Methodenartikel

Drahtlose elektrophysiologische Aufzeichnung von Neuronen durch bewegliche Tetrodes in frei schwimmenden Fischen

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DOI:

10.3791/60524

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26. November 2019

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1Department of Biomedical Engineering, Ben-Gurion University of the Negev, 2Zlotowski Center for Neuroscience, Ben-Gurion University of the Negev, 3Department of Life Sciences, Ben-Gurion University of the Negev

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Eine neuartige drahtlose Technik zur Aufzeichnung extrazellulärer neuronaler Signale aus dem Gehirn frei schwimmender Goldfische wird vorgestellt. Das Aufnahmegerät besteht aus zwei Tetrodes, einem Microdrive, einem neuronalen Datenlogger und einem wasserdichten Gehäuse. Alle Teile sind mit Ausnahme des Datenloggers und seines Anschlusses maßgeschneidert.

Zusammenfassung

Die neuronalen Mechanismen, die das Fischverhalten regeln, bleiben weitgehend unbekannt, obwohl Fische die Mehrheit aller Wirbeltiere ausmachen. Die Fähigkeit, die Gehirnaktivität von frei beweglichen Fischen aufzuzeichnen, würde die Forschung auf der neuronalen Basis des Fischverhaltens erheblich voranbringen. Darüber hinaus ist eine präzise Kontrolle der Aufnahmeposition im Gehirn entscheidend für die Untersuchung koordinierter neuronaler Aktivität über Regionen im Fischhirn hinweg. Hier präsentieren wir eine Technik, die drahtlos aus dem Gehirn frei schwimmender Fische aufzeichnet und gleichzeitig die Tiefe des Aufnahmeortes steuert. Das System basiert auf einem neuronalen Logger, der mit einem neuartigen wasserkompatiblen Implantat verbunden ist, das die Aufnahmeposition durch mikroantriebsgesteuerte Tetrodes einstellen kann. Die Fähigkeiten des Systems werden durch Aufnahmen aus dem Telencephalon von Goldfischen veranschaulicht.

Einleitung

Fische sind die größte und vielfältigste Gruppe von Wirbeltieren, und wie andere Wirbeltiere zeigen sie komplexe kognitive Fähigkeiten wie Navigieren, Geselligkeit, Schlafen, Jagen, etc. Dennoch bleiben die neuronalen Mechanismen, die das Fischverhalten regeln, größtenteils unbekannt.

In den letzten Jahrzehnten wurden vor allem extrazelluläre Aufnahmen von immobilisierten Fischen implementiert, um verschiedene Aspekte der neuronalen Basis des Verhaltens1,2zu untersuchen. Obwohl diese Technik für einige sensorische Systeme geeignet ist, ist die Untersuchung des gesamten Spektrums der neuronalen Verhaltensgrundlage bei immobilisierten Tieren schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Die ersten Fortschritte betrafen die Aufnahme von gefesselten Schwimmfischen aus den Mauthner-Zellen3,4. Mauthner-Zellen sind jedoch überproportional groß und die aufgezeichneten Wirkungspotentialamplituden, die bis zu wenige mV erreichen können, erleichtern die Aufnahme. Später beschrieben Canfield et al. einen Proof of Concept, wenn er ein gefesseltes Tier benutzte, um aus dem Telencephalon von Fischen5aufzunehmen. Eine weitere neuere Technik zur Aufzeichnung der neuronalen Aktivität von Fischen ist die Kalzium-Bildgebung (siehe Rezensionen von Orger und de Polavieja6und Vanwalleghem et al.7). Diese Technik wurde für den Einsatz mit Zebrafischlarven entwickelt, da Haut und Schädel während der Larvenphase transparent sind. Diese Technik kann jedoch nicht verwendet werden, um komplexe Verhaltensweisen in späteren Entwicklungsstadien zu untersuchen.

Hier präsentieren wir eine neuartige Technik zur Erfassung extrazellulärer neuronaler Aktivität aus dem Gehirn frei schwimmender Fische. Dies ist eine modifizierte Version des Protokolls, das in Vinepinsky et al.8beschrieben wird. Die wichtigste Innovation ist die Zugabe eines Mikroantriebs, der es ermöglicht, die Position der Elektroden nach der Operation zu steuern. Die Technik wurde für die Aufzeichnung aus dem Telencephalon von Goldfischen mit einer Reihe von Tetroden entwickelt, die über einen Microdrive mit einem neuronalen Datenlogger verbunden sind. Das gesamte Setup ist kabellos und am Schädel des Fisches verankert. Das spezifische Gewicht des Systems wird dem wasserspezifischen Gewicht durch Zugabe eines kleinen Schwimmers ausgeglichen, der es den Fischen ermöglicht, frei zu schwimmen.

Die Technik basiert auf der Verwendung eines neuronalen Datenloggers, der das Signal in einem onboard-Speichergerät verstärkt, digitalisiert und speichert. Das Logger-Telemetriesystem wird verwendet, um die Aufnahmen zu starten und zu stoppen und für die Synchronisation mit der Videokamera. In diesem Protokoll wird ein 16-Kanal-Neural-Logger verwendet, eingebettet in eine wasserdichte Box zusammen mit dem Microdrive.

Die Microdrive-Baugruppe besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Microdrive selbst und dem Microdrive-Gehäuse (Abbildung 1A,B). Das Gehäuse hält den Microdrive und die Tetrodes und fungiert auch als Anker zwischen dem Schädel und der Logger-Box (Abbildung 1C). Die PVC-Loggerbox wird mit einem Maschinenverfahren hergestellt und mit einem O-Ring versiegelt(Abbildung 1E-G, siehe auch Ergänzende Abbildung 1, Ergänzende Abbildung 2und Ergänzende Abbildung 3 für ein dreidimensionales [3D]-Diagramm). An einem Ende wird ein Stück Polystyrolschaum an der Loggerbox befestigt, um das Gewicht des Implantats zu kompensieren und den Fischen ein auftriebsneutrales Implantat zu geben. Die Konstruktion des im Protokoll beschriebenen Mikroantriebs folgt dem von Vandecasteele et al.9 vorgestellten Verfahren mit einer Modifikation, um den Mikroantrieb am Gehäuse zu befestigen (Abbildung 1A). Alle wichtigen Schritte werden vorgestellt.

Das im Protokoll zur Herstellung des Fischschädels beschriebene Verfahren ähnelt dem in Vinepinsky et al.8 vorgestellten verfahren und wird kurz im Protokoll beschrieben. Einen Tag nach der Operation werden die Fische in der Regel vollständig von den Auswirkungen der Anästhesie erholt und sind bereit für die Verhaltensexperimente. Beachten Sie, dass die Tetrode-Position durch Drehen der Microdrive-Schraube eingestellt werden kann. Die Schraube hat einen Abstand von 300 m pro Volldrehung und es wird eine Weiterentwicklung von 75 m empfohlen, bis die Ziel-Gehirnposition erreicht ist. Ein geeigneter Hirnatlas sollte konsultiert werden, um die spezifische Hirnregion von Interesse anzusprechen. Es ist ratsam, die Elektrodenimpedanz jedes Mal zu testen, wenn der Fisch für batterie- oder Speicherkartenersatz beäpftiert wird.

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Protokoll

Alle chirurgischen Verfahren müssen von den örtlichen Ethikkommissionen für den Tierschutz (z. B. IACUC) genehmigt werden.

1. Bau des Microdrive-Gehäuses

  1. Um das Gehäuse zu konstruieren, schneiden Sie eine 1 mm breite Messingplatte mit einer Säge in eine 19 mm x 29 mm x 1 mm Platte. Schneiden Sie zwei 5,5 mm Schlitze auf jeder der langen Seiten senkrecht zur Kante, so dass jeder Schlitz 6,5 mm von den schmalen Seiten entfernt ist (Abbildung 2A).
  2. Falten Sie mit einer Zange den Bereich zwischen den Schlitzen auf den langen Seiten nach innen, dann falten Sie den unteren Teil nach innen und die obere Seite nach außen, um das Gehäuse zu erhalten (Abbildung 2B,C).
  3. Mit einem 3 mm Bohrer, machen Löcher für Schrauben im Microdrive-Gehäuse.
    HINWEIS: Diese Löcher werden später verwendet, um das Gehäuse an der Logger-Box zu befestigen (Abbildung 2D).
  4. Löten Sie die Seiten des Gehäuses.
  5. Erzeugen Sie mit einer feinen kreisförmigen Datei einen kleinen, 1,5 mm Groß-/Kleinlichtschlitz am unteren Rand des Gehäuses (Abbildung 2E).
    HINWEIS: Dies wird später verwendet, um das Edelstahlrohr einzufügen, um die Elektroden zu führen.
  6. Verwenden Sie einen 1 mm Bohrer, um ein Loch in der Rückseite des Gehäuses für die Tetrodes zu machen (Abbildung 2F).
    HINWEIS: Ein 3D-Modell des Gehäuses befindet sich in der Datei Supplementary housing.stl.

2. Bau des Microdrive

  1. Brechen Sie mit einem Fräser ein dreipoliges Stück von einem einreihigen männlichen Stiftleistenstreifen ab (Abbildung 1H). Ziehen Sie mit der Zange den mittleren Stift heraus.
  2. Mit einem Fräser die verbleibenden Stifte auf 10 mm Länge schneiden (2 mm kleiner als die Schneckenlänge). Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung einer längeren Schraube (siehe Schritt 2.4).
  3. Bohren Sie ein Loch mit einem #65 Bohrer durch die mittlere Stiftbohrung. Bohren Sie einen Thread mit einem 00-99-Tap.
  4. Montieren Sie den Mikroantrieb und die Messingplatten (7,5 mm x 2,5 mm x 0,6 mm, siehe Zusatzabbildung 4), so dass die Messingplatten die Stifte berühren. Legen Sie eine Schraube (#00-90 Rundkopf, 12 mm, Messing) durch die erste Messingplatte, dann durch das Stiftkopfgewinde und die zweite Messingplatte. Schließlich legen Sie eine Mutter auf die Schraube und ziehen Sie den montierten Microdrive vorsichtig fest.
  5. Löten Sie die Stifte zusammen mit den Messingplatten und die Mutter mit der Spitze der Schraube.
  6. Löten Sie den Microdrive an vier Stellen an den Seiten der Microdrive-Messingplatten in das Microdrive-Gehäuse.
  7. Schneiden Sie ein Edelstahlrohr 6 mm lang mit einem Innendurchmesser von 1,5 mm und ein weiteres Edelstahlrohr 3 mm lang mit einem Innendurchmesser von 1,2 mm. Polieren Sie die Enden der Rohre, um scharfe Enden zu vermeiden.
  8. Kleben Sie das 6 mm lange Rohr mit Epoxid an den kleinen halbkreisförmigen Schlitz an der Unterseite des Mikroantriebsgehäuses. Kleben Sie den 3 mm langen Edelstahl an den Stiftkopf, aufgereiht mit dem 6 mm langen Rohr am Gehäuse.
  9. Schneiden Sie zwei 5 cm lange Silikonrohrsegmente mit einem Durchmesser von 0,64 mm und ein 5 cm langes Polyimidrohr mit einem Durchmesser von 0,250 mm.
  10. Setzen Sie die drei Rohre in die beiden Edelstahlrohre ein. Kleben Sie die Rohre mit Cyanoacrylatkleber an das am Stiftkopf befestigte Edelstahlrohr. Schrauben Sie den Microdrive ganz nach oben und schneiden Sie die überschüssigen Schläuche von oben und unten der beiden Stahlrohre ab.
    HINWEIS: Der Microdrive mit dem Gehäuse ist nun einsatzbereit (Abbildung 1C).

3. Vorbereiten des Tetrode-Arrays

  1. Um ein Zwei-Tetrode-Implantat mit vier Elektroden auf jeder Tetrode herzustellen, bereiten Sie acht Drähte, jeweils 12 cm lang, Formvar isoliert, aus 25 m Durchmesser Wolframdraht.
    HINWEIS: Das gleiche Design bietet Platz für vier Tetrodes.
  2. Stellen Sie einen Halter für eine 16-Kanal-Elektroden-Schnittstellenplatine (EIB-16) Leiterplatte (siehe Materialtabelle) unter das Mikroskop.
  3. Entfernen Sie mit einer weich gekippten Pinzette und einem Feuerzeug die Beschichtung von jedem der acht Drähte auf einer Seite mit der Flamme.
    HINWEIS: Dadurch wird sichergestellt, dass der Draht später ordnungsgemäß an den Leiterplattenstecker angeschlossen wird.
  4. Schieben Sie einen Draht in eines der Löcher in der EIB-16 mit der beschichteten Seite in das Loch. Legen Sie einen Stift und drücken Sie ihn mit einer Zange. Überprüfen Sie die Konnektivität, indem Sie den Widerstand zwischen dem Stift und der unbeschichteten Seite des Drahtes messen.
    HINWEIS: Der Widerstand ist in der Größenordnung von Dutzenden von Ohms.
  5. Wiederholen Sie Schritt 3.4 mit allen acht Drähten.
  6. Band zwei Gruppen von vier Drähten zusammen mit Kanalband am Ende jedes Drahtes.
    HINWEIS: Jede Gruppe wird später zu einer Tetrode zusammengeklebt.
  7. Schneiden Sie ein Stück Wolframdraht 12 cm lang mit einem Durchmesser von 50 m. Schließen Sie es an eine der EIB-16-Verbindungen an.
    HINWEIS: Dieser Draht dient als Referenzelektrode.
  8. Schneiden Sie zwei blanke Silberdrähte mit einer Länge von 12 cm und einem Durchmesser von 75 m, die als Grund für den Aufnahmelogger dienen. Löten Sie die beiden Drähte an den Bodenanschluss in der EIB-16.
  9. Halten Sie die EIB-16 über einer motorisierten Drehvorrichtung und legen Sie das Kanalbandende einer Gruppe von vier Drähten auf das motorisierte Tuninggerät. 130 Runden im Uhrzeigersinn auftragen, gefolgt von 20 Gegen-Uhrzeigerumdrehungen. Cyanoacrylatkleber auftragen, um die Tetrode zu bedecken.
  10. Warten Sie, bis der Kleber aushärtet. Schneiden Sie die Tetrode in der Nähe des Klebebandes.
  11. Wiederholen Sie die Schritte 3.9 und 3.10 mit der zweiten Tetrode.
    HINWEIS: Dadurch entsteht das fertige Zwei-Tetrode-Array (Abbildung 1D).

4. Montage des Implantats

  1. Schrauben Sie den Microdrive ganz nach unten.
  2. Befestigen Sie die EIB-16 mit 1 x 3M Phillips-Rundkopfschrauben an der PVC-Platte.
  3. Ziehen Sie mit soft end Pinzette alle Tetrodes und Drähte durch das Loch in der Vorderseite der Loggerbox-Abdeckung.
  4. Befestigen Sie die PVC-Platte mit den 2 x 6M Phillips-Flachkopfschrauben an der Logger-Box-Abdeckung. Halten Sie den EIB-16-Stecker in der richtigen Ausrichtung, damit der Logger auf der EIB-16 montiert werden kann. Stellen Sie sicher, dass die EIB-16 fixiert ist, um Bewegungsartefakte im aufgezeichneten Signal zu vermeiden.
  5. Versiegeln Sie die Drähte mit Epoxid an die Box. Tragen Sie so wenig wie möglich auf, da die primäre Abdichtung später durch Raumtemperaturvulkanisieren (RTV) erfolgt.
  6. Befestigen Sie das Microdrive-Gehäuse mit 2 mm Schrauben an der Logger-Box-Abdeckung.
  7. Gewinden Sie die Tetrodes und alle Drähte durch das Loch an der Rückseite des Microdrive-Gehäuses. Verfädeln Sie die Tetroden durch die beiden Silikonrohre im Microdrive. Gewinden Sie den 50-m-Wolframdraht durch das Polyimidrohr im Mikroantrieb.
  8. Kleben Sie die Tetrodes und Drähte an ihre Rohre, indem Sie Cyanoacrylatkleber am oberen Ende der Rohre auftragen, um sicherzustellen, dass die Bewegung mit dem Mikroantrieb übereinstimmt. Schrauben Sie den Microdrive bis ganz nach oben.
  9. Tragen Sie weiches Erdöl (siehe Materialtabelle) auf die freiliegende Tetrode und Drähte im Mikroantriebsgehäuse auf, um Bewegung zu verhindern.
  10. Schneiden Sie ein 12 mm x 14,5 mm Petrischalenbodenfenster mit einer beheizten Rasierklinge. Befestigen Sie das Fenster mit Epoxid an der Vorderseite des Microdrive-Gehäuses. Halten Sie die Erddrähte außerhalb des Fensters.
  11. Tragen Sie die RTV-Beschichtung auf die freiliegenden Tetrodes und Drähte zwischen der Loggerbox-Abdeckung und dem Microdrive-Gehäuse auf.
  12. Nachdem der RTV ausgehärtet ist, schließen Sie die Box mit einem kleinen Gewicht im Inneren, und tauchen Sie in Wasser über Nacht, um sicherzustellen, dass kein Wasser in die Box austritt.
  13. Schneiden Sie die Tetrodes und Referenzdraht auf die gewünschte Länge mit scharfen Scheren.
  14. Befestigen Sie den markierten extrudierten Polystyrolschaum (siehe Materialtabelle)an der Box. Passen Sie seine Größe so an, dass sein Auftrieb ausgeglichen ist, wenn er in ein Wasserbad getaucht wird.
  15. Tauchen Sie die Tetrode-Spitzen in platinschwarze Lösung und verwenden Sie einen Gleichstrom (-0,2 A), um die Elektroden zu beschichten und die Impedanz der Elektroden nach Belieben einzustellen. Verwenden Sie einen Multielektrodenimpedanztester (siehe Materialtabelle) für Beschichtungs- und Impedanzmessungen.
    HINWEIS: Im Goldfisch pallium ist ein Wert von 40 kOhm am besten. Je nach Anwendung kann die Elektrodenimpedanz durch Modifizieren der platinschwarzen Beschichtung10,11eingestellt werden.

5. Anästhesie-Vorbereitung — 1% MS-222 Bestandslösung

ACHTUNG: Anästhesie-Präparation umfasst die Verwendung von pulverisiertem MS-222, einem karzinogenen. Daher müssen die Schritte 5.2 und 5.3 in einer chemischen Kapuze mit Handschuhen durchgeführt werden.

  1. Fügen Sie 100 ml Wasser in ein Rohr, das mehr als 100 ml enthalten kann.
  2. Legen Sie in eine chemische Kapuze eine Einweg-Gewichtungsplatte auf eine Waage. Fügen Sie 1 g MS-222 Pulver mit einem Spachtel, dann fügen Sie das Pulver in die Röhre.
  3. Schütteln Sie die Röhre gut.
    HINWEIS: In flüssiger Form kann MS-222 außerhalb der chemischen Kapuze mit Handschuhen verwendet werden, erfordert aber keine Maske.
  4. Legen Sie eine Einweg-Gewichtungsplatte auf eine Waage. Fügen Sie 2 g Natriumbicarbonat mit einem Spachtel hinzu, dann fügen Sie das Pulver in die Röhre. Schütteln Sie die Röhre gut.

6. Vorbereitung des Fischschädels

HINWEIS: In diesem Stadium ist der Fisch bereit für eine Implantatoperation. Stellen Sie vor der Operation sicher, dass alle Komponenten und Vorräte durch die entsprechenden Verfahren sterilisiert wurden. Für diesen Schritt wird ein U-förmiger Fischhalter aus Dem Wasser benötigt. In diesem Protokoll wird ein Aluminiumhalter verwendet, der einen 15 cm langen Goldfisch von Kopf zu Schwanz passt. Dieses System hält die Fische aus dem Wasser, während die Kiemen mit sauerstoffhaltigem Wasser durchdringen. Einzelheiten siehe Vinepinsky et al.8.

  1. Legen Sie den Fisch in ein 0,02% MS-222 Wasserbad für 20 min, bis der Fisch schläft.
  2. Mit sterilen Handschuhen den Fisch aus dem Wasser nehmen und in den Halter legen.
    HINWEIS: Das sauerstoffhaltige Wasser, das die Fische durchdringt, enthält MS-222 mit einer Konzentration von 0,02%, so dass der Fisch während der Operation beästhesiert bleibt.
  3. Mit einem sterilen Spachtel, lidocaine 5% Paste auf der Haut über dem vorgesehenen Ort für die Operation für 10 min, dann entfernen Sie die Lidocain.
    HINWEIS: Konsultieren Sie einen geeigneten Hirnatlas, um die spezifische Hirnregion anzusprechen.
  4. Entfernen Sie mit einem sterilen 15-Blatt-Skalpell die Haut über dem Schädel im Implantatbereich.
  5. Mit einem Zahnbohrer mit 0,7 mm Bohrern, bohren Sie 4 Löcher in den Schädel. Legen Sie eine 1 mm Schraube (3 mm lang) in jedes Loch ein und tragen Sie Cyanoacrylatkleber direkt vor dem Einsetzen der Schraube auf die Löcher auf.
  6. Mit einem Zahnbrand, tragen Sie Zahnzement auf die Schrauben und an der Peripherie des exponierten Schädels.
  7. Mit dem Zahnbohrer, machen Sie ein Loch von 5 mm durchmesser im Schädel über dem GehirnBereich von Interesse. Entfernen Sie das Fettgewebe zwischen Schädel und Gehirn und setzen Sie das Ziel der Hirnregion mit einer feinen Pinzette und Weichteilpapier aus. Achten Sie darauf, die großen Blutgefäße unter dem Schädel nicht zu beschädigen.
    HINWEIS: Am Ende dieser Phase ist der Fisch bereit, die Sonde zu implantieren. Hier werden nur die wichtigsten Schritte zu diesem Protokoll beschrieben. Mehrere postoperative Verfahren (z.B. detaillierte Dokumentation der Gesundheit des Tieres und Sterilisation der Operationswerkzeuge und des Bereichs) werden nicht vorgestellt oder diskutiert, da sie für alle Operationen mit Fischen oder Kleintieren gelten.

7. Implantation der Sonde

HINWEIS: Um den letzten Schritt im Protokoll abzuschließen, wird ein Manipulator benötigt, der das Implantat an Ort und Stelle halten kann, während es in das Gehirn eingeführt wird.

  1. Verwenden Sie den Manipulator, um die Logger-Box-Abdeckung mit den Tetrodes nach unten in Richtung des Fischhirns zu halten.
  2. Biegen Sie die Referenzelektrode so, dass, wenn die Tetrodes in das Gehirn abgesenkt werden, die Referenz außerhalb des Gehirns bleibt.
  3. Schneiden Sie das Gelände so, dass sie in den Schädel passen. Optional verbinden Sie einen Erdungsdraht mit einer der Schädelschrauben.
  4. Senken Sie das Implantat so, dass die Elektroden in das Gehirn eingeführt werden, während sich der untere Teil des Mikroantriebsgehäuses in der Nähe des Schädels befindet.
  5. Beginnen Sie mit der Befestigung des Implantats am Schädel, indem Sie eine kleine Menge Zahnzement zwischen dem Gehäuse und der nächsten Schädelschraube auftragen.
  6. Nachdem der erste Teil des Zahnzements ausgehärtet ist, tragen Sie Zahnzement auf und schließen Sie das Loch über dem Schädel und dem gesamten freiliegenden Schädel.
    HINWEIS: In der Regel sind mehrere Runden von Zahnzement-Anwendungen erforderlich, um den gesamten exponierten Schädel zu bedecken.
  7. Installieren Sie den Logger und die Batterie in der Box und versiegeln Sie die Box mit allen Schrauben.
  8. Wenden Sie Antibiotika und lokale Schmerzmittel entsprechend der Art der Fische an, die für die Experimente verwendet werden.
  9. Spülen Sie die Kiemen der Fische mit frischem Wasser, bis der Fisch aufzuwachen beginnt. Entfernen Sie den Fisch aus dem Halter und legen Sie ihn wieder in seinen heimischen Tank.
    HINWEIS: Der Fisch wird innerhalb von 60 min nach der Operation vollständig geborgen.
  10. Stellen Sie sicher, dass der Fisch mit dem Implantat frei schwimmen kann (Abbildung 3, Ergänzendes Video 1). Passen Sie bei Bedarf die Größe des extrudierten Polystyrolschaums über der Loggerbox so an, dass der Fisch leicht balancieren kann.

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Ergebnisse

Während einer Aufnahmesitzung schwamm der Goldfisch frei in einem quadratischen Wassertank, während die neuronale Aktivität in seinem Telencephalon aufgezeichnet wurde. Das Ziel dieser Experimente war es zu untersuchen, wie die neuronale Aktivität einzelner Zellen das Verhalten des Fisches bestimmt. Um dies zu tun, musste die Spiking-Aktivität in den aufgezeichneten Daten identifiziert werden. Die Gehirnaktivität wurde bei 31.250 Hz digitalisiert und mit 300 Hz durch den Datenlogger gefil...

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Diskussion

In diesem Protokoll werden die Schritte beschrieben, die bei der Implantation eines Tetrode-Arrays in das Telencephalon frei schwimmender Goldfische erforderlich sind. Diese Technik implementiert einen neuronalen Logger, der die signale aus bis zu 16 Kanälen zusammen mit einem Mikroantrieb verstärkt und aufzeichnet, der die Tetrode-Position im Gehirn anpassen kann. Der Microdrive ermöglicht es, die Position im Gehirn anzupassen, um die Aufnahme zu optimieren.

Dieses Protokoll kann leicht für d...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Wir danken Nachum Ulanovsky und den Mitgliedern des Ulanovsky-Labors für ihre Hilfe. Darüber hinaus sind wir Tal Novoplansky-Tzur für die hilfreiche technische Unterstützung dankbar. Wir danken Ihnen für die finanzielle Unterstützung durch THE ISRAEL SCIENCE FOUNDATION - FIRST Program (Grant-Nr. 281/15) und den Helmsley Charitable Trust durch die Initiative für landwirtschaftliche, biologische und kognitive Robotik der Ben-Gurion Universität des Negev.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
0,7 mm RundbohrerKompatibel mit dem Bohrer.
15 Klingen SkalpellSigma-Aldrich
16 Kanal LeiterplatteNeurlynxEIB-16
1x3M Phillips FlachkopfschraubenEdelstahl. Jeder Typ.
1x3M Kreuzschlitzschrauben, Edelstahl. Jeder Typ.
27 cm x 19 cm x 1 mm MessingplatteSiehe Abbildung 2
2x6M Kreuzschlitzschrauben Jeder Typ.
3140 RTV BeschichtungDow Crowning2767996
75 µ m SilberdrahtA-M Systems
Messing Maschinenschrauben #00-90947-1006
Messingplatten 7,5 mm x 2,5 mm x 0,6 mmEine 3D-Zeichnung wird zur Verfügung gestellt. Siehe Zusatz 1
Beschichteter Wolframdraht 25µ mCalifornia Fine Wire Company5000160Je nach Anwendung können die Tetroden aus jeder Art von Draht hergestellt werden. Beliebte Drähte sind Nigrome-Drähte, die mit geringeren Durchmessern (z. A-M Systeme, 762000)
Beschichteter Wolframdraht 50 & Mikro; mA-M Systems795500Kann durch jeden anderen Draht mit niedriger Impedanz ersetzt werden
Cyanoakrilischer Kleber
Dental BroniererComDent UKJedes kleine sterile Edelstahlwerkzeug ist geeignet.
Zahnzement - GCFujiPLUSGC431011Andere Zahnzemente würden wahrscheinlich auch funktionieren, obwohl wir noch nie andere ausprobiert haben.
Zahnbohrer oder NagellackbohrerZahnbohrer sind teuer, ein Nagellackbohrer kann ein günstiger Ersatz sein.
Bohrer #65947-65
Schnellhärtendes EpoxidharzHier kann jedes 5 min aushärtende Epoxidharz verwendet werden.
Logger-Box mit O-Ring-DichtungEine 3D-Zeichnung wird zur Verfügung gestellt. Siehe Zusatz 1-3. Die Box sollte maschinell hergestellt werden (verwenden Sie keine 3D-Drucker). Verwenden Sie transparentes Material, um die Anzeige-LEDs am Logger sehen zu können.
Motorisierte DrehvorrichtungSonderanfertigung, wie auf der Website "open ephys" beschrieben. Kann auch aus neurolynx gewonnen ("Tetrode Spinner 2.0") oder auf andere Weise gebildet werden.
Mouselog-16 Neuronaler LoggerDeuteron Technologies LtdEs gibt mehrere neuronale Logger auf dem Markt, darunter: SpikeGadget (UH32 32 Kanäle) und Neurologger 2/2A/2B von Alexei Vyssotski. Es sollte beachtet werden, dass das Gewicht kein wesentliches Hindernis darstellt, da es mit schwimmendem Styropor ausgeglichen werden kann
MS-222Sigma AldrichE10521Ethtl 3-aminobenzoat Methansulfonat 98%
Nano-Z BeschichtungWhite Matter LLCDas Nano-Z kann von mehreren Anbietern gekauft werden. Jedes Impedanzmessgerät kann verwendet werden, z.B. IMP-1 / 6662 / 2788, BAK Electronics.
Leiterplatten-PinsNeurlynxNeuralynx EIB Pins
Polymid-Schläuche 250 & Mikro; mA-M Systems822000
Wiederaufladbarer Akku3,7 Lipo Akku, 370 mAh. Fasst ca. 6 Stunden Aufnahme. Kleinere oder größere Batterien können verwendet werden, um das Gewicht zu reduzieren oder die Aufnahmezeit zu verlängern.
Silikonschlauch 0,64 mmA-M Systems806100
Edelstahl 1,5 mmA-M Systems846000
Sudium BicarbonatSigma AldrichS9625
Armatur #00-90947-1301
VaselineJede Art von weichem Erdöl-Hautschutzmittel kann hier verwendet werden.
mit Rundkopf Edelstahl

Referenzen

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