Une méthode intégrée pour la fabrication d’optrodes électrophysiologiques flexibles et pratiques pour l’enregistrement in vivo multi-régions

Résumé

Nous avons développé une approche simplifiée et rentable pour la fabrication d’électrodes et avons effectué des enregistrements de signaux dans plusieurs régions chez des souris se déplaçant librement. L’utilisation de l’optogénétique, associée à l’électrophysiologie multirégion et à l’enregistrement du signal calcique, a permis de révéler les activités neuronales dans toutes les régions du modèle d’allumage des crises.

Résumé

L’épilepsie est un trouble neurologique caractérisé par des décharges anormales synchronisées impliquant plusieurs régions du cerveau. Les lésions focales facilitent la propagation des signaux épileptiques à travers les circuits neuronaux associés. Par conséquent, l’enregistrement in vivo du potentiel de champ local (LFP) à partir des régions critiques du cerveau est essentiel pour déchiffrer les circuits impliqués dans la propagation des crises. Cependant, les méthodes actuelles de fabrication et d’implantation d’électrodes manquent de flexibilité. Ici, nous présentons un appareil pratique conçu pour les enregistrements électrophysiologiques (LFP et électroencéphalographie [EEG]) dans plusieurs régions. De plus, nous avons intégré de manière transparente la manipulation optogénétique et l’enregistrement de la signalisation calcique à l’enregistrement LFP. Des sécharges postérieures robustes ont été observées dans plusieurs régions distinctes pendant les crises d’épilepsie, accompagnées d’une augmentation de la signalisation calcique. L’approche utilisée dans cette étude offre une stratégie pratique et flexible pour les enregistrements neuronaux synchrones dans diverses régions du cerveau. Il a le potentiel de faire progresser la recherche sur les troubles neurologiques en fournissant des informations sur les profils neuronaux de plusieurs régions impliquées dans ces troubles.

Introduction

L’épilepsie est une affection neurologique courante caractérisée par des convulsions récurrentes, qui se manifestent par des convulsions, des troubles sensoriels et une perte de conscience¹. Les mécanismes physiopathologiques sous-jacents à l’épilepsie sont complexes et impliquent de multiples régions cérébrales interconnectées ^2,3. Les progrès récents de la neuroimagerie ont mis en lumière les réseaux à grande échelle impliqués dans l’épilepsie ^4,5. Cependant, la compréhension des circuits comp....

Protocole

Ce protocole a reçu l’approbation du Comité de soin et d’utilisation des animaux de l’Université Fudan et a été mis en œuvre conformément aux directives et règlements conçus par le Guide des National Institutes of Health pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Toutes les mesures possibles ont été mises en œuvre pour minimiser le nombre d’animaux utilisés dans cette étude. Le temps nécessaire à l’exécution de chaque étape est inclus dans les étapes respectives.

1. Préparation des électrodes (Figure 1)

1. Coupez une longu....

Résultats

Nous avons combiné l’optogénétique avec l’enregistrement électrophysiologique multirégional et l’imagerie calcique pour observer l’activité neuronale dans diverses régions du cerveau pendant les crises optogénétiques. Dans ce but, un virus adéno-associé (AAV) exprimant ChrimsonR sous le contrôle du promoteur CaMKIIα (AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry)¹⁶ a été injecté dans un site épileptogène classique, le cortex piriforme (ROI 1)¹⁷, chez des rongeurs. De plus, AAV-hsyn-Gcamp6m.......

Discussion

Ici, nous avons utilisé un appareil optrode fabriqué par nos soins pour l’enregistrement de signaux neuronaux in vivo dans plusieurs régions. La faisabilité de ce système pour la stimulation optogénétique, l’enregistrement du signal calcique et l’enregistrement électrophysiologique simultanés a été validée. La méthode de préparation des électrodes décrite dans le présent document est efficace et rentable. Selon la conception expérimentale, nous avons pu enregistrer des signaux p.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Adaptateur 8-32	Plexon Sur	mesure	Connectez le connecteur femelle et la tête
AAV-CaMKII&alpha ;-ChrimsonR-mcherry	Taitool Bioscience	S0371-9	4 x 1012 VG/mL  ;
AAV-hsyn-Gcamp6m	Taitool Bioscience	S0471-9	4 x 1012 VG/mL  ;
DAPI	Sigma	236276	Titered 1:500
Dental Cement	New Century Dental	430205
Système d’enregistrements électrophysiologiques	Plexon	Omniplex
Fil émaillé	N/A	Commandé sur mesure	Diamètre = 0,2 mm
Connecteur femelle	N/A	Commandé sur mesure	Pas de 1,25 mm
Colle	Loctite	45282
Laser	Changchun Nouvelles Industries	BH81563	635 nm  ;
MATLAB	MathWorks	R2021b
Microdrill	RWD	78001
Photométrie sur fibre multicanal	ThinkerTech	FPS-SS-MC-LED
Fibre optique	Xi’an Bogao	L-200UM	Sélectionnez la longueur de fibre appropriée en fonction de la profondeur des régions cérébrales ciblées.
Fil de tungstène revêtu de PFA	A-M System	795500	Bare 0.002" ; Couché 0.0040"
Capteur de puissance	Thorlabs	PM100D
Stéréotaxique Fxrame	RWD	68807
Adhésif tissu	3M	1469SB