Le protocole décrit ci-dessus a été utilisé pour enregistrer simultanément des signaux potentiels de champ local et des unités uniques de plusieurs zones du cerveau chez la souris, avec des enregistrements quotidiens effectués chez les mêmes souris de p20 à p60. Sont rapportés ici des enregistrements électrophysiologiques représentatifs de deux souris et une histologie post-expérience démontrant les emplacements d’enregistrement finaux.
Implantation chirurgicale du micro-drive chez des souris p20
Un micro-entraînement (Figure 1) a été construit (Figure 2) et implanté chirurgicalement dans une souris p20, comme décrit ci-dessus. Immédiatement après l’opération, la souris a été attachée au système de contrepoids (Figure 2G-I) et laissée récupérer. Une fois la souris complètement mobile, le micro-entraînement a été branché sur un système d’enregistrement électrophysiologique in vivo. Les câbles reliant le micro-entraînement à l’appareil d’enregistrement étaient suspendus au-dessus de la souris. Des enregistrements électrophysiologiques (32 kHz) ont été obtenus sur tous les canaux pendant 1 h pendant que la souris se comportait naturellement dans sa cage d’origine. Après l’enregistrement, la souris a été débranchée du système d’enregistrement, rattachée au système de contrepoids et renvoyée au vivarium avec un accès gratuit à l’eau et au chow.
Enregistrement quotidien de l’activité neuronale
Des enregistrements électrophysiologiques ont été obtenus quotidiennement pendant plusieurs semaines pour permettre la surveillance chronique de la même région du cerveau à travers les fenêtres de développement critiques de p20-p60. Les échantillons bruts de potentiels locaux (LFP) provenant des enregistrements chroniques sont présentés à la figure 3A,C. Des unités individuelles isolées ont été obtenues simultanément à partir de plusieurs tétrodes (figure 3B). Des unités avec des formes d’onde similaires ont été identifiées sur plusieurs jours (figure 3B, milieu et droite), mais en raison de la dérive potentielle de l’électrode d’enregistrement, il n’a pas été possible d’affirmer avec certitude que la même unité était identifiée sur plusieurs jours. Chez une souris séparée implantée à p20 et enregistrée quotidiennement pendant plusieurs semaines, l’activité neuronale a été examinée sur une tétrode ciblant la région dorsale CA1. Des ondulations de grande amplitude et des unités individuelles bien isolées ont été identifiées chaque jour de l’enregistrement (figure 4). Ces données indiquent que des enregistrements électrophysiologiques in vivo stables et de haute qualité pourraient provenir de la même souris au début du développement.
Confirmation histologique des sites d’enregistrement et de l’impact sur le développement de l’implantation chronique
Après la dernière journée d’enregistrement, la souris a été soigneusement anesthésiée par anesthésie à l’isoflurane suivie d’une injection létale de pentobarbital sodique, et un courant a été passé à travers les extrémités des électrodes pour produire de petites lésions aux sites d’enregistrement. La coupe histologique post-expérience du cerveau de la souris a permis de visualiser les sites d’enregistrement finaux (Figure 5A,B). Dans une cohorte distincte, trois souris mâles et trois souris femelles ont été implantées chirurgicalement à p20 comme décrit ci-dessus. Un nombre égal de compagnons de portée ont été laissés non implantés et maintenus dans des conditions de logement identiques. Les souris ont été sacrifiées à p62 (6 semaines après la chirurgie pour la cohorte implantée). Les crânes ont été soigneusement nettoyés et des mesures externes ont été prises de la distance bregma-lambda (Figure 5C, en haut à gauche) et de la largeur maximale externe du crâne au lambda (Figure 5C, en haut à droite). Une incision a été faite le long de la ligne médiane du crâne, et la moitié du crâne a été retirée pour exciser le cerveau pour la mesure de la masse (Figure 5C, en bas à droite). La hauteur de la cavité crânienne au niveau du bregma a été mesurée à partir de la moitié du crâne intacte (Figure 5C, en bas à gauche). Aucune mesure n’était significativement différente entre les cohortes implantées et non implantées (test de somme de rang de Wilcoxon), indiquant que l’implantation à long terme, à partir de p20, n’a pas d’impact brut sur le développement naturel du crâne ou du volume cérébral.

Figure 1 : Composants des micro-entraînements. Rendus tridimensionnels du (A) corps du micro-entraînement, (B) canule, (C) cône, (D) couvercle, (E) attaches à vis et (F) vis avançant la tétrode. Les caractéristiques critiques de chaque composant sont indiquées. Les détails de mesure peuvent être extraits des fichiers de modèles disponibles à https://github.com/Brad-E-Pfeiffer/JuvenileMouseMicroDrive/. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Construction des microentraînements. (A) Vue latérale et (B) vue supérieure de la vis d’avancement de la tétrode avec les attaches de vis supérieure et inférieure connectées. (C) Vue latérale et (D) vue de dessus du microentraînement avec le corps et la canule attachés et le grand tube en polyimide traversant chaque trou de canule et fixé au fond de la canule. (E) Vue latérale du micro-entraînement avec les vis et le petit tube en polyimide en place. Le dessus des petits tubes en polyimide est coupé immédiatement avant le chargement des tétrodes. (F) Micro-entraînement complet fixé à l’appareil stéréotaxique. Le cône de protection qui entourerait normalement le micro-entraînement a été retiré à des fins de visualisation. Notez que certains des accessoires à vis ont été imprimés dans une résine noire pour ce micro-entraînement. G) Système de soutien à contrepoids. (H) Vue latérale et (I) de dessus d’une cage à souris avec le système de support de contrepoids attaché. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Enregistrements électrophysiologiques représentatifs. Une souris p20 a été implantée avec un micro-entraînement comme décrit ci-dessus. À partir de p21 et tous les jours par la suite pendant 2 semaines, la souris a été attachée à l’appareil d’enregistrement et l’activité neuronale a été enregistrée pendant au moins 1 h. (A) Enregistrements bruts du potentiel de champ local (LFP) du bilatéral (L = gauche; R = droite) cortex cingulaire antérieur (ACC), aire hippocampique CA3 (CA3) et aire hippocampique CA1 (CA1). Les données étaient recueillies tous les jours; Pour plus de clarté, seules les données des jours impairs sont affichées. Toutes les traces ont été prises pendant les périodes d’immobilité dans la cage familiale. Barre d’échelle: 1 mV, 2 s. (B) Unités individuelles représentatives isolées de la zone de l’hippocampe CA3 (à gauche) et CA1 (à droite) pour les enregistrements du panneau A. Toutes les formes d’onde brutes sur chaque électrode sont montrées en noir; La moyenne est en rouge. Barre d’échelle: 50 μV, 0,2 ms. (C) Traces LFP brutes représentatives tous les 10 jours jusqu’au dernier jour d’enregistrement à p60 pour une deuxième souris implantée à p20. Les données étaient recueillies tous les jours; Pour plus de clarté, seules les données de tous les 10 jours sont affichées. Toutes les traces ont été prises pendant les périodes d’immobilité dans la cage domestique. Barre d’échelle: 1 mV, 2 s. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Graphique 4. Stabilité des enregistrements chroniques. Une souris p20 a été implantée avec un micro-entraînement, comme décrit ci-dessus. À partir de p21 et ensuite pendant 4 semaines, la souris a été attachée à l’appareil d’enregistrement et l’activité neuronale a été enregistrée pendant au moins 1 h. Les données des tétrodes ciblant l’hippocampe dorsal CA1 sont présentées. (A) LFP brut (en haut) et filtré par ondulation (en bas) pour les événements d’ondulation identifiés à p21, p30 et p40. Pour identifier les événements d’ondulation, le LFP brut a été filtré passe-bande entre 125 Hz et 300 Hz, et les événements d’ondulation ont été identifiés comme des augmentations transitoires de la puissance de la bande d’ondulation supérieures à 3 écarts-types au-dessus de la moyenne. Le début et la fin de chaque ondulation ont été définis comme le point où la puissance de la bande d’ondulation est revenue à la moyenne. Les ondulations identifiées sont indiquées en rouge. Barre d’échelle : 100 ms, de haut en bas : 1 000 μV, 140 μV, 1 800 μV, 180 μV, 9 000 μV, 1 200 μV, 10 000 μV, 1 000 μV. (B) Une unité unique représentative de chaque jour à partir de la tétrode ciblée CA1 pour les enregistrements dans le panneau A. Toutes les formes d’onde brutes sur chaque électrode sont montrées en noir; La moyenne est en rouge. Barre d’échelle 0,2 ms, de haut en bas: 50 μV, 100 μV, 100 μV. (C) Autocorrelogramme de toutes les pointes pour les unités individuelles du panneau B. Ces données démontrent un placement stable des électrodes dans la couche pyramidale de l’hippocampe sur plusieurs semaines. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Histologie représentative et impact sur le développement du crâne. Une souris p20 a été implantée avec un micro-entraînement, comme décrit ci-dessus. Après la dernière journée d’enregistrement sur p60, des lésions électrolytiques ont été produites sur les sites d’enregistrement et le cerveau a été perfusé avec 4% de paraformaldéhyde. Pour identifier les sites d’enregistrement, des sections de 50 μm ont été produites. (A) Lésions dans CA1 et CA3 de l’hippocampe. La pointe de flèche indique le site d’enregistrement CA3; la double flèche indique le site d’enregistrement CA1. Barre d’échelle: 0,5 mm. (B) Lésions dans le CCA bilatéral. Les pointes de flèches indiquent les sites d’enregistrement ACC. Barre d’échelle: 0,5 mm. (C) Mesures de la taille du crâne et de la masse cérébrale de souris p62 implantées avec un micro-entraînement à p20 (gris) et de compagnons de portée non implantés (blanc). La valeur p du test de somme de rang de Wilcoxon est indiquée pour chaque mesure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.