自由移动小鼠中的多通道胞外记录

我们的目标是通过将电生理信号与行为相关联，揭示在执行特定任务时活动小鼠的神经元放电特性及神经网络局部场电位的特征。微驱动系统进行的多通道细胞外记录已被证明是在行为测试期间监测中等规模神经活动的一种合适且高效的技术。在自由活动小鼠中进行多通道记录被公认为是神经科学研究中一项有用的技术，但对于初学者而言，信号的获取与分析仍然具有相当大的挑战性。

我们介绍了如何使用更稳定且轻便的微型驱动系统，在自由活动的小鼠中进行多通道胞外记录，并针对初学者优化了记录和数据分析的流程。在新版本中，我们将增加通道数量并减小微型驱动系统的体积。首先组装微型驱动系统。

使用两个颅骨和一个固定可移动微驱动装置的螺钉连接两个计算机设计的板，并将连接器固定到其中一块板上。确保微驱动装置能够承载用于大脑运动皮层（MC区域）两侧的两组八通道导管。将导管切割至相同长度。

剪取16根镍铬丝，每根长约五厘米，直径为35微米。将镍铬丝装入导管中，并用胶水固定。剥除导线绝缘层，根据通道图以及参考电极和接地电极的位置，将每根裸露的导线分别与连接器上的对应针脚拧接在一起。

然后，缓慢地将导电漆涂覆到每个针脚上。使用环氧树脂覆盖针脚，再通过阻抗测试仪进行镀金处理，使电极尖端的阻抗降低至约 350 千欧姆。进行电极阵列植入时，将麻醉后的小鼠固定于立体定位仪中，并使用温度控制器维持其直肠温度在 37 摄氏度。

然后，做一个小的正中切口以暴露颅骨。使用剪刀去除残留组织，并用浸有无菌生理盐水的棉签清洁颅骨。使用装有墨水的玻璃微电极，在双侧运动皮层（MC）预定植入位置做标记。

接下来，使用颅骨钻，在MC区域的颅骨左右两侧各小心钻出两个小孔。用精细镊子轻轻去除孔上的硬脑膜。然后，使用显微操作器以每秒10微米的速度将微驱动系统插入孔的中心位置。

完成插入后，将石蜡油填充至牙科水泥壁内，并用混合好的牙科水泥将微驱动系统的底板与牙科水泥壁连接固定。对于多通道记录，在提前一天通过旋转微驱动系统可动部分上的螺丝来下放电极阵列。轻轻且小心地固定清醒小鼠的头部，然后用一根细线将头件的中心与一个氦气球连接，以抵消头件和微驱动系统的重量。

使用记录电极和多通道系统，在记录软件中以 30 千赫兹的采样率采集原始信号，然后通过多通道系统的模数转换器进行数字化。通过对原始数据以 10 千赫兹重采样，并应用陷波滤波器去除 50 赫兹的工频噪声，提取局部场电位（LFP）信号。进行 spike 分选与分析时，在 spike 分选软件中点击文件，然后选择打开 NEV 文件，以导入以 30 千赫兹采样率采集的 spike 数据。

单击信息以选择未分类通道，然后选择排序，更改排序方法，并使用K均值法。按下“谷值搜索排序”按钮，再进行K均值排序以获得已分类的神经元单元。接下来，在神经生理学数据分析软件中，通过单击文件、导入数据和Blackrock文件，打开已分类的脉冲文件。

要获取所选单元的自相关图，请点击分析，然后选择自相关图并设置参数。加载已分类的峰电位数据后，点击分析，再选择峰电位间间隔直方图，以获得峰电位间间隔直方图，然后设置所需的参数。点击分析，然后选择互相关图，以获取两个已分类单元事件之间的互相关图，接着设置参考事件和相关参数。

进行局部场电位（LFP）分析时，点击文件，导入数据，选择Blackrock文件以打开以10千赫兹采样的连续信号数据。然后，点击分析，再选择连续信号频谱，以分析所选通道LFP的功率谱。接下来，点击分析，再选择连续信号相干性，以分析来自运动皮层（MC）左右两侧两个LFP之间的相干性。随后，点击分析，再选择与连续变量的相关性，以分析来自运动皮层（MC）左右两侧两个LFP之间的相关性。完成后，点击结果，再选择数值结果，将功率谱密度、相干性和相关性结果保存为扩展名为.xls的文件。

要分析锋电位与局部场电位（LFP）之间的相关性，请点击文件，然后选择导入数据和Blackrock文件，以打开连续信号数据和锋电位数据。接着，点击分析，再选择相干性分析，以分析所选通道中锋电位与LFP之间的相干性。最后，点击结果，然后选择数值结果，将锋电位-场相干性结果保存为扩展名为.dot XLS的文件。

小鼠运动皮层（MC）中神经元单元的谷值宽度和波形持续时间显示，小鼠MC中假定的锥体神经元的谷值宽度和波形持续时间均高于假定的中间神经元。假定锥体神经元与中间神经元之间的交叉相关图表明，假定锥体神经元的放电发生在假定中间神经元之前，时间窗为18毫秒。在局部场电位（LFP）分析中，正常小鼠左右MC的LFP功率谱相似，提示左右MC之间存在同步活动。此外，还计算了左右MC之间的相干性和相关性。

正常小鼠运动皮层中，假定的中间神经元相较于锥体神经元表现出更强的低γ频段锋电位-场相干性。