Name: 行为小鼠海马空间受限振荡的记录 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 10 s
Description: 学习使用多柄线性硅探针记录小鼠海马局部场电位，结合电流源密度分析检测空间受限的脑电振荡。该方法可揭示神经元网络活动的精细时空组织，为研究记忆和学习相关的神经振荡动态提供高分辨率电生理数据。

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我们感谢Karin Winterhalter和Kerstin Semmler提供的技术协助。本工作由德国研究基金会（DFG）卓越集群BrainLinks - BrainTools（EXC 1086）资助。

所有涉及活体动物的实验方法均已获得德国弗莱堡行政区政府根据《德国动物福利法》批准。
1. 准备工作
<ol>
	<li>设计并制作一个合适的植入工具，在植入过程中临时携带硅探针和电极连接器。示例定制的植入工具参见图1。</li>
	<li>使用陶瓷尖头镊子小心地将硅探针和电极连接器从包装中取出。</li>
	<li>抬起连接器板，并使用固定在支架上的鳄鱼夹将其牢固固定。</li>
	<li>在体视显微镜下，使用陶瓷尖头镊子将探针与植入工具对齐。用灼烧器熔化石蜡，涂抹约2 mm厚的石蜡层，将探针粘附在植入工具上。操作过程中注意不要触碰探针的针柄部分。</li>
	<li>使用普通胶带将电极连接器固定在植入工具的杆部。请注意，根据制造商的不同，接地导线可能需要在植入前焊接到电极连接器板上。使用电烙铁（400 °C）加热焊锡，去除两段漆包铜线的绝缘层，并将接地导线焊接到电极连接器板的相应插槽中。</li>
	<li>去除另外两段铜线的绝缘层。将每根裸露的铜线在不锈钢螺钉（直径1 mm，长度2 mm）上缠绕三圈。使用适用于焊接钢材的助焊剂，将铜线焊接到螺钉帽的底部。确保螺纹的下半部分不沾焊锡。</li>
	<li>使用标准万用表检测导线与螺钉之间的电接触是否良好。</li>
	<li>将硅探针的针柄部分和接地螺钉浸入70%乙醇中（10秒）进行消毒。</li>
	<li>通过将塑料巴斯德移液管的头部切半，为探针植入制作一个保护罩。</li>
</ol>
2. 植入手术
<ol>
	<li>使用热珠灭菌器对手术器械（剪刀、尖头镊子、手术钳）进行灭菌。用70%乙醇擦拭所有表面。</li>
	<li>使用氧气以约1 L/min的流速输送3%异氟烷以诱导麻醉。
	<ol>
		<li>维持麻醉时，使用 1 - 1.5% 异氟烷。请注意，不同动物达到手术耐受所需的异氟烷浓度可能有所差异。</li>
		<li>当动物对脚趾夹捏无反应时，即达到稳定的手术耐受状态。监测小鼠的呼吸频率，并在必要时调整异氟烷浓度。</li>
		<li>将药膏涂抹于动物眼部，以防干燥。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将小鼠固定于立体定位仪上，轻轻将耳杆插入耳道。待耳杆稳定小鼠头部后，将面罩置于鼻部以持续输送异氟烷。将小鼠置于加热垫上的毛巾或垫料上，并皮下注射布托啡诺（0.05–0.1 mg/kg 体重）以确保术后镇痛。</li>
	<li>用标准剃刀剃除头部毛发，并用70%乙醇对皮肤进行消毒。使用手术剪沿颅骨中线切开皮肤，再用手术钳撑开皮肤。</li>
	<li>使用立体定位对齐工具调整动物头部，使前囟（bregma）与后囟（lambda）处于同一水平面。二者高度差应小于 50 µm 前后囟高度偏移。此外，通过测量冠状缝在颅骨表面左右两侧规定距离处的深度，沿正中-侧向轴调平头部例如， 在前后囟之间左右各1 mm处。如有必要，调整头部倾斜角度。</li>
	<li>用3%过氧化氢清洁头部，并用无菌棉片擦干。</li>
	<li>根据适当的标准脑图谱，确定颅骨开窗位置相对于前囟的位置12.</li>
	<li>使用0.9 mm钻头，在小脑上方的颅骨上钻两个螺钉孔，用于放置接地螺钉和参考螺钉。此外，建议再钻1–3个用于固定螺钉的孔，以稳定植入物。固定螺钉的位置取决于开颅部位。若植入目标为海马体，则应将固定螺钉置于对侧顶叶和同侧额叶皮层上方的颅骨处。使用合适的螺丝刀将螺钉旋入颅骨，注意避免穿透脑组织。</li>
	<li>使用钻头在植入侧周围呈矩形区域缓慢磨薄颅骨，进行开颅手术。操作过程中应频繁用无菌磷酸盐缓冲液（PB）湿润骨面。残留的薄层颅骨可用细（27G）注射针头配合镊子轻轻刺破并移除。</li>
	<li>用细（27G）注射针小心刺穿硬脑膜。用镊子将针尖弯成小钩状，钩起硬脑膜并将其移除。滴加磷酸盐缓冲液（PB）以防止脑表面干燥。</li>
	<li>将电极插入装置安装到立体定位仪支架上，在前囟处校准探针位置归零，然后将探针移至颅骨开窗上方的立体定位坐标。缓慢穿透脑表面，确保探针杆不发生弯曲，避免穿过血管进行植入。</li>
	<li>缓慢降低探头，直至约~200 µm 在达到所需深度后，用无菌凡士林覆盖颅骨开窗部位及硅探针的探针臂以进行保护。将牙科水泥涂抹于探针基部，将其固定在颅骨的锚定螺钉上。</li>
	<li>在施加水泥后，立即将探头缓慢移动至目标深度。推进最后约 ~200 µm 在施加水泥后，可减少探针的侧向移动，并确保目标区域的组织损伤最小化。请注意，所用水泥的固化时间可能影响本操作步骤。若使用快速固化的水泥，应省略此步骤，并直接将探针植入目标深度，以避免对硅探针造成损伤。</li>
	<li>水泥固化后，使用电灼器熔化石蜡，将探针从插入工具上释放。</li>
	<li>松开插入装置上的连接板，并使用连接在插入手柄上的鳄鱼夹将其固定在颅骨的合适位置。若将探针植入海马体，则将连接板置于对侧顶骨上。使用牙科水泥将连接板固定在颅骨上。</li>
	<li>将连接板的接地线和参考电极线焊接到小脑上方两个螺钉所连接的导线上。</li>
	<li>修剪保护套至合适高度，并将其套在硅探针上。使用牙科水泥将保护套固定在连接板和颅骨上，注意避免接触暴露颅骨周围的皮肤。通常不需要缝合植入部位周围的皮肤。</li>
</ol>
3. 术后恢复
<ol>
	<li>至少应用适当的镇痛治疗2天（例如 白天每6小时皮下注射一次布托啡诺，夜间将其加入饮水中，并联合每24小时一次皮下注射卡洛芬（4–5 mg/kg体重）。建议单只饲养，以防止对植入物造成损伤。</li>
	<li>至少给予一周的恢复时间。请参考当地动物福利指南。</li>
</ol>
4. 数据采集
<ol>
	<li>使用通过换向器连接的合适数据采集系统，记录自由活动小鼠的局部场电位（LFP）。采集LFP时，采样频率应为1 - 5 kHz。如果需要同时记录单个神经元放电，则需要更高的采样率（20 - 30 kHz）。</li>
	<li>将各个通道的原始记录文件保存下来，用于离线分析。</li>
</ol>
5. 组织学
<ol>
	<li>记录完成后，对动物实施深麻醉（例如 按2 g/kg体重剂量腹腔注射乌拉坦。通过脚趾夹捏无反应确认麻醉状态。</li>
	<li>采用标准的心内灌注方法，先用冰冻的磷酸盐缓冲盐水对小鼠进行经心灌注（约1分钟），随后用4%多聚甲醛灌注（约10分钟）13灌注前，可对记录位点进行电解损毁（例如 通过施加10 - 20 V恒定电压，持续时间最长1秒）实现。或者，可在植入前将荧光染料涂抹于探针柄部尖端，用于追踪和识别。建议测试多种电极位置识别方法，以针对不同类型的硅探针获得最佳结果。</li>
	<li>切取脑组织切片（约100 µm）并用4'-6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI， 1 µg/mL）随后在PB中洗涤三次（每次10分钟，室温）。</li>
	<li>将切片置于显微镜载玻片上，滴加一滴封片介质，盖上盖玻片。室温下避光干燥过夜。</li>
	<li>使用落射荧光显微镜或共聚焦激光扫描显微镜确定记录位点的位置。</li>
	<li>为尝试回收硅探针以供再次使用，用鳄鱼夹夹住探针，并用电烙铁小心熔化牙科水泥，从而将探针从颅骨上分离400 °C）。在此过程中请注意不要触碰探针的针柄！</li>
	<li>用热水冲洗探头（约80 °C，15 分钟），随后使用酶溶液（1% Tergazyme 溶于蒸馏水，室温下 30 分钟）处理，再用蒸馏水洗涤一次（15 分钟）。请注意，探针回收的成功率较低。</li>
</ol>
6. CSD 分析
<ol>
	<li>使用合适的分析环境（例如 Python），通过沿探针阵列近似计算局部场电位（LFP）信号的二阶空间导数，将单个探针阵列的LFP数据转换为电流源密度（CSD）数据，公式如下： 
	<img alt="用于神经数据分析的CSD计算公式，展示LFP信号的空间导数。" src="/files/ftp_upload/57714/57714eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 
	其中 LFPn,t 表示第 nth 个电极在时间 t 的LFP信号，Δz 为电极间距。需要注意的是，由于涉及 n−1 和 n+1 的运算，探针阵列首尾两个电极的CSD值无法估算，因此在探针放置时需考虑此限制。通过一段简短的代码实现该近似公式，在时间维度上迭代计算每个电极的CSD信号（参见补充代码文件）。</li>
	<li>将获得的CSD信号用于后续分析（例如，通过应用带通滤波器研究脑振荡的特定频段）。</li>
</ol>

<ol><li>Buzsáki, G., Draguhn, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+oscillations+in+cortical+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuronal oscillations in cortical networks.</a> Science. 304 (5679), 1926-1929 (2004).</li>
<li>Keefe, J., Recce, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+relationship+between+hippocampal+place+units+and+the+EEG+theta+rhythm%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm.</a> Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).</li>
<li>Benchenane, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherent+theta+oscillations+and+reorganization+of+spike+timing+in+the+hippocampal-prefrontal+network+upon+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Coherent theta oscillations and reorganization of spike timing in the hippocampal-prefrontal network upon learning.</a> Neuron. 66 (6), 921-936 (2010).</li>
<li>Jadhav, S. P., Kemere, C., German, P. W., Frank, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Awake+hippocampal+sharp-wave+ripples+support+spatial+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Awake hippocampal sharp-wave ripples support spatial memory.</a> Science. 336 (6087), 1454-1458 (2012).</li>
<li>Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D., Tonegawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Successful+execution+of+working+memory+linked+to+synchronized+high-frequency+gamma+oscillations%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Successful execution of working memory linked to synchronized high-frequency gamma oscillations.</a> Cell. 157 (4), 845-857 (2014).</li>
<li>Karalis, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4-Hz+oscillations+synchronize+prefrontal-amygdala+circuits+during+fear+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">4-Hz oscillations synchronize prefrontal-amygdala circuits during fear behavior.</a> Nature Neuroscience. 19 (4), 605-612 (2016).</li>
<li>Khodagholy, D., Gelinas, J. N., Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning-enhanced+coupling+between+ripple+oscillations+in+association+cortices+and+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus.</a> Science. 358 (6361), 369-372 (2017).</li>
<li>Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents--EEG%2C+ECoG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiological Reviews. 65 (1), 37-100 (1985).</li>
<li>Lasztóczi, B., Klausberger, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer-specific+GABAergic+control+of+distinct+gamma+oscillations+in+the+CA1+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Layer-specific GABAergic control of distinct gamma oscillations in the CA1 hippocampus.</a> Neuron. 81 (5), 1126-1139 (2014).</li>
<li>Strüber, M., Sauer, J. -F., Jonas, P., Bartos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distance-dependent+inhibition+facilitates+focality+of+gamma+oscillations+in+the+dentate+gyrus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Distance-dependent inhibition facilitates focality of gamma oscillations in the dentate gyrus.</a> Nature Communications. 8 (1), 758(2017).</li>
<li>Franklin, K. B. J., Paxinos, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFranklin%2C+KBJ+%22The+mouse+brain+in+stereotaxic+coordinates%22">The mouse brain in stereotaxic coordinates</a>. , Academic Press, Elsevier. (2007).</li>
<li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+animal+perfusion+fixation+for+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Whole animal perfusion fixation for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e3564(2012).</li>
<li>Kajikawa, Y., Schroeder, C. E. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22153379">How local is the local field potential?</a> Neuron. 72 (5), 847-858 (2011).</li>
<li>Berens, P., Keliris, G. A., Ecker, A. S., Logothetis, N. K., Tolias, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feature+selectivity+of+the+gamma-band+of+the+local+field+potential+in+primate+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Feature selectivity of the gamma-band of the local field potential in primate primary visual cortex.</a> Frontiers in Neuroscience. 2 (2), 199-207 (2008).</li>
<li>Lastóczi, B., Klausberger, T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28391402">Distinct gamma oscillations in the distal dendritic field of the dentate gyrus and the CA1 area of mouse hippocampus.</a> Brain Structure and Function. 222 (7), 3355-3365 (2017).</li>
<li>Nguyen Chi, V., Müller, C., Wolfenstetter, T., Yanovsky, Y., Draguhn, A., Tort, A. B. L., Brankačk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+respiration-driven+rhythm+distinct+from+theta+oscillations+in+awake+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Hippocampal respiration-driven rhythm distinct from theta oscillations in awake mice.</a> Journal of Neuroscience. 36 (1), 162-177 (2016).</li>
<li>Chung, J., Sharif, F., Jung, D., Kim, S., Royer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+and+headgear+for+chronic+implant+and+recovery+of+optoelectronic+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Micro-drive and headgear for chronic implant and recovery of optoelectronic probes.</a> Scientific Reports. 7 (1), 2773(2017).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

越来越多的证据表明，海马神经环路中的脑振荡发生在离散的空间区域10,11,16。电流源密度（CSD）分析可显著降低容积导电的影响，这是研究局部振荡事件的关键前提。本视频提供了将硅探针植入小鼠海马以进行CSD数据分析的操作指南。我们展示了CA1区尖波涟漪以及齿状回局部伽马振荡的典型CSD信号示例。然而，该方案也可用于研究其他海马振荡活动模式，例如θ振荡或与呼吸相关的网络振荡17。
植入的成功在很大程度上取决于动物头部在立体定位仪框架中的正确对齐。我们使用固定在立体定位夹持器中的注射针，测量头部在前后方向和内外侧方向上的偏移。依次移动针尖接触前囟和后囟，并通过倾斜立体定位框架来补偿两点高度之间的任何偏差。类似地，测量前囟左右各1 mm处的高度，可指示是否存在内外侧方向的偏移，该偏移可通过向左或向右倾斜框架进行调整。为获得最佳的植入效果，建议偏移量小于&#...

局部场电位中的振荡在神经环路的信息处理中起着关键作用。其频率覆盖范围广泛，从慢波（约1 Hz）到快速的涟波振荡（约200 Hz）。1不同的频率波段与认知功能相关，包括记忆、情绪处理和导航2,3,4,5,6,7神经元膜上的电流流动构成了局部场电位信号的主要部分8. 进入细胞的阳离子（例如 通过谷氨酸能兴奋性突触的激活，形成局部的主动电流 sinks（正电荷离开细胞外介质）。相反，正电荷净流向细胞外介质，例如通过 GABA 能抑制性突触的激活，则在该位置表现为一个主动电流源。在神经元偶极子中，由于补偿电流影响远端位置的膜电荷分布，电流 sinks 与被动 sources 成对出现，反之亦然。
远端神经活动产生的电场也可能在记录电极上引起显著的电压偏转，从而可能被错误地视为局部事件。这种容积传导现象对局部场电位（LFP）信号的解释构成了严重挑战。电流源密度（CSD）分析能够提供有关LFP信号背后局部电流汇与电流源的信息，因此可作为降低容积传导影响的一种方法8。在海马体等层状结构中，可通过垂直于层状平面排列的等距电极记录的LFP信号进行空间二阶导数计算，获得一维CSD信号9。商用线性硅探针的出现使研究人员得以应用CSD方法研究海马体中的局部振荡活动。例如，已有研究表明，在CA1区，不同类型的γ振荡以特定层的方式出现10。此外，CSD分析还识别出齿状回主细胞层中独立的γ活动热点11。重要的是，这些现象仅在局部CSD信号中可见，而在LFP信号中并不明显。因此，CSD分析为深入理解海马体微环路功能提供了一种强有力的工具。
在本实验方案中，我们提供了一种使用硅探针获取一维电流源密度（CSD）信号的全面指南。这些方法将使研究人员能够研究行为小鼠海马中局部的振荡事件。

<table><tbody><tr><td>带支架的鳄鱼夹</td><td>Reichelt Elektronik</td><td>HALTER ZD-10D</td><td></td></tr><tr><td>硅探针</td><td>Cambridge Neurotech</td><td>P-series 32</td><td></td></tr><tr><td>体视显微镜</td><td>Olympus</td><td>SZ51</td><td></td></tr><tr><td>漆包铜线</td><td>B&amp;uuml;rklin Elektronik</td><td>89 F 232</td><td></td></tr><tr><td>接地螺丝</td><td>Screws &amp;amp; More GmbH (screwsandmore.de)</td><td>DIN 84 A2 M1x2</td><td></td></tr><tr><td>助焊剂</td><td>Stannol</td><td>114018</td><td></td></tr><tr><td>陶瓷尖镊子</td><td>Fine Science Tools</td><td>11210-60</td><td></td></tr><tr><td>石蜡</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>327204</td><td></td></tr><tr><td>电灼器</td><td>Fine Science Tools</td><td>18010-00</td><td></td></tr><tr><td>电烙铁</td><td>Kurtz Ersa</td><td>OIC1300</td><td></td></tr><tr><td>万用表</td><td>Uni-T</td><td>UT61C</td><td></td></tr><tr><td>乙醇</td><td>Carl Roth</td><td>9065.1</td><td></td></tr><tr><td>巴斯德吸管</td><td>Carl Roth</td><td>EA65.1</td><td></td></tr><tr><td>热力灭菌器</td><td>Fine Science Tools</td><td>18000-45</td><td></td></tr><tr><td>立体定位仪</td><td>David Kopf</td><td>Model 1900</td><td></td></tr><tr><td>立体定位电极夹持器</td><td>David Kopf</td><td>Model 1900</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Abbvie</td><td>B506</td><td></td></tr><tr><td>氧气浓缩器</td><td>Respironix</td><td>1020007</td><td></td></tr><tr><td>丁丙诺啡</td><td>Indivior UK Limited</td><td></td><td></td></tr><tr><td>电动剃毛器</td><td>Tondeo</td><td>Eco-XS</td><td></td></tr><tr><td>加热垫</td><td>Thermolux</td><td>463265/-67</td><td></td></tr><tr><td>手术钳</td><td>Fine Science Tools</td><td>18050-28</td><td></td></tr><tr><td>过氧化氢</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1009</td><td></td></tr><tr><td>无菌棉片</td><td>Carl Roth</td><td>EH12.1</td><td></td></tr><tr><td>钻头</td><td>Proxxon</td><td>Micromot 230/E</td><td></td></tr><tr><td>21G 注射针头</td><td>B. Braun</td><td>4657527</td><td></td></tr><tr><td>磷酸盐缓冲液/磷酸盐缓冲生理盐水</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>立体定位图谱</td><td>Elsevier</td><td>9.78012E+12</td><td></td></tr><tr><td>手术剪刀</td><td>Fine Science Tools</td><td>14094-11</td><td></td></tr><tr><td>手术镊</td><td>Fine Science Tools</td><td>11272-40</td><td></td></tr><tr><td>27G 注射针头</td><td>B. Braun</td><td>4657705</td><td></td></tr><tr><td>凡士林</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>牙科水泥</td><td>Sun Medical</td><td>SuperBond T&amp;amp;M</td><td></td></tr><tr><td>卡洛芬</td><td>Zoetis</td><td>Rimadyl 50mg/ml</td><td></td></tr><tr><td>记录放大器</td><td>Intan Technologies</td><td>C3323</td><td></td></tr><tr><td>USB 数据采集板</td><td>Intan Technologies</td><td>C3004</td><td></td></tr><tr><td>记录电缆</td><td>Intan Technologies</td><td>C3216</td><td></td></tr><tr><td>电滑环（电气换向器）</td><td>Doric lenses</td><td>HRJ-OE_FC_12_HARW</td><td></td></tr><tr><td>数据采集软件</td><td>OpenEphys (www.open-ephys.org)</td><td>GUI</td><td>支持跨平台数据采集</td></tr><tr><td>数据采集用计算机</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>数据分析环境</td><td>Python (www.python.org)</td><td></td><td>支持跨平台数据分析</td></tr><tr><td>氨基甲酸乙酯（尿烷）</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>振动切片机</td><td>Leica</td><td>VT1000</td><td></td></tr><tr><td>载玻片</td><td>Carl Roth</td><td>H868.1</td><td></td></tr><tr><td>盖玻片</td><td>Carl Roth</td><td>H878.2</td><td></td></tr><tr><td>包埋介质</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>81381-50G</td><td></td></tr><tr><td>蒸馏水</td><td>Millipore</td><td>Milli Q</td><td>用于生产蒸馏水的台式设备</td></tr><tr><td>特洁酶（Tergazyme）</td><td>Alconox</td><td>Tergazyme</td><td></td></tr></tbody></table>

记录行为小鼠海马中空间限制性振荡

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

局部场电位（LFP）源于神经元膜上的离子移动。由于LFP电极记录到的电压反映了大脑组织大范围内总和的电场，因此提取局部活动的信息具有挑战性。然而，研究神经元微环路需要可靠地区分真正局部的事件与来自远端脑区容积传导的信号。电流源密度（CSD）分析通过提供电极附近电流汇与电流源的信息，为这一问题提供了解决方案。在具有层状细胞构筑的脑区（如海马体）中，可通过估算LFP的第二空间导数来获得一维CSD。本文描述了一种使用线性硅探针植入背侧海马体以记录多层LFP的方法。CSD轨迹沿探针的各个分支进行计算。因此，本方案描述了一种在自由活动小鼠海马体中解析空间受限的神经网络振荡的实验流程。

图1展示了用于植入硅探针的插入工具。图2显示了针对海马CA1区和齿状回颗粒细胞层的慢性植入式硅探针的记录结果。我们在动物于家园笼中自由活动时，从探针的探臂上记录了局部场电位（LFP）。为了最小化容积导电效应的影响，将获得的信号沿探针的每个探臂转换为电流源密度（CSD）（图2B、D）。在图2B所示的第一个示例中，单个尖波涟漪事件在CA1区的辐射层引发了一个显著的电流流入。在图2C-E所示的第二个示例中，我们从齿状回颗粒细胞层的两个不同位点（横向距离为400 µm）进行了记录。通过将60–80 Hz的带通滤波器应用于CSD信号，分离出高伽马频段，揭示了位于颗粒细胞层的两个记录位点之一出现局部伽马爆发（<strong...

本方案描述了使用多叉线性硅探针记录局部场电位的方法。通过电流源密度分析对信号进行转换，可重建小鼠海马中的局部电活动。利用该技术，可在自由活动的小鼠中研究空间受限的脑节律振荡。

局部场电位（LFP）源于神经元膜上的离子移动。由于LFP电极记录的电压反映了突触后电位的总和……

该方法有助于解答神经科学领域中的关键问题，例如神经元网络活动在精细的时间和空间尺度上是如何组织的。该技术的主要优势在于，利用线性硅探针进行当前数据分析，可以重建出在传统场电位记录中难以检测到的局部振荡。开始此操作前，先用高温珠灭菌器对手术器械进行灭菌，然后用70%乙醇擦拭所有工作表面。接下来，将麻醉后的动物固定在立体定位仪上，轻轻将耳杆插入耳道。当小鼠头部被耳杆稳定后，在鼻部放置面罩以持续输送异氟烷，然后在眼睛上涂抹眼膏以防止干燥。随后，在小鼠身下放置加热垫，并皮下注射布托啡诺以确保术后镇痛。随后，剃除其头部毛发，并用70%乙醇对皮肤进行消毒。使用手术剪沿颅骨中线在皮肤上做一切口，并用手术钳撑开皮肤。借助立体定位对准工具调整动物头部位置，使前囟和后囟处于同一水平面。前囟与后囟之间的高度偏移应小于50微米。此外，通过测量在距前囟固定距离处左右两侧的深度，沿正中-侧向轴调平头部。如果头部倾斜，则进行调整。用3%过氧化氢清洁头部，并用无菌棉片擦干。根据适当的大脑立体定位图谱，确定相对于前囟的开颅位置。使用0.9毫米钻头，在小脑骨质上方钻两个螺钉孔，用于放置接地螺钉和参考螺钉。此外，钻出一到三个用于固定螺钉的孔洞，以稳定植入物。锚定螺钉的位置取决于开颅部位。使用合适的螺丝刀将螺钉插入骨中。注意不要刺入脑组织。现在，通过钻头在植入侧周围呈矩形区域缓慢磨薄颅骨，进行开颅手术。操作过程中应频繁使用无菌磷酸盐缓冲液湿润骨面。用27号注射针头轻轻刺穿剩余的变薄颅骨，并用镊子将其移除。接着，用27号注射针头小心刺穿硬脑膜。使用镊子将针尖弯成一个小钩，利用此钩将硬脑膜移除。然后，涂抹磷酸盐缓冲液以防止脑表面干燥。随后，将电极插入装置安装到立体定位仪支架上，并在前囟处校准探针归零。将探针移至颅骨开窗部位的立体定位坐标位置，缓慢穿透脑表面。确保探针杆不弯曲，并避免穿过血管进行植入。然后，缓慢降低探针，直至距离目标深度约200微米处。接着，用灭菌的凡士林覆盖颅骨开窗部位和硅探针的探针臂，以进行保护。随后，使用牙科水泥将探针基部固定在颅骨的锚定螺钉上。在涂抹水泥后，立即缓慢地将探针推进至目标深度。在应用水泥后，再向前推进最后200微米，以减少探针的侧向移动，并确保目标区域的组织损伤最小化。待水泥固化后，使用电灼器熔化石蜡，从而将探针从插入工具上释放。随后，将连接板从插入装置上松开，并使用鳄鱼夹将其固定在颅骨上的合适位置。使用牙科水泥将连接板固定在颅骨上。在将探针植入海马体的情况下，将连接板放置在对侧顶骨上。然后，将连接板的地线和参考电极线焊接到固定于小脑上方两颗螺钉的导线上。修剪保护套至适当高度，并将其套在硅探针上。随后，使用牙科水泥固定连接器板和颅骨的盖子，注意避免接触暴露颅骨周围的皮肤。手术后，对小鼠进行至少两天的适当镇痛治疗。将小鼠单独饲养，以防止植入物受损。此处展示的是针对CA1区慢性植入硅探针的记录结果。对探针的各个分支应用了电流源密度分析。本示例中，单个尖波涟漪事件在CA1区辐射层引起显著的电流流入；在第二个示例中，记录到来自齿状回颗粒细胞层内两个不同位点的信号。通过应用60至80赫兹的带通滤波器分离出高伽马频段，揭示了位于颗粒细胞层内两个记录位点之一上的局部伽马爆发。需要注意的是，局部伽马振荡活动仅在将记录信号转换为电流源密度（CSD）后才能被检测到。只有CSD信号（而非局部场电位LFP信号）能够识别两个记录位点之间的相位和振幅不同步时期。本片段展示了一段短暂的同步伽马活动时期。此处的曲线展示了局部场电位（LFP）和电流源密度（CSD）信号的相位差和幅度差指数。观看本视频后，您应能够充分理解如何在海马体中植入硅探针。

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行为小鼠海马空间受限振荡的记录

本视频介绍了一种将多叉线性硅探针植入小鼠脑内以记录局部场电位的实验方案。该操作包括将探针固定于立体定位仪上，精确定位至目标脑区，将探针插入脑组织，并使用牙科水泥固定。植入完成后，用保护外壳覆盖整个装置。动物恢复后，该装置可用于记录局部场电位，从而揭示神经元活动特征。...

使用多通道线性硅探针记录行为小鼠的脑电活动

该视频演示了在小鼠海马-内嗅皮层脑片中记录局部场电位（LFP）的操作步骤。在海马CA3区辐射层施加电刺激，可引起CA1区锥体细胞层突触后电位的变化。CA1神经元膜电位的总体变化被称为局部场电位，本实验即对此进行记录。...

小鼠海马-内嗅皮层脑片局部场电位记录

本视频展示了一种在遗传工程小鼠模型中通过光敏离子通道调控其GABA能内侧隔核神经元θ振荡的实验方案。通过向海马体传递光脉冲，该方案旨在同步神经元活动并产生θ振荡，并以局部场电位的形式进行记录。...

选择性调控小鼠模型中的θ振荡

本视频展示了在小鼠模型的海马体中进行立体定位植入金属丝电极阵列和光学纤维的操作过程。...

将电极阵列和光纤植入小鼠海马体

本视频展示了在离体海马组织中记录节律性神经元网络活动（也称为θ振荡）的方法。通过将电极插入不同的层次和空间位置，以检测和分析θ振荡，从而揭示海马不同层次中神经元组成的特异性以及神经网络之间的连接性。...

小鼠海马体中θ振荡的体外记录

本文介绍了一种从离体全海马组织中记录节律性神经元网络theta和gamma振荡的实验方案。我们详细描述了从海马提取到局部场电位、单细胞单位放电以及全细胞膜片钳记录的实验步骤，同时涵盖了theta节律的光遗传学调控方法。...

调节海马θ节律频段 体外：记录离体啮齿类动物隔-海马环路的方法

我们描述了在行为小鼠中利用光遗传学和电生理记录技术选择性操控海马θ振荡（5-10...

行为小鼠中海马θ振荡的光遗传学同步

本方案描述了从小鼠中制备表现出自发尖波涟漪活动的水平海马-内嗅皮层（HEC）切片的方法。切片在简化的界面式孵育室中孵育，并在浸没条件下用快速流动的人工脑脊液进行记录，以促进组织供氧及网络水平自发活动的出现。...

急性小鼠脑切片以研究海马区自发性网络活动

本文演示了定制成像窗口的制备方法，该窗口配有灌注套管，并展示了其在小鼠海马CA1区的植入过程。...

行为小鼠海马神经元活动观测的开颅手术操作

本方案概述了使用定制设计的记录装置和电极来记录小鼠海马和前额叶皮层局部场电位，并研究信息流向的方法。...

小鼠海马与前额叶皮层的双细胞外记录

本方案研究小鼠在导航气味羽流时海马CA1区的脑-行为关系。我们提供了一套逐步操作的实验流程，包括手术以实现对海马体的成像、行为训练、使用微型显微镜记录GCaMP6f信号以及对脑部和行为数据的处理，从而通过感兴趣区域（ROI）的神经活动解码小鼠的位置信息。...

小鼠在气味羽流中导航时通过微型显微镜记录海马区钙信号

学习使用多柄线性硅探针记录小鼠海马局部场电位，结合电流源密度分析检测空间受限的脑电振荡。该方法可揭示神经元网络活动的精细时空组织，为研究记忆和学习相关的神经振荡动态提供高分辨率电生理数据。

记录行为小鼠海马中空间限制性振荡

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