Name: בניית הנעת Tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 4 s
Description: למדו לבנות מכשיר היפרדרייב מתקדם להקלטת פעילות מוחית בחולדות מתנהגות באופן חופשי. השיטה כוללת 18 טטרודות מתכווננות בנפרד לחקר ניווט מרחבי ותהליכים קוגניטיביים.

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

אנו מודים המעבדה Moser במכון נאוולי עבור מערכות Neuroscience ומרכז לחישוביות עצבית, אוניברסיטת הנורבגית של מדע וטכנולוגיה, עבור הכרוני עצבית הקלטה הליכים בחולדות. עבודה זו נתמכה על ידי מענק-NIH R21 NS098146, האדם הגבול המדע תוכנית ארוך טווח מלגת LT000211/2016-L לל' Lu.

<ol><li>O'Keefe, J., Recce, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+relationship+between+hippocampal+place+units+and+the+EEG+theta+rhythm%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm.</a> Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).</li>
<li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).</li>
<li>Gothard, K. M., Skaggs, W. E., Moore, K. M., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Binding+of+hippocampal+CA1+neural+activity+to+multiple+reference+frames+in+a+landmark-based+navigation+task%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Binding of hippocampal CA1 neural activity to multiple reference frames in a landmark-based navigation task.</a> J Neurosci. 16 (2), 823-835 (1996).</li>
<li>Gray, C. M., Maldonado, P. E., Wilson, M., McNaughton, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tetrodes+markedly+improve+the+reliability+and+yield+of+multiple+single-unit+isolation+from+multi-unit+recordings+in+cat+striate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex.</a> J Neurosci Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).</li>
<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 (5), 446-451 (2004).</li>
<li>Fyhn, M., Hafting, T., Witter, M. P., Moser, E. I., Moser, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grid+cells+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Grid cells in mice.</a> Hippocampus. 18 (12), 1230-1238 (2008).</li>
<li>Skaggs, W. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+sharp+waves+and+sparse+ensemble+unit+activity+in+the+macaque+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">EEG sharp waves and sparse ensemble unit activity in the macaque hippocampus.</a> J Neurophysiol. 98 (2), 898-910 (2007).</li>
<li>Guo, P., Pollack, A. J., Varga, A. G., Martin, J. P., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+wire+tetrode+recording+in+brain+of+freely+walking+insects%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects.</a> J Vis Exp. (86), (2014).</li>
<li>Knierim, J. J., McNaughton, B. L., Poe, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+spatial+selectivity+of+hippocampal+neurons+during+space+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional spatial selectivity of hippocampal neurons during space flight.</a> Nat Neurosci. 3 (3), 209-210 (2000).</li>
<li>Leutgeb, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Independent+codes+for+spatial+and+episodic+memory+in+hippocampal+neuronal+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Independent codes for spatial and episodic memory in hippocampal neuronal ensembles.</a> Science. 309 (5734), 619-623 (2005).</li>
<li>Lansink, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+split+microdrive+for+simultaneous+multi-electrode+recordings+from+two+brain+areas+in+awake+small+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals.</a> J Neurosci Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).</li>
<li>Kloosterman, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording%3A+drive+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Micro-drive array for chronic in vivo recording: drive fabrication.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li>
<li>McNaughton, B. L. Google Patents. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.google.com/patents/US5928143">https://www.google.com/patents/US5928143</a> (1999).</li>
<li>Redish, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Independence+of+firing+correlates+of+anatomically+proximate+hippocampal+pyramidal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Independence of firing correlates of anatomically proximate hippocampal pyramidal cells.</a> J Neurosci. 21 (5), RC134(2001).</li>
<li>Schmitzer-Torbert, N., Redish, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+in+the+rodent+dorsal+striatum+in+sequential+navigation%3A+separation+of+spatial+and+reward+responses+on+the+multiple+T+task%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity in the rodent dorsal striatum in sequential navigation: separation of spatial and reward responses on the multiple T task.</a> J Neurophysiol. 91 (5), 2259-2272 (2004).</li>
<li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording%3A+tetrode+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li>
<li>Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+microdrive+arrays+for+chronic+neural+recordings+in+awake+behaving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice.</a> J Vis Exp. (77), e50470(2013).</li>
<li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> J Vis Exp. (61), e3568(2012).</li>
<li>Siegle, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronically+implanted+hyperdrive+for+cortical+recording+and+optogenetic+control+in+behaving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Chronically implanted hyperdrive for cortical recording and optogenetic control in behaving mice.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011, 7529-7532 (2011).</li>
<li>Brunetti, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+fabrication+of+ultralight+weight%2C+adjustable+multi-electrode+probes+for+electrophysiological+recordings+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice.</a> J Vis Exp. (91), e51675(2014).</li>
<li>Hull, C. W. Google Patents. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.google.com/patents/US4575330">https://www.google.com/patents/US4575330</a> (1986).</li>
<li>Ludvig, N., Potter, P. E., Fox, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+single-cell+recording+and+microdialysis+within+the+same+brain+site+in+freely+behaving+rats%3A+a+novel+neurobiological+method%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Simultaneous single-cell recording and microdialysis within the same brain site in freely behaving rats: a novel neurobiological method.</a> J Neurosci Methods. 55 (1), 31-40 (1994).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

כאן, אנו מתארים את התהליך של בניית דחף פיתח מורכבת 18 tetrodes מטלטלין באופן עצמאי. ניתן לבנות את הכונן מחלקים במחיר סביר לרכוש בחנויות רבות זמין חומרה, בשילוב עם רכיבים שנוצרו על-ידי הדפסת stereolithographic. הנעת יכול להיות קטנטנים באופן כרוני על הגולגולת של עכברוש באמצעות הליכים כירורגיים סטנדרטיים, והוא מסוגל להקליט פעילות עצבית חוץ-תאית, בעוד כשהחיה מבצעת משימות התנהגותיות שונות.
הנעת שומר על רבות מן התכונות המבוקשות של הנעת מקנוטון המקורי, כולל את microdrives חצובה זה הן אוריינטציה כלפי ...

בתחום מדעי המוח מערכות, מדענים חוקרים את ה"מפה עצבית שבבסיס תהליכים קוגניטיביים כגון ניווט מרחבי, זיכרון, קבלת החלטות. עבור אלה סוגים של מחקרים, חיוני כדי לפקח על הפעילות של נוירונים בודדים רבים במהלך התנהגות בעלי חיים. במהלך העשורים האחרונים, נעשו שתי מקדמות חשובים כדי לענות על הצרכים ניסיוני עבור הקלטת עצבית חוץ-תאית חיות קטנות1,2,3. בהתחלה היה הפיתוח של tetrode, חבילה של ארבעה microwires שישמשו להקלטת פעילות עצבית של נוירונים בו זמנית2,1,4. Amplitudes אות הפרש של פעילות על פני ארבעת הערוצים של tetrode מאפשר הבידוד של נוירון הפרט פעילות תאים בו זמנית מוקלטות רבים5. בנוסף, אופי גמיש microwires מאפשר יציבות גדול של tetrode מזעור העקירה היחסי בין tetrode של האוכלוסייה תא היעד. Tetrodes נמצאים כעת בשימוש נרחב במקום אלקטרודה אחת לחקר המוח רבים במינים שונים, לרבות מכרסמים1,2,6, פרימטים7חרקים8. שנית התפתחות דחף נשא מרובים tetrodes מטלטלין באופן עצמאי, אשר מאפשר ניטור בו זמנית של פעילות עצבית של אוכלוסיות גדולות של נוירונים מרובים הקלטה מיקומים3, 9,10,11,12.
הזמינות של מכשיר הקלטה אמינה ובמחיר של tetrode מרובה, לבעלי-חיים קטנים הוא מוגבל. חלל קלאסי, שפותחה לראשונה על ידי ברוס מקנוטון13, שימש בהצלחה להקלטות עצבית ב להתנהג בחופשיות חולדות במעבדות רבות בעבר שני עשורים9,10,14, 15. עם זאת, מסיבות טכניות, הרכיבים המקוריים הדרושים כדי לבנות את הכונן מקנוטון נמצאים כעת מאוד קשה להשיג, אינם תואמים עם נתונים משופרת לאחרונה רכישה ממשקים. העיצוב טוב מקובלים אחרים של הנעת מחייב את microdrives כדי להיות בעבודת יד, אשר יכול להניב תוצאות לא עקביות, צורכים זמן ניכר12. כדי להקליט את פעילות עצבית מאזורים שונים של המוח בחולדות להתנהג, פיתחנו דחף חדש בטכנולוגיית stereolithographic. חיפשנו לספק את הדרישות הבאות: (1) העל החדש חייב לאפשר תזוזה מדויקת של tetrodes במוח ומספקים הקלטה יציבה של אזורים מרובים היעד; (2) העל החדש חייב להיות תואם עם מערכת quickclip מגנטית שפותחה לאחרונה כדי לאפשר חיבור קל; (3) העל החדש שניתן להפיק באופן מדויק עם חומרים זמינים בקלות. כאן, אנו מספקים שיטה לבניית העל ניתנים להדפסה תלת-ממד המכיל 18 tetrodes מטלטלין באופן עצמאי, בהתבסס על העיצוב מקנוטון. בפרוטוקול, נתאר את הפרטים של תהליך ייצור של חלל חדש, שבו השתמשנו בהצלחה שיא פוטנציאל פעולה בודדת-נוירון, פוטנציאל שדה מקומי של cortices postrhinal ואת המדיאלי entorhinal בשבועות ב בחופשיות מתנהג חולדה במהלך משימות הרעיה טבעי.

<table><tbody><tr><td>מוט ריתוך</td><td>Blue Demon</td><td>ER308L-035-01T</td><td>נירוסטה, בקוטר 0.035 אינץ'</td></tr><tr><td>בורג</td><td>McMaster</td><td>91771A060</td><td>נירוסטה, ראש שטוח, 0-80&nbsp; חוט,&nbsp; 5/8 אינץ'&nbsp; באורך</td></tr><tr><td>בורג</td><td>מקמאסטר</td><td>91772A051</td><td>נירוסטה, ראש מחבת, 0-80&nbsp; חוט,&nbsp; 5/32"&nbsp; באורך</td></tr><tr><td>בורג</td><td>McMaster</td><td>92196A056</td><td>נירוסטה, ראש שקע, 0-80&nbsp; חוט,&nbsp; 5/16"&nbsp; באורך</td></tr><tr><td>בורג</td><td>McMaster</td><td>92196A055</td><td>נירוסטה, ראש שקע, 0-80&nbsp; חוט,&nbsp; 1/4 אינץ'&nbsp; באורך</td></tr><tr><td>בורג</td><td>McMaster</td><td>95868A131</td><td>ניילון, &nbsp; ראש שקע, 2-56&nbsp; חוט,&nbsp; 3/16 אינץ'&nbsp; באורך, אגוז</td></tr><tr><td>בורג</td> שחור <td>McMaster</td><td>90730A001</td><td>נירוסטה, משושה צר, &nbsp; 0-80&nbsp; </td></tr><tr><td>בורג כתף</td><td>חוט McMaster</td><td>90298A213</td><td>נירוסטה, חוט 8-32, קוטר 3/16 אינץ', אורך 1/4 אינץ'</td></tr><tr><td>בורג</td><td>McMaster</td><td>92313A105</td><td>נירוסטה, חוט 4-40, אורך 3/16 אינץ'</td></tr><tr><td>בורג אגודל</td><td>McMaster</td><td>94323A592</td><td>ניילון, 8-32&nbsp; חוט,&nbsp; 3/8 אינץ'&nbsp; באורך,</td></tr><tr><td>מגנט</td><td>שחור Apex</td><td>M3X1MMDI</td><td>ניאודימיום, דיסק 3 מ"מ X 1 מ"מ</td></tr><tr><td>צינורות מתכת</td><td>חלקים קטנים</td><td>B00137QHNS</td><td>נירוסטה, 23 מד, 0.0253 אינץ' OD, 0.013 אינץ' ID, קיר 0.006 אינץ'</td></tr><tr><td>צינורות מתכת</td><td>ניו אינגלנד צינור קטן</td> נירוסטה <td>בהתאמה אישית</td><td>, 30 מד, 0.012/0.0125 אינץ' OD, 0.007/0.008 אינץ' ID, צינורות קשיחים מלאים</td></tr> <tr><td></td><td>לכווץ חוםMcMaster</td><td>7856K72</td><td>0.09 אינץ' ID לפני כיווץ,</td></tr><tr><td>צינורות סיליקון כחולים</td><td>A-M Systems</td><td>807300</td><td>0.040 אינץ' ID, 0.085 אינץ' OD</td></tr><tr><td>צינורות פולימיד</td><td>A-M Systems</td><td>823400</td><td>0.0045 אינץ' ID, 0.0005 אינץ'</td></tr><tr><td>קיר חוט הארקה</td><td>A-M Systems</td><td>791500</td><td>0.005 אינץ' חשוף, 0.008 אינץ' מצופה, חצי חוט</td></tr><tr><td>טטרודה</td> קשיח <td>חוט דק קליפורניה</td><td></td><td>קוטר 0.0007 אינץ' בהתאמה אישית, פלטינה-אירידיום (90%-10%), ציפוי HML ו-VG</td></tr><tr><td>EIB</td><td>Neuralynx</td><td></td><td>EIB-72-QC-סיכות</td></tr><tr><td>זהב גדולות</td><td>Neuralynx</td><td></td><td>פיני EIB גדולים</td></tr><tr><td>ברז</td><td>Balax</td><td>01302-000</td><td>M1.2 גודל חוט</td></tr><tr><td>ברז</td><td>McMaster</td><td>2522A811</td><td>0-80 גודל חוט, תחתית</td></tr><tr><td>הקש</td><td>על McMaster</td><td>2522A771</td><td>0-80 גודל חוט, תקע</td></tr><tr><td>ברז</td><td>McMaster</td><td>26955A94</td><td>3/8 אינץ'-24&nbsp; גודל חוט, תחתית</td></tr><tr><td>ברז</td><td>McMaster</td><td>2522A713</td><td>2-56&nbsp; גודל חוט</td></tr><tr><td>ברז</td><td>McMaster</td><td>2522A715</td><td>4-40&nbsp; גודל חוט</td></tr><tr><td>ברז</td><td>McMaster</td><td>2522A718</td><td>8-32&nbsp; גודל חוט</td></tr><tr><td>Die</td><td>McMaster</td><td>2576A457</td><td>3/8 אינץ'-24&nbsp; גודל חוט, מקדח OD 1 אינץ'</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A82</td><td>מד חוט&nbsp; 65,&nbsp; מקדחה בקוטר 0.035 אינץ'</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A83</td><td>מד חוט&nbsp; 66,&nbsp; קוטר 0.033 אינץ'</td></tr><tr><td>מקדחה</td><td>McMaster</td><td>30585A87</td><td>מד חוט&nbsp; 70,&nbsp; קוטר 0.028 אינץ'</td></tr><tr><td>מקדחה</td><td>McMaster</td><td>30585A88</td><td>מד חוט&nbsp; 71,&nbsp; מקדחה בקוטר 0.026 אינץ'</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A91</td><td>מד חוט&nbsp; 73,&nbsp; קוטר 0.024 אינץ'</td></tr><tr><td>מקדחה</td><td>McMaster</td><td>8870A23</td><td>3/16 אינץ'&nbsp; בקוטר</td></tr><tr><td>דיסק</td><td>דרמל וגנר</td><td>31M</td><td>מצופה יהלום, קוטר 22 מ"מ, עובי 0.17 מ"מ</td></tr><tr><td>חוט פלדה</td><td>מותג דיוק</td><td>21212</td><td>קוטר 0.012 אינץ',</td></tr><tr><td>חוט פלדה</td> קשיח מלא <td>מותג דיוק</td><td>21007</td><td>בקוטר 0.007 אינץ',</td></tr><tr><td>חוט פלדה</td> קשיח מלא <td>A-M Systems</td><td>792700</td><td>בקוטר 0.003 אינץ', חצי קשה</td></tr><tr><td>סופר דבק</td><td>Loctite</td><td>LT-40640</td><td># 406</td></tr><tr><td>דבק סופר</td><td>Loctite</td><td>LT-41550</td><td># 415</td></tr><tr><td>אבקת אקריליק דנטלית&nbsp;</td><td>טיטס</td><td>223-3773</td><td>טיטים</td></tr><tr><td>נוזליים אקריליים דנטליים</td><td></td><td>אלמוגים 223-4003</td><td></td></tr></tbody></table>

בניית הנעת tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

לנטר את דפוסי הפעילות של אוכלוסייה גדולה של נוירונים ימים רבים בבעלי חיים ערה היא טכניקה ערך בתחום מדעי המוח מערכות. מרכיב מפתח אחד של טכניקה זו מורכבת את המיקום המדויק של אלקטרודות מרובות אזורים במוח הרצוי שמירה על היציבות שלהם. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול לבנייה של דחף ניתנים להדפסה תלת-ממד, אשר כוללת 18 tetrodes מתכווננות באופן עצמאי, היא תוכננה במיוחד עבור ויוו חוץ-תאית עצבית הקלטה ב להתנהג בחופשיות חולדות. Tetrodes מצורף של microdrives ניתן גם בנפרד מתקדמים לתוך אזורים במוח מרובים לאורך המסלול, או יכול לשמש כדי למקם את מערך אלקטרודות לתוך אזור קטן יותר. Tetrodes מרובים מאפשרים בחינה סימולטני של action potentials מעשרות נוירונים בודדים, כמו גם פוטנציאל שדה מקומי של אוכלוסיות של נוירונים במוח במהלך התנהגות פעיל. בנוסף, העיצוב מספק עבור תלת-ממד פשוט ניסוח תוכנה שניתן לשנותו בקלות לצרכים ניסיוני שונות.

השתמשנו דחף החדש שנבנה כדי להשיג תוצאות הניסוי. הכונן היה מצויד tetrodes בנוי ø 17 מיקרומטר (0.0007"), חוט מצופה פוליאימיד פלטינה-אירידיום (90% - 10%). קצות tetrodes מצופים בפתרון פלטינה שחור כדי להפחית impedances אלקטרודה אל בין kΩ 100 ו 200-1 kHz. הנעת הושתל 4.6 מ מ שמאל של האמצע ו- 0.5 מ מ והשתרשה עמוק בלבה הסינוס רוחבי על הגולגולת של 550 גרם, זכר רב-אוונס חולדה. חוטים נוספת בשטח היו מחוברים הגולגולת הברגים על המוח הקטן. כל ההליכים בוצעו כפי שאושר על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימ...

אנו מציגים הבנייה של דחף ניתנים להדפסה תלת-ממד עם שמונה עשר tetrodes מתכווננות באופן עצמאי. הנעת מיועד להקליט את פעילות המוח באופן חופשי להתנהג חולדות על פני תקופה של מספר שבועות.

בניית הנעת Tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבנות מכשיר הקלטה עם מספר אלקטרודות מתכווננות באופן עצמאי לבחינת פעילות מוחית בחולדות המתנהגות בחופשיות. לכן השיטה הזו מרגשת מאוד מאחר שהיא תעזור לענות על כמה שאלות שקשורות לניווט מיוחד, קבלת החלטות ותהליכים קוגניטיביים אחרים. היתרון העיקרי של היפר-דרייב זה הוא שהוא מספק הקלטה עצבית אמינה במוח באמצעות חומרים שקל להשיג.למרות ששיטה זו תוכננה לשימוש ספציפי עם חולדות, ניתן להשתמש בה עם כל מין בעל גדלי ראש דומים או גדולים יותר כמו פרימטים שאינם אנושיים, ובכך לאפשר חקירות של מינים רבים. אלה החדשים בשיטה זו עשויים להיאבק עם הניואנסים הכרוכים בהכנת השלבים מכיוון שיש רמה מסוימת של ניסיון ודיוק הנדרשת כדי לפתח את הטריקים הללו שיכולים להפוך את הנהיגה למוצלחת. התחל בהרחבת החורים בליבה המודפסת בתלת מימד באמצעות מקדחים בגדלים שונים.השתמש בקוטר של 0.61 מילימטר עבור 12 חוטי ההארקה דרך חורים. עבור חורים דרך 18 טטרודה, השתמש תחילה בביט של 0.66 מילימטר ולאחר מכן הרחב עם סיבית של 0.71 מילימטר. ביט בקוטר 0.84 מילימטר משמש עבור 18 החורים העיוורים של מוט המנחה.לאחר מכן, השחילו את שני החורים דרך על גבי הליבה ואת שמונת החורים העיוורים הנותרים בעזרת ברז של 0.80. השתמש בברז תחתית עבור החורים העיוורים. צור חוטים חיצוניים בבסיס הליבה באמצעות תבנית 3/8-24.כוונן את התבנית כראוי כך שאום ההיפר-דרייב יתאים לחוטים החדשים. בהתאם למספר הרצוי של חוטי הארקה, הכנס מספר קטעים באורך שישה מילימטרים של צינורות מתכת בגודל 23 לתוך חורי חוט ההארקה בליבה והדבק אותם במידת הצורך. תייק את הקצוות החיצוניים של צינוריות חוט האדמה עד שהן נשטפות עם הליבה ולאחר מכן נקה את הקנולות עם חוט פלדה בקוטר 0.30 מילימטר.לאחר מכן, הכנס במלואו ברגים שטוחים באורך 18 08015.88 מילימטר עם הראש כלפי מטה לתוך החריצים בליבה. אין לכופף את הברגים או לפגוע בחוטים במהלך תהליך זה. באמצעות מתחם מיקום המוט לתוך תחנת הליבה, מקם 18 מקטעים של 17 מילימטר של מוט ריתוך בקוטר 0.89 מילימטר מעל חורי מוט ההנחיה בליבה ופטיש אותם כחמישה מילימטרים עד לשטיפה עם הברגים.תקן את מיקומי מוטות הריתוך והברגים במידת הצורך, ולאחר מכן הדק את בורג הכתף המרכזי ואת ששת הברגים שמסביב במתחם מיקום המוט כדי לאבטח את הכיוונים החיצוניים של המוטות בליבה. הברג את האום על הליבה עם קומפלקס מיקום המוט והכנס את הליבה למחזיק ההיפר-דרייב כדי לאפשר מיקום קל יותר תחת סטריאוסקופ. מלאו את החריצים במלט דנטלי מדולל כדי להדק את הברגים לליבה.מלאו שניים עד שלושה חריצים בכל פעם לפני שהמלט הדנטלי נעשה סמיך מדי. מגרדים את כל המלט הדנטלי העודף על הליבה כדי לשמור על התאמה נכונה למגן ואז מניחים לייבוש באוויר למשך 15 דקות. לאחר מכן, הדביקו את הברגים והמוטות לליבה בעזרת דבק סופר דק והניחו לייבוש למשך 15 דקות.נקה והרחיב את שני החורים החיצוניים במעבורת המודפסת בתלת מימד בעזרת מקדחים. השתמש בביט בקוטר 0.61 מילימטר עבור החור הקטן יותר וביט של 0.89 מילימטר עבור החור הגדול יותר. הכנס את בורג המעבורת לבסיס מחזיק הבורג והבטיח את הכיוון הנכון.לאחר מכן סגור את מכסה מחזיק הברגים. החזק את מחזיק הבורג בחוזקה והשחיל לאט דרך החור במכסה בעזרת ברז 0.80. הקש פעמיים או שלוש עד לקבלת מרקם חלק.לאחר מכן הכנס את בורג המעבורת למעבורת מהצד עם הפתח הקטן יותר. הנח את מתחם הברגים של המעבורת-מעבורת הפוך בבסיס תחנת ההרכבה של המיקרו-כונן. לאחר מכן, החלק את שני הקצוות של קטע 15 מילימטר של צינורות מתכת בגודל 23, ולאחר מכן מקם את הצינור מעל החור בקוטר 0.61 מילימטר המונחה על ידי החריץ במכסה התחנה.פטיש את הצינורית לתוך החור עד שהקצה העליון נשטף עם מכסה התחנה. הסר את החצי החיצוני של הקצה העליון של הצינורית בעזרת גלגל שיוף. נקה את הצינורית בעזרת חוט מתכת בקוטר 0.30 מילימטר.לאחר מכן הדביקו את הצינורית על המעבורת באמצעות דבק סופר דק והקפידו לא להדביק את ברגי המעבורת למעבורת. הכן לפחות 18 מיקרו-כוננים. בדוק את המיקרו-כוננים על מתלה המיקרו-כונן.ודא שבורג המעבורת יכול להסתובב בצורה חלקה במעבורת ושכל המיקרו-כונן נע בחופשיות לאורך מוט ההברגה. כדי להכניס צינוריות מנחות לליבת ההיפר-דרייב, התחל בהסרת צינורות כיווץ החום והחלק קטע של ארבעה מילימטרים של צינורות סיליקון לאורך הצרור אל הגבול המולחם-לא מולחם. תקע את החריץ במרווח ההיפר-דרייב כדי להרחיב את החור המרכזי ולאפשר למרווח להחליק סביב צינור הסיליקון.הסר את הטריז כאשר המרווח יושב במרכז צינור הסיליקון. לאחר מכן, ארגן את מיקומי צינוריות ההנחיה בצרור על ידי הנחת מקטעים באורך 10 סנטימטר של חוט מתכת בקוטר 0.18 מילימטר דרך כל צינורית לתוך חור טטרודה ספציפי בליבת ההיפר-דרייב ומונע כל הצלבה של החוטים או הקנולות בתהליך. כופפו את קצה החוטים כדי להחזיק אותם במקומם.דחוף את הצינוריות דרך החורים שלהן בליבה, היזהר להימנע מכיפוף או חצייה ביניהן עד שהקצה החופשי של כל צינורית נמצא לפחות שני מילימטרים מחוץ לקצה העליון של חור הטטרודה. אבטח את המרווח על ידי הברגת האום על הליבה, תוך הקפדה על מניעת סיבוב המרווח. מרחו טיפה של מלט דנטלי מדולל מאוד מהחלק העליון של הליבה על צומת הקנולות כדי לאבטח את מיקומן היחסי.חותכים את חוטי ההנחיה מהקצה המולחם של הצרור ומסירים אותם מהקנולות על ידי נסיגה מהקצה החופשי. טען את המיקרו-כוננים לאט ובזהירות על כל מוט הברגה של הליבה. ודא שצינורית המיקרו-כונן בגודל 23 נכנסת לחור הטטרודה בצורה חלקה, צינורית המדריך בגודל 30 נכנסת לתוך צינורית המיקרו-כונן בגודל 23 בצורה חלקה, ובורג המעבורת מסתובב בצורה חלקה לאורך מוט ההברגה.הברג את המיקרו-כוננים עד מילימטר אחד עד 1.5 מילימטר מעל הקצה התחתון של מוטות ההברגה. לאחר מכן חותכים 18 חתיכות של צינורות פוליאמיד למקטעים של 43 מילימטר שהם אורך צרור צינורית ההנחיה בתוספת שבעה מילימטרים. נקה כל צינור עם חוט פלדה בקוטר 0.8 מילימטר.הפוך את הליבה, הכנס את צינורות הפוליאמיד בזהירות לתוך צינוריות ההנחיה מהקצה המולחם ודחף אותם עד הסוף. לאחר מכן הפוך את הליבה זקופה והדביק את הקצה העליון של צינור הפוליאמיד על צינורית המיקרו-דרייב עם דבק סופר עבה. הניחו את הליבה הפוכה ותנו לדבק להתייבש במשך 15 דקות.לאחר הייבוש, חותכים את צינור הפוליאמיד הנוסף בקצה העליון ומשאירים 0.5 עד מילימטר אחד מחוץ לצינורית המיקרו-דרייב. כדי להרכיב את חוטי האדמה, חתוך תחילה אורכים של 25 עד 30 מילימטרים מחוט פלדה מצופה. לאחר מכן הפשיט שני מילימטרים מבידוד הפלסטיק משני קצות החוטים והכנס קצה אחד של כל אחד מהם לשני הצדדים של צינורית באורך שישה עד שמונה מילימטרים.שטח את הקצה הזה של כל צינורית כדי לאבטח את החיבור לחוטים שלהם. לבסוף, הכנס את הקצה העגול של צינורית מד 30 לקצה העליון של צינורית חוט ההארקה בליבה ולחץ כדי להדק את ההחדרה. לאחר מכן השלם את ההרכבה של ההיפר-דרייב הרב-טטרודי בהתאם להוראות בפרוטוקול הכתוב.תרשים פיזור זה מראה את הקשר בין אמפליטודות שיא לשיא של קוצים שנרשמו משתי אלקטרודות של טטרודה הממוקמת בקליפת המוח הפוסט-רינלית. כל נקודה מתאימה לשפיץ אחד. סביר להניח שמקורם של קוצים באותו תא.ארבעה אשכולות מקודדים בצבע כפי שניתן לראות כאן. צורות הגל הממוצעות של הספייק מכל ארבעת ערוצי הטטרודה של התאים המקודדים בצבע המוצגים בתרשים הפיזור הקודם נראות כאן. עקבות של פוטנציאל שדה מקומי בטווח תדרי התטא שתועדו בו זמנית מארבעה טטרודות שונות הממוקמות בקליפת המוח האנטורינלית האמצעית כאשר החולדה חיפשה מזון בחופשיות נראים כאן.בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לעבוד בדיוק לאורך כל ההליך כדי להבטיח שכל החלקים יתאימו זה לזה כראוי. כמו כן, היזהר ולבש PPE מתאים בעת עבודה עם כלי ההדגמה כדי למנוע פציעה. לאחר צפייה בסרטון זה, אתם אמורים להבין היטב כיצד לבנות את ההיפר-כוננים המשופרים הללו הנושאים טטרודות מרובות להקלטות עצביות כרוניות בחולדות מתנהגות.

construction-an-improved-multi-tetrode-hyperdrive-for-large-scale

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

בפרוטוקול זה אנו מדגימים כיצד לפברק מערך כונן מיקרו להקלטות אלקטרו כרונית בחולדות.

Micro-Drive Array עבור כרונית In vivo</emהקלטה>: כונן ייצור

בפרוטוקול זה אנו מדגימים כיצד לפברק tetrodes תנאי לשימוש עם מערך מיקרו הכונן, אשר תוכנן עבור הקלטות אלקטרו כרונית בחולדות. בנוסף, אנו ממחישים בשלבים הסופיים של הבנייה מיקרו הכונן מערך, הכולל חוטים הקרקע התקנה חרוט מגן.

Micro-Drive Array עבור כרונית In vivo</emהקלטה>: Tetrode האסיפה

אנו מציגים שיטה זולה לתכנן ולבנות מערכת אור טרום מגבר headstage עם הקלטה עצביים בו זמנית יכולת גירוי. מכשיר זה יכול להיות אטום למים לשימוש בחיות שחייה.

עיצוב ובנייה של Headstage העלות האפקטיבית של גירוי עצבי סימולטני הקלטה של ​​מבוך המים

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

הסרטון מדגים הקלטה אלקטרופיזיולוגית סימולטנית מאזורי מוח מרובים בחולדה באמצעות מערך מיקרו-כונן אינטגרטיבי. אלקטרודות הקלטה ממוקמות בנורת הריח, אלקטרודות ייחוס בקליפת המוח המצחית, ואלקטרודות מערך מיקרו-כונן בהיפוקמפוס. החולדה מורשית לחפש מזון באופן חופשי, והקלטה סימולטנית מכל האלקטרודות המושתלות נרשמת באמצעות המערך.

שיטת מערך מיקרו-כוננים להקלטה אלקטרופיזיולוגית מאזורי מוח מרובים

התכנון וההרכבה של microdrives בקלטות אלקטרו vivo של אותות מוח של העכבר מתואר. על ידי הצמדת צרורות microelectrode לספקי driveable חסונים, טכניקות אלה יאפשרו להקלטות עצביות ארוכת טווח ויציבים. העיצוב קל משקל מאפשר ביצועי התנהגות בלתי מוגבל על ידי השתלת הדיסק הבאה של בעלי החיים.

בנייה של מערכי Microdrive להקלטות עצביות כרוניות בעכברים מתנהגים ערים

הבנת המצעים העצביים של ההתנהגות דורשת רישום של אנסמבל מעגלי המוח. בגלל יכולת המעקב הגנטית שלו, העכבר מציע מודל לדיסקציה של מעגלים וחיקוי מחלות. כאן מתוארת שיטה לתכנון וייצור בדיקות ממוזערות המתאימה למיקוד מבנה המוח העמוק בעכבר.

עיצוב וייצור של Ultralight משקל, בדיקות Multi-אלקטרודה מתכוונן לקלטות אלקטרו בעכברים

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

פרוטוקול זה מתאר את הבנייה של מערך microdrive היברידית המאפשר השרשה של תשעה באופן עצמאי tetrodes מתכווננת ובדיקה אחת opto-סיליקון מתכווננת בשני אזורי המוח בעכברים נעים בחופשיות. כמו כן הפגינו היא שיטה לשחזור בבטחה ושימוש חוזר במחקר opto-סיליקון למטרות מרובות.

מערכת Microdrive היברידית עם בדיקה ההשבה Opto-סיליקון ו Tetrode עבור הקלטה כפול בצפיפות גבוהה בחופשיות העברת עכברים

במאמר זה אנו מתארים תכנון מיקרו-דרייב, הליך השתלה כירורגי ואסטרטגיית התאוששות לאחר ניתוח, המאפשרים הקלטות שדה כרוניות ויחידות בודדות מאזורי מוח מרובים בו זמנית בעכברים צעירים ומתבגרים בחלון התפתחותי קריטי מהיום ה-20 שלאחר הלידה (עמ' 20) ועד היום ה-60 שלאחר הלידה (עמ' 60) ומעבר לכך.

שתל כונן קל משקל לרישומי טטרוד כרוניים בעכברים צעירים

כאן, אנו מציגים שתל ייחודי הניתן להדפסה בתלת-ממד עבור חולדות, בשם TD Drive, המסוגל להקליט אלקטרודות תיל סימטריות דו-צדדיות, כיום בעד עשרה אזורי מוח מבוזרים בו זמנית.

כונן TD: שתל פרמטרי בקוד פתוח לרישומים אלקטרופיזיולוגיים רב-אזוריים בחולדות מתנהגים וישנים

למדו לבנות מכשיר היפרדרייב מתקדם להקלטת פעילות מוחית בחולדות מתנהגות באופן חופשי. השיטה כוללת 18 טטרודות מתכווננות בנפרד לחקר ניווט מרחבי ותהליכים קוגניטיביים.

בניית הנעת Tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות

גלה סרטונים נוספים