Name: 頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-10-11T14:10:00.000+00:00
Duration: 6 min 37 s
Description: 学ぶ頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録法。全身麻酔中の腹外側中脳周囲灰白質ニューロンの興奮性変化を直接測定し、睡眠関連神経回路の細胞機構を解明する革新的アプローチです。

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<meta charset="utf8"></head><body>マウス脳深部構造のための角度付きシリコン多電極記録

<ol><li>Wu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithically+integrated+%C2%B5LEDs+on+silicon+neural+probes+for+high-resolution+optogenetic+studies+in+behaving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Monolithically integrated µLEDs on silicon neural probes for high-resolution optogenetic studies in behaving animals.</a> Neuron. 88 (6), 1136-1148 (2015).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>1024 チャネル RHD レコーディング コントローラー</td><td>Intan Technologies, Los Angeles, California, USA</td><td>C3008</td><td>シリコン プローブ レコーディング; レコーディング ハードウェアとソフトウェア</td></tr><tr><td>24 mm x 50 mm No. 1.5 VWR coverslip</td><td>VWR, Radnor, Pennsylvania, USA</td><td>48393-081</td><td>Histology</td></tr><tr><td>4% PFA in PBS</td><td>ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA</td><td>J61899.AK</td><td>組織学;灌流溶液</td></tr><tr><td>C&Bメタボン</td>ド<td>パターソンデンタル、リッチモンド、バージニア州、米国</td><td>粉末:5533559、クイックベース:5533492、触媒:55335007</td><td>ヘッドプレート&ヘッドセット移植</td></tr><tr><td>C57 / 6Jマウス4-6週間、オスジャ</td><td>クソン研究所、バーハーバー、メイン州、米国</td><td>000664</td><td></td></tr><tr><td>Capnomac Ultima</td><td>Datex、ヘルシンキ、フィンランド&nbsp;</td><td>ULT-SVi-27-07</td><td>ガス分析計 販売終了 代替ガス分析計はBionet Americaから購入できます&nbsp;</td></tr><tr><td>CM-DiI</td><td>ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA</td><td>V22888</td><td>シリコンプローブのコーティング用赤色蛍光染料</td></tr><tr><td>コネクタヘッダー</td><td>DigiKey, Thief River Falls, Minnesota, USA</td><td>1212-1788-ND</td><td>ECoG Headset</td></tr><tr><td>DAPI Fluoromount-G</td><td>SouthernBiotech, Birmingham, Alabama, USA</td><td>0100-20</td><td>Histology</td></tr><tr><td>iBOND Universal</td><td>Patterson Dental, Richmond, Virginia,アメリカ</td><td>044-1113</td><td>ヘッドプレート&ヘッドセットの埋め込み;for&nbsp;頭蓋骨にステンレス鋼線を固定する</td></tr><tr><td>低毒性シリコン接着剤</td><td>World Precision Instruments、サラソタ、フロリダ州、米国</td><td>KWIK-SIL</td><td>ヘッドプレート</td></tr><tr><td>マイクロマニピュレーターシステム</td><td>New Scale Technologies、ビクター、ニューヨーク、米国</td><td>マルチプローブマニピュレーター:XYZステージアセンブリ:06464-0000、MPMシステムキット:06267-3-0001、MPM-Platform-360、MPMマニュアルアーム用MPMリング、MPM_Ring-72 DEG:06262-3-0000</td><td>シリコンプローブの記録。脳へのプローブの挿入</td></tr><tr><td>Microprobes</td><td>UCLA, Los Angeles, California, USA</td><td>256 ANS, 64M</td><td>Discontinued; alternative silicon probes can be purchased from Neuropixels</td></tr><tr><td>Mineral Oil</td><td>Sigma Aldrich, Saint Luis, Missouri, USA</td><td>M8410-100ML</td><td>Silicon probe recording; preventing the tissue from dry during the</td></tr><tr><td>recording 生理食塩水</td><td>ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA</td><td>Z1376</td><td>ヘッドプレート&ヘッドセットの埋め込み;手術中の脳の乾燥を防ぐ</td></tr><tr><td>PFAコーティングされたステンレス鋼線-直径0.008インチ ストライプエンドでコーティング</td><td>AMシステム、スクイム、ワシントン州、米国</td><td>791400</td><td>ECoG用ヘッドセット&参照電極&nbsp;</td></tr><tr><td>プラチナ線 24AWG&nbsp;</td><td>World Precision Instruments, Sarasota, Florida, USA</td><td>PTP201</td><td>シリコンプローブ記録用参照電極&nbsp;</td></tr><tr><td>Shandon Colorfrost Plus顕微鏡スライドThermoFisher</td><td>Scientific、ウォルサム、マサチューセッツ州、米国</td><td>99-910-01</td>組織<td>学</td></tr><tr><td>ステンレス鋼ヘッドプレート</td><td>スターラピッド、中国</td><td>カスタムメイドパーツ</td><td>ヘッドプレート&ヘッドセットの埋め込み;ご要望に応じて利用可能なデザイン</td></tr><tr><td>脳定位固定装置</td><td>KOPF、カリフォルニア州ツジュンガ、米国</td><td>モデル940 デジタルディスプレイコンソール付き小動物定位固定装置器具</td><td>ヘッドプレート&ヘッドセットの埋め込み</td></tr></tbody></table>

頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録

Acute Single-Unit Multi-Electrode Recordings from the Brainstem of Head-Fixed Mice

5台のオス型C57BL/6JにECoGヘッドセットとヘッドプレートを埋め込みました(図4A)。回復後、マウスは、別々の日に2回の1.5時間のセッション中に頭部固定と電気生理学記録装置に慣れました(図4B)。次に、2 mm x 2 mm の開頭窓を作成し (図 4C)、マウスをウェイクアップして頭を固定した状態でシリコンプローブを挿入しました (図 4D)。2種類のシリコンUCLAプローブが使用されました:(1)64 M:ワンシャンク、64電極プローブ。(2)256 ANS:4シャンク、256電極プローブ。セボフルランと酸素は、電気生理学リグに固定されたノーズコーンを使用して投与されました。酸素とセボフルランのレベルは、インラインガス分析計を使用して5分ごとにモニターされました。経心灌流後、脳を採取し(図4E)、プローブの軌跡を評価しました(図4F)。次に、記録された活動電位を1つのユニットデータにまとめました(図4G)。
5回の録音が行われ、MATLAB23で開発された利用可能なプローブ再構成アルゴリズムを使用してプローブの配置が検証されました。これらのアルゴリズムを使用して、シリコンプローブの各電極を特定の脳構造に局在化させ、脳内のプローブ配置の3次元的な視点を取得しました(図5)。これらの再構成アルゴリズムを免疫組織化学マーカーと組み合わせて、プローブの軌跡をさらに検証しました(図6)。次に、データをキュレーションされた単一ユニットと照合しました(図7)。
合計64個の単一ニューロンが捕捉され、そのうち13個がvlPAGに位置していました。残りの51個のニューロンは、中脳、中脳網様体核、傍滑車核、楔状核、後匂い被蓋核、傍上腕核、および上小脳脚の近くの核にありました。各マウスのニューロンの発火活動は、ヒートマップとして提示されます(図7)。マウス3は、単一ユニットの記録が低品質であったため、解析から除外しました。記録されたほとんどのニューロンは、セボフルラン麻酔中に発火を減少させました。
vlPAGニューロンの平均発火は、5分間のベースライン(すなわち、記録の10〜15分)とセボフルランの5分後(すなわち、記録の40〜45分)で各マウスについて比較されました。vlPAGの発火は有意に減少し(図8A)、さらに、この増加はすべてのvlPAGニューロンで一貫していました(図8B)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig01.jpg"> 図1:プローブ挿入のための脳定位固定装置座標の計算。 左パネル:ジオメトリを使用して、プローブ挿入の角度付きアプローチを計算します。直角三角形の次の構成要素が特定されました:(a)脳表面からのターゲット構造のDV深度(定位アトラスを使用して取得)、(b)厳密に垂直降下すると仮定したAP座標とターゲット構造のAP座標との間の距離。右パネル:(a)と(b)では、ピタゴラスの定理を使用して、プローブ挿入のAP角度(β)と長さ(c)を計算できます。vlPAGを対象とするために、(AP)-3.6 mm、(ML)+0.5 mm、(DV)-4 mmの座標が使用されました。20°のAP角(β)を使用しました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig02.jpg"> 図2:ヘッドプレートの埋め込みと単一ユニットの記録。 (A)埋め込み中のECoGヘッドセットワイヤーの配置。(B)ECoGヘッドセットとヘッドプレート移植後のマウスの頭蓋骨の上面図。(C)脳に挿入されたシリコンプローブシャンク。(D)シリコンプローブ記録中のヘッド固定マウス。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig03.jpg"> 図3:主要な血管に対する頭蓋窓の配置。 マウス脳表面の血管系の模式図で、上矢状静脈洞と横静脈洞がマークされています。白い四角は頭蓋窓の位置を示し、赤い点はプローブの挿入点を表しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig04.jpg"> 図4:実験計画。5匹の雄C57BL/6JマウスにECoGヘッドセットとヘッドプレート(A)を移植しました。回復後、彼らは頭部固定と録音装置(B)に慣れました。次に、開頭術(C)を行い、マウスを覚醒させ、頭を固定した状態でシリコンプローブを挿入しました。揮発性麻酔薬と酸素は、ノーズコーン(D)を使用して投与されました。記録後、脳を採取し(E)、免疫組織化学技術を用いて分析し、プローブの軌道を再構築した(F)。その後、記録された活動電位を1つのユニットデータ(G)にまとめました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig05.jpg"> 図5:再構成されたプローブトラックを持つ脳の3Dモデル。 各直線の色付きの線は、プローブの軌跡を表します。各ドットは、冠状脳スライス上に見えるDiI色素の位置を示しています。プローブの軌道は、シリコンプローブのすべてのシャンクに対して再構築されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig06.jpg"> 図6:vlPAG内のプローブ配置の事後再構成。 DAPI(青)で染色された各記録マウス(1-5)の代表的な冠状脳スライスは、脳領域の輪郭を持つプローブトラック((DiI、赤、緑の矢印でマーク)を示しています。スケールバー:500μm。マウス1-3はシングルシャンクシリコンプローブ(すなわち、64チャンネル)で記録され、マウス4および5は4シャンクシリコンプローブ(すなわち、256チャンネル)で記録されました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig07.jpg"> 図7:セボフルラン麻酔前および麻酔中のビン化された発火活動。 ヒートマップは、1分間隔で64個の単一ニューロンが発火した活動電位の数を表します。単一のニューロンには、プローブの軌道再構成に基づいて起源の構造が割り当てられました。白い破線はセボフルラン投与の開始、n = 4マウスを示します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig08.jpg"> 図8:セボフルラン麻酔中のvlPAGニューロンの発火の廃止。 (A)各マウスの麻酔前および麻酔中に発火された活動電位の平均数。(B)各vlPAGニューロンによって発火される活動電位の数(B)。対応のある t-スチューデント検定、**P = 0.0036、 P = 0.0053。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig08large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67205/67205fig09.jpg"> 図9:ヘッドプレートの不均一な配置がプローブの軌道にどのように影響するかの例(A)マウスヘッド上のヘッドプレートの不均一な配置。(B,C) マウス頭部へのヘッドプレートの不均一な配置により意図しない中側方向の角度が生じる、レンダリングされたプローブ軌道によるマウス脳の3D再構築。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67205/67205fig09large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>

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Research

JoVE Journal

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脳波データのためのコンピュータベースのマルチテーパースペクトログラムプログラム

プロトコルは自由に動く意識のマウスの細胞外の電気生理学的な特性を明らかにするための運動皮質(MC)の細胞外記録の方法論を、またローカル視野の潜在性(LFPs)および興味の行動の根底にあるネットワークの神経活動を評価するために有用であるスパイクのデータ分析記述する。...

自由に動くマウスにおけるマルチチャンネル細胞外記録

ミリサイズのコイルと組み合わせた低コスト脳波記録システムにより、マウス脳をin vivoで経頭的に刺激する

このプロトコルでは、マウスの前肢筋に筋電図(EMG)電極を手の作製と外科的に移植して、頭固定行動実験中の筋肉活動を記録する方法について説明します。...

慢性的にEMG電極を移植した頭部固定マウスにおける前肢筋活動の記録

このプロトコルは、自由に動くげっ歯類の脳波を記録するための信頼性が高く、簡単にアクセスできるシステムを作成するために開発されました。...

自由に動くマウスにおける慢性マルチサイト脳波記録のための費用対効果が高く低侵襲なプロトコル

学ぶ頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録法。全身麻酔中の腹外側中脳周囲灰白質ニューロンの興奮性変化を直接測定し、睡眠関連神経回路の細胞機構を解明する革新的アプローチです。

頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録

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