Aufzeichnung von räumlich eingeschränkt Schwingungen im Hippocampus Verhalten der Mäuse

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der Neurowissenschaften zu beantworten, z. B. wie neuronale Netzwerkaktivitäten auf feinen zeitlichen und räumlichen Skalen organisiert sind. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Stromdatenanalyse mit linearen Siliziumsonden die Rekonstruktion lokaler Schwingungen ermöglicht, die in herkömmlichen Feldpotentialaufzeichnungen nicht ohne weiteres detektiert werden können. Um diesen Vorgang zu beginnen, sterilisieren Sie die chirurgischen Instrumente mit einem Heißperlensterilisator und wischen Sie dann alle Arbeitsflächen mit 70 % Ethanol ab.

Montieren Sie anschließend das anästhesierte Tier in einen stereotaktischen Rahmen, indem Sie Ohrstangen vorsichtig in den Gehörgang einführen. Sobald der Kopf der Maus durch die Ohrstangen stabilisiert ist, legen Sie ein Mundstück über die Schnauze, um eine kontinuierliche Isofluranabgabe zu gewährleisten, und tragen Sie dann Salbe auf die Augen auf, um ein Austrocknen zu verhindern. Legen Sie anschließend ein Heizkissen unter die Maus und injizieren Sie Buprenorphin subkutan, um eine postoperative Analgesie zu gewährleisten.

Rasieren Sie anschließend den Kopf und desinfizieren Sie die Haut mit 70%igem Ethanol. Machen Sie mit einer chirurgischen Schere einen Schnitt in die Haut entlang der Mittellinie des Schädels und öffnen Sie die Haut mit chirurgischen Klammern. Richten Sie den Kopf des Tieres mit Hilfe eines stereotaktischen Ausrichtungswerkzeugs aus, um Bregma und Lambda zu nivellieren.

Zwischen Bregma und Lambda sollte ein Höhenversatz von weniger als 50 Mikrometern liegen. Nivellieren Sie außerdem den Kopf entlang der medial-lateralen Achse, indem Sie die Tiefe in definiertem Abstand zum Bregma sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite messen. Stellen Sie den Kopf ein, wenn er geneigt ist.

Reinigen Sie den Kopf mit 3% Wasserstoffperoxid und trocknen Sie ihn mit sterilen Wattetüchern. Bestimmen Sie die Lokalisation des Kraniotomies relativ zum Bregma mit Hilfe eines geeigneten stereotaktischen Atlas. Bohren Sie mit einem 0,9-Millimeter-Bohrkopf zwei Schraubenlöcher in den Knochen über dem Kleinhirn, um die Masse- und Referenzschrauben zu platzieren.

Bohren Sie zusätzlich ein bis drei Löcher für Verankerungsschrauben, um das Implantat zu stabilisieren. Die Position der Ankerschrauben hängt von der Lage der Kraniotomie ab. Setzen Sie die Schrauben mit einem geeigneten Schraubendreher in den Knochen ein.

Achten Sie darauf, nicht in das Gehirn einzudringen. Führen Sie nun die Kraniotomie durch, indem Sie den Schädel mit dem Bohrer in einem rechteckigen Bereich um die Implantationsseite herum langsam ausdünnen. Befeuchten Sie den Knochen häufig mit sterilisiertem Phosphatpuffer.

Durchstechen Sie den verbleibenden ausgedünnten Schädel vorsichtig mit einer 27-Gauge-Injektionsnadel und entfernen Sie ihn mit einer Pinzette. Als nächstes stechen Sie die Dura Mater vorsichtig mit einer 27-Gauge-Injektionsnadel ein. Forme mit einer Pinzette einen kleinen Haken, indem du die Spitze der Nadel biegst und mit diesem Haken die Dura entfernst.

Tragen Sie dann Phosphatpuffer auf, um ein Austrocknen der Gehirnoberfläche zu verhindern. Montieren Sie anschließend das Elektrodeneinführwerkzeug auf eine stereotaktische Halterung und stellen Sie die Sonde auf Bregma auf Null. Bewegen Sie die Sonde auf die stereotaktischen Koordinaten über der Kraniotomie und dringen Sie langsam in die Hirnoberfläche ein.

Achten Sie darauf, dass sich die Sondenschäfte nicht verbiegen und vermeiden Sie eine Implantation durch Blutgefäße. Senken Sie dann die Sonde langsam bis etwa 200 Mikrometer über die gewünschte Tiefe. Decken Sie anschließend die Kraniotomie und die Schäfte der Silikonsonde zum Schutz mit sterilisierter Vaseline ab.

Tragen Sie anschließend Zahnzement auf, um die Basis der Sonde an der Verankerungsschraube im Schädel zu befestigen. Bewegen Sie die Sonde direkt nach dem Zementauftrag langsam auf die Zieltiefe. Schieben Sie die letzten 200 Mikrometer nach dem Auftragen des Zements vor, um die seitliche Bewegung der Sonde zu reduzieren und eine minimale Gewebeschädigung im Zielbereich zu gewährleisten.

Nachdem der Zement ausgehärtet ist, lösen Sie die Sonde vom Einführwerkzeug, indem Sie das Wachs mit einem Kauterisator schmelzen. Lösen Sie dann die Anschlussplatine von der Einführvorrichtung und positionieren Sie sie mit einer Krokodilklemme an einer geeigneten Stelle am Schädel. Befestigen Sie die Verbindungsplatte mit Zahnzement am Schädel.

Bei einer Sondenimplantation in den Hippocampus wird die Verbindungsplatine auf den kontralateralen Parietalknochen aufgesetzt. Löten Sie dann die Masse- und Referenzdrähte der Anschlussplatine an die Drähte, die an den beiden Schrauben über dem Kleinhirn befestigt sind. Schneiden Sie die Schutzabdeckung auf die richtige Höhe ab und legen Sie sie über die Silikonsonde.

Befestigen Sie anschließend die Abdeckung der Verbindungsplatine und des Schädels mit Zahnzement und vermeiden Sie dabei die Haut um den freiliegenden Schädel. Nach der Operation ist die Maus mindestens zwei Tage lang angemessen analgetisch zu behandeln. Platzieren Sie die Maus in einem einzigen, um eine Beschädigung des Implantats zu vermeiden.

Hier sind Aufzeichnungen von chronisch implantierten Siliziumsonden zu sehen, die auf den CA1-Bereich abzielen. Die Dichteanalyse der Stromquelle wird entlang der einzelnen Schäfte der Sonde angewendet. In diesem Beispiel führt ein einzelnes Sharp-Wave-Ripple-Ereignis zu einer markanten Stromsenke im Stratum radiatum von CA1 und im zweiten Beispiel wurden zwei unterschiedliche Stellen in der Körnerzellschicht des Gyrus dentatus aufgezeichnet.

Die hohe Gamma-Bande wurde mit Hilfe eines 60- bis 80-Hertz-Bandpassfilters isoliert, wodurch lokale Gamma-Ausbrüche an einer der beiden Aufzeichnungsstellen in der Körnerzellschicht sichtbar wurden. Beachten Sie, dass die lokale Gamma-Oszillationsaktivität erst nach Umwandlung der aufgezeichneten Signale in CSD nachgewiesen werden kann. CSD-Signale, aber keine LFP-Signale, identifizieren die Perioden der Phasen- und Amplitudenasynchronität zwischen beiden Aufnahmestellen.

Dieses Segment zeigt eine kurze Epoche synchronisierter Gamma-Aktivität. Die Kurven hier veranschaulichen die Phasendifferenz und den Amplitudendifferenzindex für LFP- und CSD-Kurven. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Silikonsonden in den Hippocampus implantiert.