تسجيل متعدد القنوات خارج الخلية في الفئران المتحركة بحرية

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 الدماغ^10,11. 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 الهيدروليكية^{التلقائية 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.

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

1. 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).
2. 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).
3. 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).
4. 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).
5. 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.
6. 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

1. تعقيم مجموعات الجراحة وارتداء قفازات معقمة وارتداء معطف أبيض معقم للطبيب قبل بدء العملية.
2. 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 الحث^18,19. تطبيق جرعة تكميلية من بنتوباربيتال (20 ملغ/كغ/ساعة) إذا كان منعكس قرصة إصبع القدم لا يزال موجودا.
3. ثبت الماوس في جهاز تجسيمي وحافظ على درجة حرارة المستقيم عند 37 درجة مئوية باستخدام وحدة تحكم في درجة الحرارة.
4. ضع مرهم العين التتراسيكلين على كلتا عيني الفأر وقم بتغيير القفازات المعقمة مرة أخرى قبل الجراحة.
5. 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).
6. 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 ، و^1.25 مم جانبي لخط الوسط.
7. 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).
8. 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.
9. أخرج الأم الجافية من الثقوب بعناية باستخدام ملقط ناعم (الشكل 2xiii).
10. أدخل نظام الدفع الصغير في وسط الثقوب باستخدام مناور دقيق بسرعة 10 ميكرومتر / ثانية (الشكل 2xiv-xvii).
11. املأ الفازلين في جدران الأسمنت السنية بعد الانتهاء من إدخال نظام الدفع الصغير (الشكل 2xviii).
12. انضم إلى اللوحة السفلية لنظام الدفع الصغير والجدران الأسمنتية السنية بالأسمنت السني المختلط (الشكل 2xix)
13. اغسل الشق بمحلول ملحي متبوعا بعلاج موضعي بهلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد وهيدروكلوريد ليدوكائين لتخفيف آلام ما بعد الجراحة.
14. لف شريط رقائق النحاس الموصل حول نظام الدفع الصغير المزروع (الشكل 2xx).
15. حرك الماوس إلى قفص محفوظ عند 31-33 درجة مئوية وراقب الماوس للتعافي من التخدير.
16. 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

1. 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.
2. 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).
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. قم بتخزين البيانات المسجلة في الكمبيوتر وتحليلها في وضع عدم الاتصال (الشكل 4 والشكل 5).
7. 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

1. انقر فوق ملف > افتح ملفات > Nev في برنامج فرز السنبلة لفتح بيانات السنبلة التي تم أخذ عينات منها عند 30 كيلو هرتز (الشكل 4Ai).
2. 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).
3. 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).
4. انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح ملف السنبلة التي تم فرزها (الشكل 4Bi).
5. 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).
6. 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).
7. 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).
8. 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

1. 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).
2. 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).
3. 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).
4. 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).
5. انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتائج PSD والتماسك والارتباط بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Aviii ، التاسع).
6. 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).
7. تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.

6. الارتباطات بين السنبلة و LFP

1. انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في برنامج تحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح بيانات الإشارة المستمرة وبيانات الارتفاع.
2. 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).
3. انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتيجة تماسك حقل السنبلة بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Ciii، iv).
4. تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.

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) (الشكل 7E ، F ؛ عينتان من اختبار Mann-Whitney ؛ لعرض الوادي ، Pyn المفترض: 0.636 مللي ثانية ± 0.004 مللي ثانية ، IN: 0.614 مللي ثانية ± 0.001 مللي ثانية ، p = 0.002 ؛ لمدة شكل الموجة ، Pyn المفترض: 0.095 مللي ثانية ± 0.004 مللي ثانية ، IN: 0.054 مللي ثانية ± 0.002 مللي ثانية ، p = 1.402 × 10−16) ، المقابلة لخصائص Pyn و IN في الدراسات السابقة21. قمنا أيضا بحساب الرسم البياني المتقاطع بين Pyn المفترض و IN عن طريق تعيين طفرات Pyn المفترضة كمرجع ووجدنا ذروة موجبة عند ~ 18 مللي ثانية (الشكل 7G) ، مما يشير إلى أن ارتفاع Pyn المفترض يحدث قبل ارتفاع IN المفترض مع نافذة ~ 18 مللي ثانية.

تم ترشيح الآثار التمثيلية لكل نطاق تردد من LFP بواسطة مرشح IIR في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية (الشكل 6A). في تحليل LFP ، كانت LFPs ل MC الأيسر والأيمن في الفئران العادية متشابهة في طيف الطاقة ، مما يشير إلى أنشطة متزامنة بين MC الأيسر والأيمن (الشكل 8A ، B ؛ عينتان من اختبار Mann-Whitney ؛ بالنسبة δ ، MC الأيسر: 50.71 ± 1.136 ، MC الأيمن: 50.47 ± 1.213 ، p = 0.70 ؛ ل θ ، MC الأيسر: 2.197 ± 0.187 ، MC الأيمن: 2.068 ± 0.193 ، ع = 0.40 ؛ بالنسبة β ، MC الأيسر: 0.222 ± 0.058 ، MC الأيمن: 0.206 ± 0.055 ، p = 0.70 ؛ بالنسبة γ المنخفضة ، MC الأيسر: 0.114 ± 0.034 ، MC الأيمن: 0.093 ± 0.018 ، p = 0.70 ؛ بالنسبة γ المرتفعة ، MC الأيسر: 0.054 ± 0.027 ، MC الأيمن: 0.04 ± 0.015 ، p = 0.40). ثم قمنا بحساب التماسك والارتباط بين MC الأيسر والأيمن (الشكل 8C ، D ؛ يتبع MC LFP الأيسر في نافذة ~ 1.2 مللي ثانية بعد MC LFP الأيمن ، −1.167 مللي ثانية ± 0.667 مللي ثانية) وحسبنا حجم ارتفاع Pyn أو IN المفترض المتزامن مع LFP (1-100 هرتز) في MC الأيسر للماوس العادي (الشكل 8E). أظهر هذا تماسكا γ منخفضا أقوى ل IN المفترض مقارنة ب Pyn.

الشكل 1: رسم تخطيطي للأقطاب الكهربائية ونظام التسجيل متعدد القنوات . ( أ) رسم توضيحي لنظام محرك الأقراص الصغير. أنا. رسم ومواصفات اللوحة المصممة بالكمبيوتر. ii . رسم تخطيطي للمحرك الصغير المتحرك. (ب) نظام الدفع الصغير وخطوات القطب المفرد المتحرك متعدد القنوات. أنا. أسلاك ني-كروم ؛ ii. الأجزاء المكونة للقطب ؛ تجميع اللوحات المصممة حاسوبيا؛ iv. التجميع الأولي للأقطاب الكهربائية ، بما في ذلك الموصلات وثمانية أنابيب توجيه ؛ ه. الجانب الآخر من محرك الأقراص الصغير ؛ السادس والسابع. يتم تحميل أسلاك Ni-chrome على التوالي في أنابيب التوجيه ؛ الثامن إلى العاشر. يتم ربط كل سلك مكشوف على التوالي بكل دبوس ، متبوعا بطلاء موصل على كل دبوس ؛ الحادي عشر، الثاني عشر. يتم تغطية المسامير باستخدام راتنجات الايبوكسي. الثالث عشر، الرابع عشر. طلاء الذهب. (ج) التصميم التجريبي للتسجيل خارج الخلية في MC لفأر حر الحركة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: إجراء جراحي خطوة بخطوة. الأول والثاني. حلق فرو الفأر وقم بتطهير موقع الجراحة بثلاث جولات متناوبة من فرك البيتادين والكحول. iii. تنظيف جمجمة الفأر. iv. التسوية. ه. بمناسبة موقع الدماغ. vi. ضع علامة على مواضع مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ. vii. أدخل مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ. viii. ربط البراغي مع المرجع والأقطاب الكهربائية الأرضية. التاسع، العاشر. اخلطي الأسمنت السني. xi. بناء جدار مع الاسمنت الأسنان. الثاني عشر، الثالث عشر. حفر فتحتين صغيرتين فوق MC الثنائية ، تليها إزالة الأم الجافية. xiv. إعداد نظام محرك الأقراص الصغيرة. الخامس عشر إلى التاسع عشر. قم بزرع نظام الدفع الصغير متبوعا بالعلاج الموضعي بهلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد وهيدروكلوريد ليدوكائين لتخفيف آلام ما بعد الجراحة. xx. حماية نظام محرك الأقراص الصغيرة بشريط رقائق نحاسي موصل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: رسم توضيحي لتسجيل مثبت الرأس في ماوس واع. (أ) رسم تخطيطي للتسجيل الحر. (ب) تفاصيل الصور من التسجيل الحر. أنا. شكل مخطط نظام محرك الأقراص الصغير المزروع ؛ ب. الكواليس؛ ثالثا، رابعا. يتم توصيل نظام محرك الأقراص الصغير والمسرح الرئيسي ؛ ه. يتم تطبيق بالون الهيليوم لتعويض وزن الرأس ونظام القيادة الصغيرة. (ج) توضيح للتحقق من موقع موقع التسجيل باستخدام آفة إلكتروليتية. (د) مواقع التسجيل الموسومة بالآفات الإلكتروليتية في MC للفأر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: رسم توضيحي لفرز السنبلة وتحليلها . (أ) بارامترات تجميع بيانات السنبلة وتصدير النتائج. أنا. استيراد بيانات السنبلة ؛ ii . اختر طريقة الفرز. iii. فرز بيانات السنبلة باستخدام خوارزمية κ-means ؛ iv . تصدير النتائج من الوحدة التي تم فرزها. (ب) عملية تحليل الرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ، ومخطط autocorrelogram ، والرسم البياني المتقاطع للوحدة التي تم فرزها. أنا. استيراد بيانات السنبلة التي تم فرزها ؛ ii. إجراء تحليل الارتباط الذاتي ؛ iii. تعيين المعلمات لautocorrelogram ؛ iv. الحصول على الرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ؛ v. تعيين المعلمات للمدرج البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ؛ vi. حساب الارتباط المتبادل بين المسامير من الوحدات التي تم فرزها ؛ vii. تعيين المعلمات ل correlogram عبر ؛ الثامن، التاسع. تصدير النتائج. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: رسم توضيحي للتحليل المستمر للبيانات. (أ) عملية ومعلمات تحليل إشارات LFP التي تم حسابها باستخدام طيف القدرة ل LFPs ، والتماسك ، والارتباط بين اثنين من LFPs. i. استيراد بيانات LFP ؛ ii. حساب الكثافة الطيفية للطاقة ل LFPs من MC الثنائي ؛ أ. حساب الكثافة الطيفية للطاقة ل LFP ؛ iv,v. حساب الاتساق بين LFPs ؛ السادس والسابع. احسب الارتباط بين اثنين من LFPs. الثامن والتاسع. تصدير النتائج. (ب) عملية ترشيح كل مدى تردد من إشارة LFP. ط. استخراج نطاقات التردد المختلفة من بيانات LFP ؛ الثاني، الثالث. عرض LFPs المصفاة ؛ iv. احفظ LFPs التي تمت تصفيتها كملف تعريف محسن. ج: عملية تحليل الترابط بين المسامير العصبية و LFP. الأول والثاني. حساب التماسك بين LFP والمسامير المصنفة ؛ ثالثا، رابعا. تصدير النتائج. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: آثار تمثيلية للإشارات المسجلة. تم ترشيح الارتفاع العالي عند 250 هرتز من البيانات الأولية التي تم أخذ عينات منها عند 30 كيلو هرتز. كان LFP هو البيانات الأولية التي تم أخذ عينات منها عند 10 كيلو هرتز. δ تمت تصفية نطاق نطاق تردد دلتا عند 1-4 هرتز من LFP. θ كان نطاق تردد ثيتا الذي تمت تصفيته عند 5-12 هرتز من LFP. β كان نطاق تردد بيتا الذي تمت تصفيته عند 13-30 هرتز من LFP. كان γ المنخفض هو نطاق تردد جاما المنخفض الذي تمت تصفيته عند 30-70 هرتز من LFP. كان γ العالي هو نطاق تردد جاما العالي الذي تمت تصفيته عند 70-100 هرتز من LFP. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: خصائص الوحدات التي تم فرزها ونمط إطلاقها. (أ ، ب) تم تجميع الوحدات التي تم فرزها باستخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA) من نفس القطب. (ج، د) الارتباطات الذاتية (أعلى) والرسوم البيانية الفاصلة بين السنبلة (أسفل) للخلية العصبية الاستثارية المفترضة (Pyn) والخلايا العصبية المثبطة المفترضة (IN). (ه) كان عرض وادي Pyn المفترض أعلى بكثير من عرض IN المفترض (Pyn المفترض: n = 1,055 ارتفاعا ، IN: n = 1,985 سبايبا). (F) كانت مدة الشكل الموجي ل Pyn المفترضة أقوى من مدة IN المفترضة (Pyn المفترض: n = 1,005 ارتفاعات ، IN: n = 1,059 ارتفاعا). (ز) الارتباط المتبادل بين Pyn المفترض و IN. التحليل الإحصائي مع اختبار مان ويتني. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط ± الخطأ المعياري للمتوسط ، ** p < 0.01 ، ***p < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8: تحليل اثنين من LFPs من MC الثنائي والتماسك بين أحداث السنبلة و LFP في الفئران. (أ ، ب) أطياف القدرة الطبيعية ل MC الثنائية في كل نطاق تردد في الفئران (ن = 3). (C) منحنى تماسك اثنين من LFPs بين MC الأيسر والأيمن (n = 3). (D) منحنى الارتباط المتبادل لاثنين من LFPs يظهر ارتباطا بين MC الأيسر والأيمن عند ±100 مللي ثانية بفارق زمني (n = 3). ه: منحنى تماسك مجال السنبلة في MC للفأر. التحليل الإحصائي مع اختبار مان ويتني. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط ± الخطأ المعياري للمتوسط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.