הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות

4.1K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/65245

⸱

26 במאי 2023

 ,  ,  , 
1School of Life Sciences, South China Normal University, 2Panyu Central Hospital Joint Laboratory of Translational Medical Research, Panyu Central Hospital, South China Normal University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

הפרוטוקול מתאר את המתודולוגיה של רישום חוץ-תאי בקליפת המוח המוטורית (MC) כדי לחשוף תכונות אלקטרופיזיולוגיות חוץ-תאיות בעכברים מודעים הנעים בחופשיות, כמו גם ניתוח נתונים של פוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) וקוצים, אשר שימושי להערכת הפעילות העצבית ברשת העומדת בבסיס התנהגויות מעניינות.

תקציר

מטרת הפרוטוקול היא לחשוף את התכונות של ירי עצבי ופוטנציאלי שדה מקומי ברשת (LFPs) בעכברים מתנהגים המבצעים משימות ספציפיות על ידי מתאם האותות האלקטרופיזיולוגיים עם התנהגות ספונטנית ו / או ספציפית. טכניקה זו מייצגת כלי רב ערך בחקר פעילות הרשת העצבית העומדת בבסיס התנהגויות אלה. המאמר מספק הליך מפורט ומלא להשתלת אלקטרודות וכתוצאה מכך להקלטה חוץ-תאית בעכברים מודעים הנעים בחופשיות. המחקר כולל שיטה מפורטת להשתלת מערכי מיקרואלקטרודות, לכידת אותות LFP וקוצים עצביים בקליפת המוח המוטורית (MC) באמצעות מערכת רב-ערוצית, וניתוח נתונים לא מקוונים לאחר מכן. היתרון של הקלטה רב ערוצית בבעלי חיים מודעים הוא כי מספר גדול יותר של נוירונים קוצים ותת-סוגים עצביים ניתן להשיג ולהשוות, אשר מאפשר להעריך את הקשר בין התנהגות מסוימת לבין אותות אלקטרופיזיולוגיים הקשורים. יש לציין כי טכניקת ההקלטה החוץ תאית הרב-ערוצית והליך ניתוח הנתונים המתואר במחקר הנוכחי יכולים להיות מיושמים על אזורי מוח אחרים בעת ביצוע ניסויים בעכברים מתנהגים.

מבוא

פוטנציאל השדה המקומי (LFP), מרכיב חשוב של אותות חוץ-תאיים, משקף את הפעילות הסינפטית של אוכלוסיות גדולות של נוירונים, היוצרים את הקוד העצבי להתנהגויות מרובות1. קוצים הנוצרים על ידי פעילות עצבית נחשבים כתורמים ל- LFP והם חשובים לקידוד עצבי2. שינויים בקוצים וב-LFPs הוכחו כמתווכים מספר מחלות מוח, כגון מחלת אלצהיימר, כמו גם רגשות כגון פחד וכו'.3,4. ראוי לציין כי מחקרים רבים הדגישו כי פעילות ספייק שונה באופן משמעותי בין מצב ער למצב מורדם בבעלי חיים5. למרות שהקלטות בבעלי חיים מורדמים מציעות הזדמנות להעריך LFPs עם ממצאים מינימליים במצבי סנכרון קליפת המוח מוגדרים מאוד, התוצאות שונות במידה מסוימת ממה שניתן למצוא אצל נבדקים ערים 6,7,8. לכן, משמעותי יותר לזהות פעילות עצבית על פני סקאלות זמן ארוכות וקני מידה מרחביים גדולים במחלות שונות במצב מוחי ער באמצעות אלקטרודות המושתלות במוח. כתב יד זה מספק מידע למתחילים כיצד ליצור את מערכת המיקרו-כונן ולהגדיר את הפרמטרים באמצעות תוכנה נפוצה לחישוב אותות הספייק וה- LFP בצורה מהירה ופשוטה על מנת להתחיל את ההקלטה והניתוח.

אף על פי שרישום לא פולשני של תפקודי מוח, כגון באמצעות אלקטרואנצפלוגרמות (EEGs) ופוטנציאלים הקשורים לאירועים (ERPs) שנרשמו מהקרקפת, נמצא בשימוש נרחב במחקרים בבני אדם ובמכרסמים, לנתוני EEG ו-ERP יש תכונות מרחביות וזמניות נמוכות, ולכן אינם יכולים לזהות את האותות המדויקים המיוצרים על-ידי פעילות סינפטית דנדריטית סמוכה באזור מסוים במוח1. כיום, על ידי ניצול הקלטה רב-ערוצית בבעלי חיים מודעים, פעילות עצבית בשכבות העמוקות יותר של המוח יכולה להירשם באופן כרוני והדרגתי על ידי השתלת מערכת מיקרו-דרייב במוחם של פרימטים או מכרסמים במהלך מבחני התנהגות מרובים 1,2,3,4,5,6,7,8,9 . בקצרה, חוקרים יכולים לבנות מערכת מיקרו-כונן שניתן להשתמש בה למיקום עצמאי של אלקטרודות או טטרודים כדי להתמקד באזורים שונים במוח10,11. לדוגמה, צ'אנג ועמיתיו תיארו טכניקות לרישום קוצים ו-LFPs בעכברים על ידי הרכבת מיקרו-כונן קל וקומפקטי12. בנוסף, גשושיות סיליקון מיקרו-מכונות עם רכיבי אביזרים בהתאמה אישית זמינות באופן מסחרי לרישום נוירונים בודדים מרובים ו-LFPs במכרסמים במהלך משימות התנהגותיות13. למרות שעיצובים שונים שימשו להרכבת מערכות מיקרו-כונן, אלה עדיין זוכים להצלחה מוגבלת מבחינת המורכבות והמשקל של מערכת המיקרו-כונן כולה. לדוגמה, Lansink et al. הראו מערכת מיקרו-כונן רב-ערוצית עם מבנה מורכב להקלטה מאזור מוח יחיד14. Sato et al. דיווחו על מערכת מיקרו-כונן רב-ערוצית המציגה פונקציית מיקום הידראולית אוטומטית15. החסרונות העיקריים של מערכות מיקרו-כונן אלה הם שהם כבדים מדי עבור עכברים לנוע בחופשיות וקשה להרכיב למתחילים. למרות שהקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית הוכחה כטכנולוגיה מתאימה ויעילה למדידת פעילות עצבית במהלך מבחנים התנהגותיים, לא קל למתחילים להקליט ולנתח את האותות הנרכשים על ידי מערכת המיקרו-כונן המורכבת. בהתחשב בכך שקשה להתחיל את כל תהליך הפעולה של ההקלטה החוץ-תאית הרב-ערוצית וניתוח הנתונים בעכברים הנעים בחופשיות16,17, מאמר זה מציג הנחיות פשוטות להצגת התהליך המפורט של יצירת מערכת מיקרו-כונן באמצעות רכיבים והגדרות הזמינים בדרך כלל; הפרמטרים בתוכנה הנפוצה לחישוב אותות הספייק וה- LFP בצורה מהירה ופשוטה מסופקים גם כן. בנוסף, בפרוטוקול זה, העכבר יכול לנוע בחופשיות עקב השימוש בבלון הליום, התורם לקיזוז משקל הראש ומערכת המיקרו-הינע. באופן כללי, במחקר הנוכחי, אנו מתארים כיצד לבנות בקלות מערכת micro-drive ולייעל את תהליכי ההקלטה וניתוח הנתונים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל העכברים הושגו באופן מסחרי והוחזקו במחזור אור של 12 שעות / 12 שעות חושך (האור דולק בשעה 08:00 בבוקר זמן מקומי) בטמפרטורת חדר של 22-25 מעלות צלזיוס ולחות יחסית של 50%-60%. לעכברים הייתה גישה לאספקה רציפה של מזון ומים. כל הניסויים בוצעו בהתאם להנחיות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של אוניברסיטת דרום סין הרגילה ואושרו על ידי ועדת האתיקה המוסדית של בעלי חיים. עכברי C57BL/6J זכרים בני 3-5 חודשים שימשו לניסויים.

1. הרכבת מערכת מיקרו-כונן

  1. חברו שני לוחות שתוכננו על-ידי מחשב באמצעות שני סטולים ובורג שמחזיק את המיקרו-כונן הנייד וחברו את המחבר ללוח אחד (איור 1A, Bi-iii). הנע את כונן המיקרו על-ידי סיבוב בורג (0.5 מ"מ/עיגול).
  2. ודא שהמיקרו-כונן יכול לשאת שתי קבוצות של שמונה צינורות מנחים (~ 3 ס"מ אורך, ~ 50 מיקרומטר קוטר פנימי, ~ 125 קוטר חיצוני מיקרומטר) עבור כל צד של אזור MC, ולאחר מכן לחתוך אותו לאותו אורך (לפחות 15 מ"מ; איור 1Biv, v).
  3. חתכו 16 חוטי Ni-chrome (~5 ס"מ אורך) בקוטר 35 מיקרומטר, ואז טענו אותם ברצף לתוך צינורות המנחה, ולאחר מכן מרחו את הדבק כדי לתקן אותם (איור 1Bi, vi, vii).
  4. הסירו את בידוד החוטים, קשרו ברצף כל חוט חשוף לכל פין מהמחבר שעוקב אחר מפת הערוץ, כמו גם את אלקטרודות הייחוס והארקה, ולאחר מכן צפו באיטיות צבע מוליך על כל פין (איור 1Bviii-x).
  5. כסו את הפינים באמצעות שרף אפוקסי (איור 1Axi, xii), ולאחר מכן בצעו ציפוי זהב באמצעות בודק עכבה כדי להפחית את העכבה של קצות האלקטרודות ל~350 kOhm (איור 1Bxiii, xiv). הגדר את הפרמטרים של בודק העכבה באופן הבא: −10.08 μA זרם ישר עבור 1 שניות עם תמיסת ציפוי זהב, כולל 5 mM PtCl4.
  6. לבסוף, הזז את כונן המיקרו למעלה על ידי סיבוב בורג. בדוק את הגודל הכולל של מערכת המיקרו-כונן שהשתנתה כפי שמוצג באיור 1A (אורך של כ-15 מ"מ, רוחב של 10 מ"מ, גובה של 20 מ"מ, ~ 1 גרם משקל). בדקו את המפרטים המפורטים של הלוח הממוחשב והרכיב הניתן להזזה באיור 1Ai, ii.

2. השתלת מערך אלקטרודות

  1. יש לעקר את ערכות הניתוח, ללבוש כפפות סטריליות וללבוש חלוק לבן סטרילי של רופא לפני תחילת הניתוח.
  2. כדי להתמודד עם הכאב, השתמש בהזרקה תת עורית (s.c.) של הזרקת meloxicam (5 מ"ג / ק"ג) עבור העכבר בתא אינדוקציה. לאחר מכן מרדימים את העכבר על ידי הזרקה intraperitoneal (כלומר ) של pentobarbital (80 מ"ג / ק"ג) בתא אינדוקציה18,19. החל מינון משלים של pentobarbital (20 מ"ג / ק"ג / שעה) אם רפלקס צביטת הבוהן עדיין קיים.
  3. תקן את העכבר במנגנון סטריאוטקסי ושמור על טמפרטורת פי הטבעת שלו ב -37 ° C באמצעות בקר טמפרטורה.
  4. יש למרוח משחת עיניים טטרציקלין על שתי עיני העכבר ולהחליף שוב כפפות סטריליות לפני הניתוח.
  5. גלחו את פרוות העכבר וחיטאו את אתר הניתוח בשלושה סבבים לסירוגין של פילינג בטאדין ואלכוהול באמצעות אפליקטור סטרילי עם קצוות כותנה במעגלים קונצנטריים המתחילים במרכז ונעים החוצה (איור 2i, ii). בצע חתך קטן בקו האמצע (~ 15 מ"מ) כדי לחשוף את גולגולתו. יש למרוח מיד את הלידוקאין 1% באופן מקומי על שרירי הצוואר לשיכוך כאבים. לאחר מכן, הסירו את שאריות הרקמה באמצעות מספריים, ונקו את הגולגולת באמצעות ניצני כותנה מצופים במי מלח (איור 2iii).
  6. באמצעות מיקרואלקטרודת זכוכית מלאה בדיו, סמנו את המיקומים הרצויים של MC דו-צדדי להשתלה (איור 2iv, v). בהתבסס על מחקר קודם 20, המיקומים של MC דו צדדי הם כדלקמן: 0.74 מ"מ קדמי לברגמה, ו1.25 מ"מ לרוחב לקו האמצע.
  7. השתילו ארבעה ברגי נירוסטה (בקוטר 0.8 מ"מ) כדי להגן על מערכת המיקרו-הינע, ולאחר מכן חברו את כל הברגים יחד עם אלקטרודות הייחוס וההארקה, ולאחר מכן כיסו אותם במלט דנטלי מעורב ליצירת קירות (איור 2vi-xi).
  8. קדח בזהירות שני חורים קטנים (~1.5 מ"מ2) עם מקדח גולגולת בצד שמאל וימין של הגולגולת המתואמת באזורי MC (איור 2xii). השתמש בקואורדינטות הסטריאוטקסיות של MC הדו-צדדי: 0.74 מ"מ קדמי לברגמה, 1.25 מ"מ רוחבי לקו האמצע, ו-0.5 מ"מ גחוני לדורה.
  9. הסירו את הדורה מאטר מהחורים בזהירות בעזרת מלקחיים עדינים (איור 2xiii).
  10. הכנס את מערכת המיקרו-כונן למרכז החורים באמצעות מיקרומניפולטור במהירות של 10 מיקרומטר לשנייה (איור 2xiv-xvii).
  11. מלאו את ג'ל הפטרולאום בדפנות הבטון הדנטלי לאחר שתסיימו את החדרת מערכת המיקרו-דרייב (איור 2xviii).
  12. חברו את הפלטה התחתונה של מערכת המיקרו-הינע ואת דפנות המלט הדנטלי עם המלט הדנטלי המעורב (איור 2xix)
  13. לשטוף את החתך עם מלוחים ואחריו טיפול מקומי עם ג'ל המכיל lincomycin hydrochloride ו לידוקאין hydrochloride כדי להקל על כאב לאחר הניתוח.
  14. סובב את סרט רדיד הנחושת המוליך סביב מערכת המיקרו-כונן המושתלת (איור 2xx).
  15. העבר את העכבר לכלוב המוחזק בטמפרטורה של 31-33 מעלות צלזיוס ועקוב אחר העכבר להתאוששות מההרדמה.
  16. אפשר לעכברים להתאושש במשך שבוע אחד עם האכלה נפרדת. בדוק ולטפל בחתך עם 3 ימים של יישום מתמשך של ג'ל המכיל lincomycin hydrochloride ו לידוקאין הידרוכלוריד.

3. הקלטה רב-ערוצית ב-MC הדו-צדדי בעכברים הנעים בחופשיות

  1. החזיקו את ראשו של עכבר ער בקלילות ובזהירות. הזז במורד מערכי האלקטרודות (~0.1 מ"מ עומק) על-ידי סיבוב הבורג בחלק הנע של מערכת המיקרו-כונן (איור 1Aii) לפחות יום אחד מראש.
  2. החזק את ראשו של העכבר הער בקלילות ובזהירות. קשרו את מרכז במת הראש ובלון הליום (מלא בערך ב-0.02 ליטר הליום) בעזרת חוט כדי לקזז את משקל במת הראש ומערכת המיקרו-הינע (איור 3A, B).
  3. לכוד אותות גולמיים באמצעות אלקטרודות ההקלטה והמערכות הרב-ערוציות על ידי דגימה של 30 קילוהרץ בתוכנת ההקלטה, ולאחר מכן דיגיטציה באמצעות ממיר דיגיטלי-אנלוגי (DA) מהמערכות הרב-ערוציות.
  4. חלץ את אותות ה- LFP מהנתונים הגולמיים על ידי דגימה מחדש ב- 10 קילוהרץ בתוכנת ההקלטה, ולאחר מכן השתמש במסנן חריץ מתוכנת ההקלטה כדי להסיר את רעש הקו של 50 הרץ.
  5. הקלט נתונים גולמיים במצב יציב מעכבר הנע בחופשיות למשך 60 שניות לפחות. לאחר סיום ההקלטה, הסר באיטיות את החיבור בין במת הראש למערכת המיקרו-כונן והחזיר את העכבר בחזרה לכלוב הביתי שלו.
  6. אחסן את הנתונים המוקלטים במחשב ונתח אותם במצב לא מקוון (איור 4 ואיור 5).
  7. לאחר סיום הניסוי, בצע המתת חסד בהתאם להנחיות המכון ולאחר מכן אשר את מיקומי האלקטרודות באמצעות ספק הכוח בפלט 3 V לביצוע נגע אלקטרוליטי של דקה אחת, ולאחר מכן ביצוע ניתוח היסטולוגי. חתכו את מוחו של העכבר לפרוסות של 30 מיקרומטר באמצעות מיקרוטום מקפיא, אספו את מקטעי MC ולאחר מכן לכדו את התמונות במיקרוסקופ (איור 3C, D).

4. מיון וניתוח ספייק

  1. לחצו על File > Open > קובצי Nev בתוכנת מיון הדוקרנים כדי לפתוח את נתוני הספייק שנדגמו ב-30 קילו-הרץ (איור 4Ai).
  2. לחץ על מידע כדי לבחור את הערוץ הלא ממוין ולאחר מכן בחר מיין > שנה שיטת מיון > השתמש ב- K-Means. לחץ על הלחצן Valley-Seeking Sort > K-Means Sorting כדי לקבל את היחידות הממוינות (איור 4Aii, iii).
  3. לחץ על File > Save as, שמור את נתוני הספייק הממוינים עם סיומת שם הקובץ .nev ובחר File > Export Per-Waveform Data כדי לייצא את תוצאות ה-PCA עם סיומת שם קובץ .txt (איור 4Aiv).
  4. לחץ על File > Import Data > Blackrock File בתוכנה לניתוח הנתונים הנוירופיזיולוגיים כדי לפתוח את קובץ הספייק הממוין (איור 4Bi).
  5. לחץ על Analysis > Autocorrelograms כדי לקבל את autocorrelogram עבור היחידה שנבחרה, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים כדלקמן: הערך המינימלי X ב- -0.05 שניות, הערך המרבי X ב- 0.05 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Bii, iii).
  6. טען את נתוני הספייק הממוינים, לחץ על Analysis > Interspike Interval Histograms כדי לקבל את ההיסטוגרמה של מרווח בין ספייק, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים באופן הבא: ערך המרווח המינימלי ב- 0 שניות, ערך המרווח המרבי ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Biv, v).
  7. לחץ על Analysis > Crosscorrelograms כדי לקבל את הקורללוגרמה הצולבת בין שני אירועי יחידה ממוינים, ולאחר מכן הגדר את אירועי הייחוס והפרמטרים באופן הבא: הערך המינימלי X ב- -0.1 שניות, הערך המרבי X ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Bvi, vii).
  8. לחץ על Results > Numerical Results כדי לשמור את התוצאות של autocorrelogram, היסטוגרמה בין ספייקים ו-cross-correlogram עם סיומות .xls שמות קבצים (איור 4Bviii, ix). נתח את הנתונים וצייר את הגרף.

5. ניתוח LFP

  1. לחץ על File Import Data > Blackrock File בתוכנה לניתוח הנתונים הנוירופיזיולוגיים כדי לפתוח את נתוני האות הרציפים שנדגמו במהירות של 10 קילוהרץ (איור 5Ai).
  2. לחץ על Analysis > Spectrum for Continuous כדי לנתח את ספקטרום ההספק של ה-LFP מהערוץ שנבחר. הגדר את הפרמטרים באופן הבא: מספר ערכי התדר ב- 8,192, ערך ה- Tapers המרובים ב- 3-5, הנורמליזציה של אחוז הצפיפות הספקטרלית הכוללת של הספק (PSD), ותחום התדרים בין 1 הרץ ל- 100 הרץ (איור 5Aii, iii).
  3. לחץ על Analysis > Coherence for Continuous כדי לנתח את הקוהרנטיות עבור שני LFPs מהצד השמאלי והימני של MC. הגדר את ערוץ הייחוס והפרמטרים באופן הבא: חשב בערכי קוהרנטיות, מספר ערכי התדרים ב- 8,192, ערך ה- Multiple Tapers ב- 3-5 וטווח התדרים בין 1 הרץ ל- 100 הרץ (איור 5Aiv, v).
  4. לחץ על Analysis > Corr. with Cont. Variables כדי לנתח את המתאם בין שני LFPs מצד שמאל וימין של MC. הגדר את ערוץ הייחוס (נתוני LFP) ואת הפרמטרים באופן הבא: הערך המינימלי X ב- 0.1 שניות, הערך המרבי X ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 5Avi, vii).
  5. לחצו על Results > Numerical Results כדי לשמור את תוצאות PSD, הקוהרנטיות והמתאם עם סיומת .xls של שם הקובץ (איור 5Aviii, ix).
  6. בחר את הערוץ שעבורו יש לחלץ את העקבות המייצגות עבור כל רצועת תדרים, לחץ על ערוך > סינון דיגיטלי של משתנים רציפים כדי לקבל כל רצועת תדרים, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים כדלקמן: Filter Freq. תגובה כ- Bandpass, יישום מסנן בתגובת דחף אינסופית (IIR) Butterworth, וערך סדר המסנן ב- 2. לבסוף, הגדר את טווח התדרים של העניין (איור 5Bi-iv).
    הערה: טווחי התדרים ששימשו כאן היו כדלקמן: דלתא (δ, 1-4 הרץ), תטא (θ, 5-12 הרץ), בטא (β, 13-30 הרץ), גמא נמוך (γ נמוך, 30-70 הרץ) וגמא גבוה (γ גבוה, 70-100 הרץ) תנודות.
  7. לנתח את הנתונים ולצייר את הגרף.

6. קורלציות בין הזינוק ל-LFP

  1. לחץ על קובץ > ייבוא נתונים > קובץ Blackrock בתוכנה לניתוח נתונים נוירופיזיולוגייםכדי לפתוח את נתוני האות הרציפים ונתוני ספייק.
  2. לחץ על ניתוח > ניתוח קוהרנטיות כדי לנתח את הקוהרנטיות בין הקודרים ל- LFP מהערוץ שנבחר. הגדר את משתנה הייחוס (תזמון ספייק) ואת הפרמטרים באופן הבא: חשב בערכי קוהרנטיות, מספר ערכי התדר ב- 512, ערך ה- Tapers המרובים ב- 3-5 וטווח התדרים מ- 1 הרץ עד 100 הרץ (איור 5Ci, ii).
  3. לחץ על תוצאות > תוצאות מספריות כדי לשמור את התוצאה של קוהרנטיות שדה הספייק עם סיומת .xls של שם הקובץ (איור 5Ciii, iv).
  4. לנתח את הנתונים ולצייר את הגרף.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מסנן בעל מעבר גבוה (250 הרץ) הופעל כדי לחלץ את הקוצים מרובי היחידות מהאותות הגולמיים (איור 6A). יתר על כן, היחידות המתועדות מה-MC של עכבר רגיל שמוינו על-ידי PCA אומתו (איור 7A-D), ורוחב העמק ומשך צורת הגל של היחידות ב-MC של העכבר נרשמו. התוצאות הראו שגם רוחב העמק וגם משך צורת הגל של תאי העצב הפירמידליים המשוערים MC (Pyn) בעכברים גבוהים יותר מאלה של הנוירונים האינטרנוירונים המשוערים (IN) (איור 7E,F; ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

הקלטה רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות נחשבה לטכנולוגיה שימושית במחקרים במדעי המוח, אך עדיין מאתגר למדי למתחילים להקליט ולנתח את האותות. במחקר הנוכחי, אנו מספקים הנחיות פשוטות ליצירת מערכות מיקרו-דרייב וביצוע השתלת אלקטרודות, כמו גם נהלים פשוטים ללכידה וניתוח של אותות חשמליים באמצעות תוכנת מיון ספייק ותוכנה לניתוח נתונים נוירופיזיולוגיים.

בהתחשב בכך שהאיכות של מערכת מיקרו-כונן בהתאמה אישית תורמת רבות לרכישת אותות יציבים ואיכותיים בעכברים הנעים בחופשיות14,15,16,17

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31871170, 32170950 ו-31970915), הקרן למדעי הטבע של מחוז גואנגדונג (2021A1515010804 ו-2023A1515010899), קרן גואנגדונג למדעי הטבע לפרויקט טיפוח מרכזי (2018B030336001) ומענק גואנגדונג: טכנולוגיות מפתח לטיפול בהפרעות מוחיות (2018B030332001).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
כותרת פינים 2.54 מ"מYOUXIN Electronic Co., Ltd.1 x 5הגשת בקשה לכונן המיקרו הניתן להזזה שיכול להחליק על הרגליים שלו.
Adobe Illustrator CC 2017AdobeN/Aכדי למטב תמונות מ-GraphPad.
BlackRock MicrosystemsBlackrock NeurotechCerebusמערכות אלה כוללות headsatge, המרת DA, מגבר ומחשב.
אגוז פליזדונגגוואן Gaosi טכנולוגיה ושות', בע"מאגוז פליז M0.8האום מקבע את מיקום הבורג.
בורג פליזדונגגוואן Gaosi טכנולוגיה ושות', בע"מבורג פליז M0.8 x 11 מ"מבורג המחזיק את המיקרו-כונן הניתן להזזה.
C57BL / 6Jגואנגדונג Zhiyuan טכנולוגיה ביו-רפואית ושות', בע"מלא ישיםגיל 12 שבועות.
צינור צנטריפוגהBiosharp15 מ"ל; BS-150-Mלאחסון מוח עכברים עם סולוטיות סוכרוז.
מוליך בדיקת מבנה צבע, בע"מ7440-22-4כדי לשפר את איכות חיבור העופרת בין פיני המחבר לחוטי Ni.
סרט רדיד נחושת מוליך3M1181להפחתת הפרעות.
מחברYOUXIN אלקטרונית ושות', בע"מ2 x 10Pכדי לחבר את הכותרת למערכת מיקרו-כונן.
ספק כוח DCMaishengMS-305Dמכשיר חשמל עבור   נגע אלקטרוליטי.
מלט שינייםשנחאי New Century Dental Materials Co., Ltd.לא ישיםכדי לתקן את מערכי האלקטרודות על גולגולת העכבר לאחר סיום ההשתלה.
ממיר אנלוגי דיגיטליBlackrock128-Channelמכשיר הממיר נתונים דיגיטליים לאותות אנלוגיים.
שרף אפוקסיAltecoN / Aלכיסוי סיכות.
ExcelMicrosoft N/Aכדי לסכם נתונים לאחר ניתוח.
מספריים לעינייםJiangXi YuYuan ציוד רפואי ושות', בע"מלא ישיםלניתוח או חיתוך חוט הניכרום.
מלקחיים עדיניםJiangXi YuYuan ציוד רפואי ושות', בע"מלא ישיםלניתוח.
מלקחייםJiangXi YuYuan ציוד רפואי ושות', בע"מלא ישיםלניתוח או להרכבת מערכת mirco-drive.
מיקרוטום מקפיאLeicaCM3050 S  לחתוך את העכבר' המוח לפרוסות
צינורות נימי סיליקה התמזגוZhengzhou INNOSEP Scientific Co., Ltd.TSP050125To  משמשים כצינורות המנחה לחוטי ני-כרום.
מיקרואלקטרודה מזכוכיתSutter Instrument CompanyBF100-50-10לסימון המיקומים הרצויים להשתלה באמצעות הדיו המלא.
תוכנת GraphPad Prism 7GraphPadלא ישיםכדי לנתח ולדמיין את התוצאות.
טכנולוגיות Polymicroשל צינור מנחה1068150020 לטעינת חוטי Ni-chrome.
HeadstageBlackrockN/Aכלי להעברת אותות.
בלון הליוםYili מוצרים חגיגיים ושות', בע"מ24 אינץ'כדי לקזז את המשקל של ראש הבמה ומערכת המיקרו-כונן.
דיומלח עט ושות', בע"מ.13-2001לסמן את המיקומים הרצויים להשתלה.
תמיסת יודגואנגדונג Hengjian פרמצבטיקה ושות', בע"מלא ישיםלחיטוי הקרקפת של העכבר.
לינקומיצין בהידרוכלוריד ולידוקאין  ג'ל הידרוכלורידHubei kangzheng Pharmaceutical Co., Ltd.10 גרםתרופה המשמשת להפחתת דלקת.
מלוקסיקםויקי ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ71125-38-7להפחתת כאבים לאחר ניתוח בעכברים.
מיקרומניפולטוריםScientificaScientifica IVM משולשלהשתלת מערכי אלקטרודות.
מיקרוסקופ NikonECLIPSE Ni-E  צלם את התמונות של קטעי מוח
בודק עכבה nanoZPlexonnanoZלמדידת עכבה או ביצוע ספקטרוסקופיה של עכבת אלקטרודה (EIS) עבור מערכי מיקרואלקטרודות רב-ערוציים.
NeuroExplorerPlexonNeuroExplorerכלי לניתוח הנתונים האלקטרופיזיולוגיים.
נוירואקספלורר Plexon, ארה"בתוכנה לא ישים.
חוט ני-כרוםקליפורניה חוט עדין ושות'M47249035 μ m חוט ני-כרום.
סדרן לא מקווןPlexonסדרן לא מקווןכלי למיון היחידות המרובות המוקלטות.
לוח PCBהאנגג'ואו Jiepei טכנולוגיית מידע ושות', בע"מלא ישיםלוח מעוצב ממוחשב.
פנטוברביטלסיגמאP3761להרדמת עכברים.
פנטוברביטל נתרןסיגמא57-33-0להרדמת העכבר.
משאבה פריסטלטיתארוכה יותרBT100-1Fמכשיר המשמש לזלוף
פוליפורמלדהיד סנגון ביוטקA500684-0500המרכיב העיקרי של תמיסת קיבוע לקיבוע מוח עכבר 
PtCl4Tianjin Jinbolan Fine Chemical Co., Ltd.13454-96-1הכנה לנוזל ציפוי זהב.
מלוחגואנגדונג Hengjian פרמצבטיקה ושות', בע"מלא ישים:כדי לנקות את גולגולת העכבר.
חוט כסףSuzhou Xinye אלקטרוניקה ושות', בע"מקוטר 2 מ"מהגשת בקשה לאלקטרודות הארקה וייחוס.
מקדחת גולגולתRWD Life Science78001לקדוח בזהירות שני חורים קטנים בגולגולת העכבר.
ברגי נירוסטהYOUXIN אלקטרונית ושות', בע"מM0.8 x 2כדי להגן על מערכת המיקרו-הנעה ולקשר את ההארקה ואלקטרודות הייחוס.
מכשיר סטריאוטקסיRWD מדעי החיים68513לביצוע הקואורדינטות הסטריאוטקסיות של קליפת המוח המוטורית הדו-צדדית.
סוכרוזדמאו57-50-1לייבוש מוח העכבר  לאחר זלוף.
סופר דבקהנקל AG ושות'PSK5Cכדי לתקן את צינור ההנחיה וחוט Ni-chrome.
בקר טמפרטורהמכשיר הרווארדTCAT-2לשמירה על טמפרטורת פי הטבעת של העכבר ב-37 מעלות; C
משחת עיניים טטרציקליןגואנגדונג Hengjian פרמצבטיקה ושות', בע"מלא ישיםכדי להגן על עיני העכבר במהלך הניתוח.
שרשורRapalaN/Aכדי לקשר בין בלון לבמה.
וזליןיוניליוור plcN/Aכדי לכסות את הפער בין מערכי האלקטרודות לגולגולת העכבר.

מקורות

  1. Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).
  2. Singer, W. Synchronization of cortical activity and its putative role in information processing and learning. Annual Review of Physiology. 55, 349-374 (1993).
  3. Arroyo-García, L. E., et al. Impaired spike-gamma coupling of area CA3 fast-spiking interneurons as the earliest functional impairment in the App(NL-G-F) mouse model of Alzheimer's disease. Molecular Psychiatry. 26 (10), 5557-5567 (2021).
  4. Ozawa, M., et al. Experience-dependent resonance in amygdalo-cortical circuits supports fear memory retrieval following extinction. Nature Communications. 11 (1), 4358(2020).
  5. Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding. Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).
  6. Beck, M. H., et al. long-term dopamine depletion causes enhanced beta oscillations in the cortico-basal ganglia loop of parkinsonian rats. Experimental Neurology. 286, 124-136 (2016).
  7. Magill, P. J., Bolam, J. P., Bevan, M. D. Relationship of activity in the subthalamic nucleus-globus pallidus network to cortical electroencephalogram. Journal of Neuroscience. 20 (2), 820-833 (2000).
  8. Magill, P. J., et al. Changes in functional connectivity within the rat striatopallidal axis during global brain activation in vivo. Journal of Neuroscience. 26 (23), 6318-6329 (2006).
  9. Rapeaux, A. B., Constandinou, T. G. Implantable brain machine interfaces: First-in-human studies, technology challenges and trends. Current Opinion in Biotechnology. 72, 102-111 (2021).
  10. Tort, A. B., et al. Dynamic cross-frequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (51), 20517-20522 (2008).
  11. Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. Journal of Neurophysiology. 100 (4), 2430-2440 (2008).
  12. Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice. Journal of Visualized Experiments. (77), e50470(2013).
  13. Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. Journal of Visualized Experiments. (61), e3568(2012).
  14. Lansink, C. S., et al. A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals. Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).
  15. Sato, T., Suzuki, T., Mabuchi, K. A new multi-electrode array design for chronic neural recording, with independent and automatic hydraulic positioning. Journal of Neuroscience Methods. 160 (1), 45-51 (2007).
  16. van Daal, R. J. J., et al. Implantation of Neuropixels probes for chronic recording of neuronal activity in freely behaving mice and rats. Nature Protocols. 16 (7), 3322-3347 (2021).
  17. Unakafova, V. A., Gail, A. Comparing open-source toolboxes for processing and analysis of spike and local field potentials data. Frontiers in Neuroinformatics. 13, 57(2019).
  18. Mao, L., Wang, H., Qiao, L., Wang, X. Disruption of Nrf2 enhances the upregulation of nuclear factor-kappaB activity, tumor necrosis factor-alpha, and matrix metalloproteinase-9 after spinal cord injury in mice. Mediators of Inflammation. 2010, 238321(2010).
  19. Jin, Z., Zhang, Z., Ke, J., Wang, Y., Wu, H. Exercise-linked irisin prevents mortality and enhances cognition in a mice model of cerebral ischemia by regulating Klotho expression. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021, 1697070(2021).
  20. Ding, X., et al. Spreading of TDP-43 pathology via pyramidal tract induces ALS-like phenotypes in TDP-43 transgenic mice. Acta Neuropathologica Communications. 9 (1), 15(2021).
  21. Cao, W., et al. Gamma oscillation dysfunction in mPFC leads to social deficits in neuroligin 3 R451C knockin mice. Neuron. 97 (6), 1253-1260 (2018).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

LFP
הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.