본 프로토콜은 다수의 뇌 구조로부터 생체 내 국소 장 전위를 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로전극 어레이의 구축을 기술한다.
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방법 논문
여러 뇌 구조에서 동시에 생체 내 녹음을위한 로컬 필드 잠재적 인 미세 전극 구축
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 동시에 국소 필드 잠재력 (LFP)을 기록해야합니다. 원하는 여러 뇌 영역에서 기록하려면 서로 다른 미세 전극 설계가 필요하지만 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 이러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서 본 프로토콜은 여러 뇌 구조의 LFP를 서로 다른 깊이에서 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로 전극 어레이의 간단한 설계를 간략하게 설명합니다. 이 연구는 양측 피질, striatal, ventrolateral thalamic, 및 nigral microelectrodes의 건설을 예로 설명합니다. 개략적인 설계 원리는 유연성을 제공하며, 미세전극은 입체형 좌표를 계산하고 자유롭게 움직이거나 마취된 마우스의 다른 뇌 영역을 대상으로 하기 위해 구조를 신속하게 변경하여 모든 구조에서 LFP를 기록하도록 수정하고 사용자 정의 할 수 있습니다. 마이크로 전극 어셈블리에는 표준 공구 및 공급 장치가 필요합니다. 이러한 맞춤형 마이크로 전극 어레이를 통해 조사관은 뉴런 활동을 추적하기 위해 모든 구성에서 마이크로 전극 어레이를 쉽게 설계 할 수 있으므로 LFP 기록에 밀리 초 분해능을 제공합니다.
서론
국부장 전위 (LFPs)는 뇌의 세포외 공간에서 기록 된 전기 전위입니다. 이들은 뉴런 외부의 이온 농도 불균형에 의해 생성되며 작고 국부적 인 뉴런 집단의 활동을 나타내며 거대 규모의 EEG 기록1과 비교하여 특정 뇌 영역의 활동을 정확하게 모니터링 할 수 있습니다. 추정치로서, 1 mm로 분리된 LFP 미세전극은 완전히 상이한 두 개의 뉴런 집단에 상응한다. 뇌파 신호는 뇌 조직, 뇌척수액, 두개골, 근육 및 피부에 의해 필터링되는 반면, LFP 신호는 국소 신경 활동의 신뢰할 수있는 마커입니다1.
연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 LFP를 동시에 기록해야하지만, 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 그러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서, 본 프로토콜은 서로 다른 깊이에서 원하는 뇌 영역으로부터의 LFP를 동시에 기록하기 위해 완전히 사용자 정의 가능하고 쉽게 구성된 미세전극을 기술한다. LFP가 특정 뇌 영역 2,3,4,5,6,7,8,9
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프로토콜
본 연구는 버지니아 대학교 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 받았습니다. 남녀 모두(7-12주)의 C57Bl/6 마우스를 실험에 사용하였다. 동물들은 12 h 빛/12 h 암주기에서 유지되었고, 음식과 물에 대한 광고 리비툼 접근을 가졌다.
1. 미세전극 구성
- 미세전극을 구성하려면 50μm(직경) 직경의 다이멜 코팅 니켈-크롬 와이어를 사용합니다(재료 표 참조). 플랫폼 뒷면에 와이어의 한쪽 끝을 테이프로 붙이고 플랫폼에서 가장 가까운 손잡이 주위로 와이어를 세 번 감쌉니다(그림 1A,C).
참고 : 두 개의 손잡이 (2 x 5 인치)가있는 아크릴 플랫폼이 여기에 사용되었지만 모든 플랫폼을 사용할 수 있습니다.- 가장 먼 두 번째 손잡이 주위에 와이어를 뻗어 손잡이 사이에 두 개의 루프를 만듭니다. 첫 번째 손잡이 주위에 와이어를 세 번 더 감싸서 와이어를 제자리에 고정하고 끝을 플랫폼 뒤쪽에 다시 테이프로 붙입니다.
참고: 전선을 분리한 후(1.2-1.3.1단계) 양쪽에 두 개의 전선이 있어야 합니다(총 네 개의 전선,
- 가장 먼 두 번째 손잡이 주위에 와이어를 뻗어 손잡이 사이에 두 개의 루프를 만듭니다. 첫 번째 손잡이 주위에 와이어를 세 번 더 감싸서 와이어를 제자리에 고정하고 끝을 플랫폼 뒤쪽에 다시 테이프로 붙입니다.
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결과
이 작업에서, LFP 미세전극은 기저 신경절11을 통한 발작 확산을 지도화하기 위해 사용되었다. 동시 LFP 기록은 오른쪽 전운동 피질(발작 초점이 있는 곳)과 왼쪽 VL, 선조체 및 SNR(그림 4)에서 수행되었다. 발작 개시는 기준선의 적어도 두 배 이상의 전압 트레이스의 편향으로 확인되었다(도 4A, 적색 화살표). 전력 스펙트럼 플롯(11)은 기록된 LFP에 대한 주파수 분포를 나타낸다(도 4A). 발작 발병 레이턴시(빨간색 막대)는 밀리초 정밀도로 각 구조물 간에 비교될 수 있었다(그림 4A). 기록의 끝에 전류 펄스를 인가하여 전극 팁의 위치를 표시하고 확인하여 병변을 형성하였다(그림 .......
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토론
역사적으로, 마이크로전극 어레이는 관심 2,3,4,5,6,7,8,9,13의 특정 뇌 영역으로부터의 뉴런 활동을 기록하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나, 우리의 쉬운 마이크로 전극 디자인은 동시에 여러 구조에서 기록 할 수 있습니다11,12. 여기서, 피질, 시상, 선조체 및 니그랄.......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 국립 보건원 (RO1 NS120945, R37NS119012에서 JK까지)과 UVA Brain Institute의 지원을 받았습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 앰프 16-채널 | A-M 시스템 | 모델 3600 | 앰프 |
| Cranioplasty 시멘트 | Coltene | Perm Reeline/Repair Resin Type II Class I 쉐이드 - 미세 | 전극을 고정하기 위한 투명 시멘트 |
| Cryostat Microtome | Precisionary | CF-6100 | 뇌를 슬라이스하기 위해 |
| Diamel-coatednickel-chromium 와이어 | Johnson Matthey Inc. | 50 &마이크로; m | 미세 전극 와이어 |
| Dremel | Dremel | 300 시리즈 | 마우스 두개골에 구멍을 뚫기 위해 |
| Epoxy | CEC Corp | C-POXY 5 | 빠른 설정 접착제 |
| Hemostat | Any | 잡기 위해 | |
| Any | 미세 전극을 잡기 위해 | ||
| 광학 현미경 | Nikon | SMZ-10 | 정렬 |
| 저항계 | 모든 | 측정 저항 | |
| 핀 (헤더 및 일치하는 소켓) | Mill-Max | 인터커넥트, 833 시리즈, 2mm 그리드 갈매기 날개 표면 실장 헤더 및 소켓 | 미세 전극을 부착하려면 |
| ; m, OD 164 &플러스mn; 06 &마이크로; m, 코팅 두께 12 µ m | 유리관 | ||
| 펄스 자극기 | A-M 시스템 | 모델 2100 | 녹음의 끝에 미세전극 위치를 표시하기 위해 |
| 가위 | 어떤 것 | 미세전극을 절단하기 위해 | |
| 초강력 | 고릴라 | 접착제 | |
| 두꺼운 와이어 0.008 인치 – 0.011 인치. | A-M Systems | 791900 | Tick wire는 미세 전극 어레이를 고정하는 |
| 얇은 와이어 0.005 in. - 0.008 in. | AM Systems | 791400 | 참조 및 접지용 가는 와이어 |
참고문헌
- Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13, 407-420 (2012).
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields of single neurones in the cat's stri....
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재인쇄 및 허가
