Silizium-Multielektroden-basierte Aufzeichnungen werden immer beliebter, um die neuronale Aktivität in vielen Gehirnregionen mit einer Auflösung von Einzelaktionspotentialenzu messen 1,2,3,4. In den letzten zehn Jahren hat die High-Density-Recording-Technologie erheblich zugenommen. Aktuelle Aufzeichnungselektroden auf Silizium können hohe Kanalzahlen, optische Fasern und Elektrokortikographie-Aufzeichnungsgeräte (ECoG) aufnehmen 5,6. Darüber hinaus ermöglicht die chronische Implantation dieser Elektroden Langzeitaufzeichnungen 7,8.
Trotz der jüngsten technologischen Fortschritte bleibt es eine Herausforderung, tiefe kaudale Strukturen wie den Hirnstamm mit Mehrkanalsonden zu erreichen. Bei der Ausrichtung auf Hirnstammstrukturen wie das ventrolaterale periakquäduktale Grau (vlPAG) besteht ein wesentliches Hindernis darin, eine Sondentrajektorie zu identifizieren, die wichtige Blutgefäße vermeidet, z. B. den Sinus sagittalis superior und den venösen Sinus transversal. Eine Verletzung dieser großen Venen kann zu starken Blutungen, Schäden am darunter liegenden Hirngewebe und sogar zum Tod führen 9,10. Wir schlagen vor, Hirnstammstrukturen von anterioren Koordinaten aus in einem Winkel anzuvisieren, so dass die Aufzeichnungssonde das Gehirn unterhalb solcher hochriskanten Gefäßstrukturen durchdringen kann (siehe Abbildung 1). Dieser abgewinkelte Ansatz maximiert im Vergleich zu einem vertikalen Ansatz die Anzahl der Gehirnregionen, die für die Aufzeichnung zugänglich sind. Darüber hinaus bietet der abgewinkelte anteriore Zugang unter experimentellen Bedingungen, in denen ECoG-Aufzeichnungen gewünscht sind, mehr Schädeloberfläche für die Implantation des ECoG-Headsets, da das Kraniotomiefenster für das Einführen der Sonde weiter nach vorne positioniert ist10,11.
Die Identifizierung der spezifischen Zellgruppen und Schaltkreise, die für anästhesieinduzierte REM-Schlafveränderungen verantwortlich sind, bleibt ein wichtiges Ziel der Anästhesieforschung. Daher bestand das Ziel darin, reproduzierbar und zuverlässig auf das vlPAG - eine Hirnstammregion, die mit dem REM-Schlaf assoziiert ist - zuzugreifen, um Einzel-Mehrelektroden-Aufzeichnungen in Maus mit fixiertem Kopf vor und während der Sevofluran-Anästhesie zu erhalten12,13. Frühere Studien haben elektrophysiologische LFP-Messungen (Local Field Potential) des vlPAG bei wachen Mäusen verwendet, um Veränderungen des neuronalen Zustands im Zusammenhang mit der Anästhesie zu identifizieren14,15. LFP-Messungen sind jedoch in erster Linie empfindlich gegenüber synaptischer Aktivität, nicht auf Aktionspotentialen, innerhalb des aufgezeichneten Bereichs16. Folglich gibt es nach wie vor ein begrenztes Verständnis darüber, wie Anästhetika die von vlPAG-Neuronen produzierten neuronalen Aktivitätsmuster direkt beeinflussen. Hier wird ein Verfahren beschrieben, um High-Density-Einzelneuronen-Ableitungen aus dem Hirnstamm von kopffixierten Mäusen zu erhalten. Diese Methode kann auch angepasst werden, um die Aktivität einzelner Neuronen aus verschiedenen anderen tiefen und hinteren Hirnstammstrukturen aufzuzeichnen.