使用多柄线性硅探针记录行为小鼠的脑电活动

摘要

来源:Sauer， J. 等人 记录行为小鼠海马体的空间限制性振荡。J. Vis. Exp. （2018）。

该视频概述了将多柄线性硅探针植入小鼠大脑以测量局部场电位的方案。该程序包括将探头固定到立体定位装置上，将其准确定位在目标大脑区域，将其插入大脑，并用牙科水泥固定。植入后，组件用外壳保护。恢复后，该设置允许记录局部场电位，从而深入了解神经元活动。

方案

所有涉及动物模型的程序均已由当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会审查。

1. 准备工作

1. 设计并构建一个合适的插入工具，在植入过程中瞬时携带硅探针和电极连接器。有关自定义构建的插入工具示例，请参见图 1。
2. 使用陶瓷镊子小心地将硅探针和电极连接器从包装中取出。
3. 提起连接板，并用连接到支架上的鳄鱼夹将其牢固固定。
4. 使用立体镜，用陶瓷尖镊子将探针与插入工具对齐。涂上一层用烧灼剂熔化的 ~2 mm 石蜡，将探针粘在插入工具上。在此过程中，注意不要触摸探头柄。
5. 使用标准胶带将电极连接器固定到插入工具的轴上。请注意，根据制造商的不同，在植入之前，可能需要将接地线焊接到电极连接器板上。使用锡焊料和烙铁 （400 °C） 去除两短段清漆绝缘铜线的绝缘层。将地线焊接到电极连接器板上的相应插槽中。
6. 移除另外两根铜线的绝缘层。将每根裸铜线绕不锈钢螺丝（直径 1 毫米，长度 2 毫米）缠绕 3 次。涂上适合焊接钢的助焊剂，将铜线焊接到螺帽底部。确保螺纹的下半部分没有锡焊料。
7. 使用标准万用表检查电线和螺钉之间的电气接触。
8. 将硅探针的柄和接地螺钉浸入 70% 乙醇中（10 秒）进行消毒。
9. 通过将塑料巴斯德移液管的头部切成两半，为探针植入物准备保护罩。

2. 植入手术

1. 用热珠消毒器对手术器械（剪刀、细尖镊子、手术夹）进行消毒。用 70% 乙醇擦拭所有表面。
2. 用 3% 异氟醚的氧气以 ~1 L/min 的速度诱导麻醉。
   1. 为了维护，使用 1 - 1.5% 的异氟醚。请注意，达到手术耐受性所需的异氟醚浓度可能因动物而异。
   2. 当动物对脚趾捏没有反应时，即可实现稳定的手术耐受性。监测小鼠的呼吸频率，必要时调整异氟醚的浓度。
   3. 在动物的眼睛上涂抹药膏以防止干燥。
3. 通过将耳栏轻轻插入耳道，将鼠标安装在立体定位框架中。一旦鼠标的头部被耳杆稳定下来，就将咬嘴放在鼻子上，以连续输送异氟醚。将鼠标放在加热垫上的毛巾或垫上，皮下注射丁丙诺啡（0.05 - 0.1 mg/kg 体重）以确保术后镇痛。
4. 用标准剃须刀剃光头部，并用 70% 乙醇对皮肤进行消毒。使用手术剪刀，沿着颅骨中线在皮肤上切开，然后使用手术夹打开皮肤。
借助
5. 立体定位对齐工具对齐动物的头部，以调平前囟和 lambda。前囟和 lambda 之间的高度偏移应小于 50 μm。此外，通过测量颅骨表面前囟的深度，以规定的左右距离（例如，前囟左右 1 毫米）使头部沿内侧轴水平。如有必要，调整头部的倾斜度。
6. 用 3% 过氧化氢清洁头部，然后用无菌棉布擦干。
7. 使用适当的立体定向图谱确定开颅手术相对于前囟的位置。
8. 使用 0.9 mm 钻头，在小脑上方的骨骼上钻两个螺丝孔，以放置研磨螺钉和参考螺钉。此外，需要 1 - 3 个用于锚固螺钉的孔来稳定植入物。地脚螺钉的位置将取决于开颅手术的位置。为了植入海马体，在对侧顶叶和同侧额叶皮层上放置锚固螺钉。使用合适的螺丝刀将螺钉插入骨骼中。注意不要渗透到大脑中。
9. 通过在植入侧周围的矩形区域用钻头慢慢减薄颅骨来进行开颅手术。经常用消毒的磷酸盐缓冲液 （PB） 润湿骨骼。剩余的变薄的头骨可以借助细 （27G） 注射针和一对镊子轻轻刺穿和去除。
10. 用细 （27G） 注射针小心地刺穿硬脑膜。用镊子弯曲针尖，形成一个小钩子，然后拉动硬脑膜进行去除。涂抹 PB 以防止大脑表面干燥。
11. 将电极插入工具安装在立体定位支架上，将探头在前囟上归零，然后将探头移动到开颅手术上方的立体定位坐标。慢慢穿透大脑表面。确保探针轴不弯曲。避免通过血管植入。
12. 慢慢降低探针，直到所需深度以上 ~200 μm。用消毒的凡士林覆盖硅探针的开颅手术和小腿以进行保护。涂抹牙科粘固剂，将探针的底座固定在颅骨的锚固螺钉上。
13. 水泥应用后，立即将探头缓慢移动到目标深度。在应用粘接剂后推进最后 ~200 μm 可减少探针的横向移动，并确保目标区域的组织损伤最小。请注意，所用水泥的固化时间会影响方案的这一步。使用快速固化水泥，省略此步骤，直接将探针植入目标深度，以避免损坏硅探针。
14. 水泥固化后，用烧灼器熔化蜡，将探针从插入工具中释放出来。
15. 从插入装置中松开连接器板，并使用连接到插入手柄的鳄鱼夹将其放置在颅骨上的适当位置。如果探针植入海马体，请将连接板放在对侧顶骨上。使用牙科水泥将连接板固定到颅骨上。
16. 将连接器板的接地线和参考线焊接到小脑上连接两个螺钉的电线上。
17. 将保护盖修剪到正确的高度，并将其放在硅探针上。使用牙科水泥将盖子固定在连接器板和颅骨上，避免接触裸露的颅骨周围的皮肤。通常不需要缝合着床部位周围的皮肤。

3. 手术后恢复

1. 应用适当的镇痛治疗至少 2 天（例如 白天每 6 小时皮下注射丁丙诺啡，并在饮用水中过夜联合卡洛芬（4 - 5 mg/kg 体重）每 24 小时皮下注射一次）。建议使用单个外壳以防止损坏植入物。
2. 至少需要一周的恢复时间。查阅当地的动物福利指南。

4. 数据采集

1. 使用通过换向器连接的合适数据采集系统记录来自自由移动小鼠的 LFP。要采集 LFP，请使用 1 - 5 kHz 的采样频率。如果要与 LFP 一起记录单个单元的放电，则需要更高的采样率 （20 - 30 kHz）。
2. 存储各个通道的原始录制文件以供离线分析。

结果

图 1:插入工具的图像。硅探针连接到粘在鳄鱼夹底座上的昆虫针上。支架的轴可以插入立体定位微机械手中进行植入。

材料