将电极阵列和光纤植入小鼠海马体

摘要

来源:Bender， F.， et al.， 行为小鼠海马θ振荡的光遗传学夹带。 J. Vis. Exp. （2018 年）

该视频演示了在小鼠模型的海马体中立体定向植入焊丝电极阵列和光纤。

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. 光纤的制备（图 1A）

1. 使用多模光纤（105 μm 纤芯，玻璃包层，二氧化硅纤芯，0.22 NA）。使用微剥离器剥去纤芯的 125 μm 包层，同时光纤仍连接到光纤线轴上。
2. 用金刚石刀将纤维切成大约 2-3 厘米的长度。
3. 将纤维插入氧化锆陶瓷棒套圈 （ID: 126 μm） 中。大约 0.5-1 mm 的光纤应从套圈的凸面突出。
4. 用针头将一滴环氧树脂胶涂在密封垫圈的两端，但不要涂在密封垫圈的侧面。或者，使用强力胶。
5. 让胶水干燥至少 30 分钟。
6. 使用金刚石研磨纤维抛光膜（3 μm 粒度）抛光套圈的凸面。
7. 使用光功率计测试光传输的保真度。
   1. 将功率计上的波长设置为与所用激光器相同的波长。
   2. 将跳线的尖端朝向传感器的中心。打开激光器电源并读取功率计的光输出。记录该值。
   3. 通过配对套管将光纤连接到跳线，并将其放置在光纤尖端朝向传感器中心的位置。打开激光器电源并读取功率计的光输出。记录该值。
   4. 通过将第二个值除以第一个值来计算传输速率。如果传输速率低于 0.5，则丢弃光纤;否则，将其用于植入。
   5. 植入前测试每根光纤的传输率。
   6. 对于以后的实验，根据光纤的传输速率调整激光器的光强度输出:将跳线尖端的光输出设置为 5-15 除以透射率，以达到光纤尖端的最终光输出 5-15 mW。

2. 用于 LFP 记录的钨丝阵列的准备（图 1B）

1. 将几个（例如 6 个）100 μm 硅胶管导向器平行于一条胶带的粘性侧粘合。切割一块大约 4-6 毫米，用于一个线阵列组件。
2. 使用镊子将 formvar 绝缘的 45 μm 钨丝穿过导管。
3. 用手术刀刮掉两端的绝缘层，剥去六根漆包线绝缘细铜键合线（约 5 毫米长）和一根接地线（约 2-3 厘米长）。将它们焊接到 nanoconnector 引脚。
4. 将每根键合丝分别用一滴银导电漆连接到一根钨丝上。晾干至少 30 分钟。
5. 涂抹最少量的水泥以覆盖电线。不要在将插入脑组织的钨丝上涂抹水泥，也不要涂抹在纳米连接器的上部。让水泥干燥至少 30 分钟。
6. 使用钝不锈钢剪刀对钨丝进行角度切割 （5-20°），以便在锥体层腹侧附近的区域下方或上方可靠地植入金属丝，其中 θ 振幅太低，无法估计夹带保真度。
7. 使用手术刀刮掉绝缘层，使地线的尖端（约 2 毫米）脱离绝缘。用助焊剂和预焊剂处理。
8. 使用数字万用表检查电极之间的潜在串扰。将连接器引脚连接到万用表，万用表必须设置为电阻测量模式。检查 channels 的成对组合;万用表上的读数低于 5 MΩ 表示存在明显的串扰。
9. 使用阻抗计检查每个电极丝在盐水中的阻抗。典型阻抗值低于 100 kΩ。
10. 为了便于植入，将一根光纤粘合到线阵列上，使光纤尖端处于最短导线的水平，并且光纤尖端靠近但不接触钨丝。保持纤维的角度尽可能小，以防止植入过程中组织损伤。

3. 立体定向植入

1. 从颅骨顶部去除结缔组织，并将颈部肌肉彻底向下推约 2 毫米，以防止在录制过程中出现肌肉伪影。
2. 使用棉签涂抹器和盐水清洁颅骨，并钻四个孔（前部 2 个，小脑上方 2 个，直径 0.8 毫米）以放置骨不锈钢螺钉 （00-96x1/16） 用于研磨和稳定植入物（图 1D）。将接地螺钉连接到小脑上方的一根铜线（约 2-3 厘米长）上。
3. 用水泥完全覆盖接地螺钉，以防止在电生理记录期间出现肌肉伪影。构建一个连接所有螺钉的水泥环（图 1E）。
4. 在植入侧上方进行开颅手术（海马体，AP -1.94，L 1.4，V 1.4 参考前囟）。在脑组织表面涂抹大约 5 μL 的无菌 NaCl。
5. 在开颅手术中使用立体定向慢慢降低线阵列。对于单一录音，植入硅胶探针而不是线阵列。为防止光伪影，将光纤单独植入海马体中，光纤尖端不直接面向探头（图 1C—I）。为了研究半球之间夹带的协调性，在对侧海马 CA1 区域植入一根额外的光纤。
6. 为了保护脑组织，在植入部位上方用注射器涂抹大约 5 μL 预热于 70 °C 的温液体蜡/石蜡油。
7. 在金属丝阵列周围涂抹水泥，并用水泥覆盖颅骨。
例如
8. ，使用针头将一滴助焊剂滴在预焊接的接地/参考线和连接到接地螺钉的预焊接线上，然后使用焊接机熔断电线。
9. 用水泥覆盖整个地线。
10. 手术后腹腔注射 0.3 mL 赤膊（在无菌 NaCl 中为 1:4）和卡洛芬 （5mg/mL） 手术后至少两天。小鼠通常在手术后 15 分钟内醒来。用红灯给动物暖和，以加快恢复速度。
11. 在手术后的第一周每天监测小鼠的体重或直到它稳定。手术前体重减轻不应超过小鼠记录体重的 10%。为了加速体重稳定，在手术后的头几天为小鼠提供湿粮和炼乳。
12. 为了记录夹带过程中的海马细胞活动，在海马体中植入硅胶探针（AP -1.94、L 1.4、V 1，随后降低）（图 1C-I）。将光纤植入 AP -3、L 1.4、V 1.6、39° 尾喙的海马体中。如果需要刺激细胞体细胞，请在 MS 中植入一根额外的光纤（AP +0.98，L 1，V 3.9,15° 横向）。

结果

图 1:光纤、电极和手术的插图。（A） 光纤图示。（B） 粘在光纤上的线阵列图示，用于在海马 θ 振荡夹带期间记录海马 LFP。（C） 为了记录海马细胞活动，将硅胶探针安装在微型驱动器上。（D） 微型螺钉位于颅骨上。铜线预先焊接到地面和参考螺钉上，然后再将其放置在小脑上方。（E） 使用水泥覆盖和连接螺钉。上面的蓝色圆圈表示为植入硅胶探针而进行开颅手术的位置。下面的蓝色圆圈表示进行开颅手术以将光纤植入海马体的位置。（F） 将一根光纤植入尾喙角以靶向海马 CA1 区域。如果需要刺激细胞胞体（可选），则可以将第二根纤维植入内侧隔膜。（G） 将硅胶探针降低到海马 CA1 区域的刚...

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