Name: Le TD Drive : un implant paramétrique open-source pour les enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez les rats en comportement et endormis (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: Découvrez l'implant TD Drive pour enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez le rat en mouvement libre. Cette méthode open-source facilite l'étude des mécanismes neuronaux de la mémoire pendant le comportement et le sommeil.

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<meta charset="utf8"></head><body>Implant open-source pour la surveillance électrophysiologique multi-régions chez le rat

<ol><li>Deffieux, T., Demené, C., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Ultrasound+Imaging%3A+A+New+Imaging+Modality+for+Neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional Ultrasound Imaging: A New Imaging Modality for Neuroscience.</a> Neuroscience. 474, 110-121 (2021).</li>
<li>Finn, E. S., Poldrack, R. A., Shine, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+neuroimaging+as+a+catalyst+for+integrated+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Functional neuroimaging as a catalyst for integrated neuroscience.</a> Nature. 623 (7986), 263-273 (2023).</li>
<li>Aharoni, D., Federico Guo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aharoni-Lab%2FMiniscope-v4%3A+Release+for+generating%5BTitle%5D)+AND+%22GitHub%22%5BJournal%5D)">Aharoni-Lab/Miniscope-v4: Release for generating.</a> GitHub. , (2023).</li>
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<li>Jun, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+integrated+silicon+probes+for+high-density+recording+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity.</a> Nature. 551 (7679), 232-236 (2017).</li>
<li>Headley, D. B., DeLucca, M. V., Haufler, D., Paré, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporating+3D-printing+technology+in+the+design+of+head-caps+and+electrode+drives+for+recording+neurons+in+multiple+brain+regions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Incorporating 3D-printing technology in the design of head-caps and electrode drives for recording neurons in multiple brain regions.</a> J Neurophysiol. 113 (7), 2721-2732 (2015).</li>
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<li>Voigts, J., Newman, J. P., Wilson, M. A., Harnett, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+easy-to-assemble%2C+robust%2C+and+lightweight+drive+implant+for+chronic+tetrode+recordings+in+freely+moving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">An easy-to-assemble, robust, and lightweight drive implant for chronic tetrode recordings in freely moving animals.</a> J Neural Eng. 17 (2), 026044(2020).</li>
<li>Sheng, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+3D-printed+multi-driven+system+for+large-scale+neurophysiological+recordings+in+multiple+brain+regions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A novel 3D-printed multi-driven system for large-scale neurophysiological recordings in multiple brain regions.</a> J Neurosci Methods. 361, 109286(2021).</li>
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<li>Mishra, A., Marzban, N., Cohen, M. X., Englitz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+neural+microstates+in+the+VTA-striatal-prefrontal+loop+during+novelty+exploration+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Dynamics of neural microstates in the VTA-striatal-prefrontal loop during novelty exploration in the rat.</a> bioRxiv. , (2020).</li>
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<li>Slack, I. Soldering Safety. , Available from: 
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<li>Samanta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+lengthens+sleep+but+shortens+ripples+and+leads+to+intact+simple+but+worse+cumulative+memory%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">CBD lengthens sleep but shortens ripples and leads to intact simple but worse cumulative memory.</a> iScience. 26 (11), 108327(2023).</li>
<li>Machado, F., Malpica, N., Borromeo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parametric+CAD+modeling+for+open+source+scientific+hardware%3A+Comparing+OpenSCAD+and+FreeCAD+Python+scripts%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+One%22%5BJournal%5D)">Parametric CAD modeling for open source scientific hardware: Comparing OpenSCAD and FreeCAD Python scripts.</a> PLOS One. 14 (12), e0225795(2019).</li>
<li>Schwarz, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+head-fixed+behaving+rat%3A+Procedures+and+pitfalls%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens+Mot+Res%22%5BJournal%5D)">The head-fixed behaving rat: Procedures and pitfalls.</a> Somatosens Mot Res. 27 (4), 131-148 (2010).</li>
<li>Gardiner, T. W., Toth, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereotactic+surgery+and+long-term+maintenance+of+cranial+implants+in+research+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Contemp+Top+Lab+Anim+Sci%22%5BJournal%5D)">Stereotactic surgery and long-term maintenance of cranial implants in research animals.</a> Contemp Top Lab Anim Sci. 38 (1), 56-63 (1999).</li>
<li>França, A. S. C., van Hulten, J. A., Cohen, M. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+and+versatile+electrodes+for+extracellular+chronic+recordings+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Heliyon%22%5BJournal%5D)">Low-cost and versatile electrodes for extracellular chronic recordings in rodents.</a> Heliyon. 6 (9), e04867(2020).</li>
</ol>

La nature multi-zones des interactions cérébrales pendant l’éveil et le sommeil rend difficile l’étude exhaustive des processus physiologiques en cours. Alors que des approches telles que l’IRM fonctionnelle (IRMf) et l’échographie fonctionnelle (fUS) permettent d’échantillonner l’activité cérébrale à partir de cerveaux entiers 1,2, elles exploitent le couplage neurovasculaire pour déduire l’activité cérébrale de l’activité hémodynamique, limitant ainsi leur résolution temporelle2. De plus, l’IRMf exige que le sujet de recherche soit placé dans un scanner IRM, interdisant les expériences avec des animaux se déplaçant librement. L’imagerie optique de la dynamique calcique avec l’imagerie monophotonique ou multiphotonique permet d’enregistrer simultanément des centaines de neurones spécifiques au type de cellule3. Cependant, les microscopes montés sur la tête tels que le Miniscope3, qui permettent un comportement en mouvement libre, sont généralement limités à l’imagerie des zones corticales superficielles dans les cerveaux intacts4. Bien que le diamètre de leur champ de vision sur le cortex puisse être de l’ordre de 1 mm, l’encombrement de ces microscopes montés sur la tête peut rendre difficile le ciblage de plusieurs zones, en particulier adjacentes. Par conséquent, pour capturer avec précision la dynamique cérébrale multi-zones pendant l’éveil et le sommeil, l’électrophysiologie extracellulaire, enregistrée avec des électrodes implantées dans les zones cérébrales d’intérêt, est l’une des méthodes de choix en raison de sa haute résolution temporelle et de sa précision spatiale5. De plus, il permet de caractériser la dynamique du sommeil chez l’animal de manière compatible avec les analyses obtenues à partir de l’EEG humain, augmentant ainsi la valeur translationnelle de cette méthode6.
Classiquement, les études enregistrant l’activité cérébrale avec des électrodes extracellulaires ont utilisé des électrodes individuelles ou des faisceaux d’électrodes, tels que les tétrodes7. Des sondes de pointe telles que la sonde Neuropixels8 permettent de cibler plusieurs zones simultanément, étant donné qu’elles sont alignées sur un axe qui permet d’implanter la sonde le long de cet axe sans nuire à l’animal. Cependant, l’enregistrement simultané précis de plusieurs zones spatialement séparées reste difficile, les méthodes existantes étant soit coûteuses, soit chronophages.
Ces dernières années, les méthodes de fabrication additive telles que la stéréolithographie sont devenues largement disponibles. Cela a permis aux chercheurs de développer de nouveaux implants d’électrodes adaptables àleurs exigences expérimentales9, par exemple, un ciblage simplifié et reproductible de plusieurs zones du cerveau. Fréquemment, ces conceptions d’implants sont également partagées avec la communauté universitaire en tant que matériel open source, ce qui permet à d’autres chercheurs de les adapter à leurs propres fins. Le degré d’adaptabilité de certains implants varie à la fois en fonction de la conception de l’implant et de la façon dont il est partagé. La modélisation paramétrique10 est une approche populaire de la conception assistée par ordinateur, dans laquelle différents composants de la conception sont liés par des paramètres interdépendants et un historique de conception défini. La mise en œuvre d’une approche paramétrique pour la conception des implants augmente leur réutilisation et leur adaptabilité10, car la modification des paramètres individuels met automatiquement à jour les conceptions complètes sans qu’il soit nécessaire de remodeler la conception complexe. Une nécessité conséquente est que le design lui-même soit partagé dans un format modifiable qui préserve les relations paramétriques et l’historique du design. Les formats de fichier qui ne représentent que des primitives géométriques, tels que STL ou STEP, rendent irréalisables les modifications paramétriques ultérieures des modèles publiés.
Bien que les hyperdisques de tétrode 11,12,13 permettent d’enregistrer des dizaines de tétrodes, leur assemblage et leur implantation prennent beaucoup de temps, et leur qualité dépend en grande partie des compétences et de l’expérience de chaque chercheur. De plus, ils combinent généralement les tubes guides qui dirigent les électrodes d’enregistrement vers leur emplacement cible en un ou deux faisceaux plus grands, limitant ainsi le nombre et l’étalement des zones pouvant être ciblées efficacement.
D’autres implants14,15 exposent l’ensemble du crâne et permettent de placer librement plusieurs microdisques individuels qui transportent les électrodes d’enregistrement. Bien que le placement de microvariateurs indépendants16 pendant la durée de l’intervention maximise la flexibilité, il augmente le temps de l’opération et peut rendre difficile le ciblage de plusieurs zones adjacentes en raison de l’encombrement des microvariateurs individuels. De plus, bien que les implants soient open source, ils ne sont publiés que sous forme de fichiers STL, ce qui rend la modification difficile.
Un exemple de variateur avec une philosophie paramétrique plus inhérente est le RatHat17. En fournissant un pochoir chirurgical qui couvre toute la surface dorsale du crâne, il permet de cibler avec précision plusieurs cibles cérébrales sans l’utilisation d’un cadre stéréotaxique pendant la chirurgie. Plusieurs variantes d’implants pour canules, optrodes ou tétrodes sont disponibles. Cependant, bien que l’utilisation du disque soit gratuite à des fins académiques, il n’est pas publié en open source, ce qui crée un obstacle pour les chercheurs qui souhaitent évaluer et utiliser l’implant.
Cet article présente le TD Drive (voir Figure 1), un nouvel implant imprimable en 3D pour l’enregistrement d’électrodes extracellulaires chez le rat. Le TD Drive vise à surmonter certains des inconvénients des solutions existantes : il permet de cibler plusieurs zones du cerveau, en miroir sur les deux hémisphères, avec des électrodes indépendantes simultanément. Grâce à sa conception simple, il peut être assemblé en quelques heures à un coût relativement faible par des chercheurs moins expérimentés. Le TD Drive est publié en open-source, dans des formats de fichiers facilement modifiables pour permettre aux chercheurs de l’adapter à leurs besoins spécifiques. L’intégration d’une approche de modélisation 3D paramétrique dès le début du processus de conception du TD Drive permet d’abstraire les paramètres nécessaires à la modification : pour changer les emplacements cibles, les chercheurs peuvent simplement modifier les paramètres représentant leurs coordonnées dorso-ventrales et antéropostérieures, sans avoir besoin de reconcevoir le lecteur eux-mêmes. Les fichiers pour modifier et fabriquer le TD Drive se trouvent à <a href="https://github.com/3Dneuro/TD_Drive">l’adresse https://github.com/3Dneuro/TD_Drive</a>.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66457/66457fig01.jpg"> Figure 1 : Vue d’ensemble du TD Drive. (A) Rendu d’un TD Drive avec un capuchon de protection. (B) Rendu avec les parties intérieures illustrées. Le TD Drive dispose (a) de plusieurs emplacements d’enregistrement réglables de manière paramétrique pour les fils d’électrodes fixes et mobiles, d’un EIB avec (b) d’un connecteur Omnetics haute densité compatible avec les systèmes d’acquisition de données filaires et sans fil courants, et (c) d’un mappage de canaux intuitif optimisé pour les enregistrements avec les systèmes Intan/Open Ephys (voir Figure supplémentaire 1) et (d) un capuchon pour protéger l’implant lors des enregistrements attachés et lorsqu’aucun étage n’est connecté. (C) Un pochoir de guidage au bas du TD Drive facilite le placement des canules de guidage et sert de vérification redondante de l’emplacement des implants pendant la chirurgie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/66457fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
La conception de l’implant a été testée en n = 4, validée en n = 8 et confirmée chez n = 8 rats Lister Hooded qui ont effectué différentes tâches. Les 4 premiers animaux ont été utilisés pour développer l’entraînement et ajuster les paramètres. Ensuite, un pilote complet a été mené avec 8 animaux (voir les résultats). Une deuxième cohorte de 8 animaux a été analysée et incluse dans l’analyse de survie de l’implant. L’implant était compatible avec les enregistrements de sommeil attachés et les enregistrements en plein champ (Object Exploration) ainsi qu’avec l’enregistrement sans fil dans un grand labyrinthe (HexMaze 9 m x 5 m) à l’aide de deux systèmes d’enregistrement commerciaux différents et de headstages. Les deux cohortes de 8 ont été enregistrées avec deux systèmes d’acquisition différents - connecté pour les enregistrements de sommeil plus longs et sans fil pour les enregistrements d’exploration de grands labyrinthes. Nous pouvons conclure que ce simple entraînement par fil permet de mener des expériences de longue haleine avec des cohortes plus importantes par des chercheurs moins expérimentés pour permettre l’analyse des phases de sommeil ainsi que l’analyse de l’oscillation dans plusieurs zones du cerveau. Cela contraste avec la plupart des implants d’électrophysiologie à ce jour, qui, en raison de la difficulté et de l’intensité du temps, permettent des cohortes d’animaux plus petites et nécessitent généralement des expérimentateurs très expérimentés. Cependant, avec ce moteur, aucune activité neuronale individuelle ne peut être enregistrée ; ainsi, l’utilisation est limitée à l’étude du potentiel de champ local (LFP) et de l’activité de sommation.

<table><tbody><tr><td>Mèche de 0,5 mm&nbsp ;</td><td>McMaster</td><td>2951A38</td><td></td></tr><tr><td>Prise SIP/DIP interconnectée au pas de 1,27 mm (Mill-Max)</td><td>Mouser Electronic</td><td>575-003101</td><td>Pour l’assemblage et la connexion d’EEG & Vis GND</td></tr><tr><td>5 minutes époxy&nbsp ;</td><td>Bison</td> Colle <td>époxy</td>cyanoacrylate régulière <td>standard disponible dans le commerce</td></tr><tr><td></td><td>Loctite</td><td></td><td>Super Glue-3&nbsp ;</td></tr><tr><td>Fil EEG</td><td>Science Products GmbH</td><td>7SS-2T</td><td></td></tr><tr><td>Fil d’électrode</td><td>Science Products GmbH</td><td>NC7620F</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>LC</td><td></td><td>Pour la procédure de stérilisation préopératoire standard de l’entraînement</td></tr><tr><td>Pinces fines (5)</td><td>FST</td><td>91150-20</td><td>Pour la préparation et la manipulation des faisceaux de fils</td></tr><tr><td>Formulaire 3B</td><td>Formlabs</td><td></td><td>Imprimante 3D utilisée pour imprimer en 3D les pièces auto-imprimées du lecteur TD</td></tr><tr><td>Broches en or (petites)</td><td>Neuralynx, Inc.</td><td>9885</td><td>Fixation des fils d’électrice à la carte EIB</td></tr><tr><td>Fil de terre</td><td>Science Products GmbH</td><td>SS-3T/A</td><td></td></tr><tr><td>Connecteur haute densité&nbsp ;</td><td>LabMaker GmbH/Omnetics</td><td>A79026-001</td><td></td></tr><tr><td>Lister Rats hodded Charles</td><td>River Laboratories</td><td>Crl :LIS</td><td>nous avons utilisé des rats mâles, âgés de 9 à 12 semaines à l’arrivée</td></tr><tr><td>M1 insert en laiton</td><td>AliExpress</td><td>Disponible dans le commerce</td><td>https://aliexpress.com/item/33047616164.html</td></tr><tr><td>M1 robinet</td><td>McMaster</td><td>2504A33</td><td></td></tr><tr><td>M1x16 vis</td><td>Bossard</td><td>1096613</td><td></td></tr><tr><td>Vis en acier inoxydable M1x3</td><td>Vis et plus</td><td>84213_14985</td><td></td></tr><tr><td>Vis en polyimide M2.5x5</td><td>Vis et plus</td><td>7985PA25S_50</td><td></td></tr><tr><td>huile minérale</td><td>McMaster</td><td>1244K14</td><td></td></tr><tr><td>Vernis à ongles</td><td>Etos</td><td>Disponible dans le commerce</td><td>Pour le codage couleur des fils EEG et GND</td></tr><tr><td>Ruban de peintre</td><td>Gamma</td><td>Disponible dans le commerce</td><td>Pour la préparation du faisceau de fils</td></tr><tr><td>Épingle étau</td><td>McMaster</td><td>8455A16</td><td></td></tr><tr><td>papier de traçage</td><td>Canson</td><td>Disponible dans le commerce</td><td>Pour la préparation de faisceaux</td></tr><tr><td>de fils tubes polyimide</td><td>Amazon / Petites pièces</td><td>TWPT-0159-30-50</td><td>AWG, 0.0159 » ID, 0.0219 » OD, 0.0030 » Mur, 30 » Longueur</td></tr><tr><td>RHD 32 canaux Headstage avec accéléromètre</td><td>Intan Technologies, LLC</td><td>C3324</td><td>Pour les enregistrements connectés dans le sleepbox</td></tr><tr><td>RHD Câbles SPI standard de 3 pieds (0,9 m)</td><td>Intan Technologies, LLC</td><td>C3203</td><td>Du collecteur à la tête de l’étage</td></tr><tr><td>Câbles SPI standard RHD de 6 pieds (1,8 m)</td><td>Intan Technologies, LLC</td><td>C3206</td><td>De la boîte OpenEphys au collecteur</td></tr><tr><td>Bague collectrice avec bride</td><td>Adafruit</td><td>1196</td><td>Collecteur : 22 mm de diamètre, 12 fils</td></tr><tr><td>Flux de soudure&nbsp ;</td><td>Griffon S-39 50 ml</td><td>Disponible dans le commerce</td><td>Pour le soudage EEG & Vis GND</td></tr><tr><td>pâte à souder</td><td>Amazon</td><td>B08CBZ5HC5</td><td></td></tr><tr><td>écrou M2 en acier inoxydable&nbsp ;</td><td>McMaster</td><td>93935A305</td><td></td></tr><tr><td>Configuration d’enregistrement connectée&nbsp ;</td><td>OpenEphys</td><td>Acquasition Board</td><td></td></tr><tr><td>Enregistreur d’enregistrement sans fil</td><td>SpikeGadgets</td><td>miniLogger 32</td><td>Pour les enregistrements sans fil dans la tâche Configuration</td></tr><tr><td>de l’enregistrement sans fil</td><td>SpikeGadgets</td><td>Unité de commande principale (MCU) avec carte de dérivation et émetteur-récepteur RF</td><td>Pour les enregistrements sans fil dans la tâche</td></tr></tbody></table>

le td drive : un implant paramétrique open-source pour les enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez les rats en comportement et endormis

The TD Drive: A Parametric, Open-Source Implant for Multi&#45;Area Electrophysiological Recordings in Behaving and Sleeping Rats

En utilisant les instructions fournies dans le protocole, le TD Drive pourrait être construit facilement par plusieurs expérimentateurs. Après le développement de l’entraînement (n = 4), un pilote complet a été mené avec huit animaux. Un lot supplémentaire de huit animaux a été implanté et une collecte de données expérimentales a été effectuée. Comme l’analyse des données sur ces animaux n’a pas été effectuée, ceux-ci ont été inclus dans l’analyse de survie, mais pas dans d’autres analyses (p. ex. ciblage ou histologie). La chirurgie implantaire a été effectuée 2 semaines après l’arrivée (voir la figure 3A pour les emplacements cibles utilisés dans le pilote). L’implant a été réalisé avec les procédures chirurgicales habituelles et a duré ~3 h. Un chirurgien expérimenté a effectué les implants initiaux et a pu enseigner à l’indépendance à la fois aux expérimentateurs expérimentés et aux expérimentateurs novices avec 2-3 chirurgies.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66457/66457fig03.jpg"> Figure 3 : Chirurgie implantaire, données de sommeil et activité à large bande. (A) Vue d’ensemble schématique montrant les emplacements cibles pour les craniotomies (cercles bleus) et les vis crâniennes (vert : EEG, bleu : GND, gris : vis d’ancrage, notez que deux vis d’ancrage sont sur le côté du crâne). (B) Photographie d’animaux implantés avec une tête attachée pendant le sommeil et l’éveil. (C) Exemples de données de sommeil provenant d’animaux captifs (prélimbiques) et HPC (Ca1), divisés en sommeil paradoxal avec thêta et sommeil non paradoxal avec delta, fuseaux et ondulations. Axe y : microvolt, axe x : secondes. Ces données peuvent être utilisées, par exemple, pour le score du sommeil ou la détection et l’analyse d’événements d’oscillation (D) Exemple : activité à large bande enregistrée sans fil chez un animal éveillé (les canaux bruyants de gauche n’étaient pas connectés). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/66457fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66457/66457fig04.jpg"> Figure 4 : Durabilité de l’implant, détections delta et histologie. (A) Graphique de survie de l’implant pour deux séries d’expériences de plus longue durée. Il est à noter que le jour 85, n = 8 ont terminé l’expérience et devaient être perfusés. (B) Exemple de données pour la stabilité. Le nombre de détections delta dans le canal hippocampique au cours des jours d’enregistrement (~3 jours par semaine) est illustré. Chaque animal a montré une variation normale en fonction de la quantité de sommeil, mais il n’y a pas eu de dérive générale dans le temps dans le signal et donc dans les détections. (C) Histologie représentative montrant un ciblage bilatéral pour un rat. Colonne de gauche : hémisphère gauche, colonne de droite : hémisphère droit. Les coordonnées AP indiquent les coordonnées antéropostérieures de la tranche représentée, et les flèches pointent vers les lésions dans les zones ciblées. Grossissement : 1,6x. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/66457fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Tous les animaux se sont bien rétablis et ont toléré l’implant (Figure 3B). Les électrodes frontales et rétrospléniales étaient fixes, mais les faisceaux de l’hippocampe étaient mobiles. Les faisceaux de l’hippocampe ont été implantés à une profondeur dorso-ventrale de 2 mm et ajustés pour maximiser la couverture HPC pendant les 2 semaines de récupération chirurgicale, où le signal a été vérifié en direct pendant les périodes d’accoutumance au sommeil. Chez 7 animaux sur 8, tous les sites cibles ont été atteints sur au moins un hémisphère (tableau 2 pour les taux de réussite, voir la figure 4C pour l’histologie représentative). Des enregistrements de veille et de sommeil ont été effectués avec succès attachés dans un boîtier d’enregistrement, ainsi que des enregistrements sans fil dans un labyrinthe plus grand (exemples de données Figure 3C, D). Les animaux gardaient les implants pendant 2 mois, lorsque les animaux commençaient à les perdre ; cependant, la majorité des animaux ont conservé les implants jusqu’à la fin de l’expérience, soit 85-100 après l’implantation (figure 4A). Pendant ce temps, la LFP est restée stable, comme on peut le voir dans une analyse d’exemple où des oscillations delta ont été détectées (Figure 4B). Il y avait une variabilité normale dans le temps, mais aucune dérive systématique du signal dans l’une des zones cérébrales enregistrées (y compris la couche pyramidale de CA1). Il est recommandé de mettre fin aux expériences dans les 10 à 15 semaines suivant la chirurgie. Toutes les BEI ont pu être récupérées.
Nous avons appliqué cet implant principalement pour mesurer les stades de sommeil et les oscillations du sommeil en réponse à l’apprentissage et à d’autres interventions. Par exemple, comment la consommation orale de CBD influence l’apparition des oscillations et la cohérence entre les zones du cerveau (voir Samanta et al.20).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Paramètre</td>
			<td>Valeur minimale (mm)</td>
			<td>Valeur maximale (mm)</td>
		</tr><tr><td>medioLateralSite1</td>
			<td>0.75</td>
			<td>2</td>
		</tr><tr><td>medioLateralSite2</td>
			<td>1.5</td>
			<td>5</td>
		</tr><tr><td>medioLateralSite3</td>
			<td>0.75</td>
			<td>2</td>
		</tr></tbody></table>Tableau 1 : Vue d’ensemble des limites imposées manuellement aux paramètres contrôlant les coordonnées médiolatérales des sites d’enregistrement.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Hémisphère</td>
			<td>PFC</td>
			<td>RSC</td>
			<td>CA1 pyr.</td>
		</tr><tr><td>Droite</td>
			<td>8 sur 8</td>
			<td>5 sur 8</td>
			<td>6 sur 8</td>
		</tr><tr><td>Gauche</td>
			<td>8 sur 8</td>
			<td>7 sur 8</td>
			<td>7 sur 8</td>
		</tr></tbody></table>Tableau 2 : Taux de réussite pour le pilote de 8 animaux. Chez 4 animaux sur 8, toutes les électrodes ont été placées correctement. Cependant, chez 7 animaux sur 8, toutes les zones cérébrales ont été correctement ciblées dans au moins un hémisphère (à l’exception d’un rat dépourvu de la couche pyramidale CA1).
Figure supplémentaire 1 : Architecture du lecteur TD. (Haut) Vue d’ensemble du mappage des canaux pour le TD Drive lorsqu’il est utilisé avec un étage de tête Intan RHD32. (En bas) Une illustration supplémentaire des configurations des faisceaux de câbles. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/Supplementary%20Figure%20S1.zip" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Figure supplémentaire 2 : Photos supplémentaires du TD Drive à plusieurs étapes du processus de construction. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/Supplementary%20Figure%20S2.zip" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Dossier supplémentaire 1 : Un exemple de protocole pour l’implantation du TD Drive. Les procédures et les lieux cibles sont adaptés aux questions de recherche des auteurs et aux politiques institutionnelles. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66457/Supplementary%20-%20TD%20drive%20implantation.zip" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>

Le TD Drive : un implant paramétrique open-source pour les enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez les rats en comportement et endormis

Intricate interactions between multiple brain areas underlie most functions attributed to the brain. The process of learning, as well as the formation and ...

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JoVE Journal

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La vidéo démontre l’enregistrement électrophysiologique simultané de plusieurs régions du cerveau chez un rat à l’aide d’un réseau de micro-entraînement intégratif. Des électrodes d’enregistrement sont placées dans le bulbe olfactif, des électrodes de référence dans le cortex frontal et des électrodes de micro-réseau d’entraînement dans l’hippocampe. Le rat est autorisé à se nourrir librement, et l’enregistrement simultané de toutes les électrodes implantées est enregistré à l’aide du réseau.

Procédé de micro-réseau d’entraînement pour l’enregistrement électrophysiologique de plusieurs régions du cerveau

La conception et l'assemblage de micromoteurs pour des enregistrements électrophysiologiques in vivo des signaux du cerveau de la souris est décrite. En attachant des faisceaux de microélectrodes aux transporteurs carrossables robustes, ces techniques permettent des enregistrements de neurones à long terme et stable. Le design léger permet une performance comportementale sans restriction par l'animal implantation d'entraînement suivant.

Construction de tableaux Microdrive pour les enregistrements de neurones chroniques chez la souris Behaving Awake

Un réseau sans fil, système bidirectionnel pour les neurones enregistrements multicanaux et la stimulation en comportement librement des rats est introduit. Le système est léger et compact, ayant ainsi un impact minimal sur le répertoire comportemental du animal´s. En outre, ce système bidirectionnel fournit un outil sophistiqué afin d’évaluer les relations causales entre les modèles d’activation de cerveau et le comportement.

Un réseau sans fil, Interface bidirectionnelle pour In Vivo d’enregistrement et la Stimulation de l’activité neuronale en comportement librement des Rats

Ce protocole détaillé décrit le placement des électrodes stimulation transcrânienne sur l’OS temporal afin d’étudier les effets à court et à long terme de stimulation électrique transcranienne en se déplaçant librement des rats.

La Stimulation électrique chronique transcrânienne et Intracortical enregistrement chez le rat

Cette étude présente une méthode pour l’enregistrement simultané des potentiels de champs locaux dans le cerveau, les électrocardiogrammes, les électromyogrammes et respiration des signaux d’un rat librement mobile. Cette technique, ce qui réduit les coûts de l’expérimentales et simplifie l’analyse des données, contribuera à la compréhension des interactions entre le cerveau et les organes périphériques.

Enregistrements simultanés des potentiels corticaux champ Local, électrocardiogramme, électromyogramme et respiration rythmique d’un Rat librement mobile

Nous présentons la construction d’un hyperdrive 3D-imprimable avec dix-huit tétrodes réglables indépendamment. L’hyperdrive est conçu pour enregistrer l’activité cérébrale en comportement librement des rats sur une période de plusieurs semaines.

Construction d’un Hyperdrive tétrode multi amélioré pour un enregistrement neuronaux à grande échelle en comportement des Rats

Ici, nous décrivons une conception de micro-entraînement, une procédure d’implantation chirurgicale et une stratégie de récupération post-chirurgicale qui permettent des enregistrements chroniques sur le terrain et à une seule unité de plusieurs régions du cerveau simultanément chez des souris juvéniles et adolescentes à travers une fenêtre de développement critique du jour postnatal 20 (p20) au jour postnatal 60 (p60) et au-delà.

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