皮質回路の理解に根本的な問題は、ネットワークが異なる皮質層に感覚情報をエンコードする方法です。ここでは、皮質の層を識別するために、単一のユニットと局所電場電位と現在の分析を記録するマルチコンタクト層電極を利用した電気生理学的手法を説明します。
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この記事について
サマリー
要約
皮質層は、新皮質の高い再発ローカルネットワークで構成される1から4までを通してユビキタス構造です。近年では、大きな進展は異なる皮質層5-8のニューロンの応答特性の違いの理解に行われ、まだかどうかについて学習し、固有層内の情報をどのように神経細胞集団をエンコードするために残さ多大はまだあるされています方法。
既存のマルチ電極アレイ技術は、皮質表面に沿って皮質空間の何ミリ全体の応答を測定するための有益なものの、層状皮質回路の問題にアプローチするには不向きである。ここでは、セットアップおよび多接点層電極活用した一次視覚野（V1）の皮質層で個々のニューロンと局所電場電位（LFPs）記録のため私たちの手法を提案する（図1; Plextrode U -プローブ、Plexon株式会社）。
含まれるメソッドは、デバイス構造、皮質層の同定、および個々のニューロンの受容野の同定を記録している。皮質層を識別するには、我々は、フルフィールドフラッシュ刺激を用いた時系列LFPの誘発反応の電位（ERPの）を測定する。私たちは、その後、レイヤ4の基部にあるシンクソースの設定（シンクレイヤ4の内部にある、続いて9月12日顆粒層と呼ばれる）を伴う極性の反転を識別するための電流源密度（CSD）の分析を行う。それは貫通電流の流れの位置のインデックス、方向、および密度を提供するため、電流源密度は、私たちは正確に一つの浸透6のすべてのレイヤ、11、12から記録するために電極を配置することができます、便利です。
プロトコル
1。 NANマイクロドライブの構造
我々は、NANの電極の駆動方式との組み合わせで、U -プローブを使用してください。このシステムを構築するには2-3時間を必要としますが、一度構築された、それは変更することは非常に簡単です。我々は、4チャンネルのベースを（図2a）を含むNANタワーを、組み立てることから始め、NANチャンバー（図2b）、1mmの間隔（図2c）、1-4ネジのマイクロドライブ（図2d）、1とグリッド-4ガイド管（図2eを、500μmの直径と約5〜7 cmにカット）、および1-4マイクロドライブの塔（図2F）。簡単のために、私達は一方塔と一つのU -プローブとNANのシステムを構築するための手順を説明します。すべての材料が使用可能な場合、いくつかの訓練の後、この手順は、通常2-3時間かかります。
- NANの電極のドライブアセンブリを構築するために、最初のメジャーアセンブリ、必要なすべてのツールとの作品（例えば、ガイドチューブ、ガイドワイヤ、完全なdremilセット、NANの工具および部品とU -プローブ）。彼らは長い間それを損傷することなく硬膜の上に置くのに十分な記録デバイスに接続されているので、ガイドチューブを測定します。
- NANの電極のドライブアセンブリを構築するには、最初のレコーディング室の深さを測定する。その後、約5〜7 cmの測定長ガイドチューブをカット。ガイドチューブをカットしながら、一つは金属片がチューブの内....
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ディスカッション
マルチユニットレコーディングは、刺激の情報をエンコード皮質でどのようにニューラルネットワークを分析するための標準となっている。電極技術の最近の進歩を考えると、層の電極の実装では、大脳皮質の局所回路の前例のない特性評価を可能にします。マルチ電極記録が神経細胞集団の動態に関する有益な情報を提供していますが、複数層の電極は、高い分解能と神経細胞の特定の場所に関する詳細な情報を有効にしてください。皮質は、解剖学的に異なる入力および出力を持つ層に編成されているので、これは、感覚情報がこれらの層にdisparatelyどのように処理されるかという疑問が生じる。
我々は、一次視覚野（V1）の皮質層の機能として、ローカルネットワークのアクティビティを記録するマルチコンタクト層の電極を利用した新たな記録方式を提示している。重要なことは、我々はまた、皮質の層を識別するために、誘発反応のパラダイムの間にローカルフィールドポテンシャルを分析するための方法を実装しました。我々はまた、受容野のマッピングの手順とスパイク波形解析から詳細な結果を提供している。
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開示事項
利害の衝突は宣言されません。
謝辞
我々は、行動訓練のための議論やソリンPojogaためイェ王に感謝。 NIH EUREKAプログラム、国立眼研究所、ピュー学者プログラム、ジェームズS.マクダネル財団（VD）、およびNIHビジョントレーニンググラント（BJH）によってサポートされています。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 機器の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| ナンマイクロドライブシステム | ナンインスツルメンツ | NAN - S4 | 図2。カスタムクランプがU -プローブを使用するために必要です。 U -プローブを除き、前述のすべてがNANの楽器によって提供されます。 |
| スクリューマイクロドライブ | MITの機械工場 | NANのグリッドへのガイドチューブを確保することができるものは適切なはずです。 | |
| ステンレス鋼のガイドチューブ | スモールパーツ | B00137QHNS（1）またはB00137QHO2（5） | これらは、ドレメルのハンドドリルを使用して長いし、実験室でのサイズにカットで60です |
| Plexon U -プローブ | Plexon株式会社 | PLX - UP - 16 - 25ED - 100 - SE - 360 - 25T - 500 | で使用可能なU -プローブの仕様を参照してくださいwww.plexon.comはまた、図1を参照してください。 |
表1ハードウェア。
| ソフトウェアの名前 | 会社 | ウェブサイト | コメント |
|---|---|---|---|
| NANソフトウェア | NAN | http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm | コンピュータインターフェースはPlexonシステムとNANのハードウェアに対応するために追加のシリアルポートが必要です |
| オフラインソーター、FPAlign、PlexUtil、MATLABプログラム | Plexon | http://www.plexon.com/downloads.html＃ソフトウェア | 下の"インストールパッケージ" |
| NeuroExplorer | NeuroExplorer | http://www.neuroexplorer.com/ | "リソース"の下に |
| CSDplotterのバージョン0.1.1 | KLAS H.ペターソン | http://arken.umb.no/〜klaspe / user_guide.pdf |
表2ソフトウェア。
参考文献
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
- Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex. J Neurophysiol
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再版と許可
