Name: הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-16T13:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 44 s
Description: חקור הקלטות פוטנציאל שדה מקומי כפולות בהיפוקמפוס ובקליפת המוח הקדם-מצחית בעכבר. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לבחון את השפעת תרופות על תקשורת עצבית בין אזורי מוח שונים ולהבין מנגנונים 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

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן המלכותית למדעי המוח של בית החולים מלבורן (A2087).

מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים פלורי (אוניברסיטת מלבורן, מס '22-025UM) בהתאם לקוד האוסטרלי לטיפול ושימוש בבעלי חיים למטרות מדעיות. C57BL/6 עכברים זכרים (8 שבועות), שהתקבלו ממרכז משאבי בעלי חיים (אוסטרליה), שימשו במחקר הנוכחי.
1. עיצוב וייצור במת ראש
הערה: לוח המעגלים המודפסים של שלב הראש הוא לוח ארבע שכבות קומפקטי בגודל 14 מ"מ x 12 מ"מ המיועד להצבה ישירות על ראש החיה. הוא משתמש בשבב מגבר מסחרי (ראה טבלת חומרים), וכל קבצי העיצוב ו- Gerber זמינים באינטרנט (קישור GitHub: https://github.com/dechuansun/Intan-headstage/tree/main/pcbway).
<ol><li>ספק את המפרטים הבאים ליצרן: עובי לוח: 0.6 מ"מ; מעקב/ריווח מינימלי: 4 מיל; גודל חור מינימלי: 0.2 מ"מ.</li>
	<li>במהלך תהליך הרכבת המעגלים המודפסים, בצע את הסדר הבא:<ol><li>הלחמת את שבב המגבר על הלוח באמצעות אקדח אוויר חם להגדיר ב 350 ° C.</li>
		<li>לרתך את הרכיבים הפסיביים.</li>
		<li>הלחמת את מחבר SPI ואת מחבר האלקטרודה (ראה טבלת חומרים).</li>
	</ol></li>
	<li>בדקו את ההלחמה תחת מיקרוסקופ להבטחת איכות. אבטח את מחבר SPI במקומו באמצעות אפוקסי ליציבות נוספת.</li>
	<li>השתמש בתוכנת הקלטה של צד שלישי ובלוח בקרה (ראה טבלת חומרים) לרכישת אותות. עיין במדריך למשתמש של התוכנה לקבלת הוראות מפורטות.</li>
	<li>במת הראש המעוצבת תומכת ב-8 ערוצים. בתוכנה, הפעל את ערוצים 8, 9, 12, 13, 20, 21, 22 ו- 23 להקלטה.</li>
</ol>2. ייצור אלקטרודות
<ol><li>חתכו חוטי טונגסטן מצופים PFA (ראו טבלת חומרים) לאורכים ספציפיים עבור סוגי אלקטרודות שונים: אלקטרודת קליפת המוח הקדם-מצחית (12 מ"מ), אלקטרודת היפוקמפוס (10 מ"מ) ואלקטרודת הארקה (6 מ"מ).</li>
	<li>חותכים את צינור הפליז (ראו טבלת חומרים) למקטעים בקוטר 3 מ"מ.</li>
	<li>הסירו 2 מ"מ מהציפוי בקצה כל חוט באמצעות מצית, ולאחר מכן הלחכו היטב את חוט האלקטרודה לצינור הפליז. לצינור הפליז קוטר פנימי של 0.45 מ"מ וקוטר חיצוני של 0.60 מ"מ.</li>
	<li>עבור אלקטרודת הארקה, הלחמת בורג נירוסטה M1.2 (ראה טבלת חומרים) לאלקטרודה. יש למרוח שטף על בסיס חומצה זרחתית על הבורג כדי לשפר את ההלחמה. לאחר ההלחמה, נקו את הבורג באמצעות אלכוהול. הערה: יש ללבוש כפפות להגנה במהלך תהליך ההלחמה.</li>
</ol>3. הליך כירורגי
<ol><li>מרדימים את העכבר בתא הרדמה עם 3% איזופלורן וזרימת חמצן של ליטר אחד לדקה.</li>
	<li>הניחו את העכבר המורדם על כרית חימום ואבטחו אותו במסגרת סטריאוטקסית (ראו טבלת חומרים).</li>
	<li>התאם את קצב התחזוקה של איזופלורן ל 2.5-3% והפחת את זרימת החמצן ל -500 מ"ל / דקה. באמצעות צביטת הבוהן, ודא אם בעל החיים עדיין תחת הרדמה עמוקה.</li>
	<li>תת עורית להזריק carprofen ב 0.5 מ"ג / ק"ג ולמרוח משחת עיניים להגנה על העין.</li>
	<li>לגלח ולעקר את ראש העכבר באמצעות פובידון-יוד ו 80% אתנול.</li>
	<li>בצע חתך 8 מ"מ לאורך קו האמצע של הקרקפת, הסרת רקמת חיבור באזור החתך.</li>
	<li>החל מי חמצן כדי לנקות את פני השטח של הגולגולת, להיות זהיר לא לגעת בעור שמסביב.</li>
	<li>יישרו את ציוני הדרך של ברגמה ולמבדה לאותה רמה לקבלת מיקום אלקטרודות מדויק (ברגמה ולמבדה הם המקום שבו התפר הסגיטלי מצטלב בין התפרים הקורונליים והלמבדואידים).</li>
	<li>חורי קידוח עבור אלקטרודת ייחוס/הארקה, ברגי עיגון (בור קידוח 0.9 מ"מ) ואלקטרודות פעילות (בור קידוח 0.3 מ"מ) בקואורדינטות שצוינו.</li>
	<li>חבר את האלקטרודה המותאמת אישית (שלב 2) לזרוע המסגרת הסטריאוטקסית וודא שהיא ניצבת למוח.</li>
	<li>השתיל את האלקטרודה באזור CA1 בהיפוקמפוס (AP - 1.8 מ"מ, ML - 1.3 מ"מ, DV - 1.4 מ"מ). הערה: AP, anteroposterior; ML, בינוני; DV, dorsoventral.</li>
	<li>השתלת אלקטרודות חוזרת בקליפת המוח הקדם-מצחית (AP - 2.0 מ"מ, ML - 0.3 מ"מ, DV - 1.7 מ"מ).</li>
	<li>אבטחו אלקטרודות עם דבק עוצמתי ומלט דנטלי זמין מסחרית (ראו טבלת חומרים).</li>
	<li>השתל שני ברגי עיגון בקוטר 1.2 מ"מ (AP - 1.8 מ"מ, ML -1.6 מ"מ) למניעת תזוזה.</li>
	<li>מקם את אלקטרודת הייחוס/הארקה במגע ישיר עם הדורה מאטר, 2 מ"מ אחורי ו-2 מ"מ חד צדדי לנקודת ציון הלמדא.</li>
	<li>חבר את צד צינור הפליז של האלקטרודות למחבר שקע רב-ערוצי (ראה טבלת חומרים) עם אלקטרודת הארקה באמצע.</li>
	<li>השתמש בצינורות כיווץ חום 0.8 מ"מ בחלק החיצוני של הסיכה האמצעית לבידוד.</li>
	<li>אבטח את האלקטרודות, ברגי העוגן והמחבר באמצעות דבק וצמנט דנטלי.</li>
</ol>4. טיפול לאחר הניתוח
<ol><li>כדי להקל על כאבים לאחר הניתוח, יש להזריק קרפרופן במינון של 5-10 מ"ג/ק"ג תת עורית כל 12-24 שעות בהתבסס על הערכת כאב לתקופה של שלושה ימים.</li>
	<li>ספק לבעל החיים תקופת החלמה של שבוע לפני תחילת כל הליך הקלטה או ניסוי.</li>
</ol>5. הליך הקלטה
<ol><li>טפל בבעל החיים במשך 15 דקות, פעמיים ביום, במשך שלושה ימים רצופים.</li>
	<li>הרימו את העכברים על ידי סגירה עדינה של היד סביבם מבלי להפעיל לחץ מוגזם.</li>
	<li>הניחו את לוח הבמה על ראשו של בעל החיים למשך 30 דקות פעם ביום במשך שלושה ימים רצופים.</li>
	<li>ביום ההקלטה יש להרגיל את החיה לחדר ההקלטות למשך 30 דקות.</li>
	<li>הניחו את בעל החיים בתא הקלטה קטן בתוך כלוב פאראדיי כדי להפחית הפרעות חשמליות חיצוניות. צרף את במת הראש המותאמת אישית להקלטה.</li>
	<li>פתח את תוכנת ההקלטה ובחר קצב דגימה של 2.00 קילוהרץ. השבת את כל הערוצים, למעט 13 ו- 20, על-ידי בחירת כל ערוץ והקשה על מקש הרווח.</li>
	<li>בחלון רוחב הפס של החומרה, הגדר את רוחב הפס התחתון ל- 2 הרץ ואת רוחב הפס העליון ל- 100 הרץ.</li>
	<li>בחלון סינון התוכנה, התאם את מסנן המעבר הנמוך ל- 100 הרץ ואת מסנן המעבר הגבוה ל- 2 הרץ.</li>
	<li>בחר את נתיב האחסון על-ידי לחיצה על בחר שם קובץ ולאחר מכן לחץ על רשומה.</li>
	<li>התחל כל סשן הקלטה עם תקופת הרגלה של 10 דקות ואחריה הקלטת EEG בסיסית של 15 דקות.</li>
	<li>לאחר ההקלטה הבסיסית, יש לתת את התרופה באמצעות הזרקה תוך צפקית ולהמשיך בהקלטה במשך 30 דקות נוספות ללא דיחוי. הערה: עיין בסעיף התוצאות לקבלת פרטים על התרופות שבהן נעשה שימוש.</li>
</ol>

רישום LFP במוח עכבר למחקר קוגניטיבי וניתוח תרופות

<ol><li>Einevoll, G. T., Kayser, C., Logothetis, N. K., Panzeri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+and+analysis+of+local+field+potentials+for+studying+the+function+of+cortical+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modelling and analysis of local field potentials for studying the function of cortical circuits.</a> Nat Rev Neurosci. 14 (11), 770-785 (2013).</li>
<li>Buzsaki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents-EEG%2C+ECOG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECOG, LFP and spikes.</a> Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Sigurdsson, T., Stark, K. L., Karayiorgou, M., Gogos, J. A., Gordon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+hippocampal-prefrontal+synchrony+in+a+genetic+mouse+model+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia.</a> Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).</li>
<li>Witton, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disrupted+hippocampal+sharp-wave+ripple-associated+spike+dynamics+in+a+transgenic+mouse+model+of+dementia%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Disrupted hippocampal sharp-wave ripple-associated spike dynamics in a transgenic mouse model of dementia.</a> J Physiol. 594 (16), 4615-4630 (2016).</li>
<li>Englot, D. J., Konrad, P. E., Morgan, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+and+global+connectivity+disturbances+in+focal+epilepsy%2C+related+neurocognitive+sequelae%2C+and+potential+mechanistic+underpinnings%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Regional and global connectivity disturbances in focal epilepsy, related neurocognitive sequelae, and potential mechanistic underpinnings.</a> Epilepsia. 57 (10), 1546-1557 (2016).</li>
<li>Pievani, M., De Haan, W., Wu, T., Seeley, W. W., Frisoni, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+network+disruption+in+the+degenerative+dementias%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">Functional network disruption in the degenerative dementias.</a> Lancet Neurol. 10 (9), 829-843 (2011).</li>
<li>Sigurdsson, T., Duvarci, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal-prefrontal+interactions+in+cognition%2C+behavior+and+psychiatric+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Syst+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Hippocampal-prefrontal interactions in cognition, behavior and psychiatric disease.</a> Front Syst Neurosci. 9, 190(2015).</li>
<li>Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antipsychotic+drugs+and+potassium+channel+modulators+on+spectral+properties+of+local+field+potentials+in+mouse+hippocampus+and+pre-frontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Effects of antipsychotic drugs and potassium channel modulators on spectral properties of local field potentials in mouse hippocampus and pre-frontal cortex.</a> Neuropharmacology. 191, 108572(2021).</li>
<li>Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronux%3A+A+platform+for+analyzing+neural+signals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronux: A platform for analyzing neural signals.</a> J Neurosci Methods. 192 (1), 146-151 (2010).</li>
<li>Bozkurt, A., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+flexible+printed+circuit+technology+based+microelectrode+array+for+extracellular+stimulation+of+the+invertebrate+locomotory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuator+A+Phys%22%5BJournal%5D)">Low-cost flexible printed circuit technology based microelectrode array for extracellular stimulation of the invertebrate locomotory system.</a> Sens Actuator A Phys. 169 (1), 89-97 (2011).</li>
<li>Du, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+mapping+of+in+vivo+gastrointestinal+slow+wave+activity+using+flexible+printed+circuit+board+electrodes%3A+Methodology+and+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">High-resolution mapping of in vivo gastrointestinal slow wave activity using flexible printed circuit board electrodes: Methodology and validation.</a> Ann Biomed Eng. 37, 839-846 (2009).</li>
<li>JoVE Science Education Database. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroscience.+Histological+Staining+of+Neural+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Neuroscience. Histological Staining of Neural Tissue.</a> JoVE. , (2023).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול המוצג כאן מתאר את ההליך לבניית במת ראש מותאמת אישית שתוכננה במיוחד להקלטה סימולטנית של פוטנציאלי שדה מקומיים כפולים (LFPs) בהיפוקמפוס (HIP) ובקליפת המוח הקדם-מצחית (PFC). השלבים המפורטים המפורטים בפרוטוקול זה מציעים מידע מספיק לחוקרים כדי לבחון ביסודיות את תקשורת האותות הן בתוך כל אזור והן בין HIP ו- PFC.
שלב הראש שעוצב בהתאמה אישית משתמש בשבב מגבר מסחרי. בעוד שהתצורה הנוכחית תומכת בהקלטה של 8 ערוצים, ניתן להתאים בקלות את במת הראש כך שתתאים לקיבולת המלאה של 32 ערוצים, ובכך לספק פוטנציאל לקיבולת ערוץ מורחבת המתאימה להקלטת מערך אלקטרודות. בהתחשב בעלות הנמוכה של במת הראש, אפשרות אחת היא להצמיד את הלוח לצמיתות לראש החיה. גישה זו מציעה את היתרון של מזעור ארטיפקטים תנועתיים והפחתת רמת ההפרעה הכוללת הנגרמת על ידי תנועה. 
האלקטרודה בהתאמה אישית מדגימה הקלטה יציבה לטווח ארוך של LFPs, תוך שמירה על איכות אות טובה לאורך 3-5 חודשים. גישה מעשית נוספת כוללת שימוש במעגלים גמישים מבוססי פולימיד כמערכי אלקטרודות10,11. ניתן לשלב מעגלים גמישים אלה עם ראש ההקלטה כדי לאפשר הקלטה רב-ערוצית. שיטה זו מספקת את היתרון של פישוט הכנת אלקטרודות והליכים כירורגיים. משקל השתל עם ובלי הראש קל מאוד, 0.198 גרם ו-0.812 גרם, בהתאמה, מה שהופך אותו מתאים לעכברים צעירים מאוד.
מגבלה אחת של טכניקת ההקלטה הנוכחית היא ההפרעה הפוטנציאלית הנגרמת על ידי הכבל התלוי, אשר עלולה להפריע להתנהגות הטבעית של בעל החיים במהלך ניסויים. כדי לטפל בבעיה זו, ניתן לשקול פתרונות חלופיים כגון שימוש בכרטיס SD לאחסון נתונים או יישום מודול משדר אותות אלחוטי.
שלב חיוני וקריטי של הפרוטוקול כרוך במיקום מדויק של האלקטרודה. חיוני להבטיח מיקום אלקטרודות מדויק ועקבי כדי לאפשר השוואה בין ניסויים. כדי לאמת את מיקום האלקטרודה, יש לבצע היסטולוגיה12. טכניקה שימושית לשיפור מיקום אלקטרודה תקין ב- HPC היא להקליט בזמן שהאלקטרודה מוחדרת אנכית, שכן מקצבי תטא חזקים וירי עצבי יצביעו על מיקום נכון. מומלץ להשתמש בעכברים בוגרים מעל גיל 8 שבועות, מכיוון שאיכות האות עלולה לרדת עם הזמן או לגרום למיקום שגוי ככל שהעכברים מזדקנים. התחשבות בשיקולים אלה תסייע לשמור על אמינות ותוקפן של תוצאות הניסוי. 
לסיכום, הפרוטוקול המוצג במאמר זה מספק מסגרת לחקר תקשורת האותות בין אזורי מוח שונים. הוא מאפשר לחוקרים לחקור את הדינמיקה העצבית ואת האינטראקציות בתוך ובין אזורים אלה.

פוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) מתייחסים לפעילות החשמלית שנרשמה מהמרחב החוץ-תאי, ומשקפים את הפעילות הקולקטיבית של קבוצה מקומית של נוירונים. הם מציגים מגוון רחב של תדרים, החל מגלים איטיים ב-1 הרץ ועד תנודות מהירות ב-100 הרץ או 200 הרץ. פסי תדרים ספציפיים נקשרו לתפקודים קוגניטיביים כגון למידה, זיכרון וקבלת החלטות 1,2. שינויים בתכונות LFP שימשו כסמנים ביולוגיים להפרעות נוירולוגיות שונות, כולל דמנציה וסכיזופרניה 3,4. ניתוח הקלטות LFP יכול להציע תובנות חשובות לגבי המנגנונים הפתולוגיים הבסיסיים הקשורים למצבים אלה ואסטרטגיות טיפוליות פוטנציאליות.
רישום LFP כפול הוא טכניקה המשמשת למדידת פעילות חשמלית מקומית בתוך ובין שני אזורי מוח ספציפיים. טכניקה זו מספקת הזדמנות רבת ערך לחקור את הדינמיקה העצבית המורכבת ואת תקשורת האותות המתרחשת בתוך ובין אזורי מוח שונים. מחקרים קודמים גילו כי זיהוי שינויים בתכונות העצביות של אזורי מוח בודדים יכול להיות מורכב, אך שינויים בתקשורת קליפת המוח הבין-אזורית ניתן לראות 5,6. לכן, השימוש בהקלטת LFP כפולה מציע אמצעי רב עוצמה לטיפול בבעיה זו.
קישוריות היפוקמפוסית-קדם-מצחית ממלאת תפקיד מכריע בוויסות תפקודים קוגניטיביים, ותפקוד לקוי נקשר להפרעות נוירולוגיות שונות 7,8. הקלטות אלקטרודות כפולות של אזורים אלה יכולות לספק מידע על אינטראקציות אלה. למרבה הצער, קיים מידע מוגבל זמין על שיטות לביצוע רישומי אלקטרודה כפולה LFP בין אזורים אלה. יתר על כן, מכשירי הקלטה הזמינים מסחרית הם בדרך כלל יקרים וחסרי יכולת הסתגלות לעיצובים ניסיוניים ספציפיים. השיטה המקובלת להקלטת LFPs כוללת שימוש בכבל מסוכך לחיבור מכשיר ההקלטה לאלקטרודות שהושתלו במוחו של בעל חיים. עם זאת, גישה זו רגישה לתנועה ולרעשים סביבתיים, ומשפיעה על האיכות והאמינות של האותות המוקלטים.
פרוטוקול זה מתאר הליך מקיף לביצוע הקלטות LFP כפולות אלקטרודות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית, באמצעות במת ראש מותאמת אישית בעלות נמוכה שניתן להניח על ראשה של החיה. שיטות אלה מאפשרות לחוקרים לחקור דפוסי תנודה ספציפיים לאזור בתוך שני אזורים מוחיים נפרדים ולחקור חילופי מידע בין-אזוריים וקישוריות בין אזורים אלה.

<table><tbody><tr><td>שפופרת פליז&nbsp;</td><td>סגסוגות אלביון, ארה"ב</td><td>קוטר פנימי של 0.45 מ"מ</td><td></td></tr><tr><td>קרפרופן&nbsp;</td><td>רימדיל, פייזר בריאות בעלי חיים&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>שבב מגבר מסחרי</td><td>Intantech</td><td>RHD 2132</td><td></td></tr><tr><td>לוח בקרה</td> מערכת הקלטה <td>Intantech</td><td>RHD מלט</td><td></td></tr><tr><td>שיניים&nbsp;</td><td>Paladur</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Heat מתכווץ</td><td>Panduit</td><td>קוטר</td><td></td>0.8 מ"מ</tr><tr><td>M1.2 בורג נירוסטה</td> כלי <td>שעון</td><td>בורג שעון ושעון</td><td></td></tr><tr><td>מחבר שקע רב ערוצי&nbsp;</td><td>Harwin, AU</td><td>1.27 מ"מ פסיעה, שקע</td><td></td>PCB</tr><tr><td>חוטי טונגסטן מצופים PFA&nbsp;</td><td>א-מ מערכות, ארה"ב</td><td>קוטר פנימי של 150 ומיקרו; מ&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>שטף מבוסס חומצה זרחתית</td><td>Chip Quik</td><td>CQ4LF-0.5</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת הקלטה</td><td>Intantech</td><td>RHX תוכנת</td><td></td>הקלטה</tr><tr><td>מסגרת סטריאוטקטית World</td><td>Precision Instruments</td><td>עכבר מכשיר</td><td></td>סטריאוטקטי</tr><tr><td>דבק סופר</td><td>UHU</td><td>מהיר במיוחד</td><td></td></tr></tbody></table>

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית

Dual Extracellular Recordings in the Mouse Hippocampus and Prefrontal Cortex

הטכניקה של רישום פוטנציאלי שדה מקומי (LFPs) היא שיטה אלקטרופיזיולוגית המשמשת למדידת הפעילות החשמלית של אוכלוסיות נוירונים מקומיות. הוא משמש ככלי חיוני במחקר קוגניטיבי, במיוחד באזורים במוח כמו ההיפוקמפוס וקליפת המוח הקדם-מצחית. הקלטות LFP כפולות בין אזורים אלה מעניינות במיוחד מכיוון שהן מאפשרות לחקור תקשורת אותות בין-אזורית. עם זאת, שיטות לביצוע הקלטות אלה מתוארות רק לעתים רחוקות, ורוב מכשירי ההקלטה המסחריים יקרים או חסרי יכולת הסתגלות כדי להתאים לעיצובים ניסיוניים ספציפיים. מחקר זה מציג פרוטוקול מקיף לביצוע רישומי LFP כפולי אלקטרודות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית כדי לחקור את ההשפעות של תרופות אנטי-פסיכוטיות ומודולטורים של תעלות אשלגן על תכונות LFP באזורים אלה. הטכניקה מאפשרת מדידה של תכונות LFP, כולל ספקטרום כוח בתוך כל אזור במוח וקוהרנטיות בין השניים. בנוסף, פותח מכשיר הקלטה בעלות נמוכה ומותאם אישית עבור ניסויים אלה. לסיכום, פרוטוקול זה מספק אמצעי להקליט אותות עם יחסי אות לרעש גבוהים באזורים שונים במוח, מה שמקל על חקירת תקשורת מידע בין-אזורית בתוך המוח.

התוצאות המוצגות כאן מדגימות את ההשפעות של מספר תרופות על תכונות פוטנציאלי שדה מקומי (LFPs) שנבדקו בארבע קבוצות של עכברים זכרים C57BL/6 (n = 8 עבור כל עוקבה; גיל: 8 שבועות; משקל: 24.0 ± 0.42 גרם). התרופות שנבדקו כללו את התרופה האנטי פסיכוטית קלוזאפין, מודולטורים של תעלת אשלגן 4-אמינופירידין (4-AP) ורטיגבין, כמו גם את מי המלח של רכב הבקרה.
כפי שניתן לראות באיור 1, העכבר הונח בתא הקלטה קטן ו-LFPs נאספו מההיפוקמפוס (HIP) ומקליפת המוח הקדם-מצחית (PFC) באמצעות במת ראש שעוצבה בהתאמה אישית. מכיוון שמחקר זה התמקד בעיקר בבחינת תחומי התדרים תטא וגמא, האות המוקלט עבר תחילה סינון פסים ראשוני בטווח תדרים של 2-100 הרץ, ולאחר מכן דגימה בתדר 2000 הרץ. לאחר מכן חולק האות למספר תקופות של 2 שניות. כל התקופות המציגות תוצרי תנועה בולטים זוהו ולאחר מכן הוצאו מתהליכי הניתוח הבאים. ספקטרום ההספק של LFPs הן ב-HIP והן ב-PFC, כמו גם בקוהרנטיות HIP-PFC, נמדדו באמצעות שיטת ניתוח רב-חדנית9. הניתוח השתמש בחמישה טייפרים סלפיים, ורוחב הפס של הזמן הוגדר לשלושה כדי להשיג את הריכוז הספקטרלי האופטימלי. חלון הזזה של 1 שניות וגודל צעד של 100 מילישניות שימשו ליצירת ספקטוגרמות זמן-תדר ומסלול הזמן של קוהרנטיות HIP-PFC.
כפי שניתן לראות באיור 2 ובאיור 3, מתן מי מלח לא יצר השפעות ניכרות על ספקטרום ההספק של LFPs ב-HIP וב-PFC, וגם לא על הקוהרנטיות של HIP-PFC. הן רטיגבין והן קלוזאפין הדגימו הפחתה ברורה בעוצמת פס הגמא (30-100 הרץ) ב-HIP וב-PFC, כמו גם בקוהרנטיות של פס הגמא HIP-PFC. לעומת זאת, 4-AP הציג השפעות הפוכות, המאופיינות בעוצמת פס גמא משופרת ב-HIP וב-PFC, יחד עם קוהרנטיות מוגברת בתוך רצועת הגמא בין HIP ל-PFC.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig01.jpg"> איור 1: סכמטיות של מערך הניסוי. אלקטרודות הושתלו בהיפוקמפוס (HIP) ובקליפת המוח הקדם-מצחית (PFC) לרישום פוטנציאלי שדה מקומיים. החיה הונחה בתא הקלטה קטן, ובמת ראש מעוצבת במיוחד חוברה למחבר האלקטרודה. כל סשן הקלטה החל בסשן בסיסי של 10 דקות, ואחריו סשן סמים של 30 דקות. נבדקו ההשפעות של מלוחים, קלוזאפין, 4-AP ורטיגאבין. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig02.jpg"> איור 2: ההשפעה של תרופות אנטי-פסיכוטיות ומודולטורים של תעלות אשלגן על הפעילות האלקטרופיזיולוגית המתמשכת בהיפוקמפוס (HIP) ובקליפת המוח הקדם-מצחית (PFC). הספקטוגרמה המנורמלת של פוטנציאלי השדה המקומיים ב-HIP וב-PFC, יחד עם הקוהרנטיות של HIP-PFC, הציגה השפעות תלויות זמן עבור כל התרופות שנחקרו. התרופות ניתנו באמצעות הזרקה תוך צפקית בזמן t = 15 דקות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig03.jpg"> איור 3: ההשפעה של תרופות אנטי-פסיכוטיות ומודולטורים של תעלות אשלגן על צפיפות ספקטרום ההספק ב-HIP וב-PFC. 4-AP שיפר באופן משמעותי את עוצמת פס הגמא בשני אזורי המוח, בעוד שקלוזאפין ורטיגבין דיכאו את עוצמת פס הגמא בשני האזורים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

פרוטוקול זה מתאר את השימוש במכשיר הקלטה מותאם אישית ובאלקטרודות כדי להקליט פוטנציאלים של שדות מקומיים ולחקור את זרימת המידע בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית.

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal ...

מחקר זה מציג פרוטוקול מקיף לביצוע רישומי LFP של אלקטרודות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית כדי לחקור את ההשפעות של תרופות על תכונות LFP באזורים אלה. פרוטוקול זה מספק מכשיר להקלטת אותות מוח בעלות נמוכה וקל במיוחד הממוטב באופן מלא למחקר קוגניטיבי בעכברים. מחקר זה מספק אמצעי להקליט אותות עם יחסי אות-רעש גבוהים באזורים שונים במוח, ומקל על חקירת תקשורת מידע בין-אזורית בתוך המוח.

dual-extracellular-recordings-mouse-hippocampus-prefrontal

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

ההכנה של פרוסות חריפות מוח מhippocampi המבודד, כמו גם את ההקלטות אלקטרו סימולטני של האסטרוציטים ונוירונים...

קלטות אלקטרו כפולות של תגובות Astroglial ועצביות עוררו-synaptically בפרוסות ביפוקמפוס חריפות

הסרטון מדגים הליך לרישום פוטנציאל השדה המקומי (LFP) בפרוסות קליפת המוח של ההיפוקמפוס-אנטורינלי של עכבר. גירוי חשמלי מסופק ברדיאטום שכבה CA3 של ההיפוקמפוס, אשר גורם לשינויים בפוטנציאל הפוסט-סינפטי בפירמידלה של שכבת CA1. השינוי המשולב בפוטנציאל הממברנה של נוירוני CA1, המכונה פוטנציאל השדה המקומי, נרשם.

רישום פוטנציאל שדה מקומי בפרוסות קליפת המוח של ההיפוקמפוס-אנטורינלי של עכבר

סרטון זה מדגים הקלטה של פעילות רשת עצבית קצבית, הידועה גם בשם תנודות תטא, בהיפוקמפוס מבודד. אלקטרודות מוכנסות לשכבות שונות ולמיקומים מרחביים שונים כדי לזהות ולנתח תנודות תטא. זה מראה את ההרכבים העצביים הייחודיים ואת הקישוריות של הרשת העצבית על פני שכבות שונות של ההיפוקמפוס.

הקלטה חוץ גופית של תנודות תטא בהיפוקמפוס העכבר

הקלטות זוגות הן הקלטות סימולטניות של מהדק טלאי תא שלם משני נוירונים המחוברים סינפטית, מה שמאפשר אפיון אלקטרופיזיולוגי ופרמקולוגי מדויק של הסינפסות בין נוירונים בודדים. כאן אנו מתארים את המתודולוגיה והדרישות המפורטות לביסוס טכניקה זו בתרביות פרוסות היפוקמפוס אורגנוטיפיות בכל מעבדה המצוידת באלקטרופיזיולוגיה.

הקלטות תא כל לזווג בפרוסות בהיפוקמפוס Organotypic

אנו מדגימים את הייצור, הכיול והתכונות של שני סוגים של מיקרו-אלקטרודות סלקטיביות ליונים (דו-חבית וקונצנטרית) למדידת ריכוזי יונים ברקמת המוח. אלה משמשים לאחר מכן בהכנת פרוסת ההיפוקמפוס של העכבר כדי להראות שפעילות מעוררת משנה הן את ריכוזי האשלגן החוץ-תאי והן את ריכוזי הנתרן.

Microelectrodes כפולה קנה וקונצנטריים עבור אותות המדידה של תאי יון ברקמת המוח

אנו מציגים שיטות לבניית אלקטרודות לרישום בו זמנית של פעילות עצבית חוץ-תאית ולשחרור חומרים נוירואקטיביים מרובים בקרבת אתרי ההקלטה בעכברים ערים. טכניקה זו מאפשרת ניתוח מפורט של קלטים סינפטיים מקומיים משוערים לנוירון המעניין.

הקלטה תאית של העצבית פעילות משולבת עם Microiontophoretic יישום של חומרי Neuroactive עכברי Awake

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 מציגים הקלטה vivo electroפיסיולוגית של פוטנציאל השדה המקומי (lfp) בקליפת המנוע הדו המשני (M2) של עכברים, אשר ניתן להחיל על הערכת האונה הצדדית. המחקר חשף רמות ששונו של סנכרון בין M2 שמאל וימין ב-APP/PS1 עכברים לעומת שולטת WT.

הערכה של החצי הכדור השני עם הקלטה הפוטנציאלי השדה המקומי בקליפת המנוע המשני של עכברים

השתמשנו והקליט אלקטרודות של היפוקמאל פרוסות המוח האורך ו longitudinally הקלטה ואלקטרודות גירוי ההיפוקמפוס הראש ב vivo לעורר את הפוטנציאל המיטיות בפוטנציאלים והפגינו הפלסטיות הסינפטית ארוכת הטווח לאורך CA1 האורך האורכי.

חקירת הפלסטיות הסינפטית לטווח ארוך בהיפוקמפוס הCA1 על ידי אלקטרופיזיולוגיה הקלטת שדה

אנו מציגים פרוטוקול להכנת פרוסות חריפות מההיפוקמפוס הגבי-ביניים של עכברים. אנו משווים הכנה רוחבית זו עם חתך קורנל במונחים של איכות הקלטות ושמירה על תכונות מורפולוגיות של נוירונים מוקלטים.

הכנת פרוסות חריפות מהיפוקמפוס הגבי להקלטה של תא שלם ושחזור עצבי בGyrus דנטאטה של עכברים בוגרים

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.

הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות

חקור הקלטות פוטנציאל שדה מקומי כפולות בהיפוקמפוס ובקליפת המוח הקדם-מצחית בעכבר. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לבחון את השפעת תרופות על תקשורת עצבית בין אזורי מוח שונים ולהבין מנגנונים קוגניטיביים.

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית

גלה סרטונים נוספים