Esaminando l'elaborazione locale di rete che utilizza multi-contatto laminare elettrodi di registrazione

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di descrivere la metodologia che ci permetterà di esaminare come i singoli neuroni e i potenziali di campo locale in diversi strati corticali della corteccia visiva primaria. In codice informazioni sensoriali. La procedura inizia con la descrizione della costruzione del sistema di microazionamento controllato da computer e l'uso di un elettrodo laminare multi contatto per la registrazione nella corteccia visiva primaria.

Il passo successivo consiste nell'eseguire un paradigma del potenziale di risposta evocato dopo che l'elettrodo è stato fatto avanzare nella regione cerebrale bersaglio. A seguito di ciò, l'analisi della densità della sorgente di corrente viene utilizzata per identificare gli strati corticali in base all'inversione di polarità, accompagnata dalla configurazione della sorgente di sincronizzazione. La fase finale della procedura consiste nell'eseguire la mappatura del campo recettivo e analizzare le differenze nell'attività neurale in risposta alla stimolazione visiva.

In definitiva, è possibile ottenere risultati che mostrano cambiamenti specifici del livello nella codifica delle informazioni sensoriali. Ciao, mi chiamo Sarah Eagleman e sono una studentessa laureata presso la University of Texas Medical School di Houston. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come gli array di più elettrodi, è che la sonda U può registrare l'attività neurale su molti millimetri di corteccia contemporaneamente in una singola penetrazione.

Ciao, mi chiamo Brian Hansen. Sono uno studente laureato che lavora presso la University of Texas Medical School di Houston. Questo metodo può rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze, esplorando se e come le informazioni vengono elaborate in modo specifico laminare.

Per costruire prima il gruppo di azionamento dell'elettrodo con il nome, assemblare gli strumenti e i pezzi necessari, inclusi i tubi guida, il filo guida, il Dremel completo, gli strumenti e le parti con il nome del set e la sonda a U. Misura i tubi guida in modo che, una volta collegati al dispositivo di registrazione, siano abbastanza lunghi da poggiare sopra la dura madre senza danneggiarla. Successivamente, dopo aver misurato la profondità della camera di registrazione, tagliare i tubi guida alla lunghezza misurata di circa cinque-sette centimetri mentre si tagliano i tubi guida.

Cercare di assicurarsi che non entrino frammenti di metallo all'interno del tubo. Utilizzare un filo rigido più piccolo del diametro interno del tubo guida per rimuovere eventuali frammenti di metallo all'interno del tubo. Quindi, posiziona la griglia dei nomi nella base dei nomi.

Serrare la vite di bloccaggio e la vite della griglia. Quindi identificare la regione di registrazione di interesse e posizionare le torri del microdrive su quella regione. Dopo aver identificato la regione di interesse, far avanzare il tubo guida attraverso la parte inferiore della griglia fino a quando non si trova a circa uno o due millimetri al di fuori della camera dei nomi.

Quindi, assemblare due morsetti su ciascuna torre di trasmissione micro NA. Un motore aziona il morsetto superiore mentre il morsetto inferiore può essere fissato in posizione o allentato. Il morsetto superiore è fissato al tubo di rinforzo della sonda a U.

Fissare il morsetto inferiore al tubo guida e applicare una piccola quantità di super colla per fissare il tubo guida in posizione. I due morsetti forniscono stabilità e precisione al sistema. Allineare con cura la punta della sonda a U con la parte superiore del tubo guida e far passare la sonda a U attraverso il tubo guida fino a quando non è possibile fissare la torre alla base principale.

Regolare la posizione della torre con la vite a testa zigrinata in modo che non vi siano tensioni aggiuntive sulla sonda a U o sul tubo guida. Posizionare il sistema di denominazione sulla base del cilindro e collegare i cavi del motore alle torri corrispondenti. Se si utilizzano più torri, vengono utilizzate fascette con codice colore per distinguere tra cavi del motore e torri, utilizzare il programma software del nome per iniziare a far avanzare la sonda a U, impostando una posizione target che fa avanzare automaticamente la sonda a U in quella posizione o facendo clic sull'interfaccia del software del nome, far avanzare la sonda a U in modo che almeno 10 millimetri della punta attraversino il tubo guida oltre la fine del Il nome camera.

Sterilizzare la sonda a U posizionandola in una soluzione di aldeide attivata sul lato della metropolitana per 20-30 minuti prima di collegare la base del nome alla camera di registrazione impiantata. Successivamente, sciacquare la sonda a U e denominare la base con acqua sterile zero. Il nome del software si posiziona ritraendo la sonda a U in modo che la punta si trovi appena all'interno del tubo guida nel nome software.

Fare clic su azzerare tutte le posizioni. Fissare la base del nome alla camera di registrazione impiantata e serrare tutte e quattro le viti. Quindi allineare la base secondo un perno che si trova sul lato della camera di registrazione.

Serrare nuovamente tutte e quattro le viti e assicurarsi che la base del nome sia fissata saldamente alla camera di registrazione. Per prepararsi all'avanzamento della registrazione, la sonda a U viene messa a terra e considerata fluttuante secondo le istruzioni di messa a terra e di riferimento. Ciò si ottiene posizionando il ponticello collegato al filo.

Sui connettori inferiori gli stadi di testa sono fissati al connettore della sonda a U, quindi i cavi dell'amplificatore sono collegati e messi a terra. La sonda a U viene inizialmente avanzata di circa uno o due millimetri in modo rapido e forte. Impostare il parametro della velocità nell'intervallo da 0,1 a 0,2 millimetri al secondo e il passo di profondità da 0,2 a 0,3 millimetri.

Questi valori assicurano che la sonda a U sia in grado di perforare la dura madre in modo pulito ed è un primo passo importante nella registrazione. Una volta attraversata la dura, ridurre la velocità a 0,50-0,1 millimetri al secondo e ridurre il gradino di profondità a 0,5-0,1 millimetri. L'obiettivo è far avanzare la sonda a U nel modo più fluido e lento possibile, in modo che nessun tessuto venga danneggiato.

Una delle indicazioni che la sonda è entrata nel cervello è un cambiamento nell'ampiezza dell'LFP accompagnato da una riduzione del livello di rumore: per verificare che l'elettrodo si estenda su tutti gli strati corticali, misurare il cambiamento di ampiezza in risposta allo stimolo del flash bianco a campo intero. Le variazioni dell'ampiezza della LFP nel tempo sono alla base dell'analisi del potenziale di risposta evocata. Questa analisi fornisce la base per identificare gli strati corticali per identificare gli strati corticali.

Misura il potenziale di risposta evocato durante un'attività di fissazione passiva esponendo il soggetto a uno schermo nero a campo intero che lampeggia in bianco per 100 millisecondi e poi ritorna al nero. Questa sequenza costituisce una prova, che viene ripetuta 200 volte. Il processore di acquisizione multicanale plex salva tutti i segnali dati continui direttamente al computer di registrazione tramite una scheda PCI National Instruments.

Dopo aver salvato i dati, iniziare a elaborare i segnali per l'analisi della densità della sorgente di corrente. Utilizzare il software di correzione FP align fornito da Plex on per correggere i ritardi temporali nei segnali LFP indotti dai filtri negli stadi di testa e nelle schede di preamplificazione. A questo punto, i dati vengono trasferiti a MATLAB con neuro explorer.

Ogni canale LFP viene filtrato utilizzando filtri passa-alto e passa-basso standard con frequenze di taglio di 0,5 hertz e 100 hertz. Dopo che ogni contatto dell'elettrodo è stato filtrato, identificare ogni prova e fare la media tra le prove per ottenere la serie temporale media LFP per ogni contatto dell'elettrodo, quindi organizzare ogni contatto in una matrice con ampiezza LFP in funzione del tempo, eseguire il toolbox ICSD in MATLAB digitando il plotter CSD nell'area di lavoro. Dato che la frequenza di campionamento dei dati continui è di un kilohertz, impostare il parametro DT su un millisecondo.

Quindi, impostare il valore di conducibilità corticale su 0,4 Siemens per metro, che approssima la densità della sorgente di corrente in unità di nano pari per millimetro cubo, e modificare la posizione degli elettrodi come vettore di 0,1 di un passo da 0,1 a 1,6, che è il numero totale di contatti. Quando tutti i parametri sono stati inseriti, fare clic su Esegui. Visualizzate il profilo CSD nell'interfaccia del plotter CSD e incollatelo in una nuova figura.

Le funzioni comuni di MATLAB, come l'SC dell'immagine, possono essere utilizzate per tracciare il profilo del livello e possono essere applicati vari algoritmi di livellamento e routine di normalizzazione per rappresentare i dati CSD e confrontare l'identificazione del livello tra ore e sessioni. Per identificare l'inversione di polarità accompagnata dalla configurazione della sorgente di sink alla base dello strato quattro, verificare innanzitutto la presenza di un sink primario nello strato granulare. Utilizzando il profilo CSD laminare, individuare la polarità negativa guidata dal sink nel grafico CSD.

Quindi calcola il centro di massa del pozzo granulare. Un OID si ottiene dall'analisi costituita dal numero di contatto e dall'ora in cui la sincronizzazione è stata maggiore. Il contatto con il syn Centro funge da riferimento dello strato granulare a zero micrometri.

Analizza tutti i contatti sopra e sotto il riferimento e raggruppali in uno dei tre possibili livelli. Supra, granulare, granulare e infra granulare convalidano il sink granulare mescolando le posizioni degli elettrodi, lasciando invariato il dominio temporale. Dopo il mescolamento, la matrice CSD calcola l'analisi OID.

Ancora una volta, il rimescolamento del contatto dell'elettrodo in funzione della profondità corticale dovrebbe distruggere qualsiasi specificità laminare. Per trovare i campi recettivi, inizia presentando uno stimolo di correlazione inversa sul monitor dove si trovano potenzialmente i campi recettivi. Lo stimolo è composto da quattro gradazioni di orientamento: 45, 0, 90 e 135 gradi.

Eseguire l'analisi dei cluster sulle mappe della velocità di sparo per localizzare il campo ricettivo. Innanzitutto, calcola le posizioni della velocità massima di sparo e il loro baricentro per ogni ritardo. Quindi calcola le distanze tra il Centro e queste posizioni di velocità di fuoco massima.

Calcola mappe delle velocità di attivazione in ciascuna posizione spaziale per ritardi di conduzione compresi tra 40 e 120 millisecondi a intervalli di cinque millisecondi per ciascun neurone in modo indipendente. Trova la distanza totale tra l'OID e i punti di cadenza di fuoco massima circostanti in tutti i ritardi. Il campo ricettivo è al ritardo temporale che minimizza tale distanza.

Una volta trovato un campo recettivo per ogni cellula, presenta uno stimolo di correlazione inversa Più grande di tutte le posizioni del campo recettivo, sovrapponendosi a tutti i campi recettivi nella popolazione registrata. Un grafico della velocità di sparo in tempo reale può essere utilizzato per determinare se sono state identificate le posizioni corrette del campo ricettivo. Infine, ordina le forme d'onda spike utilizzando il programma di smistamento offline di plex on che implementa il clustering delle forme d'onda in base a parametri quali i componenti principali, le proprietà di picco, larghezza, valle e picco.

Assicurati di rimuovere le unità di segnale che cambiano bruscamente le risposte e di mantenere solo le unità con cadenza di fuoco stabile per ulteriori analisi mostrate qui. Un esempio per illustrare l'analisi CSD nella localizzazione degli strati corticali attraverso la profondità corticale In funzione del tempo, la posizione degli strati super granulari, granulari e infragranulari rimane stabile anche quattro ore dopo l'inizio della sessione di registrazione. Le tracce CSD rappresentano la media dei contatti assegnati a un determinato livello.

In questo esempio, lo strato granulare subisce una chiara diminuzione dell'ampiezza della CSD a circa 50 millisecondi. Un'altra analisi critica durante l'utilizzo dell'elettrodo laminare è quella di identificare e localizzare con precisione il campo recettivo dei neuroni. L'origine di questi grafici è il punto di fissazione, che è un piccolo cerchio bianco visualizzato centralmente sullo schermo di un computer nero.

Il colore in questi grafici rappresenta la velocità di attivazione di ciascun neurone in risposta a uno stimolo dinamico di correlazione inversa. Questa figura rappresenta due esempi di forme d'onda spike isolate sullo stesso canale. L'analisi dei cluster è stata eseguita utilizzando l'analisi dei componenti principali e le caratteristiche della forma d'onda spike.

Le forme d'onda medie dei picchi sono mostrate in linea continua. Le deviazioni standard sono mostrate in una linea tratteggiata. Durante il tentativo di queste procedure, è importante ricordare di avanzare con attenzione e di lasciare abbastanza tempo al cervello per stabilizzarsi a sufficienza dopo l'avanzamento.

In genere iniziamo a registrare circa 30-45 minuti dopo l'ultimo anticipo Seguendo questa procedura. Altre tecniche spettrali come la potenza LFP e la sincronizzazione del campo spike possono essere utilizzate per studiare la struttura della rete all'interno e tra gli strati corticali.