Name: マルチ連絡ラミナーの電極の録音を使用してローカルネットワークの処理を検討 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 40 s
Description: 学ぼう、一次視覚皮質の個々のニューロンと局所電位を多連絡ラミナー電極で記録し、層別の感覚情報符号化を調べる方法。この技術は神経科学における皮質回路の理解に貢献します。

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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。

<ol><li>Hubel, D. H., Wiesel, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+fields+and+functional+architecture+of+monkey+striate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex.</a> J Physiol. 195, 215-243 (1968).</li>
<li>Mountcastle, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modality+and+topographic+properties+of+single+neurons+of+cat%27s+somatic+sensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex.</a> J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).</li>
<li>Nassi, J. J., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+processing+strategies+of+the+primate+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Parallel processing strategies of the primate visual system.</a> Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).</li>
<li>Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+orientation+tuning+in+macaque+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex.</a> Nature. 387, 281-284 (1997).</li>
<li>Martinez, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+field+structure+varies+with+layer+in+the+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex.</a> Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).</li>
<li>Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+neuronal+oscillations+as+a+mechanism+of+attentional+selection%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection.</a> Science. 320, 110-113 (2008).</li>
<li>Sun, W., Dan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer-specific+network+oscillation+and+spatiotemporal+receptive+field+in+the+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).</li>
<li>Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+superficial+and+deep+laminar+domains+of+activity+in+the+visual+cortex+during+rest+and+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).</li>
<li>Mitzdorf, U., Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitatory+synaptic+ensemble+properties+in+the+visual+cortex+of+the+macaque+monkey%3A+a+current+source+density+analysis+of+electrically+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials.</a> J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).</li>
<li>Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spatiotemporal+profile+of+visual+system+activation+revealed+by+current+source+density+analysis+in+the+awake+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque.</a> Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).</li>
<li>Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Striate+cortical+contribution+to+the+surface-recorded+pattern-reversal+VEP+in+the+alert+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey.</a> Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).</li>
<li>Amzica, F., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+substrates+and+laminar+profile+of+sleep+K-complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex.</a> Neuroscience. 82, 671-686 (1998).</li>
<li>Kandel, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular-synaptic+generation+of+sleep+spindles%2C+spike-and-wave+discharges%2C+and+evoked+thalamocortical+responses+in+the+neocortex+of+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat.</a> J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).</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>
<li>Nicholson, C., Freeman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+current+source-density+analysis+and+determination+of+conductivity+tensor+for+anuran+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum.</a> J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).</li>
<li>Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-source+density+estimation+based+on+inversion+of+electrostatic+forward+solution%3A+effects+of+finite+extent+of+neuronal+activity+and+conductivity+discontinuities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities.</a> J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).</li>
<li>Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+calculating+current+source+density+%28CSD%29+analysis+without+resorting+to+recording+sites+outside+the+sampling+volume%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume.</a> J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).</li>
</ol>

利害の衝突は宣言されません。

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。 <p class="jove_content...

<table border="1"><tbody><tr><td> 機器の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>ナンマイクロドライブシステム</td><td>ナンインスツルメンツ</td><td> NAN - S4 </td><td>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。 </td></tr><tr><td>スクリューマイクロドライブ</td><td> MITの機械工場</td><td></td><td> 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。 </td></tr><tr><td>ステンレス鋼のガイドチューブ</td><td>スモールパーツ</td><td> B00137QHNS（1）またはB00137QHO2（5） </td><td>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</td></tr><tr><td> Plexon U -プローブ</td><td> Plexon株式会社</td><td> PLX - UP - 16 - 25ED - 100 - SE - 360 - 25T - 500 </td><td>で使用可能なU -プローブの仕様を参照してください<a href="www.plexon.com">www.plexon.comは</a>また、図1を参照してください。 </td></tr></tbody></table> 表1ハードウェア。 <table border="1"><tbody><tr><td> ソフトウェアの名前 </td><td> 会社 </td><td> ウェブサイト </td><td> コメント </td></tr><tr><td> NANソフトウェア</td><td> NAN </td><td> <a href="http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm">http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm</a> </td><td>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</td></tr><tr><td>オフラインソーター、FPAlign、PlexUtil、MATLABプログラム</td><td> Plexon </td><td> <a href="http://www.plexon.com/downloads.html#Software">http://www.plexon.com/downloads.html＃ソフトウェア</a> </td><td>下の&quot;インストールパッケージ&quot; </td></tr><tr><td> NeuroExplorer </td><td> NeuroExplorer </td><td> <a href="http://www.neuroexplorer.com/">http://www.neuroexplorer.com/</a> </td><td> &quot;リソース&quot;の下に</td></tr><tr><td> CSDplotterのバージョン0.1.1 </td><td> KLAS H.ペターソン</td><td> <a href="http://arken.umb.no/~klaspe/user_guide.pdf">http://arken.umb.no/〜klaspe / user_guide.pdf</a> </td><td></td></tr></tbody></table> 表2ソフトウェア。

マルチ連絡ラミナーの電極の録音を使用してローカルネットワークの処理を検討

Examining Local Network Processing using Multi-contact Laminar Electrode Recording

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。

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。

皮質層は新皮質全体に遍在する構造であり、高度に再帰的な局所ネットワークで構成されています。近年、大きな進展が...

本手順の全体的な目的は、一次視覚皮質の異なる皮質層における個々のニューロンおよび局所フィールド電位が、感覚情報をどのようにコード化しているかを調べるための手法を記述することです。本手順では、まずコンピュータ制御のマイクロドライブシステムの構築について説明し、次いで一次視覚皮質での記録に使用する多接点ラミナー電極について説明します。次のステップは、電極を標的となる脳領域まで進めた後、誘発電位パラダイムを実施することです。続いて、同期ソース構成に伴う極性の反転に基づき、電流源密度分析を用いて皮質層を特定します。本手順の最終ステップでは、受容野マッピングを行い、視覚刺激に対する神経活動の差異を分析します。最終的に、感覚情報の符号化における層特異的な変化を示す結果を得ることができます。こんにちは、私はテキサス大学ヒューストン医学部の大学院生のSarah Eaglemanです。マルチ電極アレイのような既存の手法に対するこの技術の主な利点は、Uプローブを用いることで、一度の刺入で皮質の数ミリメートルにわたる神経活動を同時に記録できる点にあります。こんにちは、ブライアン・ハンセンです。私はヒューストンのテキサス大学医学部の大学院生です。本手法は、情報が層特異的な方法で処理されているか、またどのように処理されているかを探究することで、神経科学分野における重要な疑問に答えることができます。まず、電極駆動アセンブリを構築するために、ガイドチューブ、ガイドワイヤー、Dremel一式、設定用工具および部品、Uプローブを含む必要な工具と部品を準備します。ガイドチューブを測定し、記録装置に取り付けた際に、硬膜を損傷することなくその上に乗る十分な長さであることを確認します。次に、記録チャンバーの深さを測定した後、ガイドチューブを測定した長さ（約5〜7 cm）に切断します。チューブ内部に金属片が入らないように注意してください。ガイドチューブの内径より細い硬いワイヤーを使用して、チューブ内部にある金属片を除去します。次に、ネームグリッドをネームベースに装着します。クランプネジとグリッドネジを締めます。次に、記録領域（ROI）を特定し、マイクロドライブタワーをその領域の上に配置します。記録領域の特定後、ガイドチューブをグリッドの底部から挿入し、記録室から約1〜2 mm外に出るまで進めます。次に、各NAマイクロドライブタワーに2つのクランプを取り付けます。モーターによって上部のクランプが駆動し、下部のクランプは固定または緩めた状態のいずれかに設定できます。上部のクランプは、Uプローブの補強チューブに取り付けられます。ボトムクランプをガイドチューブに取り付け、少量の瞬間接着剤を塗布してガイドチューブを固定します。2つのクランプによって、システムの安定性と精度が確保されます。Uプローブの先端をガイド

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JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

哺乳類の蝸牛の内有毛細胞のリボンシナプスにおける聴覚神経線維の樹状突起からのホールセルパッチクランプ記録。...

蝸牛内有毛細胞に接触求心性樹状突起でのシナプス後録音：リボンシナプスでのモニタリングの多胞体のリリース

我々は、無脊椎動物の嗅覚経路の最初の3つの段階で臭気誘発反応を特徴づける細胞外マルチユニット記録技術のバリエーションを示しています。これらの技術は簡単にだけでなく、他の神経系において、アンサンブル活動を調べるために適合させることができます。...

ローカスの神経活動を特徴づけるためにマルチユニット記録方法（<em&gt; Schistocercaアメリカーナ</em&gt;）嗅覚回路

多電極パッチクランプ記録は、複雑なタスクを構成する。ここでは、実験的な手順の多くを自動化することによって、それがパフォーマンスと録音の数の質的向上につながるプロセスを加速することが可能であるか、を示します。...

コンピュータ支援多電極パッチクランプシステム

異なる電極コーティングは、電気化学的、化学的および機械的特性の変化を介して神経記録性能に影響を与える。 in vitroでの電極の比較は、しかし、生体内反応の比較は、通常、電極/神経距離と動物間の変動によって複雑に、比較的簡単です。この記事では、神経記録電極を比較する堅牢な方法を提供する。...

神経電位電極の体系的電気化学的および電気生理学的評価方法

閉ループプロトコルは、現代の電気生理学においてますます普及しつつあります。私たちは、デスクトップコンピュータとデジタル取得ボードを使用して、in...

リアルタイム電気生理学：プローブ神経ダイナミクスとその先にクローズド·ループ·プロトコルの使用

柵末端の機械的刺激による求心性分泌を記録するためのシンプルで新しい技術が提示されています。これは、マウスの耳の皮膚の毛包を神経支配するものです。...

マウスの毛包披針形エンディングで機械的に刺激された求心性の出力および神経ターミナルラベリングの複合記録

このプロトコルでは、共局在脳波 (EEG) や麻酔下のラットにおける潜在的なマルチ-層流のローカル...

共局在脳波および齧歯動物のローカル フィールド電位の同時記録

脊髄後角におけるネットワークレベルの侵害受容活性を調査するための微小電極アレイ技術と4-アミノピリジン誘発化学刺激の併用が概説される。...

微小電極アレイを用いた脊髄侵害受容回路におけるネットワーク活動の記録

特注のマイクロドライブにより、リニアシリコンアレイで皮質記録部位をサブミリメートルでターゲティングすることができます。...

コモンマーモセットにおける層状皮質活動の電気生理学

ここでは、ラットとマウスの高密度微小皮質電位法(μEcoG)記録のための2つのプロトコル(外科手術、移植、記録方法を含む)を紹介します。μECoG記録は、ラット聴覚皮質における層流ポリトロード記録、またはマウス体性感覚皮質における神経活動の光遺伝学的操作と組み合わせて行われます。...

げっ歯類における層流ポリトロードと光遺伝学とマイクロ皮質電図法の統合による皮質処理のマルチスケール研究

学ぼう、一次視覚皮質の個々のニューロンと局所電位を多連絡ラミナー電極で記録し、層別の感覚情報符号化を調べる方法。この技術は神経科学における皮質回路の理解に貢献します。

マルチ連絡ラミナーの電極の録音を使用してローカルネットワークの処理を検討

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