Enregistrement extracellulaire multicanal chez des souris se déplaçant librement
26 mai 2023
Le protocole décrit la méthodologie de l’enregistrement extracellulaire dans le cortex moteur (MC) pour révéler les propriétés électrophysiologiques extracellulaires chez les souris conscientes se déplaçant librement, ainsi que l’analyse des données des potentiels de champ locaux (LFP) et des pointes, ce qui est utile pour évaluer l’activité neuronale du réseau sous-jacente aux comportements d’intérêt.
Notre objectif est de découvrir les propriétés de l’activation neuronale et des potentiels de champ local en réseau chez les souris qui se comportent et effectuent des tâches spécifiques en corrélant le signal électrophysiologique avec les comportements. L’enregistrement extracellulaire multicanal par le système de micro-entraînement s’est avéré être une technologie appropriée et efficace pour l’activité neuronale lors de tests comportementaux. L’enregistrement multicanal chez les souris en mouvement libre a été considéré comme une technologie utile dans les études en neurosciences, mais il est encore assez difficile pour les débutants d’acquérir et d’analyser les signaux.
Nous avons présenté comment effectuer l’enregistrement extracellulaire multicanal chez des souris se déplaçant librement avec un système de micro-entraînement plus stable et plus léger, et optimiser les processus d’enregistrement et d’analyse des données pour les débutants. Nous allons augmenter le nombre de canaux et réduire le volume du système de micro-pilotes dans une nouvelle version.
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Aperçu
Cette étude décrit un protocole d'enregistrement extracellulaire multicanal dans le cortex moteur (MC) de souris conscientes se déplaçant librement. L'accent est mis sur l'analyse des potentiels de champ locaux (LFP) et des potentiels d'action afin de comprendre l'activité du réseau neuronal associée à des comportements spécifiques. La méthodologie met l'accent sur le développement d'un système micro-entraîné léger facilitant ces enregistrements.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Analyse du comportement
Contexte
- Les enregistrements multicanaux peuvent élucider les mécanismes neuronaux sous-jacents au comportement.
- Les techniques conventionnelles peuvent s'avérer difficiles pour les débutants.
- Un système léger de micro-entraînement améliore l'efficacité des enregistrements.
- L'étude vise à corréler les signaux électrophysiologiques avec des tâches particulières réalisées par les animaux.
Objectif de l'étude
- Développer un protocole optimisé pour l'enregistrement de l'activité en potentiel de champ local (LFP) et de l'activité de décharge dans le cortex moteur (MC) de souris en déplacement libre.
- Aider les débutants à acquérir et à analyser les signaux neuronaux.
- Faciliter la compréhension de la dynamique des réseaux liée à des tâches comportementales spécifiques.
Méthodes utilisées
- Enregistrement extracellulaire multicanal à l'aide d'un système microdynamique chez des souris libres de leurs mouvements.
- L'étude se concentre sur le cortex moteur (MC) comme modèle biologique.
- Aucun flux de travail multiomique n'est mentionné.
- Les étapes comprennent l'assemblage du système, l'implantation des électrodes et les détails du protocole d'enregistrement.
- Les techniques d'analyse impliquent le tri des pics d'activité neuronale (spike sorting) et leur corrélation avec les données de potentiel de champ local (LFP).
Résultats principaux
- Les propriétés neuronales des neurones pyramidaux du cortex moteur présentaient des largeurs de creux et des durées d'onde plus importantes par rapport aux interneurones.
- Un corrélogramme croisé indiquait que les neurones pyramidaux déchargeaient avant les interneurones, suggérant une relation temporelle dans l'activité neuronale.
- Des résultats similaires concernant le spectre de puissance ont été rapportés pour les potentiels de champ locaux des deux côtés du cortex moteur chez des souris normales.
Conclusions
- L'étude démontre une approche efficace pour étudier la dynamique neuronale en temps réel chez des souris se déplaçant librement.
- Les connaissances acquises pourraient améliorer la compréhension des bases neuronales du comportement.
- Les applications potentielles s'étendent à la compréhension des mécanismes neuronaux liés à divers comportements et états.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
L'enregistrement extracellulaire multicanal chez des souris librement mobiles permet une cartographie à haute résolution de l'activité des réseaux neuronaux pendant des comportements naturels, soutenant la réduction mécanistique des risques en phase précoce de la découverte de médicaments du système nerveux central. Cette approche fournit des données électrophysiologiques quantitatives, liées au comportement, essentielles à la validation des cibles et à la confiance prédictive dans les pipelines de neuropharmacologie. L'intégration de ces enregistrements dans les flux de travail de découverte améliore la continuité translationnelle depuis les modèles précliniques jusqu'aux critères de jugement pertinents pour l'humain.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet une corrélation directe entre les schémas de décharge neuronale et des sorties comportementales spécifiques pour la validation fonctionnelle de cibles.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en distinguant les sous-types neuronaux et leurs relations temporelles in vivo.
- Fournit des paramètres électrophysiologiques quantitatifs permettant d'évaluer la confiance prédictive et le tri du portefeuille.
Développement de tests et criblage
- Facilite la préparation de systèmes neuronaux validés et comportementalement pertinents pour des criblages pharmacologiques ultérieurs.
- Fournit des flux de données reproductibles et multicanal adaptés à la standardisation des tests et à la comparaison entre études.
- Permet une évaluation évolutive des effets des composés sur l'activité au niveau du réseau et au niveau unitaire unique chez des animaux conscients.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les données neurologiques précliniques avec les phénotypes comportementaux pertinents pour la maladie afin d'améliorer le développement de biomarqueurs translationnels.
- Assure une continuité allant de la découverte précoce à la validation préclinique en associant des critères d'évaluation électrophysiologiques et comportementaux.
- Réduit le risque de translation en fournissant des informations mécanistiques sur le fonctionnement des circuits neuronaux dans des conditions physiologiquement pertinentes.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette méthode fait le lien entre la découverte précoce et la recherche préclinique en permettant l'interrogation fondée sur des hypothèses de circuits neuronaux chez des modèles animaux en activité comportementale.
- Découverte en biologie : Permet la vérification d'hypothèses et l'élucidation de voies grâce au cartographiage en temps réel de l'activité neuronale pendant le comportement.
- Tests de dépistage : Fournit des résultats quantitatifs prêts à être utilisés dans les tests afin d'évaluer la modulation pharmacologique des réseaux neuronaux.
- Analyse : Génère des données de pointes et d'activités LFP à haute densité pour des comparaisons statistiques solides entre différentes conditions expérimentales.
- Recherche translationnelle : Facilite la corrélation entre les signatures neuronales précliniques et les critères d'évaluation cliniques, lorsqu'elle est appuyée par une analyse comportementale.
- Réutilisation institutionnelle : Offre une plateforme réutilisable, adaptable à diverses régions cérébrales et à différents paradigmes comportementaux en recherche sur le système nerveux central.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles du SNC.
- Valeur opérationnelle : Standardise l'acquisition et l'analyse des données neuronales afin d'assurer la reproductibilité et l'évolutivité.
- Valeur stratégique : Éclaire les décisions d'aller/arrêt et améliore l'efficacité du capital en fournissant des critères d'évaluation robustes et quantitatifs.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation des actifs du SNC ajustée au risque, fondée sur des lectures fonctionnelles des réponses neuronales.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie stéréotaxique, en implantation d'électrodes et en analyse de données neuronales.
- Exige un accès à des systèmes d'enregistrement multicanal et à des logiciels analytiques avancés pour le traitement des potentiels d'action et des potentiels de champ locaux.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles comportementaux et des critères d'interprétation des données.
- Peut être adapté à différentes régions cérébrales et à diverses tâches comportementales moyennant une optimisation du protocole.
- La complexité de l'analyse des signaux et la manipulation des animaux peuvent poser des limites pratiques pour les études à haut débit.
