Grabación a gran escala conjuntos neuronales con sondas de silicona en la rata anestesiada

El objetivo general de este procedimiento es describir un registro neuronal agudo y a gran escala de la corteza somatosensorial de las extremidades anteriores izquierda y derecha, simultáneamente en una rata anestesiada mediante una sonda de silicio. Esto se logra primero anestesiando al animal con uretano y posteriormente colocando a la rata en el marco estereotáxico para realizar una incisión de dos a tres centímetros sobre el cráneo. El segundo paso consiste en colocar los tornillos de tierra y referencia.

Luego se realizan dos craneotomías por encima de las cortezas somatosensoriales y se elimina la duramadre. El paso final consiste en introducir cuidadosamente las sondas de silicona en el cerebro y bajarlas lentamente hasta la zona deseada. Este procedimiento permite la grabación de potenciales de campo locales y actividad de disparo de decenas de neuronas.

La principal ventaja de esta técnica es que las sondas de silicona permiten registrar desde un gran número de sitios de registro. Además, múltiples sitios de registro pueden disponerse a lo largo de distancias de milímetros, lo que permite registrar simultáneamente a través de múltiples columnas corticales o a través de múltiples capas en una sola columna cortical. Es importante destacar que la distribución geométricamente precisa de los sitios de registro permite investigar las relaciones espaciales entre poblaciones neuronales.

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia, como cómo la actividad de la población neuronal está involucrada en la plasticidad de la memoria, el codificado de estímulos, la toma de decisiones, así como cómo estas interacciones neuronales se ven afectadas por diferentes fármacos. Para comenzar este procedimiento, anestesie la rata con iso fluorina a una concentración del 3 al 4 % y manténgala al 2 % para evitar que el animal sufra estrés debido a la inyección. Luego inyecte 7,5 mililitros por kilogramo de una solución de uretano diluida al 20 % por vía intraperitoneal, y divida esta inyección en cuatro aplicaciones separadas cada una por intervalos de aproximadamente 30 minutos.

A continuación, limpie los electrodos de silicona con agua destilada bajo el microscopio. Pinte los electrodos con un marcador fluorescente para marcar las posiciones de los electrodos en el análisis histológico. Este procedimiento siempre debe realizarse bajo el microscopio para asegurarse de que los electrodos no se dañen ni se doblen.

Después de eso, afeite el pelaje a lo largo del sitio de incisión. Luego aplique ungüento en ambos ojos. Administre cinco miligramos por mililitro de dexametasona por vía subcutánea para reducir la inflamación cerebral.

En este momento, fije el animal en el marco estereotáxico. A continuación, prepare el sitio quirúrgico de forma antiséptica utilizando jabón de clorhexidina y etanol antes de realizar la incisión; administre lidocaína y epinefrina por vía subcutánea en el sitio de la incisión para anestesia local y para reducir el riesgo potencial de sangrado. Luego, realice una incisión de dos centímetros a lo largo de la línea media del cuero cabelludo y retire la piel.

Para exponer el cráneo, separe el cuero cabelludo dorsal de la fascia mediante disección roma y controle la hemorragia usando cera ósea. A continuación, taladre dos orificios en el hueso occipital del cráneo. Fije los tornillos pequeños en los orificios para los electrodos de tierra y de referencia.

El tornillo de referencia debe estar en contacto con la dura. Después de eso, realice dos craneotomías de uno a dos milímetros de diámetro en las coordenadas correspondientes a la extremidad anterior. Cortezas somatosensoriales.

Utilice aire comprimido para eliminar el polvo óseo según sea necesario durante la craneotomía, a fin de evitar que el cráneo se caliente por la perforación. Aplique gotas de solución salina. Luego, construya una pequeña barrera de resina acrílica alrededor de las dos craneotomías para mantener el PBS sobre la dura mater expuesta y evitar que se seque.

Aplicar PBS constantemente durante todo el experimento. A continuación, utilizar dos agujas de calibre 30 y medio con puntas dobladas para retirar la duramadre de ambas craneotomías. En este momento, colocar las puntas de las sondas de silicona justo en contacto con la piamadre.

Luego, introduzca lentamente las sondas de silicio, asegurándose de que sus varillas puedan insertarse en el cerebro sin resistencia ni flexión. Baje cuidadosamente las sondas hasta que alcancen las áreas de registro deseadas. Si es necesario, agregue gotas de PBS sobre las craneotomías para evitar que el tejido se seque.

Se muestra aquí un registro electrofisiológico representativo del potencial de campo local durante 500 milisegundos proveniente de un tetro. Un ejemplo de la forma de onda del pico se encuentra en la inserción. A continuación se presentan ejemplos de las vistas bidimensionales de los grupos de unidades obtenidos de un tetro.

Cada grupo representa los potenciales de acción de una sola neurona. Aquí se muestran las formas de onda promedio de los potenciales de acción de las unidades representativas en cada uno de los cuatro canales de un tetrodo individual. En este gráfico se representa la energía de la forma de onda de los potenciales registrados a lo largo del tiempo.

Tenga en cuenta que el valor de energía relativamente constante para cada unidad indica una grabación estable durante el período mostrado. Después de ver este video, usted debería ser capaz de realizar grabaciones con sondas de silicio en múltiples áreas cerebrales de más de cien neuronas simultáneamente. Esto se logra completando los siguientes pasos: anestesiar al animal, colocar los tornillos de referencia y de tierra, realizar las craneotomías, eliminar la duramadre y, finalmente, insertar las sondas en el área de grabación deseada.