이 연구에서 방법론은 우레탄 마취하에 hyperdirect 통로에서 다중 부위 생체 내 생리 학적 기록을 수행하는 방법에 대해 제시됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
수렴 된 증거는 많은 신경 정신병이 대다수의 신경 네트워크의 장애로 이해되어야 함을 보여줍니다. 이러한 질병의 병태 생리 학적 기초를 더 잘 이해하기 위해서는 회로의 다른 연결 부분간에 정보 처리가 방해되는 방식을 정확하게 특성화해야합니다. 세포 외 생체 전기 기록을 사용하여, 연결 네트워크 내에서의 신경 활동을 정확하게 묘사하는 것이 가능하다. 이 방법의 적용은 기능적 자기 공명 영상 및 칼슘 이미징과 같은 다른 기술보다 몇 가지 장점이 있습니다. 고유 한 시간 및 공간 해상도를 허용하고 유 전적으로 조작 된 유기체에 의존하지 않기 때문입니다. 그러나, 세포 외 생체 내 기록의 사용은 보편적으로 적용될 수없는 침입 기술이기 때문에 제한적이다. 이 기사에서는 간단하고 사용하기 쉬운 방법을 소개합니다.네트워크의 여러 지점에서 로컬 필드 잠재력 및 다중 단위 활동과 같은 세포 외 잠재력을 동시에 기록 할 수 있습니다. 그것은 stereotactic 수술과 multi-unit 녹음의 온라인 분석의 결합을 사용하여 피질 핵의 정확한 타겟팅이 어떻게 이루어질 수 있는지에 대해 자세히 설명합니다. 따라서, hyperdirect cortico-basal ganglia loop와 같은 완전한 네트워크가 in vivo 에서 마취 된 동물 에서 어떻게 연구 될 수 있는지 보여줍니다.
서론
파킨슨 병 (PD)과 정신 분열병과 같은 다른 신경 정신 질환에 대한 최근의 누적 증거는 그들의 병태 생리가 대뇌 피질 및 피질 하부 구조 1 , 2 , 3 을 종종 포함하는 확장 된 신경 회로의 중대한 장애에 기초한다는 것을 강하게 시사한다. 이 이론에 따르면, 질병의 임상 증상은 단일 세포 또는 특정 연결 요소 1 , 2 , 3 대신에 세포 네트워크의 정보 처리 능력이 손상되어 발생합니다. 신경 정신병 학 질환의 복잡한 그룹에 대한 이해를 높이고 새로운 치료 옵션을 찾으려면 인간 환자 및 동물 모델에서 이러한 무질서한 네트워크의 연결 동역학을 매우 상세하게 특성화해야합니다. 탁월한생체 내에서 대규모 네트워크를 연구하는 방법은 세포 외 전위의 다중 사이트 전기 생리 학적 기록이다. 이 방법을 사용하여, 흥분성 및 억제 성 postsynaptic 전류의 시간적 합계를 주로 나타내는 국부 전계 전위 (local field potentials, LFPs) 및 시냅....
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프로토콜
실험 절차는 독일 동물 복지 법 (2014 년 마지막 개정) 및 유럽 규정 (2010 / 63 / EU)에 따라 수행되었습니다. 실험은 지역 동물 복지 당국 (LaGeSo, Berlin)의 승인을 얻었으며 지역 부서 및 국제 지침을 준수했습니다.
참고 : 제시된 방법에서는 두 가지 전극 모델을 사용하여 일차 운동 피질 (M1)과 시상 하부 핵 (STN) 및 망막 흑색질 (SNr)을 연결하는 하이퍼 다이렉트 cortico-basal ganglia 경로를 기록합니다. 경막 외 electrocorticogram (ECoG) M1 맞춤형 낮은 임피던스 Ag / AgCl 전극에서 녹음에 사용됩니다. STN 및 SNr의 녹음은 상업적으로 이용 가능한 고 임피던스 텅스텐 전극을 사용하여 수행됩니다.
1. 경막 외 Ag / AgCl 경막 외 전극의 제작
- 대략을 가지고 가십시오. 직경 99.99 % 순은 와이어 5cm 길이 스트립r을 200 μm로 줄이고 필요한 경우 코팅을 제거하십시오.
- 팁이 녹을 때까지 팁이있는 와이어 팁을 라이터 또는 촛불의 불꽃 속으로 아래쪽으로 잡습니다. 팁이 볼 형태이고 직경이 약 1 mm가 될 때까지 기다리십시오. 공 모양의 시작 부분에서....
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결과
본 명세서에 사용 된 기록 전극을 사용하여, 일차 운동 피질, 시상 하부 핵 및 STN 및 SNr로부터의 흑질질 및 MUA로부터 LFP를 샘플링하는 것이 가능하다. 처음에는 LFP 및 다중 단위 활동이 광대역 신호로 함께 기록됩니다. 그 후, LFP 및 MUA는 대역 통과 필터 (LFP의 경우 0.05-250 Hz 및 MUA의 경우 300-4,000 Hz)로 분리됩니다.
피질 핵, 특히 STN과 같은 작은 구조물의 올바른 타겟팅을 위해 계획된 stereotaxic 좌표를 온라인으로 기록 된 MUA 신호와 정렬하는 것이 유리합니다. STN 특성을 목표로하는 전극 궤적에 대해 MUA 패턴을 기록 할 수 있습니다 ( 그림 2 ) 9 ,
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토론
본 연구에서이 방법은 M1과 STN 및 SNR을 설치류에 연결하는 하이퍼 다이렉트 cortico-basal ganglia 경로의 예를 사용하여 주어진 네트워크의 여러 지점에서 동시에 세포 외 전기 생리 학적 신호를 기록하는 방법을 보여줍니다.
STN과 같은 작은 피질 하부 구조의 기록에서 중요한 단계는 정확하게 기록 된 전극을 표적 안으로 삽입하는 것입니다. 제시된 방법에서는 두 가지 중요한 단계를 처리하여 높은 정확도의 타겟팅을 보장합니다. 뇌에 전극이 삽입되기 전에 stereotactic 장치에서 동물을 준비 할 때, 두개골이 "평평한 해골"위치 22 로 옮겨지는 것을 확인하는 것은 절대적으로 필수적입니다. 편평한 두개골 위치를 얻기 위해, stereotactic frame의 incisor bar의 위치는 bregma와 lambda reference point의 높이가 o두개골은 동일한 외배 평면 (
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
우리 연구에 자금을 지원 한 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), KFO 247에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Ag/AgCl 맞춤형 경막외 전극 | Goodfellow GmbH D-61213 Bad Nauheim, Germany info@goodfellow.com | 99.99% 은선 Ag/AgCl 전극에 대한 제품 ID AG005127 | 더 나은 신호 품질을 허용하지만 급성 실험에만 사용할 수 있습니다. 가능한 교체: 스테인리스 스틸 전극 |
| 아크릴 블록이 있는 입체 홀더 | David Kopf Instruments, 7324 Elmo Street, Tujunga, CA 91042, USA | 제품 ID 모델 1770 표준 전극 홀더 | 아크릴 블록에 원하는 대상에 대한 전극 설정에 적합한 홈이 있는지 확인하십시오. 아크릴 블록은 원하는 구성을 얻기 위해 파일로 쉽게 수정할 수 있습니다. 가능한 교체: 자체 제작된 전극 홀더 |
| 텅스텐 마이크로와이어 전극 1.5 MΩ 임피던스 | Microprobes.com 18247-D Flower Hill Way Gaithersburg, Maryland, 20879 USA | 제품 ID WE3ST31.5A5-250um | 1.5 MΩ는 MUA와 LFP를 동시에 기록하는 데 필요합니다. 가능한 교체: 다양한 재료의 미세 전극을 사용할 수 있습니다. 전극은 곧고 견고하며 가능한 한 얇아야 합니다. |
| 쥐 정렬 도구 | David Kopf Instruments, 7324 Elmo Street, Tujunga, CA 91042, USA | 제품 ID 모델 944 쥐 정렬 도구 | 뇌의 정확한 방향이 입체 아틀라스와 일치할 수 있도록 합니다. 가능한 교체 : 캐뉼라가있는 입체 주 |
| 2 액형 치과 아크릴 | Associated Dental Products Ltd. Kemdent Works, Purton, Swindon Wiltshire, SN5 4HT, United Kingdom | Simplex Rapid Powder Clear 225g, 제품 코드 : ACR803; 심플렉스 래피드 리퀴드 150ml, 제품 코드: ACR920 | 사용하는 전극에 따라 전극이 작고 가벼운 경우 초강력 접착제가 쉬운 대안이 될 수 있습니다. 가능한 대체품: 초강력 접착제(시아아크릴레이트 기반) |
| 패러데이 케이지 | 자체 건설 | 적절한 패러데이 케이지가 전자기 인공물로부터 가장 잘 보호되지만 상자 모양으로 형성하거나 프레임에 적용할 수 있고 전도성 재료로 만들어진 모든 것이 도움이 될 수 있습니다. 교체 가능: 알루미늄 호일 또는 구리 메쉬 | |
| 기록 소프트웨어 및 온라인 스파이크 분류 기능을 사용한 전기 생리학적 설정 | OmniPlex® 신경 데이터 수집 시스템 Plexon Inc 6500 Greenville Avenue, Suite 700 Dallas, Texas 75206 USA | 오프라인 정렬 소프트웨어는 잠재적인 대안이며 오픈 소스 커뮤니티에서 여러 스크립트 및 소프트웨어를 무료로 찾을 수 있습니다. |
참고문헌
- Lozano, A. M., Lipsman, N. Probing and regulating dysfunctional circuits using deep brain stimulation. Neuron. 77 (3), 406-424 (2013).
- Mathalon, D. H., Sohal, V. S. Neural Oscillations and Synchrony in Brain Dysfunction and Neuropsychiatric....
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