هنا ، نقدم بروتوكولين لتسجيل القشرة الكهربائية الدقيقة عالية الكثافة (μEcoG) في الفئران والفئران ، بما في ذلك طرق الجراحة والزرع والتسجيل. يتم إجراء تسجيلات μECoG بالاشتراك مع تسجيل polytrode الرقائقي في القشرة السمعية للفئران أو مع التلاعب البصري الوراثي للنشاط العصبي في القشرة الحسية الجسدية للفأر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تحقيقات متعددة النطاقات للمعالجة القشرية من خلال دمج البوليترودات الصفيحية وعلم البصريات مع القشرة الكهربائية الدقيقة في القوارض
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الكورتيجورافيا الكهربية (ECoG) هو جسر منهجي بين علم الأعصاب الأساسي وفهم وظائف الدماغ البشري في الصحة والمرض. يسجل ECoG إشارات الفيزيولوجيا العصبية مباشرة من السطح القشري بدقة زمنية بالمللي ثانية ودقة مكانية عمودية على مناطق كبيرة من الأنسجة القشرية في وقت واحد ، مما يجعلها في وضع فريد لدراسة كل من الحسابات القشرية المحلية والموزعة. هنا ، نصف تصميم أجهزة micro-ECoG (μECoG) المخصصة وعالية الكثافة واستخدامها في إجراءين. تحتوي هذه الشبكات على 128 قطبا كهربائيا منخفض المقاومة مع تباعد 200 ميكرومتر ملفقة على ركيزة بوليمر شفافة مع ثقوب بين الأقطاب الكهربائية. تتيح هذه الميزات تسجيل μECoG المتزامن مع تسجيلات polytrode الصفيحية والتلاعب البصري الوراثي. أولا ، نقدم بروتوكولا لتسجيل μECoG فوق الجافية المشترك على القشرة الحسية الجسدية للفئران مع التلاعب البصري الوراثي لأنواع محددة من الخلايا القشرية المحددة وراثيا. يسمح هذا بالتشريح السببي للمساهمات المميزة لمجموعات الخلايا العصبية المختلفة في المعالجة الحسية مع مراقبة توقيعاتها المحددة في إشارات μECoG. ثانيا ، نقدم بروتوكولا للتجارب الحادة لتسجيل النشاط العصبي من القشرة السمعية للفئران باستخدام شبكات μECoG وpolytrodes الصفيحية. يسمح ذلك برسم خرائط طبوغرافية مفصلة للاستجابات العصبية الحسية عبر السطح القشري في وقت واحد مع تسجيلات من وحدات عصبية متعددة موزعة عبر العمق القشري. تتيح هذه البروتوكولات إجراء التجارب التي تميز النشاط القشري الموزع وقد تساهم في فهم الاضطرابات العصبية المتنوعة والتدخلات النهائية لها.
المقدمة
يتم تنظيم وظائف الدماغ الكامنة وراء الإحساس والإدراك والعمل وتوزيعها عبر المقاييس المكانية والزمانية الواسعة ، بدءا من طفرات الخلايا العصبية المفردة إلى المجالات الكهربائية الناتجة عن مجموعات الخلايا العصبية في العمود القشري إلى التنظيم الطبوغرافي للأعمدة عبر مناطق الدماغ (على سبيل المثال ، الجسد في القشرة الحسية الجسدية ، توتر العين في القشرة السمعية الأولية). يتطلب فهم وظائف المخ استشعار الإشارات الكهربائية عبر هذه المقاييس المكانية1. لدى علم الأعصاب حاليا العديد من الطرق المستخدمة على نطاق واسع لمراقبة نشاط الدماغ. من الناحية الفيزيولوجية الكهربية ، تتيح polytrodes الصفيحية (مثل Neuropixels) مراقبة عدد متواض....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
يتبع كلا البروتوكولين نفس الخطوات الرئيسية (التخدير ، التثبيت ، بضع القحف ، تسجيل μECoG) ولكن لهما اختلافات ملحوظة. في الوصف التالي، يتم دمج الخطوات المشتركة، بينما يتم التعليق على خصوصيات كل بروتوكول. تتوافق هذه الخطوات أدناه مع تسجيل μECoG مع البصريات الوراثية (الماوس) أو تسجيل μECoG باستخدام مسبار رقائقي (Rat). تم تنفيذ جميع الإجراءات المبينة هنا وفقا للسلطات الأخلاقية أو القانونية المحلية (IACUC أو لجان الأخلاقيات). قد تختلف الأدوية المستخدمة وفقا للبروتوكول الأخلاقي المعتمد.
1. التحضير والبروتوكول لإجراءات الفئران والجرذان
- الاختلافات الملحوظة بين بروتوكولات الفأر والجرذان
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
لقد وصفنا بروتوكولات تسجيل الإشارات الكهربية القشرية جنبا إلى جنب مع طرق البصريات الوراثية والتسجيلات الصفحية. هنا ، يتم تقديم الإشارات النموذجية التي تم الحصول عليها من القشرة الحسية الجسدية للفأر (الشكل 1 والشكل 2 والشكل 3) وداخل القشرة السمعية للفئران استجابة للتحفيز الحسي (الشكل 4 والشكل 5 والشكل 6).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تتيح البروتوكولات الموضحة هنا دمج مصفوفات القشرة الكهربائية الدقيقة عالية الكثافة (μECoG) مع المجسات الصفيحية وتقنيات الوراثة البصرية. سهولة استخدام هذا البروتوكول في نماذج القوارض تجعله أداة قوية للتحقيق في ديناميكيات القشرة ، ويمكن زيادة عدد الموضوعات بسهولة. تسمح شبكة μECoG عالية الكثافة برسم خرائط فعالة ودقيقة مكانيا للتضاريس القشرية عبر مناطق متعددة في الفئران والجرذان ، والاستفادة من الدور الحاسم للتمثيلات الطبوغرافية في تنظيم الدماغ33. تسمح إضافة التسجيل ال.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح مالية متنافسة.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل مختبر لورانس بيركلي الوطني LDRD لمختبر الأنظمة العصبية والتعلم الآلي (K.E.B.) و NINDSR01 NS118648A (K.E.B. & D.E.F.) و NINDS R01 NS092367 (D.E.F.).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1 شفرة يمكن التخلص منها # 11 | Swann Morton | 303 | للإجراءات الجراحية |
| 2 شفرات يمكن التخلص منها # 10 | Swann Morton | 3901 | للإجراءات الجراحية |
| قضبان قفص 30 مم | مكونات قفص Thorlabs | ||
| ER لوحة قفص 30 مم | Thorlabs | CP33T | تحمل العدسات 70 |
| ٪ إيثانول | Decon Labs | V1016 | تنظيف / مطهر (مخفف إلى 70٪) |
| Amalgambond PLUS فرشاة قضيب دقيق قابل للتعديل أزرق مخضر 200 / Bx | Henry Schein | قضيب دقيق 1869563 | للأسمنت |
| Amalgambond PLUS Catalyst 0.7 مل حقنة Ea | Henry Schein | 1861119 | مكون الأسمنت |
| مكبر للصوت (Tucker-Davis Technologies) | Tucker-Davis Technologies | PZ5M-512 | تستخدم للتحفيز السمعي والتسجيل برمجيات. |
| ذراع مفصلي | Noga | DG60103 | لعقد نظام برغي الضبط الدقيق |
| عدسات شبه كروية لجمع الضوء (وواحدة لتركيز الضوء) | Thorlabs | ACL25416U-B | لجمع ضوء LED |
| المعدات السمعية | Tucker-Davis Technologies و Sony و Cortera | RP2.1 معالج محسن في الوقت الفعلي / محرك سماعة رأس HB7 | يستخدم للتحفيز السمعي وبرامج التسجيل. |
| بوبرينورفين | للمنتجات المعقمة ذ.م.م | # 42023017905 | تسكين عام |
| C & B الأسمنت قاعدة Metabond Ea | Henry Schein | 1864477 | مكون الأسمنت |
| C & ب ميتابوند L-مسحوق الأسمنت الشفاف 3 جم & nbsp ؛ | هنري شاين | 1861068 | مكون الأسمنت |
| الكلوربروثيكسين هيدروكلوريد (فأر) | سيجما ألدريتش | كات. لا. C1671 | للتخدير ، يجب تحضيره في نفس اليوم والاحتفاظ به في 4 |
| قشرة كهربائية دقيقة مصممة خصيصا 128 قناة (& mu ؛ ECoG) شبكات | Neuronexus | E128-200-8-40-HZ64 | لتسجيلات الفيزيولوجيا العصبية. توضع على القشرة. |
| الإسفنج الجيلاتين Dengofoam يمكن | Dengen 600034 الأسنان | (SKU) | جافة أو رطبة ، مشبعة بمحلول كلوريد الصوديوم المعقم |
| مثقاب ، مقاس 5 إلى 9 (ماوس) | أدوات العلوم الدقيقة | 19007-XX | XX هو حجم لقمة الحفر على سبيل المثال 05 أو 09. لإجراءات الماوس |
| مثقاببر دائري فولاذي (5.5 مم / 7.5 مم) | أدوات LZQ | لقمة مثقاب قضيب الأسنان من الفولاذ المقاوم | لإجراءات الفئران |
| Dumont رقم 5 ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | 11251-10 | للإجراءات الجراحية |
| ملاقط Dumont # 5 عازمة 45 درجة ؛ | أدوات الدقة العالمية | 14101 | لإزالة نافذة حج القحف |
| مشغل DVD (سوني) | Sony | CDP-C345 | المستخدم لقبول وتشغيل مجموعات التحفيز |
| مكبر الصوت الكهروستاتيكي | Sony | XS-162ES | يستخدم للتحفيز السمعي وبرامج التسجيل. يقع داخل الحفارة ، يلعب الصوت على |
| المنظفات الأنزيمية للقوارض المخدرة (Enzol) | منتجات التعقيم المتقدمة | 2252 | تنظيف / مطهر |
| EverEdge 2.0 Scaler منجل مزدوج النهاية H6 / H7 # 9 | Henry Schein | 6011862 لتنظيف الجمجمة | |
| نظام برغي الضبط الدقيق في 3 أبعاد | Narishige | U-3C | لتحديد المواقع بدقة لنهاية |
| الألياف الضوئيةدبوس ذهبي | Harwin Inc | G125-1020005 | يستخدم كمرجع للاتصال في الماوس ملحوم بالسلك الفضي |
| ملقط الإمساك | أدوات العلوم الدقيقة | 00632-11 | للإجراءات الجراحية |
| ، تتطلب 11695067772 الأيزوفلوران | كوفيتروس | مبذارا | |
| الكيتامين (حقن الهيدروكلوريد) (الفئران) | Dechra | 17033-101-10 | التخدير / |
| مسكن LED | الطاقة الجديدة | LED XLAMP XPE2 الأزرق الأزرق الميمنة | مصدر ضوء |
| LED سائق | Thorlabs | LEDD1B | LED سائق |
| Lidocaine | Covetrus | VINB-0024-6800 | ليتم تخفيفه إلى 1٪ في محلول |
| ملحي Meloxicam | Covetrus | 6451603845 | مضاد للالتهابات يستخدم في التسكين العام |
| Micromanipulator | Narishige (جهاز التجسيم) | SR-6R + مكونات SR-10R-HT | تستخدم لمعالجة ECoG والقوارض بحركات دقيقة |
| الملقط رقم 2 | أدوات العلوم الدقيقة | 91117-10 | للإجراءات الجراحية |
| الملقط رقم 55 | أدوات العلوم الدقيقة | 1129551 | للإجراءات الجراحية |
| زيوت تشحيم العين (الدموع الاصطناعية) | Akorn | 17478-062-35 | تستخدم لحماية العينين من التجفيف أثناء العمليات |
| الجراحيةالألياف الضوئية 200 وميكرو ؛ م القطر الأساسي | Thorlabs | M133L02 | موصل FC / PC بطول 2 متر |
| Pentobarbital (Rat) | Covetrus / Dechra | VINV-C0II-0008 | التخدير / مسكن |
| البلاتين الأسود | Sigma | 205915-250MG | لتسجيلات الفيزيولوجيا العصبية (تستخدم للطلاء الكهربائي لجهات الاتصال على & mu ؛ شبكات ECoG). |
| بوفيدون اليود 10٪ | بيتادين | https://betadine.com/medical-professionals/betadine-solution/ | لا يوجد رقم كتالوج (غير بالتجزئة) |
| مسحوق المنظفات (Contrex AP) | Decon Labs | 5204 | / مطهر |
| شريط مقطوع مسبقا لأنبوب الأكسجين | ULINE (مزودون مختلفون) | S-14726 | يستخدم لتوصيل أنبوب الأكسجين بمخروط الأنف لجهاز التجسيم للقوارض |
| مقبض مشرط # 3 | أدوات الدقة العالمية | 500236-G | للشفرات # 10 و # 11 و # 15 |
| أدوات | العلوم الدقيقة | 1007516 | للإجراءات |
| الجراحية إبر قصيرة 30 جم | ExelInt | 26437 | للإجراءات الجراحية والحقن |
| أدوات الأسلاك الفضية | Warner Instruments | 63-1319 | لتسجيلات الفيزيولوجيا العصبية (تستخدم للتأريض وكقطب مرجعي). |
| محلول ملحي معقم (0.9٪ كلوريد الصوديوم للحقن) | Hospira | 00409-7101-67 (NDC) | لتخفيف الحقن واستبدال سوائل الجسم |
| Stoelting Hopkins Bulldog | Fine Science | Tools 10-000-481 | للإجراءات الجراحية |
| مطهر السطح (التغطية بالإضافة إلى مطهر NDP) | Steris life science | 638708 | تنظيف / مطهر |
| موصلات TDT ZIF-clip للاستحواذ. | Tucker-Davis Technologies | ZIF-Clip Analog Headstages | يربط ECoG بمعدات الاستحواذ الخارجية |
| شوكة تثبيت ذات شقين | Tucker-Davis Technologies | Z-ROD128 | تستخدم لتوصيل مشابك TDT بمعالج دقيق |
| زيلازين (جرذ) | Covetrus | 1XYL006 | التخدير / المسكن |
المراجع
- Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECoG, LFP and spikes. Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).
- Chen, T. -W., et al. Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature. ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
