Name: Eine integrierte Methode zur Herstellung flexibler und komfortabler elektrophysiologischer Optroden für die In-vivo-Aufzeichnung in mehreren Regionen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-11-21T11:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: Erfahren Sie eine kostengünstige Methode zur Herstellung flexibler Optroden für die Multiregion-Elektrophysiologie bei frei beweglichen Mäusen. Diese Technik ermöglicht die Untersuchung neuronaler Kommunikation im Anfallskindling-Modell.

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<meta charset="utf8"></head><body>Flexibles Multiregionen-Neuronales Aufzeichnungsgerät für die Epilepsieforschung

<ol><li>Devinsky, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Dis+Primers%22%5BJournal%5D)">Epilepsy.</a> Nat Rev Dis Primers. 4, 18024(2018).</li>
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<li>Vismer, M. S., Forcelli, P. A., Skopin, M. D., Gale, K., Koubeissi, M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+piriform%2C+perirhinal%2C+and+entorhinal+cortex+in+seizure+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">The piriform, perirhinal, and entorhinal cortex in seizure generation.</a> Front Neural Circuits. 9, 27(2015).</li>
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<li>Birling, M. C., Dierich, A., Jacquot, S., Herault, Y., Pavlovic, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly-efficient%2C+fluorescent%2C+locus+directed+cre+and+flpo+deleter+mice+on+a+pure+c57bl%2F6n+genetic+background%5BTitle%5D)+AND+%22Genesis%22%5BJournal%5D)">Highly-efficient, fluorescent, locus directed cre and flpo deleter mice on a pure c57bl/6n genetic background.</a> Genesis. 50 (6), 482-489 (2012).</li>
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<li>Likhtik, E., Stujenske, J. M., Topiwala, M. A., Harris, A. Z., Gordon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prefrontal+entrainment+of+amygdala+activity+signals+safety+in+learned+fear+and+innate+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Prefrontal entrainment of amygdala activity signals safety in learned fear and innate anxiety.</a> Nat Neurosci. 17 (1), 106-113 (2014).</li>
<li>Tavares, L. C. S., Tort, A. B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal-prefrontal+interactions+during+spatial+decision-making%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Hippocampal-prefrontal interactions during spatial decision-making.</a> Hippocampus. 32 (1), 38-54 (2022).</li>
<li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetic+dissection+of+ictal+propagation+in+the+hippocampal-entorhinal+cortex+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Optogenetic dissection of ictal propagation in the hippocampal-entorhinal cortex structures.</a> Nat Commun. 7, 10962(2016).</li>
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<li>Vandekerckhove, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technological+challenges+in+the+development+of+optogenetic+closed-loop+therapy+approaches+in+epilepsy+and+related+network+disorders+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Technological challenges in the development of optogenetic closed-loop therapy approaches in epilepsy and related network disorders of the brain.</a> Micromachines (Basel). 12 (1), 38(2020).</li>
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<li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+prototype+closed-loop+brain-machine+interface+for+the+study+and+treatment+of+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">A prototype closed-loop brain-machine interface for the study and treatment of pain.</a> Nat Biomed Eng. 7 (4), 533-545 (2023).</li>
<li>Varela, C., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mpfc+spindle+cycles+organize+sparse+thalamic+activation+and+recently+active+ca1+cells+during+non-rem+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Mpfc spindle cycles organize sparse thalamic activation and recently active ca1 cells during non-rem sleep.</a> Elife. 9, e48881(2020).</li>
<li>Adaikkan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gamma+entrainment+binds+higher-order+brain+regions+and+offers+neuroprotection%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Gamma entrainment binds higher-order brain regions and offers neuroprotection.</a> Neuron. 102 (5), 929-943.e8 (2019).</li>
<li>Muthmann, J. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spike+detection+for+large+neural+populations+using+high+density+multielectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neuroinform%22%5BJournal%5D)">Spike detection for large neural populations using high density multielectrode arrays.</a> Front Neuroinform. 9, 28(2015).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>8-32 Adapter</td><td>Plexon</td><td>Sonderanfertigung</td><td>Verbinden Sie die Buchse und den Kopftisch</td></tr><tr><td>AAV-CaMKII&alpha;-ChrimsonR-mcherry</td><td>Taitool Bioscience</td><td>S0371-9</td><td>4 x 1012 VG/mL&nbsp;</td></tr><tr><td>AAV-hsyn-Gcamp6m</td><td>Taitool Bioscience</td><td>S0471-9</td><td>4 x 1012 VG/mL&nbsp;</td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Sigma</td><td>236276</td><td>Titered 1:500</td></tr><tr><td>Dental Cement</td><td>New Century Dental 430205</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrophysiologisches Aufzeichnungssystem</td><td>Plexon</td><td>Omniplex</td><td></td></tr><tr><td>Lackdraht</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td><td>Durchmesser = 0,2 mm</td></tr><tr><td>Buchse</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td><td>1,25 mm Rastermaß</td></tr><tr><td>Kleber</td><td>Loctite</td><td>45282</td><td></td></tr><tr><td>Laser</td><td>Changchun Neue Industrien</td><td>BH81563</td><td>635 nm&nbsp;</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>R2021b</td><td></td></tr><tr><td>Microdrill</td><td>RWD</td><td>78001</td><td></td></tr><tr><td>Mehrkanal-Faserphotometrie</td><td>ThinkerTech</td><td>FPS-SS-MC-LED</td><td></td></tr><tr><td>Optische Faser</td><td>Xi'an Bogao</td><td>L-200UM</td><td>Wählen Sie die geeignete Faserlänge basierend auf der Tiefe der Zielhirnregionen.</td></tr><tr><td>PFA-beschichteter Wolframdraht</td><td>A-M System</td><td>795500</td><td>blank 0,002"; Beschichteter 0,0040"</td></tr> <tr><td>Leistungsmesser</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxic Fxrame</td><td>RWD</td><td>68807</td><td></td></tr><tr><td>Gewebekleber</td><td>3M</td><td>1469SB</td><td></td></tr></tbody></table>

eine integrierte methode zur herstellung flexibler und komfortabler elektrophysiologischer optroden für die in-vivo-aufzeichnung in mehreren regionen

An Integrated Method for Crafting Flexible and Convenient Electrophysiological Optrodes for Multi-Region In Vivo Recording

Wir kombinierten Optogenetik mit multiregionaler elektrophysiologischer Aufzeichnung und Kalziumbildgebung, um die neuronale Aktivität in verschiedenen Hirnregionen während optogenetischer Anfälle zu beobachten. Zu diesem Zweck wurde ein Adeno-assoziiertes Virus (AAV), das ChrimsonR unter der Kontrolle des CaMKIIα-Promotors (AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry)16 exprimiert, in Nagetieren in eine klassische epileptogene Stelle, den piriformen Kortex (ROI 1)17, injiziert. Zusätzlich wurde AAV-hsyn-Gcamp6m18 in drei Regionen injiziert (ROI 1-3, wie in Abbildung 3A gezeigt). Anschließend wurden in diesen Regionen maßgeschneiderte Optroden implantiert und EEG-Elektroden in den kontralateralen Schädel implantiert (Abbildung 3B).
ChrimsonR und Gcamp6m wurden 4 Wochen später in den Zielhirnregionen stark exprimiert (Abbildung 3C). Mäuse zeigten nach einer kurzen 10-sekündigen Photostimulation bei 20 Hz ein generalisiertes Anfallsverhalten, um ChrimsonR-positive Neuronen zu aktivieren. Wir sammelten die Kalziumaktivitäten und LFP-Signale aus den ROIs in frei beweglichen Mäusen, indem wir gleichzeitige Multifaser-Photometrie und elektrophysiologische Techniken einsetzten (Abbildung 3D). Robuste Nachentladungen, zusammen mit einem bemerkenswerten Anstieg der Ca2+ -Aktivitäten, wurden in diesen Regionen durch kurze optogenetische Stimulation hervorgerufen (Abbildung 3E). In der optostimulierenden Region wurde eine 30-Hz-Reaktion beobachtet, die durch die Aktivierung optogenetischer Proteine über eine Blaulicht-LED bei einer Abtastfrequenz von 30 Hz induziert wurde. In den Aufzeichnungskanälen wurden keine 50 Hz-Powerline-Interferenzen beobachtet. Diese Ergebnisse zeigten die zuverlässige Aufzeichnung synchronisierter elektrophysiologischer und Kalzium-Signalantworten über mehrere Regionen hinweg unter optogenetischer Stimulation.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67071/67071fig01.jpg"> Abbildung 1: Schematischer Aufbau der flexiblen Optrode. (A) Vorbereitung der "L"-förmigen Wolframdrähte und optischen Fasern. (B) Die optischen Fasern und die Wolframdrähte wurden auf dem Klebeband positioniert. (C) Die optische Faser und der Wolframdraht wurden mit Klebstoff zusammengeklebt. (D,E) Die Wolframdrähte wurden mit dem Steckverbinder verschweißt. (F) Die Schrauben wurden mit dem Steckverbinder verschweißt und der Steckverbinder wurde mit Schmelzklebstoff verkapselt. (G) An der optrode-Baugruppe wurden Qualitätsprüfungen durchgeführt. G stellt die Lochblende für die Masseelektrode dar; R steht für die Lochblende für die Referenzelektrode. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67071/67071fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67071/67071fig02.jpg"> Abbildung 2: Ablauf der Implantationschirurgie. (A) Die Maus wurde auf einer stereotaktischen Apparatur gesichert. (B) Die Kopfhaut wurde entfernt und der Schädel ausreichend freigelegt. (C) Das Injektionsglasrohr wurde an die Pumpe angeschlossen. (D) Der Kopf der Maus wurde in eine horizontale Position gebracht. (E,F) Es wurden Löcher gebohrt und das Virus injiziert. (G) Die optrode wurde vom Halter gegriffen. (H) Die Optrode wurde in einem verwandten Bereich implantiert und mit Zahnzement befestigt. (I) Neujustierung der Nullposition vor jeder Implantation. (J) EEG-Elektroden wurden nach optroder Implantation implantiert. G/R: Die Masseelektrode und die Referenzelektrode wurden an den Pin-Positionen kurzgeschlossen. (K) Die Drähte wurden in der richtigen Reihenfolge angeordnet und der Stecker war befestigt. (L) Das Elektrodengerät wurde mit Zahnzement umwickelt und fixiert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67071/67071fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67071/67071fig03.jpg"> Abbildung 3: In vivo synchrone elektrophysiologische und Calcium-Aufzeichnung. (A) Versuchsplanung für virale Injektionen. (B) Experimentelles Schema der Optrode-Implantation. (C) Konfokale Bilder zeigen die Virusexpression in den Zielbereichen. Maßstabsbalken = 200 μm. (D) Schematische Darstellung der optogenetischen Stimulation, der synchronen elektrophysiologischen und der Kalziumaufzeichnung in einem frei beweglichen Zustand. (E) Repräsentative Spuren von Calciumsignalen (oben), LFP-Signalen (Mitte), EEG (unten) und entsprechenden Leistungsspektrogrammen. Rote Linie: 10 s Licht. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67071/67071fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Ergänzende Datei 1: Codierungsdateien für das Kalziumsignal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67071/plotCaSignal.zip" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>
Ergänzende Datei 2: Codierungsdateien für das LFP-Signal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67071/plotLFPSignal.zip" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>

Eine integrierte Methode zur Herstellung flexibler und komfortabler elektrophysiologischer Optroden für die In-vivo-Aufzeichnung in mehreren Regionen

Epilepsy is a neurological disorder characterized by synchronized abnormal discharges involving multiple brain regions. Focal lesions facilitate the ...

an-integrated-method-for-crafting-flexible-convenient

Research

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JoVE Journal

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Eine Technik ist für die Implantation vier...

Electrode Herstellung und Implantation in Aplysia californica Für Multi-Channel-Neuro-und Muskel-Recordings in Intact, Frei Behaving Tiere

Das Video demonstriert die gleichzeitige elektrophysiologische Aufzeichnung von mehreren Gehirnregionen bei einer Ratte unter Verwendung eines integrativen Mikroantriebsarrays. Aufzeichnungselektroden werden im Riechkolben platziert, Referenzelektroden im frontalen Kortex und Mikroantriebs-Array-Elektroden im Hippocampus. Die Ratte kann frei nach Futter suchen, und die gleichzeitige Aufzeichnung von allen implantierten Elektroden wird mit dem Array aufgezeichnet.

Eine Micro-Drive-Array-Methode zur elektrophysiologischen Aufzeichnung von mehreren Hirnregionen

Verschiedene Elektrodenbeschichtungen beeinflussen neuronale Aufnahmeleistung durch Änderungen an elektrochemischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften. Vergleich der in vitro-Elektroden ist relativ einfach, jedoch Vergleich der in vivo-Reaktion wird typischerweise durch Variationen Elektrode / Neuron Abstand zwischen Tieren und kompliziert. Dieser Artikel bietet eine robuste Methode, um neuronale Aufzeichnungselektroden vergleichen.

Eine Methode zur systematischen Elektrochemische und elektrophysiologische Bewertung der Neural Aufzeichnungselektroden

Hier beschreiben wir unsere Strategie, um stabile, gut isolierte Einzelaufnahmen von identifizierten inhibitorischen Interneuronen in der anästhesierten Mausrinde zu erhalten. Neuronen, die ChR2 exprimieren, werden durch ihre Reaktion auf blaues Licht identifiziert. Die Methode verwendet standardmäßige extrazelluläre Aufzeichnungsgeräte und dient als kostengünstige Alternative zur Kalziumbildgebung oder visuell gesteuerten Pflasterung.

Ein Leitfaden zur In vivo Single-Unit-Aufnahme von Optogenetically Identifizierte kortikalen inhibitorischen Inter

Hier stellen wir eine Glaspipette mit doppelter Funktion her: Hemmung tiefer Hirnstrukturen durch Mikroinjektionen von Medikamenten und Echtzeitüberwachung ihrer Wirkung durch gleichzeitige elektrophysiologische Aufzeichnungen.

Gleichzeitige Elektrophysiologische Aufzeichnung und Micro-Injektionen von Hemmstoffe im Gehirn von Nagetieren

Unten beschrieben ist ein Verfahren zur Implantation mehrerer Polymerelektrodenarrays über anatomisch entfernte Hirnregionen zur chronischen elektrophysiologischen Aufzeichnung bei frei beweglichen Ratten. Vorbereitung und chirurgische Implantation werden ausführlich beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf Designprinzipien liegt, die die Anpassung dieser Methoden für den Einsatz bei anderen Arten leiten.

Chronische Implantation mehrerer flexibler Polymerelektroden-Arrays

Hier stellen wir das Herstellungsverfahren eines Optrode-Systems mit optischen Fasern für die Lichtabgabe und einem Elektrodenarray für die neuronale Aufzeichnung vor. In-vivo-Experimente mit transgenen Mäusen, die Kanalrhodopsin-2 exprimieren, zeigen die Machbarkeit des Systems für die gleichzeitige optogenetische Stimulation und elektrophysiologische Aufzeichnung.

Optroden-Array zur simultanen optogenetischen Modulation und elektrischen neuronalen Aufzeichnung

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Konstruktion von maßgeschneiderten Mikroelektrodenarrays, um lokale Feldpotentiale in vivo aus mehreren Gehirnstrukturen gleichzeitig aufzuzeichnen.

Aufbau von lokalen Feldpotential-Mikroelektroden für in vivo Aufnahmen aus mehreren Gehirnstrukturen gleichzeitig

Hier präsentieren wir ein einzigartiges, 3D-druckbares Implantat für Ratten namens TD Drive, das in der Lage ist, symmetrische, bilaterale Drahtelektrodenaufzeichnungen durchzuführen, derzeit in bis zu zehn verteilten Hirnbereichen gleichzeitig.

Der TD Drive: ein parametrisches Open-Source-Implantat für mehrflächige elektrophysiologische Aufzeichnungen bei sich verhaltenden und schlafenden Ratten

Hier stellen wir ein leichtes, kostengünstiges Sondenimplantatsystem für die chronische Elektrophysiologie bei Nagetieren vor, das für Benutzerfreundlichkeit, Sondenwiederherstellung, experimentelle Vielseitigkeit und Kompatibilität mit dem Verhalten optimiert ist.

Das DREAM-Implantat: ein leichtes, modulares und kostengünstiges Implantatsystem für die chronische Elektrophysiologie bei kopffesten und sich frei verhaltenden Mäusen

Hier stellen wir zwei Protokolle für die Aufzeichnung von Mikro-Elektrokortikographie (μEcoG) mit hoher Dichte bei Ratten und Mäusen vor, einschließlich chirurgischer, Implantations- und Aufzeichnungsmethoden. μECoG-Aufzeichnungen werden entweder in Kombination mit laminarer Polytrodenaufzeichnung im auditorischen Kortex der Ratte oder mit optogenetischer Manipulation der neuronalen Aktivität im somatosensorischen Kortex der Maus durchgeführt.

Multiskalige Untersuchungen der kortikalen Prozessierung durch Integration laminarer Polytroden und Optogenetik mit Mikroelektrokortikographie bei Nagetieren

Erfahren Sie eine kostengünstige Methode zur Herstellung flexibler Optroden für die Multiregion-Elektrophysiologie bei frei beweglichen Mäusen. Diese Technik ermöglicht die Untersuchung neuronaler Kommunikation im Anfallskindling-Modell.

Eine integrierte Methode zur Herstellung flexibler und komfortabler elektrophysiologischer Optroden für die In-vivo-Aufzeichnung in mehreren Regionen (Video) | JoVE Journal

Eine integrierte Methode zur Herstellung flexibler und komfortabler elektrophysiologischer Optroden für die In-vivo-Aufzeichnung in mehreren Regionen

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