Sistema microdrive ibrido con sonda Opto-Silicon recuperabile e tetrode per la registrazione ad alta densità a doppio sito in mouse in movimento libero

Hisayuki Osanai; Takashi Kitamura; Jun Yamamoto

doi:10.3791/60028

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Articolo metodologico

Sistema microdrive ibrido con sonda Opto-Silicon recuperabile e tetrode per la registrazione ad alta densità a doppio sito in mouse in movimento libero

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DOI:

10.3791/60028

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10 agosto 2019

Hisayuki Osanai¹ , Takashi Kitamura¹^,² , Jun Yamamoto¹

¹Department of Psychiatry, University of Texas Southwestern Medical Center, ²Department of Neuroscience, University of Texas Southwestern Medical Center

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive la costruzione di un array ibrido di microdrive che consente l'impianto di nove tetrodi regolabili in modo indipendente e una sonda opto-silicone regolabile in due regioni cerebrali in topi in movimento libero. Di dimostrato è anche un metodo per recuperare e riutilizzare in modo sicuro la sonda opto-silicone per molteplici scopi.

Abstract

Le registrazioni neurali multi-regionali possono fornire informazioni cruciali per comprendere le interazioni della scala cronologica fine tra più regioni del cervello. Tuttavia, i progetti di microtrasmissioni convenzionali spesso consentono l'uso di un solo tipo di elettrodo per registrare da regioni singole o multiple, limitando la resa delle registrazioni del profilo a unità singola o di profondità. Spesso limita anche la capacità di combinare le registrazioni degli elettrodi con strumenti optogenetici per indirizzare l'attività specifica del percorso e/o del tipo di cellula. Qui è presentato un array di microdrive ibrido per mouse liberamente in movimento per ottimizzare la resa e una descrizione della sua fabbricazione e riutilizzo dell'array di microdrive. L'attuale progetto impiega nove tetrodi e una sonda opto-silicone impiantata in due diverse aree cerebrali contemporaneamente in topi liberamente in movimento. I tetrodi e la sonda opto-silicone sono regolabili in modo indipendente lungo l'asse dorsoventrale nel cervello per massimizzare la resa delle attività di unità e oscillatorie. Questo array di microdrive incorpora anche un set-up per la manipolazione optogenetica leggera e di mediazione per studiare le risposte e le funzioni specifiche del tipo di cellule o regionali o dei circuiti neurali dei circuiti neurali a lungo raggio. Inoltre, la sonda opto-silicone può essere recuperata in modo sicuro e riutilizzata in modo sicuro dopo ogni esperimento. Poiché l'array di microdrive è costituito da parti stampate in 3D, la progettazione di microdrive può essere facilmente modificata per adattarsi a varie impostazioni. Primo descritto è la progettazione dell'array di microdrive e come collegare la fibra ottica a una sonda di silicio per esperimenti di optogenetica, seguita dalla fabbricazione del fascio di tetrodo e dall'impianto dell'array in un cervello di topo. La registrazione dei potenziali sul campo locale e dell'unità di spinking combinata con la stimolazione optogenetica dimostrano anche la fattibilità del sistema di micro-operatori in topi in movimento libero.

Introduzione

È fondamentale capire come l'attività neuronale supporta il processo cognitivo, come l'apprendimento e la memoria, studiando come diverse regioni del cervello interagiscono dinamicamente tra loro. Per chiarire le dinamiche dell'attività neurale alla base dei compiti cognitivi, l'elettrofisiologia extracellulare su larga scala è stata condotta in animali liberamente in movimento con l'aiuto di array di microdrive¹^,²^,³^, ⁴. Negli ultimi due decenni, diversi tipi di array di microdrive sono stati sviluppati per impiantare elettrodi in più regio....