הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות

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 במוח^10,11. 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 בחופשיות^16,17, 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.

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 אינדוקציה^18,19. 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, ו^1.25 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.

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; שני מבחני מאן-ויטני לדוגמה; עבור רוחב העמק, פין משוער: 0.636 אלפיות השנייה ± 0.004 אלפיות השנייה, משוער IN: 0.614 אלפיות השנייה ± 0.001 אלפיות השנייה, p = 0.002; למשך צורת הגל, פין משוער: 0.095 אלפיות השנייה ± 0.004 אלפיות השנייה, משוער IN: 0.054 אלפיות השנייה ± 0.002 אלפיות השנייה, p = 1.402 x 10−16), המקביל למאפיינים של פין ו- IN במחקרים קודמים21. חישבנו גם את הקורלוגרמה הצולבת בין Pyn משוער ל-IN על-ידי הגדרת קוצי Pyn משוערים כנקודת ייחוס, ומצאנו שיא חיובי ב~18 מילישניות (איור 7G), מה שמצביע על כך שספייקינג ה-Pyn המשוער מתרחש לפני הספייקינג המשוער של IN עם חלון של ~18 מילישניות.

עקבות מייצגים של כל תחום תדרים סוננו מה-LFP על-ידי מסנן IIR בתוכנה לניתוח הנתונים הנוירופיזיולוגיים (איור 6A). בניתוח LFP, ה-LFPs של MC השמאלי והימני בעכברים רגילים היו דומים בספקטרום ההספקטרום, מה שמרמז על פעילויות מסונכרנות בין MC השמאלי והימני (איור 8A,B; שני מבחני מאן-ויטני לדוגמה; עבור δ, MC שמאלי: 50.71 ± 1.136, MC ימני: 50.47 ± 1.213, p = 0.70; עבור θ, MC שמאלי: 2.197 ± 0.187, MC ימני: 2.068 ± 0.193, p = 0.40; עבור β, MC שמאלי: 0.222 ± 0.058, MC ימני: 0.206 ± 0.055, p = 0.70; עבור γ נמוך, MC שמאלי: 0.114 ± 0.034, MC ימני: 0.093 ± 0.018, p = 0.70; עבור γ גבוה, MC שמאלי: 0.054 ± 0.027, MC ימני: 0.04 ± 0.015, p = 0.40). לאחר מכן חישבנו את הקוהרנטיות והמתאם בין MC השמאלי והימני (איור 8C,D; MC LFP השמאלי עוקב בחלון של ~1.2 מילישניות אחרי MC LFP הימני, -1.167 מילישניות ±-0.667 מילישניות) וחישבנו את גודל ה-Pyn או ה-IN הדוקרנים המסונכרנים עם ה-LFP (1-100 הרץ) ב-MC השמאלי של עכבר רגיל (איור 8E). זה הראה קוהרנטיות γ נמוכה חזקה יותר עבור IN המשוער בהשוואה לפין.

איור 1: דיאגרמה של האלקטרודות ומערכת ההקלטה הרב-ערוצית. (A) איור של מערכת המיקרו-כונן. אני. שרטוט ואפיון הלוח המעוצב במחשב. ii. תרשים סכמטי של המיקרו-כונן הנייד. (B) מערכת מיקרו-כונן ומדרגות אלקטרודה בודדת ניידות רב-ערוציות. אני. חוטי Ni-chrome; ii. החלקים המרכיבים את האלקטרודה; iii. הרכבת הלוחות שתוכננו על-ידי מחשב; iv. הרכבה ראשונית של האלקטרודות, כולל המחברים ושמונה צינורות מנחים; v. הצד השני של כונן המיקרו; vi,vii. חוטי Ni-chrome נטענים ברציפות לתוך צינורות המנחה; VIII-X. כל חוט חשוף מחובר ברצף לכל סיכה, ואחריו ציפוי מוליך צבע על כל סיכה; xi,xii. הסיכות מכוסות בשרף אפוקסי; XIII,XIV. ציפוי זהב. (C) תכנון ניסיוני של הקלטה חוץ-תאית ב-MC של עכבר הנע בחופשיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: הליך כירורגי שלב אחר שלב. i,ii. לגלח את פרוות העכבר ולחטא את אתר הניתוח עם שלושה סבבים לסירוגין של קרצוף בטדין ואלכוהול. 3. נקו את גולגולת העכבר. iv. פילוס v. סמן את מיקום המוח. vi. סמן את מיקומם של ברגי נירוסטה. vii. הכנס ברגי נירוסטה. viii. קשר את הברגים יחד עם אלקטרודות הייחוס וההארקה. ix,x. מערבבים את המלט הדנטלי. xi. לבנות קיר עם מלט דנטלי. XII,XIII. קדח שני חורים קטנים מעל MC דו צדדי, ולאחר מכן להסיר את dura mater. xiv. הכן את מערכת המיקרו-כונן. XV-XIX. השתיל את מערכת micro-drive ולאחר מכן טיפול מקומי עם ג'ל המכיל lincomycin hydrochloride ולידוקאין hydrochloride כדי להקל על כאבים לאחר הניתוח. xx. הגן על מערכת המיקרו-כונן באמצעות סרט אלומיניום מוליך מנחושת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: איור של הקלטה עם ראש קבוע בעכבר מודע. (A) תרשים סכמטי להקלטה חופשית. (ב) פירוט התמונות מההקלטה החופשית. אני. Planform של מערכת micro-drive מושתלת; ii. במת ראש; III,IV. מערכת המיקרו-דרייב והראש מחוברים; v. בלון ההליום מוחל כדי לקזז את משקל הראש ומערכת המיקרו-הינע. (ג) המחשה של אימות מיקום אתר ההקלטה באמצעות נגע אלקטרוליטי. (D) אתרי ההקלטה המסומנים על ידי נגעים אלקטרוליטיים ב-MC של עכבר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: איור של מיון וניתוח דוקרנים. (A) הפרמטרים לקיבוץ נתוני הדוקרנים ולייצוא התוצאות. אני. ייבא את נתוני הספייק; 2. בחר את שיטת המיון; iii. מיין את נתוני הספייק באמצעות אלגוריתם κ-means; iv. יצא את התוצאות מהיחידה הממוינת. (B) התהליך לניתוח ההיסטוגרמה של מרווח בין קוצים, אוטוקורלוגרמה וקורלוגרמה צולבת של היחידה הממוינת. אני. ייבוא נתוני ספייק ממוינים; ii. לבצע את ניתוח המתאם האוטומטי; iii. הגדר את הפרמטרים עבור autocorrelogram; iv. להשיג את היסטוגרמה מרווח בין קוצים; v. הגדר את הפרמטרים להיסטוגרמה של מרווח בין קוצים; 6. חישוב המתאם הצולב, בין הדוקרנים מהיחידות הממונות; vii. הגדר את הפרמטרים עבור הקורלוגרמה הצולבת; VIII,IX. ייצא את התוצאות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: המחשה של ניתוח נתונים רציף. (A) התהליך והפרמטרים לניתוח אותות ה-LFP שחושבו באמצעות ספקטרום ההספק של ה-LFPs, קוהרנטיות ומתאם בין שני LFPs. i. ייבוא נתוני LFP; ii. חישוב הצפיפות הספקטרלית של ההספק עבור ה-LFPs מה-MC הדו-צדדי; אייט. חישוב הצפיפות הספקטרלית של הספק עבור LFP; iv,v. לחשב את הקוהרנטיות בין LFPs; vi,vii. חשב את המתאם בין שני LFPs. viii,ix. ייצא את התוצאות. (B) התהליך לסינון כל תחום תדרים מאות LFP. i. לחלץ את פסי התדרים השונים מנתוני LFP; II,III. הצג את ה- LFPs המסוננים; iv. שמור את ה- LFPs המסוננים כקובץ מטא משופר. (C) התהליך לניתוח הקוהרנטיות בין הקוהרנטיות בין הקוצים העצביים לבין LFP. ט,ב. חישוב הקוהרנטיות בין LFP לבין קוצים ממוינים; III,IV. ייצא את התוצאות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: עקבות מייצגים של אותות מוקלטים. הזינוק היה מסונן במעבר גבוה ב-250 הרץ מהנתונים הגולמיים שנדגמו ב-30 קילוהרץ. ה-LFP היה הנתונים הגולמיים שנדגמו במהירות של 10 קילוהרץ. δ היה פס תדרי הדלתא שסונן ב-1-4 הרץ מה-LFP. θ הייתה רצועת תדרי תטא שסוננה בתדר 5-12 הרץ מה-LFP. β הייתה רצועת תדרי הבטא שסוננה בתדר 13-30 הרץ מה-LFP. γ נמוכה הייתה רצועת תדרי הגמא הנמוכה שסוננה ב-30-70 הרץ מה-LFP. High γ הייתה רצועת תדרי הגמא הגבוהה שסוננה ב-70-100 הרץ מה-LFP. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: מאפייני היחידות הממוינות ודפוס הירי שלהן. (A,B) היחידות הממוינות קובצו באמצעות ניתוח רכיבים ראשי (PCA) מאותה אלקטרודה. (ג,ד) מתאמים עצמיים (למעלה) והיסטוגרמות מרווחי אינטרוולים בין ספייקים (למטה) עבור נוירון מעורר משוער (Pyn) ונוירון מעכב משוער (IN). (E) רוחב העמק של הפין המשוער היה גבוה משמעותית מזה של ה-IN המשוער (פין משוער: n = 1,055 קוצים, משוער IN: n = 1,985 קוצים). (F) משך צורת הגל של הפין המשוער היה חזק מזה של ה-IN המשוער (Pyn: n = 1,005 קוצים, משוער IN: n = 1,059 קוצים). (G) הקורלציה הצולבת בין פין המשוער לבין IN. ניתוח סטטיסטי עם מבחן מאן-ויטני. כל הנתונים מוצגים כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע, **p < 0.01, ***p < 0.001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 8: ניתוח של שני LFPs מה-MC הדו-צדדי והקוהרנטיות בין אירועי ספייק ל-LFP בעכברים. (A,B) ספקטרום הספק מנורמל של MC דו-צדדי בכל תחום תדרים בעכברים (n = 3). (C) עקומת הקוהרנטיות של שני LFPs בין MC השמאלי והימני (n = 3). (D) עקומת המתאם הצולבת של שני LFPs מראה מתאם בין MC השמאלי והימני בפיגור זמן של ±100 אלפיות השנייה (n = 3). (E) העקומה של קוהרנטיות שדה ספייק ב-MC של עכבר. ניתוח סטטיסטי עם מבחן מאן-ויטני. כל הנתונים מוצגים כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

למחברים אין מה לחשוף.