Method Article

מערכת תיקון מהדק Multi-אלקטרודה בסיוע מחשב

DOI:

10.3791/50630

⸱

October 18th, 2013

 , 
1Laboratory of Neural Microcircuitry - Brain Mind Institute, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הקלטות תיקון מהדק Multi-אלקטרודה מהוות משימה מורכבת. כאן אנו מראים כיצד, על ידי אוטומציה של רבים מהשלבים הניסיוניים, זה אפשרי כדי להאיץ את התהליך מוביל לשיפור איכותי בביצועים ומספר ההקלטות.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכניקת התיקון-clamp היא כיום השיטה הכי המבוססת היטב להקלטת פעילות חשמלית מנוירונים בודדים או תאי subcellular שלהם. עם זאת, להשגת הקלטות יציבה, גם מהתאים בודדים, נותר הליך מורכב למדי זמן רב. אוטומציה של שלבים רבים בשילוב עם תצוגת מידע יעילה יכולה מאוד לסייע experimentalists בביצוע מספר רב יותר של הקלטות עם אמינות גבוהה יותר ובפחות זמן. על מנת להשיג את הקלטות בקנה מידה גדולה שסכמנו את הגישה היעילה ביותר היא לא automatize באופן מלא בתהליך, אבל כדי לפשט את הצעדים הניסיוניים ולהפחית את הסיכוי לטעויות אנוש תוך שילוב ניסיונו של הנסיין ומשוב חזותי ביעילות. עם מטרות אלה בחשבון שפיתחנו מערכת ממוחשבת המרכזת את כל הבקרות הנדרשות לניסוי רב האלקטרודה תיקון מהדק בממשק יחיד, commercgamepad האלחוטי זמין ially, תוך הצגה ברמזי מידע והדרכה ניסוי קשורות במסך המחשב. כאן אנו מתארים את המרכיבים השונים של המערכת שאפשרה לנו להפחית את הזמן הנדרש להשגת את תצורת ההקלטה ולהגדיל באופן משמעותי את הסיכוי להקלטה בהצלחה מספר גדול של תאי עצב בו זמנית.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

היכולת להקליט ולעורר מספר אתרים עם דיוק מיקרומטר היא מאוד שימושית עבור ניסוי השגת הבנה טובה יותר של מערכות עצביות. טכניקות רבות פותחו למטרה זו אבל אף מאפשרות הרזולוציה submillivolt מושגת על ידי טכניקת תיקון מהדק, חיונית ללימוד פעילות התת ופוטנציאלי postsynaptic בודדים. כאן אנו מכסים את פיתוחה של מערכת התיקון-clamp שנתי עשר האלקטרודה בעזרת מחשב שמטרתה הקלטה בו זמנית ומגרה מספר רב של תאים בודדים בדייקנות מספיק ללימוד קישוריות עצבית. אמנם יכולים להיות יזום יישומים רבים אחרים למערכת כזו, זה משאיל את עצמו במיוחד גם ללימוד קישוריות הסינפטית בהתחשב בעובדה שמספר חיבורים אפשריים בתוך קבוצה של נוירונים גדל באופן פרופורציונלי לריבוע מספר ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הכנת ציוד

  1. מניפולטורים שליטה ממחשב
    1. חברו כל תיבת בקר micromanipulator למחשב באמצעות יציאות טוריות (RS-232).
    2. ליישם את הפקודות למיצוב, ביצוע שאילתות ולהתאים את הגדרות לשליחה באמצעות היציאה טורית. בעיות מהירות ותאימות חומרה לאור C / C + + מומלצת כשפת תכנות.
    3. סטנדרטיזציה של מערכת ההתייחסות של מניפולטורים כך שאפס הוא המיקום הקרוב ביותר האפשר....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בעקבות השיטות שתוארו לעיל הצלחנו בביצוע הקלטת כל התא של עד שנים עשר נוירונים בו זמנית, כמעט ואכפיל את המספר הגדול ביותר של תאי עצב בו זמנית ובכך מרחיק הידק התיקון. דוגמאות לרשתות של קשרים סינפטיים ישירים בין פירמידת נוירונים נרשמו בשכבת V של הקליפה החושית של חולדות מוצגות באיור 6.

קביעת פרופילי הסתברות חיבור כפונקציה של מרחק בין גופני לתאים מסוג מסוים היא מדידה אופיינית של עניין שניתן לבצע ביעילו.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שאלה מיידית שעולה בדרך כלל בדבר שיעור הצלחה של ההליך שתארנו מ. לשיעורי הצלחה גבוהים הכנה היא חיונית. טפטפות חייבת להיות פתחי קצה שנחשבים כמספיקים לאדם התאים שנרשם. סינון הפתרון תאיים, כדי למנוע טפטפות הסתומה הוא גם חשוב. טפטפות מאוד נקייה, טרי משכה הן דרישה אחרת. התפלגות הבינומית היא הדגם הפשוט ביותר שניתן להשתמש בם כדי להבין כיצד נושאים אלה משפיעים על התשואה הסופית. זה סביר לצפות הנסיין עם ניסיון וציוד מתאים כדי להשיג שיעור הצלחה של 80% או יותר בהקלטת נוירונים בודדים עם משוב חזות.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו רוצים להודות לגלעד זילברברג, מישל Pignatelli, תומאס ק ברגר, לוקה Gambazzi, וסוניה גרסיה לייעוץ רב ערך על שיפורים לאוטומציה הליך תיקון מהדק. אנו מודים Rajnish ראנג'אן לקבלת ייעוץ וסיוע ביישום תוכנה יקרים. עבודה זו מומנה בחלקו על ידי האיחוד האירופי בפרויקט סינפסה ובחלקו על ידי התכנית למדע הגבולות האנושי.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
מיקרוסקופאולימפוסBX51WI40X מניפולטורים אובייקטיביים טבילה
Luigs NeumannSM-5פרוטוקול טורי בשימוש
מגבריםאקסוןMultiClamp 700BSDK משומש
מצלמהעד פוטוניקהVS 55BNC פלט אנלוגי
תופס מסגרתתרגום נתוניםDT3120SDK בשימוש
אוסצילוסקופיםTektronixTDS 2014תקשורת טורית
רכישת נתוניםInstruTECHITC 1600
רכישת נתוניםNational InstrumentsPCI-6221ספרייה בשימוש (.dll)
שסתום לחץSMCSMC070C-6BG-32
חיישן לחץHoneywell24PCDFA6G
ממברנה משאבתSchegoאופטימלית
מכשירי

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Perin, R., Berger, T. K., Markram, H. A synaptic organizing principle for cortical neuronal groups. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5419-5424 (2011).
  2. Berger, T. K., Silberberg, G., Perin, R., Markram, H. Brief Bursts Self-Inhibit and Correlate the Pyramidal Network. PLoS ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Patch ClampMulti electrode RecordingComputer assisted SystemWhole Cell ModeNeuronal Network AnalysisPipette PositioningGiga Seal FormationSynaptic Connectivity MappingWireless Gamepad ControlVisual Feedback Interface

Related Articles