L'examen de transformation réseau local en utilisant l'enregistrement multi-contact d'électrode laminaire

L’objectif général de cette procédure est de décrire la méthodologie qui nous permettra d’examiner comment les neurones individuels et les potentiels de champ local dans différentes couches corticales du cortex visuel primaire. Dans le code des informations sensorielles. La procédure commence par la description de la construction du système de micro-entraînement contrôlé par ordinateur et de l’utilisation d’une électrode laminaire à contacts multiples pour l’enregistrement dans le cortex visuel primaire.

L’étape suivante consiste à exécuter un paradigme de potentiel de réponse évoquée après que l’électrode a été avancée vers la région cérébrale cible. Suite à cette analyse de la densité de la source de courant, l’analyse permet d’identifier les couches corticales en fonction de l’inversion de polarité, accompagnée de la configuration de la source de synchronisation. La dernière étape de la procédure consiste à effectuer une cartographie du champ récepteur et à analyser les différences d’activité neuronale en réponse à la stimulation visuelle.

En fin de compte, on peut obtenir des résultats qui montrent des changements spécifiques à la couche dans l’encodage de l’information sensorielle. Bonjour, je m’appelle Sarah Eagleman et je suis étudiante diplômée à la faculté de médecine de l’Université du Texas à Houston. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que les réseaux d’électrodes multiples est que la sonde U peut enregistrer l’activité neuronale sur plusieurs millimètres de cortex simultanément en une seule pénétration.

Bonjour, je m’appelle Brian Hansen. Je suis un étudiant diplômé qui travaille à la faculté de médecine de l’Université du Texas à Houston. Cette méthode peut répondre à des questions clés dans le domaine des neurosciences, en explorant si et comment l’information est traitée de manière spécifique laminaire.

Pour construire d’abord l’ensemble d’entraînement d’électrode de nom, assemblez les outils et les pièces nécessaires, y compris les tubes de guidage, le fil de guidage, le Dremel complet, les outils et pièces de nom de jeu et la sonde U. Mesurez les tubes de guidage de sorte que, lorsqu’ils sont fixés à l’appareil d’enregistrement, ils soient suffisamment longs pour reposer sur la dure-mère sans l’endommager. Ensuite, après avoir mesuré la profondeur de la chambre d’enregistrement, coupez les tubes de guidage à la longueur mesurée d’environ cinq à sept centimètres tout en coupant les tubes de guidage.

Essayez de vous assurer qu’aucun fragment de métal ne pénètre à l’intérieur du tube. Utilisez un fil rigide plus petit que le diamètre intérieur du tube de guidage pour enlever tout fragment métallique à l’intérieur du tube. Ensuite, placez la grille de noms dans la base de noms.

Serrez la vis de serrage et la vis de la grille. Identifiez ensuite la zone d’enregistrement d’intérêt et positionnez les tours de micro-entraînement sur cette région. Une fois la région d’intérêt identifiée, faites avancer le tube de guidage à travers le bas de la grille jusqu’à ce qu’il se trouve à environ un à deux millimètres à l’extérieur de la chambre de nom.

Ensuite, assemblez deux pinces sur chaque tour de micro-disque NA. Un moteur entraîne la pince supérieure tandis que la pince inférieure peut être fixée en place ou desserrée. La pince supérieure est fixée au tube de renfort de la sonde U.

Fixez la pince inférieure au tube de guidage et appliquez une petite quantité de super colle pour fixer le tube de guidage en place. Les deux pinces assurent stabilité et précision au système. Alignez soigneusement l’extrémité de la sonde en U avec le haut du tube de guidage et passez la sonde en U à travers le tube de guidage jusqu’à ce que vous puissiez fixer la tour à la base principale.

Ajustez la position de la tour à l’aide de la vis moletée afin qu’il n’y ait pas de tension supplémentaire sur la sonde en U ou le tube de guidage. Placez le nom du système sur la base du cylindre et connectez les câbles du moteur aux tours correspondantes. Si vous utilisez plusieurs tours, des attaches zippées à code couleur sont utilisées pour aider à distinguer les câbles de moteur et les tours, utilisez le logiciel de nom pour commencer à faire avancer la sonde U, soit en définissant une position cible qui fait avancer automatiquement la sonde U à cet endroit, soit en cliquant vers le bas sur l’interface du logiciel de nom, avancez la sonde U de sorte qu’au moins 10 millimètres de la pointe traversent le tube de guidage au-delà de l’extrémité de le nom de chambre.

Stérilisez la sonde en U en la plaçant dans une solution d’aldéhyde activé du côté métropolitain pendant 20 à 30 minutes avant de fixer la base du nom à la chambre d’enregistrement implantée. Après cela, rincez la sonde U et la base du nom avec de l’eau stérile zéro. Le nom logiciel se positionne en rétractant la sonde en U de sorte que l’embout se trouve juste à l’intérieur du tube de guidage dans le nom logiciel.

Cliquez sur zéro pour toutes les positions. Fixez la base du nom à la chambre d’enregistrement implantée et serrez les quatre vis. Alignez ensuite la base selon une goupille qui se trouve sur le côté de la chambre d’enregistrement.

Serrez à nouveau les quatre vis et assurez-vous que la base du nom est solidement fixée à la chambre d’enregistrement. Pour se préparer à l’enregistrement avancé, la sonde U est mise à la terre et considérée comme flottante conformément aux instructions de mise à la terre et de référencement. Ceci est accompli en plaçant le cavalier attaché au fil.

Sur les connecteurs inférieurs, les étages de tête sont fixés au connecteur de la sonde en U, puis les câbles de l’amplificateur sont connectés et mis à la terre. La sonde U est initialement avancée d’environ un à deux millimètres de manière rapide et forte. Réglez le paramètre de vitesse dans la plage de 0,1 à 0,2 millimètre par seconde et le pas de profondeur sur 0,2 à 0,3 millimètre.

Ces valeurs garantissent que la sonde U est capable de percer proprement la dure-mère et constituent une première étape importante dans l’enregistrement. Une fois la dure-mère traversée, réduisez la vitesse à 0,50 à 0,1 millimètre par seconde et réduisez le pas de profondeur à 0,5 à 0,1 millimètre. L’objectif est de faire avancer la sonde U aussi doucement et lentement que possible afin qu’aucun tissu ne soit endommagé.

L’une des indications que la sonde est entrée dans le cerveau est un changement de l’amplitude du LFP accompagné d’une réduction du niveau de bruit pour vérifier que l’électrode couvre toutes les couches corticales : mesurer le changement d’amplitude en réponse au stimulus de flash blanc plein champ. Les variations de l’amplitude de la LFP au fil du temps sous-tendent l’analyse du potentiel de réponse évoquée. Cette analyse fournit la base pour identifier les couches corticales afin d’identifier les couches corticales.

Mesurez le potentiel de réponse évoquée lors d’une tâche de fixation passive tout en exposant le sujet à un écran noir plein champ qui clignote en blanc pendant 100 millisecondes, puis redevient noir. Cette séquence constitue un essai, qui est répété 200 fois. Le processeur d’acquisition multicanal plex sur multicanal enregistre tous les signaux de données continus directement sur l’ordinateur d’enregistrement via une carte PCI nationale Instruments.

Une fois les données enregistrées, commencez à traiter les signaux pour l’analyse de la densité de la source actuelle. Utilisez la correction logicielle FP align fournie par Plex on pour corriger les retards dans les signaux LFP induits par les filtres dans les étages de tête et les cartes de préamplification. À ce stade, les données sont transférées vers MATLAB avec neuro explorer.

Chaque canal LFP est filtré à l’aide de filtres passe-haut et passe-bas standard avec des fréquences de coupure de 0,5 hertz et 100 hertz. Une fois que chaque contact d’électrode a été filtré, identifiez chaque essai et faites la moyenne des essais pour obtenir la série chronologique LFP moyenne pour chaque contact d’électrode, puis organisez chaque contact en une matrice avec l’amplitude LFP en fonction du temps, exécutez la boîte à outils ICSD dans MATLAB en tapant CSD plotter dans l’espace de travail. Étant donné que la fréquence d’échantillonnage des données continues est d’un kilohertz, définissez le paramètre DT sur une milliseconde.

Ensuite, définissez la valeur de conductivité corticale sur 0,4 Siemens par mètre, ce qui correspond à la densité de la source de courant en unités de nanopairs par millimètre cube, et modifiez la position des électrodes en tant que vecteur de 0,1 par un pas de 0,1 à 1,6, ce qui correspond au nombre total de contacts. Lorsque tous les paramètres ont été insérés, cliquez sur Exécuter. Affichez le profil CSD dans l’interface du traceur CSD et collez-le dans une nouvelle figure.

Des fonctions courantes dans MATLAB, telles que l’image SC, peuvent être utilisées pour tracer le profil de la couche, et divers algorithmes de lissage et routines de normalisation peuvent être appliqués pour représenter les données CSD et comparer l’identification de la couche au fil des heures et des sessions. Pour identifier l’inversion de polarité accompagnée de la configuration de la source de récepteur à la base de la couche quatre, vérifiez d’abord la présence d’un récepteur primaire dans la couche granulaire. À l’aide du profil CSD laminaire, localisez la polarité négative induite par l’évier dans le graphique CSD.

Calculez ensuite le centre de masse de l’évier granulaire. Un OID est obtenu à partir de l’analyse composée du numéro de contact et de l’heure à laquelle la synchronisation a été la plus importante. Le contact avec le syn Centro sert de référence de couche granulaire à zéro micromètre.

Analysez tous les contacts au-dessus et en dessous de la référence et regroupez-les dans l’une des trois couches possibles. Supra, granulaire, granulaire et infra granulaire valident l’évier granulaire en déplaçant les positions des électrodes, laissant le domaine temporel inchangé. Après le mélange, la matrice CSD calcule l’analyse de l’OID.

Encore une fois, le mélange du contact de l’électrode en fonction de la profondeur corticale devrait détruire toute spécificité laminaire. Pour trouver des champs réceptifs, commencez par présenter un stimulus de corrélation inverse sur le moniteur où se trouvent potentiellement les champs récepteurs. Le stimulus est composé de quatre niveaux d’orientation à 45, 0, 90 et 135 degrés.

Effectuez une analyse de cluster sur les cartes de cadence de tir pour localiser le champ réceptif. Tout d’abord, calculez les emplacements de cadence de tir maximale et leur centroïde pour chaque retard. Calculez ensuite les distances entre le Centro et ces emplacements de cadence de tir maximale.

Calculez des cartes des taux de décharge à chaque emplacement spatial pour des retards de conduction compris entre 40 et 120 millisecondes à des intervalles de cinq millisecondes pour chaque neurone indépendamment. Trouvez la distance totale entre l’OID et les points de cadence de tir maximum environnants à tous les retards. Le champ récepteur est au moment du retard qui minimise cette distance.

Une fois qu’un champ récepteur est trouvé, chaque cellule présente un stimulus de corrélation inverse plus grand que tous les emplacements des champs réceptifs chevauchant tous les champs récepteurs de la population enregistrée. Un graphique de la cadence de tir en temps réel peut être utilisé pour déterminer si les emplacements corrects du champ récepteur ont été identifiés. Enfin, triez les formes d’onde de pic à l’aide du programme de tri hors ligne de plex on qui met en œuvre le regroupement de formes d’onde basé sur des paramètres tels que les propriétés des composants principaux : pointe, largeur, vallée et crête.

Assurez-vous de supprimer les unités de signal qui changent brusquement de réponse et de ne conserver que les unités avec des cadences de tir stables pour une analyse plus approfondie illustrée ici. Un exemple pour illustrer l’analyse CSD dans la localisation des couches corticales à travers la profondeur corticale en fonction du temps, la position des couches super granulaires, granulaires et infra granulaires reste stable même quatre heures après le début de la session d’enregistrement. Les traces CSD représentent la moyenne des contacts attribués à une couche donnée.

Dans cet exemple, la couche granulaire subit une nette diminution de l’amplitude du CSD à environ 50 millisecondes. Une autre analyse critique lors de l’utilisation de l’électrode laminaire consiste à identifier et à localiser avec précision le champ récepteur des neurones. L’origine de ces tracés est le point de fixation, qui est un petit cercle blanc affiché au centre sur un écran d’ordinateur noir.

La couleur de ces graphiques représente le taux de décharge de chaque neurone en réponse à un stimulus de corrélation inverse dynamique. Cette figure représente deux exemples de formes d’onde de pointe isolées sur le même canal. L’analyse de cluster a été effectuée à l’aide de l’analyse en composantes principales et des caractéristiques de forme d’onde de pointe.

Les formes moyennes des ondes de pointe sont indiquées en ligne continue. Les écarts-types sont indiqués en pointillés. Lors de la tentative de ces procédures, il est important de se rappeler d’avancer prudemment et de laisser suffisamment de temps au cerveau pour se stabiliser suffisamment après l’avancement.

Nous commençons généralement à enregistrer environ 30 à 45 minutes après la dernière avance suivant cette procédure. D’autres techniques spectrales telles que la puissance LFP et la synchronisation du champ de pointes peuvent être utilisées pour étudier la structure du réseau à l’intérieur et entre les couches corticales.