تحقيقات متعددة النطاقات للمعالجة القشرية من خلال دمج البوليترودات الصفيحية وعلم البصريات مع القشرة الكهربائية الدقيقة في القوارض

كيف تبحث المختبرات في كيفية ظهور نشاط الدماغ لوظائف ، مثل الإدراك والإدراك ، باستخدام ECOG وأدوات أخرى لربط النشاط العصبي المحلي بالإشارات القشرية على نطاق أوسع.

تستخدم تسجيلات السنبلة خارج الخلية في التصوير ثنائي الفوتون لقياس النشاط السكاني ، لكن ECOG هي واحدة من التقنيات القليلة المتاحة في كل من البشر وللأبحاث الأساسية في.

يمتد نشاط الدماغ إلى العديد من المقاييس المكانية والزمانية. لا توجد طريقة إشارة تلتقطها جميعا مرة واحدة ، ولكن ECOG لديها دقة زمنية ومكانية كافية للعديد من الأسئلة الحرجة.

يسد بروتوكولنا فجوة رئيسية من خلال الجمع بين ECOG والتسجيلات المحلية وعلم البصريات الوراثي ، مما يوفر بشكل فعال معلومات دقيقة من إشارات السطح القشري متوسطة النطاق.

ستعمل النتائج التي توصلنا إليها على توسيع استخدام ECOG كجزء من النماذج التجريبية متعددة الوسائط لدراسة المبادئ الأساسية لتنظيم القشرة المخية الحديثة والكشف عن المؤشرات الحيوية لوظائف قشرية محددة في البشر.

[مدرب] للبدء ، ضع فأرا مخدرا على سرير جراحي واستخدم الملقط لرفع نقطة على الجلد فوق الجمجمة. ثم ، باستخدام المقص الجراحي ، قم باستئصال جزء قطره سنتيمتر واحد تقريبا من الجلد. باستخدام مكشطة ، قم بإزالة النسيج الضام والسمحاق من أعلى الجمجمة. اغسل المحلول الملحي على الجمجمة. بعد ذلك ، استخدم مجموعة مثقاب جراحية بسرعة منخفضة لحفر ثقب نتوء في الجزء الأمامي من نصف الكرة الأرضية متماثلا للمنطقة المسجلة. حفر خندق ضحل على المحيط لتحديد محيط حج القحف. عندما يتم ترقق الجمجمة إلى النقطة التي يتسبب فيها الضغط الخفيف للغاية في اهتزاز النافذة بأكملها بشكل واضح ، قم بإزالة الجزء الرقيق. ضع المحلول الملحي بانتظام واستخدم إسفنجة مرقئ للحفاظ على رطوبة الدماغ. الآن ، أدخل السلك المرجعي الفضي ملليمترا واحدا تقريبا في فتحة الأزيز بحيث يلامس سطح الدماغ دون التسبب في نزيف. بعد زرع قضيب الرأس ، ضع في إعداد التسجيل. الآن قم بتوصيل شبكة القشرة الكهربائية الدقيقة بالمسرح باستخدام موصلات مشبك قوة الإدراج الصفرية. أمسك اللوحة الإلكترونية لمنصة الرأس في مكانها باستخدام قضيب ميكانيكي مثبت على معالج دقيق. اخفض شبكة القشرة الكهربائية الدقيقة أفقيا لمحاذاة مسطحة فوق حج القحف على طول المحور الأمامي الخلفي. بمجرد أن تقترب الشبكة من الدماغ دون لمسها ، قم بتوصيل السلك المرجعي للشبكة بدبوس الذهب المصنوع من الأسلاك الفضية المزروعة. بعد ذلك ، قم بخفض الشبكة بشكل أكبر للاتصال بالدماغ. حرك الشبكة بشكل جانبي للانزلاق فوق سطح الجافية الرطب واستمر في الضبط حتى تتمركز على طول المحور الوسطي الجانبي. استخدم الشفط أو الإسفنجة الجراحية حول حواف حج القحف لإزالة المحلول الملحي الزائد. بمجرد أن يصبح المستحضر أكثر جفافا قليلا ، تحقق من أن الشبكة تلتصق بقوة أكبر بالجافية ولا تنزلق. قم بتطبيق حركة جانبية إلى إنسية على الشبكة لضمان ملامسة معظم الأقطاب الكهربائية الجانبية بينما ينحني كابل الشبكة ليتناسب مع محيط الدماغ. راقب النشاط الفيزيولوجي الكهربي باستخدام برنامج التسجيل. تحت التخدير الخفيف ، راقب أنماط إشارات الدماغ المتغيرة. تأكد من توصيل الشبكة والأسلاك المرجعية والأرضية بشكل صحيح للحصول على نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية. استخدم برنامج Trodes مع تصفية تمرير النطاق بين 300 و 6,000 هرتز لمراقبة الضوضاء في نطاق التردد العالي والتأكد من بقائها في حدود عشرات الميكروفولت. قم بتقييم الاستجابة الحسية عن طريق توليد محفزات ضوضاء ، مثل التصفيق أو الطقطقة بالأصابع ، ومراقبة الإمكانات الكهربائية المقابلة للسطح القشري. قم بتشغيل الضوء البصري الوراثي بكثافة منخفضة لتوجيه مصدر الضوء والمساعدة في وضع الألياف ، ثم استخدم الذراع المفصلية لوضع الضوء البصري الوراثي تقريبا باتجاه المنطقة المستهدفة. قم بتركيز وضبط موضع الألياف باستخدام أداة معالجة دقيقة أو براغي ضبط دقيقة قبل تسجيل الإشارات. لتنظيف الشبكة ، إذا كان الدماغ جافا ، ضع قطرة صغيرة من المحلول الملحي على سطح الدماغ باستخدام حقنة واتركها لمدة 30 ثانية إلى دقيقة واحدة قبل رفع الشبكة. من خلال العمل تحت المجهر ، ارفع الشبكة برفق من سطح الدماغ باستخدام أجهزة المعالجة الدقيقة. لوحظت استجابة كهربية قشرية موضعية بعد حوالي 10 مللي ثانية من تحفيز شعيرات واحدة ، مع ذروة سعة الانحراف حوالي مللي فولت واحد. تم استحضار أقوى استجابة قطب كهربائي عن طريق تحفيز الشعيرات المقابلة لها ، بينما لوحظت استجابة أضعف أو معدومة من شعيرات أبعد. أدى التثبيط البصري الوراثي إلى قمع الاستجابة القشرية التي تثيرها الشعيرات فقط في التي تعبر عن opsins المثبطة. ظهرت القطع الأثرية الكهروضوئية فقط في بداية وإزاحة تحفيز نبض الضوء لمدة خمس ثوان باستخدام الألياف ذات القطر الكبير. أنتجت الألياف الضوئية التي يبلغ قطرها ملليمتر واحد قطعة أثرية ضوئية كبيرة على شبكة القشرة الكهربائية الدقيقة ، في حين أن الألياف التي يبلغ حجمها 200 ميكرومتر قللت من هذه القطعة الأثرية بشكل كبير. أظهرت تسجيلات القشرة الكهربائية الدقيقة في الفئران استجابات قوية مستحثة من السمع ، مع ذروة استجابة حوالي 25 إلى 30 مللي ثانية بعد التحفيز. لوحظت قمم نشاط عالية من جاما وغاما عالية جدا ومتعددة الوحدات في طيف التردد للاستجابة المستحثة ، مع ارتفاع جاما كمكون مهيمن. تم تسجيل القشرة الكهربائية الدقيقة جنبا إلى جنب مع تسجيلات المسبار الرقائقي. تم الكشف عن أشكال موجة سبايك واضحة في تسجيلات polytrode ، تظهر شكل موجة مميز عبر قنوات متعددة. تتطابق مخططات سعة استجابة التردد من أقطاب الكهربية الدقيقة السطحية بشكل وثيق مع تلك الموجودة في أقطاب البوليترود الصفيحية عبر العمق ، مما يدل على ضبط سمعي متسق. كشفت خريطة توتونتوبية عالية الدقة تم إنشاؤها من إشارات جاما عالية التنظيم الوظيفي للمجالات القشرية السمعية ، بما في ذلك المناطق الأولية والخلفية والبطنية.