Das Protokoll beschreibt die Methodik der extrazellulären Aufzeichnung im motorischen Kortex (MC), um extrazelluläre elektrophysiologische Eigenschaften in frei beweglichen bewussten Mäusen aufzudecken, sowie die Datenanalyse von lokalen Feldpotentialen (LFPs) und Spikes, die für die Bewertung der neuronalen Netzwerkaktivität nützlich ist, die dem interessierenden Verhalten zugrunde liegt.
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Methodenartikel
Mehrkanalige extrazelluläre Aufzeichnung bei frei beweglichen Mäusen
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Das Protokoll zielt darauf ab, die Eigenschaften des neuronalen Feuerns und der lokalen Feldpotentiale (LFPs) in sich verhaltenden Mäusen aufzudecken, die bestimmte Aufgaben ausführen, indem die elektrophysiologischen Signale mit spontanem und/oder spezifischem Verhalten korreliert werden. Diese Technik stellt ein wertvolles Werkzeug dar, um die neuronale Netzwerkaktivität zu untersuchen, die diesen Verhaltensweisen zugrunde liegt. Der Artikel bietet ein detailliertes und vollständiges Verfahren für die Elektrodenimplantation und die daraus resultierende extrazelluläre Aufzeichnung in frei beweglichen bewussten Mäusen. Die Studie umfasst eine detaillierte Methode zur Implantation der Mikroelektrodenarrays, die Erfassung der LFP- und neuronalen Spiking-Signale im motorischen Kortex (MC) mit einem Mehrkanalsystem und die anschließende Offline-Datenanalyse. Der Vorteil der Mehrkanalaufzeichnung bei bewussten Tieren besteht darin, dass eine größere Anzahl von Spiking-Neuronen und neuronalen Subtypen erhalten und verglichen werden kann, was die Bewertung des Zusammenhangs zwischen einem bestimmten Verhalten und den damit verbundenen elektrophysiologischen Signalen ermöglicht. Insbesondere die in der vorliegenden Studie beschriebene Mehrkanal-extrazelluläre Aufzeichnungstechnik und das Datenanalyseverfahren können bei der Durchführung von Experimenten an sich verhaltenden Mäusen auch auf andere Hirnareale angewendet werden.
Einleitung
Das lokale Feldpotential (LFP), ein wichtiger Bestandteil extrazellulärer Signale, spiegelt die synaptische Aktivität großer Populationen von Neuronen wider, die den neuronalen Code für mehrere Verhaltensweisen bilden1. Spikes, die durch neuronale Aktivität erzeugt werden, tragen zum LFP bei und sind wichtig für die neuronale Kodierung2. Es wurde nachgewiesen, dass Veränderungen in Spikes und LFPs verschiedene Gehirnerkrankungen wie Alzheimer sowie Emotionen wie Angst usw. vermitteln.3,4. Es ist erwähnenswert, dass viele Studien gezeigt haben, dass sich die Spike....
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Protokoll
Alle Mäuse wurden kommerziell gewonnen und in einem 12-stündigen Licht-/12-Stunden-Dunkelzyklus (Licht an um 08:00 Uhr Ortszeit) bei einer Raumtemperatur von 22-25 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50%-60% gehalten. Die Mäuse hatten Zugang zu einer kontinuierlichen Versorgung mit Nahrung und Wasser. Alle Versuche wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren der South China Normal University durchgeführt und von der institutionellen Tierethikkommission genehmigt. Für die Experimente wurden männliche C57BL/6J-Mäuse im Alter von 3-5 Monaten verwendet.
1. Montage des Mikroantriebssy....
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Ergebnisse
Ein Hochpassfilter (250 Hz) wurde angewendet, um die Multi-Unit-Spikes aus den Rohsignalen zu extrahieren (Abbildung 6A). Des Weiteren wurden die aufgezeichneten Einheiten aus dem MC einer normalen Maus, sortiert nach PCA, verifiziert (Abbildung 7A-D), und die Talbreite und Wellenformdauer der Einheiten im MC der Maus wurden aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Talbreite als auch die Wellenformdauer der mutmaßl.......
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Diskussion
Die Mehrkanalaufzeichnung in frei beweglichen Mäusen wurde in neurowissenschaftlichen Studien als nützliche Technologie angesehen, aber für Anfänger ist es immer noch eine ziemliche Herausforderung, die Signale aufzuzeichnen und zu analysieren. In der vorliegenden Studie stellen wir vereinfachte Richtlinien für die Herstellung von Mikroantriebssystemen und die Durchführung von Elektrodenimplantationen sowie vereinfachte Verfahren zur Erfassung und Analyse der elektrischen Signale mittels Spike-Sortiersoftware un.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (31871170, 32170950 und 31970915), der Natural Science Foundation of Guangdong Province (2021A1515010804 und 2023A1515010899), der Guangdong Natural Science Foundation for Major Cultivation Project (2018B030336001) und des Guangdong Grant: Key Technologies for Treatment of Brain Disorders (2018B030332001) unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2,54 mm Stiftleiste | YOUXIN Electronic Co., Ltd. | 1 x 5 | Beantragung des beweglichen Mikroantriebs, der auf seinen Balken gleiten kann. |
| Adobe Illustrator CC 2017 | Adobe | N/A | Zur Optimierung von Bildern aus GraphPad. |
| BlackRock Microsystems | Blackrock Neurotech | Cerebus | Dieses System umfasst einen Kopfschalter, einen DA-Wandler, einen Verstärker und einen Computer. |
| Verifizierter | Lieferant - Messingmutter Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd. | M0.8 Messingmutter | Die Mutter fixiert die Position der Schraube. |
| Messingschraube | Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd. | M0,8 x 11 mm Messingschraube | Eine Schraube, mit der der bewegliche Mikroantrieb befestigt ist. |
| C57BL/6J | Guangdong Zhiyuan Biomedizinische Technologie Co., LTD. | N/A | im Alter von 12 Wochen. |
| Zentrifugenröhrchen | Biosharp | 15 mL; BS-150-M | Zur Aufbewahrung des Gehirns von Mäusen mit Saccharose-Sulfaten. |
| Leitende | Farbstruktursonde, Inc. | 7440-22-4 | Zur Verbesserung der Leitungsverbindungsqualität zwischen Steckerstiften und Ni-Drähten. |
| Leitfähiges Kupferfolienband | 3M | 1181 | Zur Reduzierung von Interferenzen. |
| Steckverbinder | YOUXIN Electronic Co., Ltd. | 2 x 10P | Zum Anschluss des Kopfes an das Mikroantriebssystem. |
| Gleichstrom-Netzteil | Maisheng | MS-305D | Ein Leistungsgerät für elektrolytische Läsionen. |
| Verifizierter | Lieferant - Dental Cement Shanghai New Century Dental Materials Co., Ltd. | N/A | Zur Befestigung der Elektrodenarrays am Schädel der Maus nach Abschluss der Implantation. |
| Digitaler Analogwandler | Blackrock | 128-Kanal | Ein Gerät, das digitale Daten in analoge Signale umwandelt. |
| Epoxidharz | Alteco | N/A | Zum Abdecken von Stiften. |
| Excel | Microsoft | N/A | Zum Zusammenfassen von Daten nach der Analyse. |
| Augenschere | JiangXi YuYuan Medical Equipment Co., Ltd. | N/A | Für chirurgische Eingriffe oder zum Schneiden von Ni-Chrom-Draht. |
| Feine Zange | JiangXi YuYuan Medical Equipment Co., Ltd. | N/A | Für die Chirurgie. |
| Zange | JiangXi YuYuan Medizinische Geräte Co., Ltd. | N/A | Für die Chirurgie oder die Montage des Mikroantriebssystems. |
| Einfriermikrotom | Leica | CM3050 S | Schneide die Maus ab" s Gehirn in Scheiben |
| geschmolzene Quarzglas-Kapillarschläuche | Zhengzhou INNOSEP Scientific Co., Ltd. | TSP050125 | dienen als Führungsrohre für Ni-Chrom-Drähte. |
| Glas-Mikroelektrode | Sutter Instrument Company | BF100-50-10 | Zur Markierung der gewünschten Stellen für die Implantation mit der gefüllten Tinte. |
| GraphPad Prism 7 | GraphPad Software | N/A | Zur Analyse und Visualisierung der Ergebnisse. |
| Führungsrohr | Polymicro technologies | 1068150020 | Zum Laden von Ni-Chrom-Drähten. |
| Headstage | Blackrock | N/A | Ein Werkzeug zur Übertragung von Signalen. |
| Heliumballon | Yili Festliche Produkte Co., Ltd. | 24 Zoll | Zum Ausgleich des Gewichts von Kopftisch und Mikroantriebssystem. |
| Tinte | Sailor Pen Co.,LTD. | 13-2001 | Markierung der gewünschten Implantationsstellen. |
| Jodtinktur | Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd. | N/A | Zur Desinfektion der Kopfhaut von Mäusen. |
| Lincomycin in Hydrochlorid und Lidocain Hydrochlorid-Gel | Hubei kangzheng pharmaceutical co., ltd. | 10g | Ein Medikament zur Verringerung von Entzündungen. |
| Meloxicam | Vicki Biotechnology Co., Ltd. | 71125-38-7 | Zur Linderung postoperativer Schmerzen bei Mäusen. |
| Mikromanipulatoren | Scientifica | Scientifica IVM Triple | Für die Implantation von Elektrodenarrays. |
| Mikroskop | Nikon | ECLIPSE Ni-E | Erfassen Sie die Bilder von Hirnschnitten |
| nanoZ Impedanztester | Plexon | nanoZ | Zur Messung der Impedanz oder zur Durchführung von Elektrodenimpedanzspektroskopie (EIS) für Mehrkanal-Mikroelektrodenarrays. |
| NeuroExplorer | Plexon | NeuroExplorer | Ein Werkzeug zur Analyse der elektrophysiologischen Daten. |
| Neuroforscher | Plexon, USA | N/A | A Software. |
| Ni-Chrom-Draht | California Fine Wire Co. | M472490 | 35 μ m Ni-Chrom-Draht. |
| Offline Sorter | Plexon | Offline Sorter | Ein Tool zum Sortieren der erfassten Multi-Units. |
| Leiterplatte | Hangzhou Jiepei Information Technology Co., Ltd. | N/A | Computer-designte Platine. |
| Pentobarbital | Sigma | P3761 | Zur Betäubung von Mäusen. |
| Pentobarbital Natrium | Sigma | 57-33-0 | Zur Betäubung der Maus. |
| Peristaltische Pumpe | Länger | BT100-1F | Ein Gerät für die Perfusion |
| Polyformaldehyd | Sangon Biotech | A500684-0500 | Der Hauptbestandteil der Fixierlösung zur Fixierung von Mäusegehirnen |
| PtCl4 | Tianjin Jinbolan Fine Chemical Co., Ltd. | 13454-96-1 | Vorbereitung für die Vergoldungsflüssigkeit. |
| Verifizierter | Lieferant - Saline Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd. | N/A | Zum Reinigen des Schädels der Maus. |
| Silberdraht | Suzhou Xinye Electronics Co., Ltd. | 2 mm Durchmesser | Anwendbar für Masse- und Referenzelektroden. |
| Schädelbohrer | RWD Life Science | 78001 | Um vorsichtig zwei kleine Löcher in den Schädel einer Maus zu bohren. |
| Schrauben aus rostfreiem Stahl | YOUXIN Electronic Co., Ltd. | M0,8 x 2 | Zum Schutz des Mikroantriebs und zur Verbindung der Masse- und Referenzelektroden. |
| Stereotaktische Apparatur | RWD Life Science | 68513 | Zur Durchführung der stereotaktischen Koordinaten des bilateralen motorischen Kortex. |
| Saccharose | Damao | 57-50-1 | Zur Dehydrierung des Gehirns der Maus nach der Perfusion. |
| Sekundenkleber | Henkel AG & Co. KG | PSK5C | Zur Befestigung des Führungsrohrs und des Ni-Chrom-Drahtes. |
| Temperaturregler | Harvard Apparatur | TCAT-2 | Um die Rektaltemperatur der Maus bei 37° zu halten; C |
| Tetracyclin Augensalbe | Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd. | N/A | Zum Schutz der Augen der Maus während der Operation. |
| Gewinde | Rapala | N/A | Zum Verbinden von Ballon und Kopftisch. |
| Vaseline | Unilever plc | N/A | Zur Abdeckung der Lücke zwischen Elektrodenarrays und dem Schädel der Maus. |
Referenzen
- Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).
- Singer, W. Synchronization of cortical ac....
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Nachdrucke und Genehmigungen
