechnology Co.، Ltd. | 71125-38-7 | لتقليل آلام ما بعد الجراحة في الفئران. |
| معالجات دقيقة | Scientifica | Scientifica IVM Triple | لزرع مصفوفات الأقطاب الكهربائية. |
| المجهر | نيكون | كسوف Ni-E | التقط صورا لأقسام الدماغ |
| nanoZ | Plexon | nanoZ | لقياس المعاوقة أو إجراء التحليل الطيفي لمقاومة القطب الكهربائي (EIS) لمصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة متعددة القنوات. |
| NeuroExplorer | Plexon | NeuroExplorer | أداة لتحليل البيانات الفيزيولوجية الكهربية. |
| NeuroExplorer | Plexon ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | البرمجيات. |
| سلك النيكل | الكروم شركة كاليفورنيا فاين واير | M472490 | 35 & م سلك نيكل الكروم. |
| فارز غير متصل | بالإنترنت Plexon | Offline Sorter | أداة لفرز الوحدات المتعددة المسجلة. |
| لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور | هانغتشو Jiepei تكنولوجيا المعلومات المحدودة | N / A | لوحة مصممة بالكمبيوتر. |
| Pentobarbital | Sigma | P3761 | لتخدير الفئران. |
| بنتوباربيتال الصوديوم | سيجما | 57-33-0 | لتخدير الفأر. |
| مضخة تمعجية | أطول | BT100-1F | جهاز يستخدم للتروية |
| بولي فورمالدهايد ؛ | Sangon Biotech | A500684-0500 | المكون الرئيسي للحل المثبت لتثبيت أدمغة الفئران |
| PtCl4 | تيانجين جينبولان غرامة الكيميائية المحدودة | 13454-96-1 | تحضير سائل طلاء الذهب. |
| سالين | قوانغدونغ Hengjian الصيدلانية المحدودة | غير متاح | لتنظيف جمجمة الفأر. |
| الأسلاك الفضية | Suzhou Xinye للإلكترونيات المحدودة | قطر 2 مم | تطبيق على الأقطاب الكهربائية الأرضية والمرجعية. |
| حفر الجمجمة | RWD Life Science | 78001 | لحفر فتحتين صغيرتين بعناية على جمجمة الفأر. |
| مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ | YOUXIN Electronic Co.، Ltd. | M0.8 × 2 | لحماية نظام الدفع الصغير وربط الأرض والأقطاب الكهربائية المرجعية. |
| جهاز التجسيم | RWD علوم الحياة | 68513 | لأداء الإحداثيات التجسيمية للقشرة الحركية الثنائية. |
| السكروز | داماو | 57-50-1 | لتجفيف أدمغة الفأر بعد التروية. |
| الغراء الفائق | Henkel AG & Co. | PSK5C | لإصلاح أنبوب التوجيه وسلك النيكل كروم. |
| جهاز التحكم في درجة الحرارة | Harvard Apparatus | TCAT-2 | للحفاظ على درجة حرارة المستقيم للماوس عند 37 درجة ؛ C |
| مرهم العين التتراسيكلين | قوانغدونغ Hengjian الصيدلانية المحدودة | غير متاح | لحماية عيون الفأر أثناء الجراحة. |
| الموضوع | Rapala | N / A | لربط البالون والرأس. |
| Vaseline | Unilever plc | N / A | لتغطية الفجوة بين مصفوفات الأقطاب الكهربائية وجمجمة الفأر. |
المراجع
- Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).
- Singer, W. Synchronization of cortical activity and its putative role in information processing and learning. Annual Review of Physiology. 55, 349-374 (1993).
- Arroyo-García, L. E., et al. Impaired spike-gamma coupling of area CA3 fast-spiking interneurons as the earliest functional impairment in the App(NL-G-F) mouse model of Alzheimer's disease. Molecular Psychiatry. 26 (10), 5557-5567 (2021).
- Ozawa, M., et al. Experience-dependent resonance in amygdalo-cortical circuits supports fear memory retrieval following extinction. Nature Communications. 11 (1), 4358(2020).
- Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding. Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).
- Beck, M. H., et al. long-term dopamine depletion causes enhanced beta oscillations in the cortico-basal ganglia loop of parkinsonian rats. Experimental Neurology. 286, 124-136 (2016).
- Magill, P. J., Bolam, J. P., Bevan, M. D. Relationship of activity in the subthalamic nucleus-globus pallidus network to cortical electroencephalogram. Journal of Neuroscience. 20 (2), 820-833 (2000).
- Magill, P. J., et al. Changes in functional connectivity within the rat striatopallidal axis during global brain activation in vivo. Journal of Neuroscience. 26 (23), 6318-6329 (2006).
- Rapeaux, A. B., Constandinou, T. G. Implantable brain machine interfaces: First-in-human studies, technology challenges and trends. Current Opinion in Biotechnology. 72, 102-111 (2021).
- Tort, A. B., et al. Dynamic cross-frequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (51), 20517-20522 (2008).
- Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. Journal of Neurophysiology. 100 (4), 2430-2440 (2008).
- Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice. Journal of Visualized Experiments. (77), e50470(2013).
- Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. Journal of Visualized Experiments. (61), e3568(2012).
- Lansink, C. S., et al. A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals. Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).
- Sato, T., Suzuki, T., Mabuchi, K. A new multi-electrode array design for chronic neural recording, with independent and automatic hydraulic positioning. Journal of Neuroscience Methods. 160 (1), 45-51 (2007).
- van Daal, R. J. J., et al. Implantation of Neuropixels probes for chronic recording of neuronal activity in freely behaving mice and rats. Nature Protocols. 16 (7), 3322-3347 (2021).
- Unakafova, V. A., Gail, A. Comparing open-source toolboxes for processing and analysis of spike and local field potentials data. Frontiers in Neuroinformatics. 13, 57(2019).
- Mao, L., Wang, H., Qiao, L., Wang, X. Disruption of Nrf2 enhances the upregulation of nuclear factor-kappaB activity, tumor necrosis factor-alpha, and matrix metalloproteinase-9 after spinal cord injury in mice. Mediators of Inflammation. 2010, 238321(2010).
- Jin, Z., Zhang, Z., Ke, J., Wang, Y., Wu, H. Exercise-linked irisin prevents mortality and enhances cognition in a mice model of cerebral ischemia by regulating Klotho expression. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021, 1697070(2021).
- Ding, X., et al. Spreading of TDP-43 pathology via pyramidal tract induces ALS-like phenotypes in TDP-43 transgenic mice. Acta Neuropathologica Communications. 9 (1), 15(2021).
- Cao, W., et al. Gamma oscillation dysfunction in mPFC leads to social deficits in neuroligin 3 R451C knockin mice. Neuron. 97 (6), 1253-1260 (2018).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
