Name: Registrazione Ensembles neuronali su larga scala con sonde di silicio sotto Rat anestetizzati (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Scopri la registrazione di ensemble neuronali su larga scala nella corteccia somatosensitiva di ratti anestetizzati utilizzando sonde di silicio. Questa tecnica consente di registrare simultaneamente oltre cento neuroni per studiare la dinamica e le interazioni neurali.

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

playerTrialDesktop

Questo lavoro è stato supportato da NSERC &amp; AHFMR. Gli autori ringraziano Mariam Alaverdashvili e Amanda Mauthe-Kaddoura per commenti sul manoscritto e Hiroe Yamazaki per un aiuto sulla preparazione intervento chirurgico.

1. Chirurgia Preparazione <ol><li> Anestetizzare il topo con il tipo appropriato e la dose di anestetici. Qui usiamo uretano (1,5 g / kg, Sigma-Aldrich, S. Luis, MO) - preparato come soluzione al 20% diluendo 20 g di uretano in 100 ml di tampone fosfato (PBS), cioè l'animale riceverà 7,5 ml / kg di uretano soluzione intraperitonealy (IP). A causa della sua curva dose-risposta, la dose totale di uretano è diviso in quattro applicazioni, ciascuno separato da circa 30 minuti. Prima che le prime due domande di uretano, animale viene anestetizzato con isoflurano somministrato ad una concentrazione del 3-4% (ossigeno a 2 litri al minuto) e mantenuta a 2% (ossigeno fino a 2 litri al minuto) per evitare un animale da stressarsi per iniezione. Durante l'intervento, una somministrazione aggiuntiva di isofluorane (2% di concentrazione per 2 minuti) può essere utilizzato se necessario. </li><li> Accorciare il pelo lungo il sito di incisione (lato dorsale della testa) per garantire chela pelliccia non contaminare la ferita e che una superficie sufficiente può essere disinfettato tutto il sito di incisione. </li><li> Preparare sito chirurgico antisettico con iodio organico o sapone clorexidina e antisettici (etanolo). </li><li> Preparare le sonde di silicio (Tecnologie NeuroNexus, Ann Arbor, MI). Sonde possono essere disinfettati con etanolo al 70% seguito da risciacquo con acqua distillata. Se necessario, le sonde possono essere verniciati con un marcatore fluorescente preparato antisettico (es. coloranti I, Invitrogen Co.), per rivelare poi la posizione della sonda per l'analisi istologica. Per fare questo si usa un pennello piccolo e molto morbida e delicatamente toccare il retro della sonda silicio con il colorante. Questa procedura deve essere sempre fatto nel corso di un microscopio per assicurarsi che la sonda non viene danneggiato o piegato. Sempre assicurarsi che il colore non sta bloccando uno qualsiasi dei canali. Qualsiasi colorante residuo lasciato sulla sonda può essere successivamente rimossa con l'alcol, seguito da risciacquo con acqua. </li><li> Elettrodo di siliciocura es: a causa delle loro piccole dimensioni, le sonde in silicone sono delicati ed estremamente suscettibili alla rottura, anche quando lo si utilizza con notevole attenzione. Quindi, si consiglia di monitorare potenziali pericoli in ogni momento, quali: (i) Tenere le sonde in una scatola opportunamente designato, (ii) prevenire crash o far cadere sonde quando loro trattamento; (iii) Assicurarsi che i manipolatori stereotassica sono ben fissati per prevenire eventuali incidenti, (iv) Durante la registrazione, tessuto circostante e / o sangue possibile allegare alle sonde. Pertanto, è importante essere attenti anche durante la rimozione della sonda dopo la registrazione. Utilizzando un flusso costante di soluzione salina o PBS è fortemente raccomandato, (v) Pulire sempre le sonde dopo la registrazione. Per pulire le sonde, si consiglia di immergere in un liquido detergente enzimatico (Boston, Bausch &amp; Lomb) per qualche minuto. Sciacquare sempre le sonde con acqua distillata e restituirli alla loro casella dedicata. Nella nostra esperienza, la cura adeguata delle sonde silicio assicuraregistrazioni di buona qualità per più di 10 esperimenti. Se un canale 'diventa rumoroso' durante l'uso, dovrebbe essere escluso dalle analisi successive. Abbiamo scoperto che cross-talk tra i canali è minimo, quindi un canale rumoroso di solito ha ben poco effetto su un segnale in altri canali. </li></ol> 2. Chirurgia <ol><li> Applicare un occhio-unguento sulla superficie oculare prima di qualsiasi manipolazione chirurgica. </li><li> Somministrare Desametasone 5 mg / ml per via sottocutanea per ridurre l'infiammazione del cervello. </li><li> Fissare il telaio stereotassico animale in tutta la chirurgia. </li><li> Somministrare lidocaina HCl 2% con epinefrina (2-4 mg / kg diluita allo 0,5% soluzione) per via sottocutanea al sito di incisione, prima l'incisione è fatto per ridurre il potenziale rischio di sanguinamento della ferita e per l'anestesia locale. </li><li> Eseguire un'incisione 2 centimetri attraverso la linea mediana del cuoio capelluto e spostare la pelle lateralmente per esporre la superficie del cranio. </li><li> Cancella il cuoio capelluto dalla fascia dorsale per via smussa e controllol'emorragia da microcautery o utilizzando cera ossea. </li><li> Fare due fori per fissare piccole viti nell'osso occipitale del cranio per terra animale e di riferimento. La vite di riferimento deve essere in contatto con dura. Al fine di ridurre il rumore elettrico durante le registrazioni, si consiglia di mantenere le viti bagnati in ogni momento. Per fare questo, una piccola barriera che circonda le viti in acrilico può essere costruita o le viti possono essere coperti con agar. </li><li> Fai una craniotomia 1-2 mm di diametro in coordinate corrispondenti alla zona corticale e / o sottocorticali (s) di interesse 5. Utilizzare l'aria compressa per rimuovere la polvere di ossa, se necessario durante la craniotomia (foratura). Prevenire cranio riscaldamento da perforazione mediante l'applicazione di gocce di PBS. Fai una craniotomia secondo se necessario per inserire la seconda sonda. In questo video, vi presentiamo una registrazione di due aree corticali contemporaneamente, quindi due craniotomie sono fatti. </li><li> Costruire una piccola barriera di resina acrilica (ad esempio: Lang DentalManufacturing, Co., Inc., Wheeting, IL) che circondano i due craniotomie al fine di mantenere PBS in cima dura esposta, impedendo che si secchi. Applicare PBS costantemente durante l'intero esperimento. </li><li> Aprire la dura madre di entrambi craniotomie. Due aghi (30 ½ gauge) piegato sulle punte (formando un gancio), possono essere utilizzati per questa manipolazione. </li><li> Collegare il connettore delle sonde di silicio per il manipulatiors stereotassica. I connettori sono attaccato ad un palo in modo da avere il gambo delle sonde perfettamente parallelo al manipolatore stereotassico. Ciò è fondamentale per mantenere le registrazioni stabili e di evitare danni sonda. </li><li> Collegare la vite di riferimento per il perno di riferimento sonda silicio. Per ridurre il rumore elettrico le viti di terra devono essere collegati a: i) la terra della spina della sonda, ii) la massa del telaio dal dispositivo di registrazione, e iii) il telaio stereotassico. </li><li> Posizionare la punta delle sonde silicio appena a contatto con la pia. </li><li> Lentamente introdurre °sonde di silicio e e assicurarsi che il gambo delle sonde di silicio (Fig. 1 e 2) può essere inserito nel cervello senza resistenza o piegarsi. </li><li> Abbassare delicatamente le sonde fino a raggiungere un'area di registrazione desiderata. Se necessario, aggiungere qualche goccia di PBS sulla cima del craniotomie per evitare l'essiccamento del tessuto. </li><li> Poiché l'anestesia uretano deve essere utilizzato solo per le procedure di terminale, l'animale è eutanasia da una iniezione ip di almeno 200mg/kg di sodio pentobarbital diluito ad una concentrazione non superiore a 60 mg / ml. Questa è seguita dalla decapitazione dell'animale. </li></ol> 3. Rappresentante dei risultati: Registrazioni rappresentativo dei potenziali locali di campo e l'attività spiking sono illustrati nella Figura 3A. Dopo aver eseguito l'ordinamento picco (picchi discriminante provenienti da neuroni diversi; Fig. 3B, C, 6, 7, 8) in silicone registrazioni sonda offrono la possibilità di indagare l'attività neuronale popolazione coinvolta in, sonoaltre ong, i seguenti processi: la memoria e il processo decisionale 9, plasticità 10, stimolo di codifica 11, 12 e attività spontanea effetti delle varie droghe 13. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig1.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. A. Esempio di una sonda di silicio con un gambo singolo viene sovrapposto un montaggio di neuroni ricostruito (per gentile concessione di S. Sakata 14). B. Esempio di una sonda con una configurazione a tetrodo a ognuno degli 8 stinchi. C. schematica di un ratto cranio. Le caselle verdi rappresentano la misura della craniotomia oltre la corteccia somatosensoriale destra e sinistra. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig2.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Esempio di esperimenti con sonde di silicone inserito nella corteccia prefrontale e l'ippocampo. Gocce di PBS coprire la craniotomia per proteggere la vista brain si secchino. Due viti posizionate sopra il cervelletto sarà collegato a terra e di riferimento, rispettivamente. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig3.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Immagine A. mostra 500ms di una registrazione elettrofisiologica rappresentante del potenziale campo locale (LFP) da un tetrodo (nota: tensione negativa è tracciata sul ordinata). Mostra inserire - una forma d'onda di un picco B. bidimensionali viste di cluster unità in funzione di spazio da 1 tetrodo.. Ogni cluster rappresenta picchi da una singola unità (neuroni). C. forme d'onda media picco dalle unità di rappresentanza (codice colore) a ciascuno dei quattro siti di registrazione da un tetrodo singolo. D. forma d'onda di energia (in relazione alla ampiezza) di picchi registrati nel corso del tempo . Notare i valori di energia relativamente costante per ogni unità, questo indica una registrazione stabile per tutta la durata del periodo visualizzato.

<ol><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, 446-451 (2004).</li>
<li>Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+neurotechnologies+for+chronic+neural+interfaces%3A+new+horizons+and+clinical+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities.</a> J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).</li>
<li>Csicsvari, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+recording+of+unit+and+local+field+potentials+with+silicon-based+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes.</a> J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).</li>
<li>Bartho, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+neocortical+principal+cells+and+interneurons+by+network+interactions+and+extracellular+features%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Characterization of neocortical principal cells and interneurons by network interactions and extracellular features.</a> J. Neurophysiol. 92, 600-608 (2004).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain%3A+in+stereotaxic+coordinates%22">The rat brain: in stereotaxic coordinates</a>. , 4th Edition, Academic Press. San Diego. (1998).</li>
<li>Lewicki, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+methods+for+spike+sorting%3A+the+detection+and+classification+of+neural+action+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Network%22%5BJournal%5D)">A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials.</a> Network. 9, R53-R78 (1998).</li>
<li>Harris, K. D., Henze, D. A., Csicsvari, J., Hirase, H., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+tetrode+spike+separation+as+determined+by+simultaneous+intracellular+and+extracellular+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements.</a> J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).</li>
<li>Luczak, A., Narayanan, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+representation--analyzing+single-unit+activity+in+extracellularly+recorded+neuronal+data+without+spike+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Spectral representation--analyzing single-unit activity in extracellularly recorded neuronal data without spike sorting.</a> J. Neurosci. Methods. 144, 53-61 (2005).</li>
<li>Pastalkova, E., Itskov, V., Amarasingham, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internally+generated+cell+assembly+sequences+in+the+rat+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Internally generated cell assembly sequences in the rat hippocampus.</a> Science. 321, 1322-1327 (2008).</li>
<li>Fujisawa, S., Amarasingham, A., Harrison, M. T., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat Neurosci. 11, 823-833 (2008).</li>
<li>Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+do+neurons+work+together%3F+Lessons+from+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Hear.+Res%22%5BJournal%5D)">How do neurons work together? Lessons from auditory cortex.</a> Hear. Res. 271, 37-53 (2011).</li>
<li>Luczak, A., Bartho, P., Marguet, S. L., Buzsaki, G., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+structure+of+neocortical+spontaneous+activity+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Sequential structure of neocortical spontaneous activity in vivo.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 347-352 (2007).</li>
<li>Robbe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+reveal+importance+of+spike+timing+coordination+in+hippocampal+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids reveal importance of spike timing coordination in hippocampal function.</a> Nat. Neurosci. 9, 1526-1533 (2006).</li>
<li>Sakata, S., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminar+structure+of+spontaneous+and+sensory-evoked+population+activity+in+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex.</a> Neuron. 64, 404-418 (2009).</li>
</ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Questo documento viene illustrato come utilizzare le matrici di silicio elettrodo per la registrazione da grande popolazione di neuroni (&gt; 100) in molteplici aree corticali contemporaneamente. Per avere successo in chirurgia e la registrazione, i seguenti aspetti devono essere considerati: <ol><li> L&#39;introduzione delle sonde ad una zona desiderata: Quando si inserisce la sonda nel tessuto cerebrale, è possibile causare danni considerevoli. Questo può comportare una scarsa qualità di unità registrate. Per evitare questo problema si consiglia quanto segue: (i) Introdurre le sonde con un angolo di certo (raccomandato l&#39;uso di un angolo di 10 gradi). In questo modo, i danni dendritiche dei neuroni registrati possono essere ridotte, (ii) Dopo le sonde sono inserite nel tessuto cerebrale, che inizialmente sono abbassati ad un ritmo più veloce (circa 50 a 100 micron per 10-30 sec) fino a quando non ottiene più vicino alla zona desiderata della registrazione. Quando le sonde sono circa 200 micron dalla zona di destinazione, la posizione è regolata più lentamente (circacarta di circa 10 micron ogni 2 o 3 minuti). </li><li> Stabilizzazione delle registrazioni: quando le sonde sono nella zona e l&#39;attività viene rilevata una notevole (picchi distintivo nella maggior parte dei canali), si consiglia di attendere circa 30 minuti prima di iniziare una registrazione. Questo permetterà tessuto cerebrale per stabilizzare meccanicamente dopo l&#39;inserimento di sonde e di garantire una registrazione più stabile. </li><li> Pulsazione cervello: A volte è possibile vedere la pulsazione del cervello che può ridurre significativamente la qualità di una registrazione. Una piccola craniotomia (spazio appena sufficiente per adattarsi alla sonda) può ridurre la pulsazione del cervello in una zona di registrazione. Se necessario, la cisterna magna può essere forato. Questo riduce la pressione del liquido cerebrospinale e riduce il gonfiore e pulsazione. </li><li> Silicon configurazione della sonda: sonde di silicio può avere una varietà di forme e configurazioni di siti di registrazione. Per esempio, possono variare nel numero di denti, la lunghezza e lo spessore del gambo, e inla disposizione dei siti di registrazione (ad esempio tetrodo configurazione vs lineare, vedi: www.neuronexustech.com). La scelta di sonda utilizzata, con una configurazione specifica dipende dalla questione scientifica che necessitano di una risposta. Per esempio, se l&#39;obiettivo è di registrare popolazioni di neuroni in più posizioni in uno strato specifico (come presentato in queste registrazioni), la scelta migliore è quella di utilizzare una sonda con otto zampe e una configurazione a tetrodo. Questo permette di registrazioni di più unità ad ogni singolo tetrodo e campionamento di otto sedi in un arco di 1,4 mm. In un altro esempio, se qualcuno vuole studiare propagazioni attività attraverso strati corticali, la scelta migliore sarebbe quella di utilizzare una sonda con un gambo con i siti di registrazione regolarmente distribuiti lungo quel gambo, che permette di registrare in diversi strati corticali contemporaneamente 14. </li></ol>

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td></tr><tr><td> Uretano </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td></tr><tr><td> Phosphate Buffer Saline (PBS) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isoflurano </td><td> Benson </td><td> 02241315 </td></tr><tr><td> Silicon sonde </td><td> NeuroNexus Technologies </td><td> A 4 X 2 - Tet - 5mm - 150 - 200-312 </td></tr><tr><td> Dye I (DiIC 18 (3)) </td><td> Invitrogen Co. </td><td> 617830 </td></tr><tr><td> Desametasone 5 </td><td> Vétoquinol </td><td> 0A0640B </td></tr><tr><td> Occhio unguento </td><td> Vétoquinol </td><td> 005165414 </td></tr><tr><td> Lidocaina cloridrato 2% con epinefrina </td><td> Bimeda-MTC </td><td> 00141984 </td></tr><tr><td> Stereotassica frame </td><td> KOPF Instruments </td><td> 1430-B </td></tr><tr><td> Elettrodo manipolatore e titolare </td><td> KOPF Instruments </td><td> 960 </td></tr><tr><td> Rat orecchio-bar </td><td> KOPF Instruments </td><td> 1955 </td></tr><tr><td> Rat adattatore </td><td> KOPF Instruments </td><td> 920 </td></tr><tr><td> Anestesia maschera </td><td> KOPF Instruments </td><td> 906 </td></tr><tr><td> Bisturi </td><td> Strumenti chirurgici Roboz </td><td> RS-9843 </td></tr><tr><td> Lame di bisturi </td><td> Paragone </td><td> 0086 </td></tr><tr><td> Micro forbici dissezione </td><td> Strumenti chirurgici Roboz </td><td> RS-5910 </td></tr><tr><td> Viti </td><td> Pasteners Gould limitata </td><td> 14084701 </td></tr><tr><td> Pinze emostatiche </td><td> DerubareStrumenti chirurgici oz </td><td> RS-7130 RS-7211 </td></tr><tr><td> 30 ½ aghi di calibro </td><td> Becton, Dickinson </td><td> 305115 </td></tr><tr><td> Controllo micromotore </td><td> Foredom </td><td> HP4-917 </td></tr><tr><td> Dissettore </td><td> Strumenti chirurgici Roboz </td><td> RS-5237 </td></tr><tr><td> Osso di cera </td><td> Lukens </td><td> M263500 </td></tr><tr><td> L&#39;aria compressa bottiglia </td><td> Falcon sicurezza dei prodotti, Inc. </td><td> 50-10521C </td></tr><tr><td> Detergente enzimatico </td><td> Boston, Bausch &amp; Lomb </td><td> BAUSCH497628 </td></tr><tr><td> Acqua distillata </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Dental polvere acrilica </td><td> Lang Dental </td><td> 1220 </td></tr><tr><td> Dentale liquido acrilico </td><td> Lang Dental </td><td> 1404 </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> Sistema digitale Lynx SX </td><td> Neuralynx Inc. </td><td> 4SX-Z400 </td></tr><tr><td> Cheeta Softwere </td><td> Neuralynx Inc. </td><td></td></tr><tr><td> Alligator cavi </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

registrazione ensembles neuronali su larga scala con sonde di silicio sotto rat anestetizzati

Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat

Grande scala registrazioni elettrofisiologiche da complessi neuronali offrono l&#39;opportunità di studiare come il cervello orchestra la grande varietà di comportamenti dall&#39;attività incurvamento del suoi neuroni. Uno dei metodi più efficaci per monitorare l&#39;attività spiking da un gran numero di neuroni in diversi circuiti neuronali locale è allo stesso tempo mediante matrici di elettrodi 1-3 silicio. Potenziali d&#39;azione produrre grandi cambiamenti transmembrana tensione in prossimità di somata cellulare. Questi segnali di uscita può essere misurata mettendo un conduttore in prossimità di un neurone. Se ci sono molti attivi (spike) i neuroni in prossimità della punta, l&#39;elettrodo record segnale combinato da tutti loro, in cui è pesata contributo di un singolo neurone per la sua &#39;distanza elettrica&#39;. Sonde di silicio sono elettrodi di registrazione ideale per controllare i neuroni più a causa di un gran numero di siti di registrazione (+64) e un piccolo volume. Furthermore, più siti possono essere organizzati su una distanza di millimetri, permettendo così per le registrazioni simultanea di attività neuronale nei vari strati corticali o più colonne corticali (Fig. 1). È importante sottolineare che la distribuzione geometricamente precisa i siti di registrazione consente anche per la determinazione del rapporto spaziale dei isolato 4 singoli neuroni. Qui, descriviamo un acuto, su larga scala registrazione neuronale da sinistra e destra della corteccia somatosensoriale arti anteriori simultaneamente in un ratto anestetizzato con sonde di silicio (Fig. 2).

Registrazioni extracellulari di attività neuronale con sonde silicio nel ratto anestetizzato saranno descritti. Questa tecnica permette di ottenere informazioni attraverso aree cerebrali multiple da più di 100 neuroni contemporaneamente. Esso fornisce informazioni sulla risoluzione singola cellula neuronale dinamiche ensemble in più circuiti locali.

Registrazione Ensembles neuronali su larga scala con sonde di silicio sotto Rat anestetizzati

Le registrazioni elettrofisiologiche su larga scala di ensemble neuronali offrono l'opportunità di indagare come il cervello orchestri l'ampia varietà di...

L'obiettivo generale di questa procedura è descrivere una registrazione neuronale acuta su larga scala, simultanea, dalla corteccia somatosensoriale degli arti anteriori destro e sinistro in un ratto anestetizzato, mediante l'uso di una sonda al silicio. Questo risultato si ottiene innanzitutto anestetizzando l'animale con uretano e successivamente posizionando il ratto nel telaio stereotassico per effettuare un'incisione di due-tre centimetri sul cranio. Il secondo passaggio consiste nel posizionare le viti di massa e di riferimento.Quindi vengono eseguite due craniotomie sopra le cortecce somatosensoriali e viene rimossa la dura madre. L'ultimo passaggio consiste nell'introdurre con attenzione le sonde in silicone nel cervello, abbassandole lentamente fino all'area desiderata. Questa procedura permette la registrazione di potenziali di campo locali e dell'attività di scarica proveniente da decine di neuroni.Il vantaggio principale di questa tecnica è che le sonde in silicone permettono la registrazione da un elevato numero di siti di registrazione. Inoltre, più siti di registrazione possono essere disposti su distanze di millimetri, consentendo di registrare simultaneamente attraverso molteplici colonne corticali o attraverso diversi strati all'interno di una singola colonna corticale. In particolare, la distribuzione geometricamente precisa dei siti di registrazione consente di studiare le relazioni spaziali tra popolazioni neuronali.Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo delle neuroscienze, come il ruolo dell'attività delle popolazioni neuronali nella plasticità della memoria, nella codifica degli stimoli, nel processo decisionale, e in che modo queste interazioni neurali sono influenzate da diversi farmaci. Per iniziare la procedura, anestetizzare il ratto con iso fluorane a una concentrazione del 3-4% e mantenere al 2% per evitare che l'animale subisca stress durante l'iniezione. Successivamente, iniettare 7,5 millilitri per chilogrammo di soluzione di uretano diluita al 20% per via intraperitoneale, suddividendo l'iniezione in quattro somministrazioni separate da intervalli di circa 30 minuti.Successivamente, pulire le sonde in silicone con acqua distillata al microscopio. Applicare sulle sonde un marcatore fluorescente per indicare le posizioni delle sonde nell'analisi istologica. Questa procedura deve essere sempre eseguita al microscopio per assicurarsi che le sonde non vengano danneggiate o piegate.Dopo di ciò, rasare il pelo lungo il sito dell'incisione. Quindi applicare un unguento su entrambi gli occhi. Somministrare cinque milligrammi per millilitro di Dexamethasone per via sottocutanea per ridurre l'infiammazione cerebrale.A questo punto, fissare l'animale nel telaio stereotassico. Successivamente, preparare il sito chirurgico in modo antisettico utilizzando sapone a base di clorexidina ed etanolo prima di eseguire l'incisione; somministrare lidocaina ed adrenalina per via sottocutanea nel sito dell'incisione per anestesia locale e per ridurre il rischio di sanguinamento. Quindi effettuare un'incisione di due centimetri lungo la linea mediana del cuoio capelluto ed asportare la cute.Per esporre il cranio, rimuovere il cuoio capelluto dorsale dalla fascia mediante dissezione ottusa e controllare l'emorragia utilizzando cera per ossa. Successivamente, praticare due fori nell'osso occipitale del cranio. Fissare le piccole viti ai fori per gli elettrodi di terra e di riferimento.La vite di riferimento deve essere a contatto con la dura. Successivamente, eseguire due craniotomie di diametro compreso tra uno e due millimetri nelle coordinate corrispondenti agli arti anteriori. Cortici somatosensoriali.Utilizzare aria compressa per rimuovere la polvere ossea secondo necessità durante la craniotomia, al fine di impedire il riscaldamento del cranio causato dalla perforazione. Applicare gocce di soluzione salina. Successivamente, costruire una piccola barriera di resina acrilica attorno alle due craniotomie per mantenere il PBS sulla dura madre esposta e impedirne l'essiccazione.Applicare PBS costantemente durante tutto l'esperimento. Successivamente, utilizzare due aghi da 30 e mezzo di calibro con punte piegate per rimuovere il dura madre di entrambe le craniotomie. A questo punto, posizionare le punte delle sonde in silicone appena a contatto con la pia.Introdurre quindi lentamente le sonde al silicio, assicurandosi che i loro steli possano essere inseriti nel cervello senza incontrare resistenza né flettersi. Abbassare con attenzione le sonde fino a raggiungere le aree di registrazione desiderate. Se necessario, aggiungere gocce di PBS sulla superficie delle craniotomie per evitare che il tessuto si secchi.Qui è mostrato un esempio di registrazione elettrofisiologica del potenziale di campo locale per 500 millisecondi proveniente da un tetro. Un esempio della forma d'onda dell'impulso è riportato nell'inserzione. Di seguito sono riportati esempi delle viste bidimensionali dei cluster di unità ottenuti da un tetro.Ogni cluster rappresenta gli impulsi elettrici di un singolo neurone. Qui vengono mostrate le forme d'onda medie degli impulsi delle unità rappresentative in ciascuno dei quattro canali di un singolo tetrodo. L'energia della forma d'onda degli impulsi registrati nel tempo è riportata in questo grafico.Si noti che il valore relativamente costante di energia per ogni unità indica una registrazione stabile durante il periodo visualizzato. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe essere in grado di eseguire registrazioni con sonde al silicio in più aree cerebrali da oltre cento neuroni simultaneamente. Questo risultato si ottiene completando i seguenti passaggi: anestetizzare l'animale, posizionare le viti di riferimento e di massa, praticare le craniotomie, rimuovere la dura madre e infine inserire le sonde nell'area di registrazione desiderata.

recording-large-scale-neuronal-ensembles-with-silicon-probes

Research

Ricerca

JoVE Journal

Neuroscience

Neuroscienze

Descriviamo i metodi per la registrazione su larga scala di più unità singole e potenziale del campo locale in roditori comportarsi con sonde di silicio. Unità di fabbricazione, l'attaccamento sonda l'unità e processi di impianto sonda sono illustrati in modo sufficientemente dettagliato per la replica facile.

Su larga scala di registrazione dei neuroni da sonde mobili in silicio Comportarsi Roditori

Questo video mostra la procedura dettagliata per preparare un ratto anestetizzato per registrazioni elettrofisiologiche dell'attività cerebrale da più siti. Il cuoio capelluto viene sezionato per accedere al cranio e vengono praticati dei fori in punti precisi per installare e fissare gli elettrodi. Gli elettrodi a microfilo di tungsteno vengono quindi inseriti nella posizione mirata per registrare i dati.

Registrazioni elettrofisiologiche in vivo di attività cerebrali da più siti nei ratti

Questo video delinea un protocollo per l'impianto di una sonda lineare in silicio multi-shank nel cervello del topo per misurare i potenziali di campo locali. La procedura prevede il fissaggio della sonda a un'unità stereotassica, il posizionamento accurato sulla regione cerebrale bersaglio, l'inserimento nel cervello e il fissaggio con cemento dentale. Dopo l'impianto, l'assemblaggio viene protetto con un involucro. Dopo il recupero, la configurazione consente di registrare i potenziali di...

Registrazione dell'attività elettrica cerebrale nei topi comportamentali utilizzando sonde lineari in silicio multi-shank

Fonte: Moore, J. D., et al. Monitoraggio juxtacellulare e localizzazione di singoli neuroni all'interno di strutture cerebrali subcorticali di ratti allertati e con la testa trattenuta. J. Vis. Exp. (2015)Questo video mostra il metodo di registrazione e colorazione juxtacellulare in un ratto sveglio e trattenuto. La procedura prevede la registrazione dei segnali dai neuroni e l'iniezione di colorante per localizzare con precisione il sito di registrazione. Questa tecnica consente di mappare con...

Registrazione e colorazione juxtacellulare per una mappatura precisa dell'attività neurale in un ratto sveglio 

Impiantare array organizzate di microfili per l'uso in single-unit registrazioni elettrofisiologiche presenta una serie di sfide tecniche. Sono descritti metodi per eseguire questa tecnica e le attrezzature necessarie. Inoltre, i frutti di un array Microconduttori organizzati per registrare da sub-regioni neurali distinti con elevata selettività spaziale è discusso.

Una procedura per l&#39;impianto Array organizzata di microfili per Recordings singola unità di Awake, Comportarsi Animali

Questo protocollo descrive la progettazione e l'impianto chirurgico di un meccanismo di contenimento della testa per monitorare l'attività neuronale nelle strutture cerebrali sub-corticali nei ratti allertati.  Delinea le procedure per isolare i singoli neuroni nella configurazione juxtacellulare e per identificare in modo efficiente le loro posizioni anatomiche.

Monitoraggio Juxtacellular e localizzazione dei singoli neuroni nelle strutture cerebrali Sub-corticali di Alert, Rats Testa-trattenuto

Una connessione wireless, sistema bidirezionale per registrazioni neurale multicanale e stimolazione a comportarsi liberamente ratti è stato introdotto. Il sistema è leggero e compatto, avendo così un impatto minimo sul repertorio del comportamento umano. Inoltre, questo sistema bidirezionale fornisce un sofisticato strumento per valutare le relazioni causali tra pattern di attivazione del cervello e comportamento.

Una connessione Wireless, interfaccia bidirezionale per registrazione In Vivo e la stimolazione dell'attività neurale a comportarsi liberamente ratti

Vengono descritti i diversi passi per impiantare microleve cronica e registrare posto cellule nei topi che vengono fissati a testa in esecuzione su un apparato di tapis roulant cue-arricchita.

Impianto di silicio cronica sonde e registrazione delle cellule ippocampali posto in un apparato di tapis roulant arricchito

Descriviamo qui un metodo per fabbricare array di microelettrodi Ti3C2 MXene e utilizzarli per la registrazione neurale in vivo.

Fabbricazione di array di microelettrodi Ti3C2 MXene per la registrazione neurale In Vivo

Qui, impieghiamo l'HD-MEA per approfondire le dinamiche computazionali di insiemi neuronali su larga scala, in particolare nell'ippocampo, nei circuiti del bulbo olfattivo e nelle reti neuronali umane. L'acquisizione dell'attività spazio-temporale, combinata con strumenti computazionali, fornisce informazioni sulla complessità dell'insieme neuronale. Il metodo migliora la comprensione delle funzioni cerebrali, identificando potenzialmente biomarcatori e trattamenti per i disturbi neurologici.

Registrazione e analisi della dinamica di ensemble neuronali multimodali su larga scala su array di microelettrodi ad alta densità integrati in CMOS

Qui presentiamo un sistema di impianto di sonde leggero ed economico per l'elettrofisiologia cronica nei roditori, ottimizzato per la facilità d'uso, il recupero della sonda, la versatilità sperimentale e la compatibilità con il comportamento.

L'impianto DREAM: un sistema implantare leggero, modulare ed economico per l'elettrofisiologia cronica in topi con testa fissa e a comportamento libero

Scopri la registrazione di ensemble neuronali su larga scala nella corteccia somatosensitiva di ratti anestetizzati utilizzando sonde di silicio. Questa tecnica consente di registrare simultaneamente oltre cento neuroni per studiare la dinamica e le interazioni neurali.

Registrazione Ensembles neuronali su larga scala con sonde di silicio sotto Rat anestetizzati

Esplora altri video