Recording Großflächige Neuronale Ensembles mit Silicon-Sonden in der narkotisierten Ratte

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine akute, großflächige neuronale Aufzeichnung aus dem somatosensorischen Kortex der linken und rechten vorderen Extremität gleichzeitig bei einer anästhesierten Ratte mit einer Silikonsonde zu beschreiben. Dies wird erreicht, indem das Tier zunächst mit Urethan betäubt wird und später die Ratte in den stereotaktischen Rahmen gelegt wird, um einen zwei bis drei Zentimeter großen Schnitt über dem Schädel zu machen. Der zweite Schritt besteht darin, die Masse- und Referenzschrauben zu platzieren.

Dann werden zwei Kraniotomien oberhalb der somatosensorischen Höflichkeiten durchgeführt und die Dura mater entfernt. Der letzte Schritt besteht darin, die Silikonsonden vorsichtig in das Gehirn einzuführen und langsam auf den gewünschten Bereich abzusenken. Dieses Verfahren ermöglicht die Aufzeichnung von lokalen Feldpotentialen und der Spike-Aktivität von Dutzenden von Neuronen.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass Silikonsonden die Aufzeichnung von einer großen Anzahl von Aufnahmestellen ermöglichen. Darüber hinaus können mehrere Aufzeichnungsstellen über einen Abstand von Millimetern angeordnet werden, was es ermöglicht, gleichzeitig über mehrere kortikale Säulen oder über mehrere Schichten in einer kortikalen Säule aufzuzeichnen. Wichtig ist, dass die geometrisch genaue Verteilung der Aufnahmestellen es ermöglicht, spezielle Beziehungen zwischen neuronalen Populationen zu untersuchen.

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der Neurowissenschaften zu beantworten, z. B. wie die Aktivität der neuronalen Population an der Gedächtnisplastizität, der Reizcodierung und der Entscheidungsfindung beteiligt ist und wie diese neuronalen Interaktionen durch verschiedene Medikamente beeinflusst werden. Um dieses Verfahren zu beginnen, betäuben Sie die Ratte mit Iso-Fluor in einer Konzentration von drei bis 4 % und halten Sie sie bei 2 %, um zu verhindern, dass das Tier durch die Injektion gestresst wird. Injizieren Sie dann 7,5 Milliliter pro Kilogramm 20% verdünnte Urethanlösung intraperitoneal und teilen Sie diese Injektion in vier Anwendungen auf, die jeweils in Abständen von etwa 30 Minuten voneinander

Reinigen Sie anschließend die Silikonsonden mit destilliertem Wasser unter dem Mikroskop. Malen Sie die Sonden mit einem Fluoreszenzmarker ein, um die Positionen der Sonden in der histologischen Analyse zu markieren. Dieser Vorgang sollte immer unter einem Mikroskop durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Sonden nicht beschädigt oder verbogen werden.

Rasieren Sie danach das Fell entlang der Inzisionsstelle. Tragen Sie dann Salbe auf beide Augen auf. Verabreichen Sie fünf Milligramm Dexamethason pro Milliliter subkutan, um Entzündungen im Gehirn zu reduzieren.

Fixieren Sie das Tier an dieser Stelle im stereotaktischen Rahmen. Bereiten Sie anschließend die Operationsstelle antiseptisch mit Chlorhexidinseife und Ethanol vor, bevor Sie den Schnitt vornehmen, indem Sie Lidocain und Adrenalin subkutan an der Inzisionsstelle für die Lokalanästhesie verabreichen und das potenzielle Blutungsrisiko verringern. Machen Sie dann einen zwei Zentimeter langen Schnitt entlang der Mittellinie der Kopfhaut und entfernen Sie die Haut.

Um den Schädel freizulegen, befreien Sie die dorsale Kopfhaut durch stumpfe Dissektion von der Faszie und kontrollieren Sie die Blutung mit Knochenwachs. Bohren Sie anschließend zwei Löcher in das Hinterhauptbein des Schädels. Befestigen Sie die kleinen Schrauben an den Löchern für Erdungs- und Referenzelektroden.

Die Referenzschraube muss in Kontakt mit der Dura sein. Machen Sie danach zwei Kraniotomien mit einem Durchmesser von ein bis zwei Millimetern in den Koordinaten, die der vorderen Extremität entsprechen. Somatosensorische Kortexe.

Verwenden Sie Druckluft, um den Knochenstaub bei Bedarf während der Kraniotomie zu entfernen, um zu verhindern, dass sich der Schädel durch Bohren erwärmt. Tropfen Kochsalzlösung auftragen. Bauen Sie dann eine kleine Barriere aus Acrylharz um die beiden Kraniotomien, um PBS auf der freiliegenden Dura zu halten und ein Austrocknen zu verhindern.

Wenden Sie PBS während des gesamten Experiments ständig an. Verwenden Sie als Nächstes zwei 30 1/2 Gauge-Nadeln mit gebogenen Spitzen, um die Dura mater beider Kraniotomien zu entfernen. Platzieren Sie an dieser Stelle die Spitzen der Silikonsonden genau in Kontakt mit der Pia.

Führen Sie dann langsam die Silikonsonden ein und achten Sie darauf, dass ihre Schäfte ohne Widerstand oder Biegung in das Gehirn eingeführt werden können. Senken Sie die Sonden vorsichtig ab, bis sie die gewünschten Aufnahmebereiche erreichen. Geben Sie bei Bedarf Tropfen PBS auf die Oberseite der Kraniotomien, um ein Austrocknen des Gewebes zu verhindern.

Hier ist eine repräsentative elektrophysiologische Aufzeichnung des lokalen Feldpotentials für 500 Millisekunden von einem Tero gezeigt. Ein Beispiel für die Spike-Wave-Form ist in der gezeigten Einfügung. Hier sind Beispiele für die zweidimensionalen Ansichten von Einheitenclustern, die aus einer Tetro erhalten wurden.

Jeder Cluster repräsentiert die Spikes eines einzelnen Neurons. Die gemittelten Spike-Wellenformen, die sich aus den repräsentativen Einheiten an jedem der vier Kanäle eines einzelnen Tetros bilden, sind hier dargestellt. Die Wellenformenergie der aufgezeichneten Spitzen im Laufe der Zeit ist in diesem Diagramm dargestellt.

Beachten Sie, dass der relativ konstante Energiewert für jede Einheit eine stabile Aufzeichnung über den angezeigten Zeitraum anzeigt. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie in der Lage sein, Siliziumsondenaufnahmen in mehreren Gehirnbereichen von mehr als hundert neuronalen gleichzeitig durchzuführen. Dies wird erreicht, indem die folgenden Schritte ausgeführt und das Tier isoliert, die Referenz- und Erdungsschrauben platziert, die Kraniotomien gebohrt, Dura entfernt und schließlich die Profis in den gewünschten Aufnahmebereich eingesetzt werden.