Registrazione elettrofisiologica wireless dei neuroni da tetrodi mobili in pesci che nuotano liberamente

Sommario

Viene presentata una nuova tecnica wireless per la registrazione di segnali neurali extracellulari dal cervello di pesci rossi che nuotano liberamente. Il dispositivo di registrazione è composto da due tetrodi, un microdrive, un registratore di dati neurali e una custodia impermeabile. Tutte le parti sono personalizzate, ad eccezione del data logger e del relativo connettore.

Abstract

I meccanismi neurali che regolano il comportamento dei pesci rimangono per lo più sconosciuti, anche se i pesci costituiscono la maggior parte di tutti i vertebrati. La capacità di registrare l'attività cerebrale dei pesci liberamente in movimento farebbe progredire notevolmente la ricerca sulla base neurale del comportamento dei pesci. Inoltre, un controllo preciso della posizione di registrazione nel cervello è fondamentale per studiare l'attività neurale coordinata tra le regioni del cervello dei pesci. Qui, presentiamo una tecnica che registra in modalità wireless dal cervello di pesci che nuotano liberamente mentre controlla per la profondità della posizione di registrazione. Il sistema si basa su un registratore neurale associato a un nuovo impianto compatibile con l'acqua in grado di regolare la posizione di registrazione mediante tetrodi controllati da microdrive. Le capacità del sistema sono illustrate attraverso registrazioni dal telencephalon del pesce rosso.

Introduzione

I pesci sono il più grande e diversificato gruppo di vertebrati, e come altri vertebrati presentano capacità cognitive complesse come la navigazione, socializzare, dormire, caccia, ecc. Tuttavia, i meccanismi neurali che regolano il comportamento dei pesci rimangono per la maggior parte sconosciuti.

Negli ultimi decenni, le registrazioni extracellulari da pesci immobilizzati sono state implementate principalmente per studiare diversi aspetti della base neurale del comportamento^1,2. Anche se questa tecnica è appropriata per alcuni sistemi sensoriali, l'indagine dell'intero spettro de....

Protocollo

Tutte le procedure chirurgiche devono essere approvate dai comitati etici locali sul benessere degli animali (ad esempio, IACUC).

1. Costruzione dell'alloggiamento microdrive

1. Per costruire l'alloggiamento, tagliare una piastra di ottone larga 1 mm in una piastra da 19 mm x 29 mm x 1 mm utilizzando una sega. Tagliare due fessure da 5,5 mm su ciascuno dei lati lunghi perpendicolarmente al bordo, in modo che ogni fessura si trovi a 6,5 mm di distanza dai lati stretti (Figura 2A).
2. Utilizzando le pinze, piegare l'area tra le fessure sui lati lunghi verso l'interno, quindi piegare....

Risultati

Durante una sessione di registrazione il pesce rosso nuotava liberamente in un serbatoio d'acqua quadrato mentre l'attività neurale nel suo telencephalon è stata registrata. L'obiettivo di questi esperimenti era quello di studiare come l'attività neurale di singole cellule determina il comportamento del pesce. A tale scopo, l'attività di bloccamento doveva essere identificata nei dati registrati. L'attività cerebrale, durante la registrazione, è stata digitalizzata a 31.250 Hz e il passag.......

Discussione

Questo protocollo descrive in dettaglio le fasi necessarie per impiantare una serie di tetrodi nel telencephalon di pesci rossi che nuotano liberamente. Questa tecnica implementa un logger neurale che amplifica e registra i segnali acquisiti da un massimo di 16 canali insieme a un microdrive che può regolare la posizione tetrode nel cervello. Il microdrive permette di regolare la posizione nel cervello per ottimizzare la registrazione.

Questo protocollo può essere facilmente modificato per la .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
		da trapano rotonde da 0,7 mm	Compatibile con il trapano.
15 lame Bisturi	Sigma-Aldrich
Scheda PCB a 16 canali	Neurlynx	EIB-16
1x3M viti a testa			Acciaio inossidabile. Qualsiasi tipo.
		a testa tonda Phillips 1x3M	in acciaio inox. Qualsiasi tipo.
		in ottone 27 cm x 19 cm x 1 mm	Vedere la Figura 2
Viti			Acciaio inossidabile. Qualsiasi tipo.
3140 RTV	rivestimento Dow Crowning	2767996
75 &; m Filo d'argento	A-M Systems
Viti a macchina in ottone #00-90		947-1006
Piastre in ottone 7,5 mm x 2,5 mm x 0,6 mm			Viene fornito un disegno 3D. Vedere supplementare 1
Filo di tungsteno rivestito 25µ m	California Fine Wire Company	5000160	A seconda dell'applicazione, i tetrodi possono essere fabbricati da qualsiasi tipo di filo. I fili più diffusi sono i fili di nicrome che si possono trovare con diametri inferiori (es. Sistemi A-M, 762000)
Filo di tungsteno rivestito 50 & micro; m	A-M Systems	795500	Può essere sostituito con qualsiasi altro filo con
colla
Brunitore dentale	ComDent UK		Qualsiasi piccolo strumento di sterille in acciaio inossidabile andrà bene.
Cemento dentale - GCFujiPLUS	GC	431011	Altri cementi dentali probabilmente funzioneranno allo stesso modo, anche se non ne abbiamo mai provati altri.
Trapano dentale o trapano			Le frese dentali sono costose, una fresa per unghie può essere un sostituto economico.
Punta da trapano #65		947-65
Epossidica			È possibile utilizzare qualsiasi resina epossidica a polimerizzazione rapida di 5 minuti.
Scatola logger con guarnizione			Viene fornito un disegno 3D. Vedi le sezioni supplementari 1-3. La scatola deve essere fabbricata a macchina (non utilizzare stampanti 3D). Utilizzare materiale trasparente, per poter vedere i LED indicatori sul logger.
		di tornitura motorizzato	Realizzato su misura come descritto nel sito "open ephys". Può anche essere acquistato da neurolynx ("Tetrode Spinner 2.0") o costruito con altri mezzi.
Mouselog-16 Logger neurale	Deuteron Technologies Ltd		Ci sono diversi logger neurali disponibili sul mercato, tra cui: SpikeGadget (UH32 32channels) e Neurologger 2/2A/2B di Alexei Vyssotski. Va notato che il peso non è un grosso vincolo poiché può essere controbilanciato con il polistirolo galleggiante
MS-222	Sigma Aldrich	E10521	Ethtl 3-aminobenzoato metansulfonato 98%
Nano-Z placcatura White	Matter LLC		Il nano-Z può essere acquistato da diversi fornitori. È possibile utilizzare qualsiasi impedenziometro, ad esempio IMP-1 / 6662 / 2788, BAK Electronics.
Pin PCB	Neurlynx	Neuralynx Pin EIB Tubi
poliammide 250 & micro; m	A-M Systems	822000
Batteria			Batteria 3.7 Lipo, 370 mAh. Contiene circa 6 ore di registrazione. Le batterie più piccole o più grandi possono essere utilizzate per ridurre il peso o prolungare il tempo di registrazione.
Tubo in silicone 0,64 mm	A-M Systems	806100
Acciaio inossidabile 1,5 mm	A-M Systems	846000
Sudium Bicarbonato	Sigma Aldrich	S9625
Rubinetto #00-90		947-1301
Vaselina			Qualsiasi tipo di protettivo per la pelle in petrolio dolce può essere utilizzato qui.

Punte piatta Phillips Viti Piastra a testa piatta Phillips 2x6M cianoacrilica a bassa impedenza per smalto a polimerizzazione rapida O-ring Dispositivo in ricaricabile