Grabación electrofisiológica inalámbrica de las neuronas por tetrodes móviles en la natación libre de peces

Resumen

Se presenta una novedosa técnica inalámbrica para registrar señales neuronales extracelulares del cerebro de la natación libre de peces dorados. El dispositivo de grabación se compone de dos tetrodes, un microdrive, un registrador de datos neuronales y una caja impermeable. Todas las piezas están hechas a medida, excepto el registrador de datos y su conector.

Resumen

Los mecanismos neuronales que rigen el comportamiento de los peces siguen siendo en su mayoría desconocidos, aunque los peces constituyen la mayoría de todos los vertebrados. La capacidad de registrar la actividad cerebral de los peces que se mueven libremente avanzaría considerablemente la investigación sobre la base neuronal del comportamiento de los peces. Por otra parte, el control preciso de la ubicación de registro en el cerebro es fundamental para estudiar la actividad neuronal coordinada a través de las regiones en el cerebro de los peces. Aquí, presentamos una técnica que registra de forma inalámbrica desde el cerebro de nadar libremente peces mientras controla para la profundidad de la ubicación de grabación. El sistema se basa en un registrador neural asociado con un nuevo implante compatible con el agua que puede ajustar la ubicación de grabación mediante tetrodes controlados por microunidad. Las capacidades del sistema se ilustran a través de grabaciones del telencéfalo de peces dorados.

Introducción

Los peces son el grupo más grande y diverso de vertebrados, y al igual que otros vertebrados exhiben habilidades cognitivas complejas como navegar, socializar, dormir, cazar, etc. Sin embargo, los mecanismos neuronales que rigen el comportamiento de los peces permanecen en su mayor parte desconocidos.

En las últimas décadas, las grabaciones extracelulares de peces inmovilizados se han implementado principalmente para investigar diferentes aspectos de la base neuronal del comportamiento^1,2. Aunque esta técnica es apropiada para algunos sistemas sensoriales, la investigación de todo e....

Protocolo

Todos los procedimientos de cirugía deben ser aprobados por los comités de ética local sobre bienestar animal (por ejemplo, IACUC).

1. Construcción de la carcasa Microdrive

1. Para construir la carcasa, corte una placa de latón de 1 mm de ancho en una placa de 19 mm x 29 mm x 1 mm utilizando una sierra. Corte dos aberturas de 5,5 mm en cada uno de los lados largos perpendiculares al borde, de modo que cada abertura esté a 6,5 mm de distancia de los lados estrechos(Figura 2A).
2. Usando alicates, doble el área entre las hendiduras en los lados largos hacia adentro, luego doble la p....

Resultados

Durante una sesión de grabación, el pez dorado nadó libremente en un tanque de agua cuadrado mientras se registraba la actividad neuronal en su telencéfalo. El objetivo de estos experimentos era estudiar cómo la actividad neuronal de las células individuales determina el comportamiento del pez. Para ello, es necesario identificar la actividad de punción en los datos registrados. La actividad cerebral, mientras se registraba, fue digitalizada a 31.250 Hz y la paso alta filtrada a 300 Hz po.......

Discusión

Este protocolo detalla los pasos involucrados en la implantación de una matriz de tetrodes en el telencéfalo de nadar libremente peces dorados. Esta técnica implementa un registrador neural que amplifica y registra las señales adquiridas de hasta 16 canales junto con una microunidad que puede ajustar la posición del tetrode en el cerebro. La microunidad permite ajustar la posición en el cerebro para optimizar la grabación.

Este protocolo se puede modificar fácilmente para la grabación desde ot.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
		redondas de 0,7 mm	Compatible con el taladro.
Bisturí de 15 cuchillas	Sigma-Aldrich
Placa PCB de 16 canales	Neurlynx	EIB-16
1x3M tornillos de cabeza plana			Acero inoxidable. De cualquier tipo.
1x3M tornillos			Acero inoxidable. De cualquier tipo.
		de latón de 27 cm x 19 cm x 1 mm	Ver Figura 2
Tornillos			Acero inoxidable. De cualquier tipo.
Recubrimiento 3140 RTV	Dow Crowning	2767996
75 µ m Alambre	de plata A-M Systems
Tornillos de latón #00-90		947-1006
Placas de latón 7,5 mm x 2,5 mm x 0,6 mm			Se proporciona un dibujo en 3D. Ver suplemento 1
Alambre de tungsteno recubierto 25µ m	California Fine Wire Company	5000160	Dependiendo de la aplicación, los tetrodes se pueden fabricar a partir de cualquier tipo de alambre. Los alambres populares son alambres de nicroma que se pueden encontrar con diámetros más bajos (p. ej. Sistemas A-M, 762000)
Alambre de tungsteno recubierto 50 y micro; m	A-M Systems	795500	Se puede reemplazar con cualquier otro alambre con
			cianoacrílico
Bruñidor dental	ComDent UK		Cualquier pequeña herramienta estéril de acero inoxidable servirá.
Cemento dental - GCFujiPLUS	GC	431011	Probablemente otros cementos dentales funcionarían igual de bien, aunque nunca hemos probado ningún otro.
Taladro dental o taladro			de uñas Los taladros dentales son caros, un taladro de esmalte de uñas puede ser un reemplazo barato.
Broca #65		947-65
		de curado rápido	Aquí se puede utilizar cualquier epoxi de curado de 5 minutos.
Caja de registro con junta tórica Se			proporciona un dibujo en 3D. Véanse los puntos 1 a 3 del suplemento. La caja debe ser fabricada a máquina (no utilice impresoras 3D). Utilice material transparente para poder ver los LED indicadores en el registrador.
		de giro motorizado	Hecho a medida como se describe en el sitio web de "open ephys". También se puede obtener de neurolynx ("Tetrode Spinner 2.0") o bulit por otros medios.
Mouselog-16 Registrador neuronal	Deuteron Technologies Ltd		Hay varios registradores neuronales disponibles en el mercado, entre ellos: SpikeGadget (UH32 32 canales) y Neurologger 2/2A/2B de Alexei Vyssotski. Cabe señalar que el peso no es un obstáculo importante, ya que se puede contrarrestar con espuma de poliestireno flotante
MS-222	Sigma Aldrich	E10521	Ethtl 3-aminobenzoato metanosulfonato 98%
Nano-Z chapado White	Matter LLC		El nano-Z se puede comprar en varios proveedores. Se puede utilizar cualquier medidor de impedancia, por ejemplo, IMP-1 / 6662 / 2788, BAK Electronics.
Pines de PCB	Neurlynx	Neuralynx EIB Pines Tubo
de poliamida 250 y micro; m	A-M Systems	822000
		recargable	3.7 Batería Lipo, 370 mAh. Tiene una capacidad de grabación de unas 6 horas. Se pueden utilizar baterías más pequeñas o más grandes para reducir el peso o prolongar el tiempo de grabación.
Tubo de silicona 0,64 mm	A-M Systems	806100
Acero inoxidable 1,5 mm	A-M Systems	846000
Bicarbonato de sodio	Sigma Aldrich	S9625
Grifo #00-90		947-1301
Vaselina			Aquí se puede utilizar cualquier tipo de protector cutáneo de petróleo suave.

Brocas Phillips Phillips de cabeza redonda Placa de cabeza plana Phillips 2x6M pegamento de baja impedancia de esmalte Epoxi Dispositivo Batería