Name: הקלטה בקנה מידה גדול הרכבים העצבית עם בדיקות הסיליקון ב עכברוש הרדים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: למד הקלטה נוירונית בקנה מידה גדול בקורטקס הסומטוסנסורי של עכברושים מורדמים באמצעות בדיקות סיליקון. שיטה זו מאפשרת רישום פעילות ממאות נוירונים במקביל לניתוח דינמיקה נוירונית וקשרים מרחביים בין אוכלוסיות תאי עצב.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי NSERC &amp; AHFMR. המחברים מודים מרים Alaverdashvili ואמנדה Mauthe-Kaddoura הערות על כתב היד ועל Hiroe ימזאקי לעזרה על הכנת הניתוח.

1. כירורגיה הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את העכברוש עם סוג מנה מתאימה של חומרי הרדמה. כאן אנו משתמשים urethane (1.5 גרם / ק"ג, Sigma-Aldrich ושות', סנט לואיס, מיזורי) - מוכן כפתרון 20% על ידי דילול של 20 גרם urethane ב 100 מ"ל של בופר פוספט (PBS), כלומר בעלי חיים יקבלו 7.5 מ"ל / ק"ג של urethane פתרון intraperitonealy (IP). בשל עקומת המינון שלה, בתגובה, במינון כולל של urethane מחולק לארבעה יישומים, כל אחד בנפרד על ידי כ 30 דקות. לפני שני היישומים הראשונים של urethane, חיה הוא הרדים עם isoflurane מנוהל בריכוז של 3-4% (חמצן 2 ליטר לדקה) ומתוחזק על% 2 (חמצן במהירות של עד 2 ליטר לדקה) כדי למנוע מן החי מקבל הדגיש בזריקה. במהלך הניתוח, הממשל נוספת של isofluorane (בריכוז של 2% למשך 2 דקות) ניתן להשתמש בו במידת הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגלח את הפרווה לאורך באתר חתך (צד הגב של הראש) על מנת להבטיח כיהפרווה לא יזהמו את הפצע כי שטח מספיק ניתן לחטא את החתך סביב האתר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את אתר כירורגית חיטוי באמצעות יוד אורגני או סבון chlorhexidine ו חיטוי (אתנול). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן בדיקות סיליקון (NeuroNexus טכנולוגיות, אן ארבור, מישיגן). בדיקות ניתן לחטא באמצעות אתנול 70% ואחריו שטיפה עם מים מזוקקים. במידת הצורך, בדיקות יכול להיות צבוע עם סמן פלואורסצנטי מוכן חיטוי (למשל אני דיי, Invitrogen ושות), מאוחר יותר כדי לחשוף את המיקום של החללית בניתוח היסטולוגית. לשם כך אנו משתמשים במברשת צבע קטנה ורכה מאוד לגעת בעדינות את החלק האחורי של החללית סיליקון עם צבע. הליך זה תמיד צריך להיעשות על מיקרוסקופ כדי לוודא בדיקה לא נמצא פגום או כפוף. בדוק תמיד כדי לוודא שהצבע לא חוסמת כל הערוצים. לצבוע כל שיורי השאיר על החללית ניתן להסיר עם אלכוהול מאוחר יותר, ואחריו שטיפה עם מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסיליקון electrodטיפול es: בגלל גודלם הקטן, בדיקות סיליקון הם עדין רגיש מאוד לשבור, גם כאשר השימוש בו בזהירות רבה. לכן, מומלץ לעקוב אחר הסיכונים האפשריים בכל עת, כגון: (i) שמור על בדיקות בתיבה המיועדת כראוי (ii) מניעת נשירה מתרסק או בדיקות במהלך הטיפול בהם; (iii) ודא כי המניפולטורים stereotaxic מקובעים היטב כדי למנוע תאונות; (ד) כאשר הקלטה, הרקמה שמסביב ו / או דם ניתן לצרף את הבדיקות. לכן, חשוב להיזהר גם בעת הסרת בדיקות לאחר ההקלטה. באמצעות זרם בלתי פוסק של פתרון PBS או תמיסת מלח מומלץ מאוד; (v) תמיד לנקות את הבדיקות לאחר ההקלטה. כדי לנקות את הבדיקות, מומלץ מאוד להטביע אותם שואב האנזימטית נוזלי (בוסטון, Bausch &amp; Lomb) במשך כמה דקות. תמיד לשטוף את הבדיקות עם מים מזוקקים ולהחזיר אותם תיבת ייעודי שלהם. מניסיוננו, טיפול הולם של בדיקות סיליקון מבטיחהאיכות ההקלטות טוב במשך יותר מ -10 ניסויים. אם ערוץ "מקבל רועש" במהלך השימוש, הוא צריך להיות מחוץ ניתוחים שלאחר מכן. מצאנו כי צולבות לדבר בין הערוצים היא מינימלית, ולכן ערוץ רועש בדרך כלל יש השפעה מועטה מאוד על אות בערוצים אחרים. </li></ol> 2. כירורגיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלת העין משחה על פני העין לפני כל המניפולציות הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניהול dexamethasone 5 מ"ג / מ"ל ​​מתחת לעור כדי להפחית את הדלקת במוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את חיה בתוך מסגרת stereotaxic לאורך הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניהול HCl לידוקאין 2% עם אפינפרין (2-4 מ"ג / ק"ג בדילול לפתרון 0.5%) תת עורי באתר חתך לפני החתך עשוי להפחית את הסיכון הפוטנציאלי של הדימום את הפצע עבור הרדמה מקומית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע חתך 2 ס"מ דרך קו האמצע הקרקפת לעקור את העור רוחבית כדי לחשוף את פני הגולגולת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הקרקפת הגבי מ fascia ידי לנתיחה מלאה בוטהאת הדימום על ידי microcautery או באמצעות שעווה העצם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך את קידוח שני חורים לצרף ברגים קטנים בעצמות העורפית של הגולגולת עבור הארקה בעלי חיים התייחסות. בורג הפניה חייבת להיות במגע עם הדורה. על מנת להפחית את הרעש חשמל במהלך ההקלטות, מומלץ לשמור את הברגים רטוב כל הזמן. כדי לעשות זאת, מחסום אקריליק קטנים המקיפים את הברגים יכול להיות בנוי או את הברגים יכול להיות מכוסה אגר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך craniotomy בקוטר 1-2 מ"מ קואורדינטות המקביל לאזור קליפת המוח ו / או קורטיקליים (ים) של עניין 5. השתמש באוויר דחוס כדי להסיר אבק עצם לפי הצורך במהלך craniotomy (חור הקידוח). מניעת הגולגולת להתחמם מקידוחי על ידי יישום טיפות PBS. הפוך craniotomy השני אם צריך להכניס את החללית השניה. בסרטון הזה, אנו מציגים הקלטה משני אזורים בקליפת המוח בו זמנית, ולכן two craniotomies נעשים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בניית מכשול קטן של שרף אקרילי (כגון: לנג שינייםייצור, ושות' בע"מ, Wheeting, IL) המקיף את שני craniotomies כדי לשמור PBS על גבי חשוף הדורה, ומונע ממנו ייבוש. החל PBS ללא הרף במהלך הניסוי כולו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את הדורה עניין של craniotomies שניהם. שתי מחטים (30 וחצי מד) bended על קצות (להרכיב וו), עשויה לשמש מניפולציה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מחבר של בדיקות סיליקון ל manipulatiors stereotaxic. מחברים מחוברים מוט כדי לקבל את שוקי של בדיקות מקבילות לחלוטין המניפולטור stereotaxic. זה חיוני כדי לשמור על הקלטות יציבה למנוע נזק בדיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הבורג התייחסות סיכה התייחסות בדיקה סיליקון. כדי להפחית את הרעש החשמלי את הברגים הקרקע צריך להיות מחובר: א) הקרקע של התקע בדיקה; ii) את הקרקע מארז ממכשיר ההקלטה, ו iii) את המסגרת stereotaxic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניחו את קצה בדיקות סיליקון רק במגע עם פיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט להציג את הדואר בדיקות סיליקון לוודא כי שנקס של בדיקות סיליקון (איור 1 &amp; 2) יכול להיות מוכנס לתוך המוח ללא התנגדות או כיפוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות להוריד את הבדיקות עד שמגיעים לאזור ההקלטה הרצוי. במידת הצורך, להוסיף טיפות של PBS על החלק העליון של craniotomies כדי למנוע התייבשות של הרקמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגלל הרדמה urethane יש להשתמש רק עבור הליכים הטרמינל, החיה היא להרדים בזריקה ip של 200mg/kg לפחות של נתרן pentobarbital מדולל לריכוז של מ"ג לא יותר מ 60 / מ"ל. זה ואחריו עריפת ראש של החיה. </li></ol> 3. נציג תוצאות: הקלטות נציג פוטנציאלים בתחום הפעילות המקומית spiking מומחשים איור 3A. לאחר ביצוע מיון ספייק (קוצים להפלות שמקורם נוירונים שונים; איור 3 ב ', ג', 6, 7, 8) סיליקון הקלטות בדיקה לספק את היכולת לחקור את הפעילות העצבית אוכלוסיה מעורבת, אניאונג אחרים, את התהליכים הבאים: זיכרון וקבלת החלטות 9, 10 פלסטיות, גירוי קידוד 11, פעילות ספונטנית 12 ואת ההשפעות של תרופות שונות 13. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig1.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> באיור 1. דוגמה א 'של בדיקה סיליקון עם שוק יחיד על גבי מונטאז' של נוירונים משוחזר (באדיבות ס סקטה 14). דוגמה ב' של בדיקה עם תצורה tetrode בכל אחד 8 שוקי. סכמטי של C. עכברוש בגולגולת. הקופסאות הירוקות מייצגות את היקף craniotomy מעל קליפת החושית על ימין ועל שמאל. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig2.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> באיור 2. דוגמה של ניסוי עם בדיקות סיליקון מוכנס בקליפת המוח הקדם חזיתית ההיפוקמפוס ו. טיפות PBS לכסות את craniotomy להגן על br חשוףעין מהתייבשות. שני ברגים ממוקמים מעל במוח הקטן יהיה מחובר לקרקע התייחסות, בהתאמה. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig3.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 3"> באיור 3. תמונה א 'מראה 500ms של הקלטת אלקטרו נציג פוטנציאל שדה מקומיות (LFP) מ tetrode אחד (שימו לב: מתח שלילי הוא זמם על לתאם). הכנס מציג - צורת גל של עלייה ב 'דו מימדי צפיות של אשכולות יחידה במרחב תכונה tetrode 1.. מקבץ מייצג קוצים מיחידה אחת (נוירון). ג ממוצע ספייק גל מיחידות נציג (בצבעים שונים) בכל אחד מארבעת האתרים הקלטה מ tetrode אחת. ד Waveform אנרגיה (הקשורים אמפליטודה) של קוצים רשמה לאורך זמן . הערה ערכי אנרגיה קבועה יחסית לכל יחידה, זה מעיד על הקלטה יציבה לאורך משך הזמן של התקופה המוצגת.

<ol><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).</li>
<li>Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+neurotechnologies+for+chronic+neural+interfaces%3A+new+horizons+and+clinical+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities.</a> J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).</li>
<li>Csicsvari, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+recording+of+unit+and+local+field+potentials+with+silicon-based+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes.</a> J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).</li>
<li>Bartho, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+neocortical+principal+cells+and+interneurons+by+network+interactions+and+extracellular+features%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Characterization of neocortical principal cells and interneurons by network interactions and extracellular features.</a> J. Neurophysiol. 92, 600-608 (2004).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain%3A+in+stereotaxic+coordinates%22">The rat brain: in stereotaxic coordinates</a>. , 4th Edition, Academic Press. San Diego. (1998).</li>
<li>Lewicki, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+methods+for+spike+sorting%3A+the+detection+and+classification+of+neural+action+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Network%22%5BJournal%5D)">A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials.</a> Network. 9, R53-R78 (1998).</li>
<li>Harris, K. D., Henze, D. A., Csicsvari, J., Hirase, H., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+tetrode+spike+separation+as+determined+by+simultaneous+intracellular+and+extracellular+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements.</a> J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).</li>
<li>Luczak, A., Narayanan, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+representation--analyzing+single-unit+activity+in+extracellularly+recorded+neuronal+data+without+spike+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Spectral representation--analyzing single-unit activity in extracellularly recorded neuronal data without spike sorting.</a> J. Neurosci. Methods. 144, 53-61 (2005).</li>
<li>Pastalkova, E., Itskov, V., Amarasingham, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internally+generated+cell+assembly+sequences+in+the+rat+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Internally generated cell assembly sequences in the rat hippocampus.</a> Science. 321, 1322-1327 (2008).</li>
<li>Fujisawa, S., Amarasingham, A., Harrison, M. T., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat Neurosci. 11, 823-833 (2008).</li>
<li>Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+do+neurons+work+together%3F+Lessons+from+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Hear.+Res%22%5BJournal%5D)">How do neurons work together? Lessons from auditory cortex.</a> Hear. Res. 271, 37-53 (2011).</li>
<li>Luczak, A., Bartho, P., Marguet, S. L., Buzsaki, G., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+structure+of+neocortical+spontaneous+activity+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Sequential structure of neocortical spontaneous activity in vivo.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 347-352 (2007).</li>
<li>Robbe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+reveal+importance+of+spike+timing+coordination+in+hippocampal+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids reveal importance of spike timing coordination in hippocampal function.</a> Nat. Neurosci. 9, 1526-1533 (2006).</li>
<li>Sakata, S., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminar+structure+of+spontaneous+and+sensory-evoked+population+activity+in+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex.</a> Neuron. 64, 404-418 (2009).</li>
</ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

מסמך זה מדגים כיצד להשתמש אלקטרודה arrays סיליקון להקליט אוכלוסייה גדולה של נוירונים (&gt; 100) קליפת המוח באזורים מרובים בו זמנית. על מנת להצליח ניתוח הקלטה, הנושאים הבאים צריך להיחשב: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבוא של בדיקות לאזור הרצוי: כאשר מכניסים את בדיקות ברקמת המוח, אפשר לגרום נזק רב. זה יכול לגרום איכות נמוכה של יחידות מוקלט. כדי להימנע מבעיה זו אנו ממליצים על הבאות: (i) הציגו בדיקות בזווית מסוימת (מומלץ להשתמש זווית תואר 10). בעשותם זאת, הנזק הדנדריטים של הנוירונים מוקלט יכול להיות מופחת (ii) לאחר הבדיקות מוכנסים רקמת המוח, הם הוריד תחילה בקצב מהיר (כ 5-10 מיקרון ל 10-30 שניות), עד שהם מקבלים קרוב יותר לאזור הרצוי של ההקלטה. כאשר בדיקות כ -200 מיקרון מאזור היעד, המיקום הוא מותאם יותר לאט (כimately 10 מיקרון כל 2 או 3 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצוב של הקלטות: כאשר הבדיקות הן באזור המיועד ופעילות רבה מזוהה (דוקרנים בולטים ברוב הערוצים), מומלץ להמתין כ 30 דקות לפני תחילת ההקלטה. זה יאפשר רקמת המוח כדי לייצב מכנית אחרי הכניסה של בדיקות להבטיח הקלטה יציבה יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פעימה המוח: מדי פעם אפשר לראות פעימה המוח יכול להפחית באופן משמעותי את איכות ההקלטה. Craniotomy קטן (מספיק מקום כדי להתאים את החללית) יכול להפחית את הפעימה המוח באזור ההקלטה. אם יש צורך, צ&#39;יסטרנה magna ניתן ניקב. פעולה זו מפחיתה את הלחץ הנוזל השדרתי ומפחית נפיחות פעימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצורה הסיליקון בדיקה: בדיקות הסיליקון יכול להיות מגוון של צורות אתר תצורות הקלטה. לדוגמה, הם יכולים להשתנות במספר שוקי, אורך ועובי שנקס, ועלההסדר של אתרים הקלטה (למשל tetrode לעומת תצורה ליניארית, וראו: www.neuronexustech.com). הבחירה לחקור בשימוש עם תצורה מסוימת תלוי בשאלה מדעית צורך להיות ענו. לדוגמה, אם המטרה היא להקליט אוכלוסיות של נוירונים במקומות רבים בשכבה אחת ספציפית (כפי שהוצג הקלטות אלה), הבחירה הטובה ביותר היא להשתמש בדיקה עם שמונה פגיונות תצורה tetrode. זה מאפשר הקלטות של יחידות מרובות בבת אחת tetrode כל דגימה של שמונה מוקדים ברחבי טווח 1.4mm. במקרה אחר, אם מישהו רוצה ללמוד propagations פעילות על פני שכבות בקליפת המוח, הבחירה הטובה ביותר תהיה להשתמש בדיקה עם שוק אחד עם אתרי הקלטה מופץ באופן קבוע לאורך שוק אשר מאפשר הקלטה בשכבות מרובות קורטיקליים 14 בו זמנית. </li></ol>

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td></tr><tr><td> Urethane </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td></tr><tr><td> מאגר מלוחים פוספט (PBS) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isoflurane </td><td> בנסון </td><td> 02241315 </td></tr><tr><td> הסיליקון בדיקות </td><td> NeuroNexus טכנולוגיות </td><td> 4 X 2 - ט - 5 מ&quot;מ - 150 - 200-312 </td></tr><tr><td> אני דיי (המבת&quot;ן 18 (3)) </td><td> Invitrogen ושות </td><td> 617830 </td></tr><tr><td> Dexamethasone 5 </td><td> Vetoquinol </td><td> 0A0640B </td></tr><tr><td> עין משחה </td><td> Vetoquinol </td><td> 005165414 </td></tr><tr><td> HCl לידוקאין 2% עם אפינפרין </td><td> Bimeda-MTC </td><td> 00141984 </td></tr><tr><td> Stereotaxic מסגרת </td><td> KOPF מכשירים </td><td> 1430-B </td></tr><tr><td> אלקטרודה מניפולטור ומחזיק </td><td> KOPF מכשירים </td><td> 960 </td></tr><tr><td> עכברוש אוזניים מוטות </td><td> KOPF מכשירים </td><td> 1955 </td></tr><tr><td> עכברוש מתאם </td><td> KOPF מכשירים </td><td> 920 </td></tr><tr><td> אלחוש מסכה </td><td> KOPF מכשירים </td><td> 906 </td></tr><tr><td> אזמל נתוחים </td><td> Roboz מכשירי ניתוח </td><td> RS-9843 </td></tr><tr><td> איזמל להבי </td><td> דוגמה ומופת </td><td> 0086 </td></tr><tr><td> מספריים לנתח Micro </td><td> Roboz מכשירי ניתוח </td><td> RS-5910 </td></tr><tr><td> ברגים </td><td> Pasteners גולד בע&quot;מ </td><td> 14084701 </td></tr><tr><td> עוצר דמום מלקחיים </td><td> לשדודעוז מכשירי ניתוח </td><td> RS-7130 RS-7211 </td></tr><tr><td> 30 מחטים ½ מד </td><td> בקטון דיקינסון, </td><td> 305115 </td></tr><tr><td> Micromotor מלאה </td><td> Foredom </td><td> HP4-917 </td></tr><tr><td> הביתור מלקחיים </td><td> Roboz מכשירי ניתוח </td><td> RS-5237 </td></tr><tr><td> עצם שעווה </td><td> Lukens </td><td> M263500 </td></tr><tr><td> בקבוק אוויר דחוס </td><td> פלקון בטיחות מוצרים, Inc </td><td> 50-10521C </td></tr><tr><td> אנזימתי נקי </td><td> בוסטון, Bausch &amp; Lomb </td><td> BAUSCH497628 </td></tr><tr><td> מים מזוקקים </td><td></td><td></td></tr><tr><td> אבקת אקריליק שיניים </td><td> לאנג שיניים </td><td> 1220 </td></tr><tr><td> נוזל אקרילי שיניים </td><td> לאנג שיניים </td><td> 1404 </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> Digital Lynx SX מערכת </td><td> Neuralynx בע&quot;מ </td><td> 4SX-Z400 </td></tr><tr><td> Cheeta Softwere </td><td> Neuralynx בע&quot;מ </td><td></td></tr><tr><td> אליגטור כבלים </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

הקלטה בקנה מידה גדול הרכבים העצבית עם בדיקות הסיליקון ב עכברוש הרדים

Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat

בקנה מידה גדול הקלטות אלקטרו מן הרכבים העצבית מציעים את ההזדמנות כדי לחקור כיצד המוח מנצח מגוון רחב של התנהגויות מפעילות spiking של נוירונים שלה. אחת השיטות האפקטיביות ביותר כדי לפקח spiking פעילות ממספר רב של נוירונים מרובים מעגלים עצביים מקומיים בעת ובעונה אחת היא באמצעות אלקטרודה סיליקון מערכים 1-3. פוטנציאל פעולה גדול לייצר מתח הטרנסממברני שינויים בסביבת somata התא. אותות אלה הפלט ניתן למדוד על ידי הצבת מנצח בסמיכות של נוירון. אם יש הרבה פעילים (spiking) נוירונים באזור קצה, אלקטרודה הרשומות אות בשילוב של כולם, היכן התרומה של נוירון יחיד משוקלל על פי &quot;המרחק חשמל&quot; שלה. בדיקות הסיליקון הם אלקטרודות הקלטה אידיאלי כדי לפקח על נוירונים מרובים בגלל מספר רב של אתרי הקלטה (64) ואת נפח קטן. Furthermoמחדש, באתרים מרובים ניתן לארגן על פני מרחק של מילימטרים, ובכך מאפשר את הקלטות בו זמנית של הפעילות העצבית בקליפת המוח בשכבות שונות או בעמודות מרובות קליפת המוח (איור 1). חשוב לציין, את חלוקת מדויק גאומטרית של אתרי הקלטה מאפשר גם להגדרה של היחסים המרחביים של 4 נוירונים בודדים בודד. כאן, אנו מתארים חריפה, בקנה מידה גדול הקלטה העצבית של קליפת המוח הימני והשמאלי החושית forelimb במקביל עכברוש הרדים עם בדיקות סיליקון (איור 2).

הקלטות תאיים של הפעילות העצבית באמצעות בדיקות סיליקון החולדה הרדים יתוארו. טכניקה זו מאפשרת לקבל מידע על אזורי מוח מרובים יותר מ 100 נוירונים בו זמנית. הוא מספק מידע עם רזולוציה של תא בודד על הדינמיקה בתוך מעגלים עצביים הרכבים מקומיים רבים.

הקלטות אלקטרופיזיולוגיות בקנה מידה גדול ממאגפים עצביים מציעות את ההזדמנות לחקור כיצד המוח מתזמר את המגוון הרחב של...

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא לתאר הקלטה נוירונלית אקוטית רחבת היקף מקליפת המוח הסומטוסנסורית של הגפה הקדמית השמאלית והימנית, בו-זמנית בחולדה מורדמת, באמצעות גשוש סיליקון. דבר זה מושג תחילה על ידי הרדמת בעל החיים באמצעות יוּרֶתָן, ולאחר מכן על ידי הצבת החולדה במסגרת סטריאוטקסית כדי לבצע חתך של שניים עד שלושה סנטימטרים מעל הגולגולת. השלב השני הוא מיקום ברגי ההארקה והייחוס.לאחר מכן מבצעים שתי קרניאוטומיות מעל קליפת המוח הסומטוסנסורית ומסירים את קרום העטיפה (dura mater). השלב האחרון הוא החדרה זהירה של גשש הסיליקון אל המוח והורדתו באיטיות לאזור הרצוי. הליך זה מאפשר הקלטה של פוטנציאלים שדות מקומיים ופעילות ספייקים מעשרות נוירונים.היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שגשש סיליקון מאפשר הקלטה ממספר רב של נקודות הקלטה. יתרה מכך, ניתן לסדר מספר נקודות הקלטה במרחק של מילימטרים, מה שמאפשר הקלטה בו-זמנית על פני מספר עמודים קורטיקליים או על פני מספר שכבות בעמוד קורטיקלי אחד. באופן חשוב, פיזור מדויק גיאומטרית של נקודות ההקלטה מאפשר לחקור קשרים מרחביים בין אוכלוסיות נוירונליות.שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום מדעי המוח, כגון כיצד פעילותה של אוכלוסיית נוירונים מעורבת בפלסטיות של זיכרון, קידוד גירויים וקבלת החלטות, וכן כיצד אינטראקציות עצביות אלו מושפעות מתרופות שונות. כדי להתחיל בהליך זה, הרדימו את החולדה באמצעות isoflurine בריכוז של 3% עד 4% ושמרו על ריכוז של 2% כדי למנוע מהבעל חיים לסבול ממתח בעקבות ההזרקה. לאחר מכן, הזריקו 7.5 milliliters per kilogram של תמיסת urethane מהולה בריכוז של 20% באופן אינטraperitoneal, וחלקו את ההזרקה הזו לארבעה יישומים, כאשר כל אחד מהם מופרד במרווחים של כ-30 דקות.בשלב הבא, נקה את הגששים הסיליקוניים במים מזוקקים תחת המיקרוסקופ. צבע את הגששים באמצעות סמן פלואורסצנטי כדי לסמן את מיקומי הגששים בניתוח ההיסטולוגי. יש לבצע הליך זה תמיד תחת מיקרוסקופ כדי לוודא שהגששים אינם נפגעים או מתעקמים.לאחר מכן, גלחו את הפרווה לאורך אתר החיתוך. לאחר מכן, מרחו משחה לשתי העיניים. ניתן מינון של 5 mg/mL של Dexamethasone תת-עורי כדי להפחית את דלקת המוח.בשלב זה, קבע את החיה במסגרת הסטריאוטקסית. לאחר מכן, הכן את אזור הניתוח באופן אנטיספטי באמצעות סבון כלורהקסידין ואתנול; לפני ביצוע החתך, הזרק לידוקאין ואפינפרין תת-עורית באתר החתך לצורך אלחוש מקומי ועל מנת להפחית את הסיכון הפוטנציאלי לדימום. לאחר מכן, בצע חתך של שני סנטימטרים לאורך קו האמצע של הקרקפת והסר את העור.לחשיפת הגולגולת, נקו את קרקפת הגב מהפציה באמצעות דיסקציה קהה והפסיקו את הדימום בעזרת שעוות עצם. לאחר מכן, קדחו שני חורים בעצם העורפי של הגולגולת. חברו את הברגים הקטנים לחורים עבור אלקטרודות ההארקה והסימוכין.על בורג הייחוס להיות במגע עם הדורה. לאחר מכן, בצעו שני חורי קרניאוטומי בקוטר של 1 עד 2 מילימטר בקואורדינטות המתאימות לקליפה הסומטוסנסורית של הגפה הקדמית.השתמש באוויר דחוס כדי להסיר את אבקת העצם לפי הצורך במהלך הקרניאוטומיה, כדי למנוע את התחממות הגולגולת כתוצאה מהקידוח. טפטף תמיסת סליין. לאחר מכן, בנה מחסום קטן משרף אקרילי סביב שתי הקרניאוטומיות, כדי לשמור על PBS מעל הדורה החשופה ולמנוע את התייבשותה.יש להחיל PBS באופן רציף לאורך כל הניסוי. לאחר מכן, השתמשו בשתי מחטים בכיול 30.5 עם קצוות כפופים כדי להסיר את הקרומי העבה (dura mater) משני חלונות הקרניוטומיה. בשלב זה, מקמו את קצות הגששים מסיליקון במגע עם הקרומי הרך (pia).לאחר מכן, הכניסו באיטיות את גששי הסיליקון, תוך וידוא שניתן להחדיר את זרועותיהם לתוך המוח ללא התנגדות או כיפוף. הרכיבו את הגששים בזהירות עד שיגיעו לאזורי ההקלטה הרצויים. במידת הצורך, הוסיפו טיפות של PBS על החלק העליון של הקרניוטומיה כדי למנוע מהרקמה להתייבש.כאן מוצג רישום אלקטרופיזיולוגי מייצג של פוטנציאל השדה המקומי למשך 500 מילישניות מ-tetrode אחד. דוגמה לצורת הגל של הספייק מופיעה בתוך התמונה. להלן דוגמאות לתצפיות דו-ממדיות של מקבצי יחידות שהתקבלו מ-tetrode אחד.כל אשכול מייצג פריקה (spike) מנוירון בודד. מוצגות כאן צורות הגל הממוצעות של הפריקות מהיחידות המייצגות בכל אחד מארבעת הערוצים של טטרוד בודד. גרף זה מציג את אנרגיית גל הפריקות שהוקלטו לאורך זמן.שימו לב כי ערך האנרגיה הקבוע יחסית עבור כל יחידה מעיד על הקלטה יציבה לאורך התקופה המוצגת. לאחר צפייה בסרטון זה, אתם תהיו מסוגלים לבצע הקלטות באמצעות גשושית סיליקון באזורי מוח מרובים ממעל למאה נוירונים בו-זמנית. הדבר מושג על ידי ביצוע השלבים הבאים: הרדמת בעל החיים, מיקום ברגי הייחוס וההארקה, ביצוע קרניאוטומיה (קידוח בגולגולת), הסרת הקרומים (dura), ולבסוף החדרת הגשושית לאזור ההקלטה הרצוי.

recording-large-scale-neuronal-ensembles-with-silicon-probes

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

אנו מתארים שיטות הקלטה בקנה מידה גדול של יחידות בודדות מרובות פוטנציאל בתחום המקומית מתנהג מכרסמים עם בדיקות סיליקון. כונן ייצור, מצורף בדיקה לכונן ואת ההשתלה תהליכי בדיקה באים לידי ביטוי מספיק פרטים עבור שכפול קל.

בקנה מידה גדול הקלטה של ​​הנוירונים על ידי בדיקות מטלטלין סיליקון מתנהג מכרסמים

סרטון זה מדגים את ההליך המפורט להכנת חולדה מורדמת להקלטות אלקטרופיזיולוגיות של פעילות מוחית מאתרים מרובים. הקרקפת מנותחת כדי לגשת לגולגולת, וחורים נקדחים במקומות מדויקים כדי להתקין ולאבטח אלקטרודות. אלקטרודות מיקרו-חוט טונגסטן מוכנסות לאחר מכן למיקום היעד כדי להקליט את הנתונים.

In Vivo רישומים אלקטרופיזיולוגיים של פעילויות מוחיות מאתרים מרובים בחולדות

סרטון זה מתאר פרוטוקול להשתלת גשושית סיליקון ליניארית מרובת שוקיים במוח העכבר כדי למדוד פוטנציאלי שדה מקומיים. ההליך כולל אבטחת הגשושית ליחידה סטריאוטקסית, מיקומה המדויק מעל אזור המטרה במוח, החדרתה למוח ואבטחתה באמצעות מלט דנטלי. לאחר ההשתלה, הרכבה מוגנת עם מעטפת. לאחר ההתאוששות, המערך מאפשר רישום פוטנציאלי שדה מקומיים, ומספק תובנות לגבי הפעילות העצבית.

רישום פעילות חשמלית מוחית בעכברים מתנהגים באמצעות גשושיות סיליקון ליניאריות מרובות שוקיים

מקור: Moore, J. D., et al.  ניטור ולוקליזציה של נוירונים בודדים בתוך מבני מוח תת-קורטיקליים של חולדות ערניות ומרוסנות ראש. J. Vis. Exp. (2015)סרטון זה מדגים את השיטה של רישום וצביעה בחולדה מאופקת וערה ההליך כולל הקלטת אותות מנוירונים והזרקת צבע כדי למקם במדויק את אתר ההקלטה. טכניקה זו מאפשרת מיפוי מדויק של הפעילות העצבית למבנה האנטומי של המוח.

רישום וצביעה צמודים למיפוי מדויק של פעילות עצבית בחולדה ערה 

השתלת מערכים מאורגנים של microwires לשימוש בקלטות אלקטרו יחידה אחת מציגה מספר האתגרים טכניים. שיטות לביצוע טכניקה זו ואת הציוד הדרוש מתוארות. כמו כן, השימוש מועיל של מערכי Microwire מאורגנים להקליט מאזורי משנה עצביים שונים עם סלקטיביות מרחבית גבוהה נדון.

הליך השתלת מערכים מאורגנים של Microwires להקלטות יחידה אחת בAwake, מתנהגת בעלי חיים

פרוטוקול זה מתאר תכנון והשתלה כירורגית של מנגנון ריסון ראש לניטור פעילות עצבית במבני מוח תת-קורטיקליים בחולדות ערניות.  הוא מתאר נהלים לבידוד נוירונים בודדים בתצורה הסמוכה ולזיהוי יעיל של מיקומם האנטומי.

ניטור Juxtacellular והלוקליזציה של Single נוירונים בתוך מבנים מוחיים תת-קליפת המוח של התראה, חולדות-מרוסן ראש

חיבור אלחוטי, מערכת דו-כיווני הקלטות עצבית רב ערוצית גירוי ב להתנהג בחופשיות חולדות הוא הציג. המערכת היא קל וקומפקטי, וכך יש השפעה מינימלית על הרפרטואר ההתנהגותי animal´s. יתר על כן, מערכת דו-כיוונית זו מספקת כלי מתוחכם כדי להעריך את קשרי הגומלין סיבתי בין תבניות ההפעלה מוח והתנהגות.

חיבור אלחוטי, ממשק דו-כיווני ההקלטה In Vivo גירוי של פעילות עצבית להתנהג בחופשיות חולדות

אנו מתארים את השלבים מגוונות כדי להשתיל סיליקון כרונית הגששים וכדי להקליט את המקום התאים בעכברים כי הם הראש-קבוע על מנגנון מועשרת cue הליכון.

השרשה של הגששים סיליקון כרונית ורישום של תאים בהיפוקמפוס המקום מכשיר הליכון מועשר

פרוטוקול זה מתאר את ההקלטה של פוטנציאל שדה מקומי עם רב shank סיליקון ליניארי רגשים. המרה של האותות באמצעות ניתוח צפיפות המקור הנוכחי מאפשר השחזור של הפעילות החשמלית המקומית בהיפוקמפוס העכבר. בטכניקה זו, תנודות המוח מוגבל יכול להילמד במעבר בחופשיות עכברים.

הקלטה במרחב מוגבל תנודות בהיפוקמפוס מתנהגים באופן עכברים

אנו מתארים כאן שיטה עבור בדיית Ti3C2 mxene מערכים מיקרואלקטרודה וניצול אותם עבור בהקלטה vivo עצבית.

הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

כאן, אנו מציגים מערכת שתלי בדיקה קלת משקל וחסכונית לאלקטרופיזיולוגיה כרונית במכרסמים המותאמת לקלות שימוש, שחזור בדיקה, רב-תכליתיות ניסיונית ותאימות להתנהגות.

שתל DREAM: מערכת שתלים קלה, מודולרית וחסכונית לאלקטרופיזיולוגיה כרונית בעכברים מקובעים ראש ומתנהגים בחופשיות

למד הקלטה נוירונית בקנה מידה גדול בקורטקס הסומטוסנסורי של עכברושים מורדמים באמצעות בדיקות סיליקון. שיטה זו מאפשרת רישום פעילות ממאות נוירונים במקביל לניתוח דינמיקה נוירונית וקשרים מרחביים בין אוכלוסיות תאי עצב.

הקלטה בקנה מידה גדול הרכבים העצבית עם בדיקות הסיליקון ב עכברוש הרדים

גלה סרטונים נוספים