動物を振る舞う、覚醒中のシングルユニット記録のためにマイクロワイヤの組織化された配列を移植するための手順

この手順の全体的な目標は、マイクロワイヤーアレイを標的の脳領域に正確に埋め込むことです。これは、まず開頭術のために頭蓋骨の座標を正確に測定し、マーキングすることによって達成されます。手順の2番目のステップは、デンタルドリルを使用して頭蓋骨から層をゆっくりと取り除き、開頭術を正確に作成することです。

3番目のステップは、マイクロワイヤーアレイが頭蓋骨の範囲を直角に通過し、頭蓋骨と同じ高さになるように配置することです。最後のステップは、ターゲットに到達するまで配列をゆっくりと下げることです。最終的に、結果はマイクロワイヤーアレイが埋め込まれたことを示すことができます。

この手順を使用すると、脳の個別のサブ領域を標的とし、高い神経収量を生み出すことができ、これは縦断的な記録にわたって維持できます。マイクロワイヤーアレイにより、神経科学者は、単独で使用するか、他の技術と組み合わせて使用するかにかかわらず、高い空間的および時間的特異性を持つ単一ニューロンの発火パターンを調べることができます。Microwireアレイからの単一ユニット記録は、脳の情報処理に関する洞察を提供します。

行動中の神経信号を記録することは、脳の機能を理解するために重要です。私の研究室では、単一ユニットの電気生理学を使用して、体性マッピング、運動学習などの正常なプロセスだけでなく、パーキンソン病や薬物中毒などの疾患プロセスも研究しています。In vivoでの電気生理学は、習得するのに何年もかかる高度に専門化されたスキルです。

この技術を視覚的にデモンストレーションすることで、手術を適切に行うために必要な時間を短縮できます。ペントバルビタールで動物を麻酔した後、アトロピン、硝酸メチル、ペニシリンを投与して呼吸機能を維持し、感染を防ぎます。必要に応じて進める前に、テールピンチテストを使用して麻酔状態を確認してください。

ケタミン、塩酸塩、ペントバルビタールナトリウムを交互に注射して、手術中ずっと麻酔を維持します。次に、22番のメスの刃で頭皮を剃り、続いてポビドンヨードで剃ります。ブピバカインの皮下注射を4回使用して、頭皮に局所麻酔をかけます。

局所麻酔薬が効果を発揮するまで5〜10分待ちます。次に、眼科用潤滑剤を目に塗布し、動物を定位固定装置の耳バーと鼻クランプに目で固定します。動物の頭をほぼ水平な位置に持ってきます。

次に、メスを使用して、頭皮の正中線に沿って切開を行います。切開部は、鼻骨の後部から耳のすぐ後ろまで伸びている必要があります。解剖ヘラを使用して、外側の頭蓋骨の隆起と後頭蓋骨の隆起の両方に達するまで、残りのすべての組織の頭蓋骨を取り除きます。

約6つの止血剤を使用して、切開部の周りの皮膚を引き戻します。次に、頭蓋骨から血液を取り除き、乾燥させて、後で歯科用アクリルが付着できるようにします。次に、解剖顕微鏡を使用して、頭蓋骨縫合糸の交点を補間することにより、BMAとラムダに印を付けます。

歯科用ドリルビットのような小さな先のとがったものを定位固定装置の腕に取り付けて下げると、bgmaとλの背側腹側座標がわかります。次に、bgma と lambda の DV 座標が互いに 100 ミクロン以内になるまで、ノーズ クランプを調整します。水平になったら、bgma の座標とノーズ クランプの位置を記録します。

手術がそれらに依存するこれらの座標を再確認してください。次に、測定された座標を使用して、開頭術の相対トレマの4つのコーナーのメディアの横方向および前方後方座標を計算します。計算を使用して、頭蓋骨の角に、黒インクでコーティングされた先のとがった定位固定装置アタッチメントでマークを付けます。

次に、一連の小さな層の骨を取り除くことにより、頭蓋骨の窓をドリルで開けます。マークが配置されているウィンドウのマークされた角に穴を開けることから始めます。次に、角をつなぎ、窓の輪郭を描きます。

最後に、アウトライン内の領域を硬膜の深さまでクリアします。穴は、頭蓋骨の表層の下に広がるように開先する必要があります。マイクロ鉗子を使用して、頭蓋骨の窓の内側に残っている骨片、破片、または硬膜を慎重に取り除きます。

デブリは移植中にアレイの完全性を損なう可能性があるため、これは非常に重要です。クリアしたら、窓を細菌の静電気生理食塩水で湿らせておく必要があります。手術の残りの部分では、5本の頭蓋骨ネジとアース線を配置する場所をマークして、移植を開始します。

理想的には、各ネジは異なる頭蓋骨にある必要があります。ただし、位置が配列の配置に干渉することはできません。次に、頭蓋骨のネジ用の穴を開け、ネジを所定の位置に固定します。

の厚さを横切るのに十分な深さを示すまで、3つまたは4つのネジ山が見えるまでネジを下げます配置後、ネジ山をきれいにします。次に、アース線用の穴を開け、目的のDV座標に1〜2分かけてゆっくりとワイヤーを下げます。デンタルアクリルを使用してワイヤーを所定の位置に固定します。

次に、頭蓋骨のネジ山が乾く前に、その周りのアクリルを敷き詰めます。アース線または頭蓋骨のネジから余分なアクリルを取り除きます。デンタルアクリルが乾くまで15分待ちます。

その間、アレイを定位固定装置アームに取り付けます。配列を水平にし、頭蓋骨の窓の範囲を直角に通過するように向きを変えます。アクリルが乾いたら、頭蓋骨の窓を生物学的生理食塩水で完全に満たします。

次に、生理食塩水にくぼみができるまでアレイを下げます。この座標は、配列の頭蓋骨レベルとして使用されます。この値を使用して、配列の最終的な DV 座標を計算します。

アレイをゆっくりと最終dvまで下げます。調整して停止し、数分待ちます。ミリメートルが移動するごとに、滅菌生理食塩水はアレイ上のポリエチレングリコールを溶解し、ワイヤーを一時的に確認します。

アレイがターゲットからわずか1ミリメートルのところにある場合は、10ミリメートル間隔で最終目的地までゆっくりと下げます。アレイが所定の位置に配置されたら、組織を5分間休ませます。残りの後、より多くの生理食塩水を適用して残りのペグを溶解します。

次に、歯科用アクリルを使用して、マイクロワイヤーを所定の位置にセメントで固定します。アクリルを何層にも重ねて、15分から20分で固めます。次に、頭蓋骨の場合に備えて、動物の頭部ステージの残りの部分を歯科用アクリルで構築し、アース線とマイクロワイヤー用のコネクタを構築します。

術後処置については、テキストプロトコルを参照してください。次に、動物をイヤーバーから取り外し、清潔な場所に置きます。体温調節と移動が回復するまで、動物を頻繁に観察してください。

麻酔から回復したら、動物を単一のハウジングに移動します。動物の回復を7日以上監視し、カルプロフェンとエンロを注射します。主治医が推奨するようにフロキサシンは、埋め込まれたマイクロワイヤーアレイからの神経放電を測定し、行動イベントと相関させてもよい。

例えば、32番目のビンに示されている側坐核におけるこの細胞の強直性発火は、動物がコカインを自己投与している間に測定された。動物の体内のコカイン濃度が上昇すると、細胞が阻害されることに注意してください。ただし、セルは元の発火率に戻ります。

コカインが落ちるのは、自己投与の不測の事態が終わった後です。この手順を試行する際は、スカル ウィンドウの精度を確認し、配列の位置合わせを確認してターゲットの精度を確保することを忘れないでください。マイクロIアレイは特にデリケートであり、アレイの完全性が適切な移植に重要であることを忘れないでください。

消去シングルユニットの取り扱いには、患者と注意を払う必要があります。記録は、免疫組織化学や光遺伝学など、他の多くの技術と組み合わせることができます。これらの組み合わせが適切な行動パラダイムと組み合わされると、脳機能の複雑さに対する深い洞察を明らかにすることができます。