Name: 무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: 학습하세요 자유롭게 행동하는 쥐에서 무선 양방향 신경 기록 및 자극 시스템을 이용한 행동 신경과학 연구 방법을. 이 기술은 뇌 활동과 행동 간 인과 관계를 실시간으로 분석할 수 있습니다.

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이 작품은 산업 연구 협회의 독일 연맹에서 부여 연구에 의해 지원 되었다 (AiF; 번호 부여: KF2780403JL3).

현재 유럽 지침에 따라 모든 프로토콜 및 실험 했다 (2010/63/EU) 지역 당국에 의해 승인 (Regierungspräsidium 기 센, 미스터 20/35 Nr.25/2015).
 1. 동물 <ol><li>남성 성인 Wistar 쥐 (200-250 g) 순응 수 있도록 수술 전에 적어도 1 주일에 대 한 표준 실험실 조건 하에서 3-4의 그룹에 집.</li>
	<li>이틀 후 수술, 쌍에서 집 쥐. 높은 아크릴 뚜껑과 단일 케이지를 커버. 기존의 뚜껑 금속 격자 임 플 란 트 갇혀 얻을 수 있습니다, 이후 만들어진 그들은 손상 및 이상 불안정 시간 될 위험이 증가 하지 마십시오.</li>
</ol> 2. 정위 적 수술 <ol><li>시작 하기 전에 수술, 구성 하 고 다음 장비 및 재료 준비: <ol><li>받기 무 균 수술 장비 소독가 위, 무뚝뚝한 끝 집게, 주걱, 수술의 구성 클리퍼 스, 치과 드릴 및 목화 싹.</li> <li>약물 및 화학 물질 isoflurane, xylocaine, tramadol 염 산 염, dexpantenol 눈 연 고, 3% 과산화 수소, povidone 요오드와 70% 에탄올 등.</li>
		<li>기정 소재 스테인레스 스틸 나사, 아크릴 수 지, 자외선 접착제 및 모자 보호를 포함 하 여 얻기.</li>
		<li>얻을 microelectrode 단위, (i) 녹음 단일 전극 구성 (석 영 유리 절연 플래티넘 텅스텐 microelectrode, 원추형 팁 모양, 외부 직경: 80 µ m, 원추형 팁, 1 kHz: 500 kOhm에서 임피던스) 또는 tetrode (석 영 유리 백 금/텅스텐 4 코어 microelectrode, 외경 절연: 100 µ m, 원추형 팁, 임피던스 1 kHz: 500-800 kOhm); (ii)는 자극 전극 (백 금/이리듐 와이어 (90% 백 금, 리 듐 10%), 코어 직경 125µm, 외부 직경 150 µ m, 임피던스 &#60; 10 kOhm) 백 금 철사 참조 전극 (샤프트 직경, 100 연락처 플레이트 및 (iii)에 연결 µ m; 그림 1A).</li>
		<li>얻기 전극 홀더 microelectrode 단위에 수용 성 접착제로 붙어 하 고 사전에 기능 이상 h 2에 대 한 테스트 ( 그림 1B).</li>
		<li>차동 앰프 구성 된 기존의 테더 링 시스템, 메인 앰프와는 대역 통과 필터 녹음에 대 한 앰프.</li>
		<li>장갑, 난방 패드, 주사기, 그리고 생리 식 염 수 등 추가 자료 얻을.</li>
		<li>얻을 홈 연습장 (L x h: 42 cm x 폭 26 c m x 38 c m x).</li>
	</ol></li> <li>절차 참고: 전극 이식 isoflurane 마 취 기존의 정위 적 수술 하는 동안 수행 됩니다.
	<ol><li>는 실험 장갑, 수술 용 마스크, 및 실험실 외 투를 입고는 확인 하십시오.</li>
		<li>마 취 유도 실에서 동물을 배치 시작 (isoflurane 4-5%, 산소 흐름 1 L/min, 기간 ~ 5 분).</li>
		<li>깊은 마 취를 확인 하는 집게와 (꼬리와 발가락 반사) 반사의 손실에 대 한 테스트.</li>
		<li>정위 적 프레임의 위 니 바 주위 고정 마 취 마스크에 동물의 머리를 놓고 마 취를 조정 (isoflurane 2-3%, 산소 흐름 0.7-0.8 L/min).</li>
		<li>수정 가로 정렬 동물 &#39; 귀 바와 위 니 바를 사용 하 여 정위 적 장치에 s 머리</li>
		<li>외과 분야 수술 또는 한가 위를 사용 하 여 면도 하 고 povidone 요오드 소독.</li>
		<li>저체온증을 방지 하 고 건조에서 그들을 방지 하기 위해 dexpantenol 눈 연 고로 눈을 치료 생리대에 동물을 배치.</li>
		<li>Xylocaine 주사 (0.3-0.4 mL, 피하, 사우스 캐롤라이나) 수술 분야의 센터에서.</li>
		<li>다시 반사의 손실에 대 한 테스트.</li>
		<li>노출 두개골 수술 필드 중간 메스와 작은 절 개 (1.5 c m)를 확인 합니다. 부드럽게 피부를 분리, 집게가 위, 주걱을 사용 하 여 잔여 조직을 제거.</li>
		<li>과산화 수소 코팅 면봉을 사용 하 여 두개골을 신중 하 게 청소.</li>
		<li>스테인리스 나사 고정을 위한 두개골에 4-5 작은 구멍 (4.7 m m)을 드릴.</li>
		<li>Microelectrode 단위/전극 홀더는 프리 앰프에 연결 하 고 정위 적 micromanipulator 연결 ( 그림 1B 및 1 C).</li>
		<li>사용 하는 동물에 따라 뇌 아틀라스에서 좌표를 사용 하 여 대상 영역 위에 두개골에 구멍 (약 7mm)을 드릴. 현재 연구에서 겨냥 bregma 참조로 봉사와 함께 다음과 같은 좌표를 사용 하 여 열 등 한 colliculus 전극 팁 위치: 앞쪽/후부, &#8722; 8.8 m m; 중간/측면, 1.5 m m; 고 등/복 부, 3.5 m m 14.</li>
		<li>면봉으로 어떤 혈액 흡수.</li>
		<li>전극 팁 대상 영역에 도달 때까지 세로로 microelectrode 단위 소개.</li>
		<li>접지 케이블 따라 스테인레스 스틸 나사와 피부 아래 위치.</li>
		<li>모니터 활동 스파이크 신중 하 게 대상 구조에 활성 뉴런의 영역에 도달할 때까지 micromanipulator 전극 위치를 조정 하 고 스파이크 정렬에 대 한 적합 한 신호 대 잡음 비율 신경 활동을 감지.</li>
		<li>자외선 접착제로 두개골에 microelectrode 단위를 수정 하 고 연락처 플레이트와 아크릴 수 지와 나사 커버.</li>
		<li>생리 식 염 수 (1 mL i.p.) 및 (25 mg/kg, 사우스 캐롤라이나) 탈수를 방지 하 여 수술 후 무 통을 각각 보장 tramadol 주사.</li>
		<li>분리를 브러시를 사용 하 여 전극 홀더에서 microelectrode 단위는 물에 젖 었.</li>
		<li>정지 마 취는 신중 하 게 정위 적 프레임에서 쥐를 제거 합니다. 프리 앰프는 microelectrode에서 분리 장치와</li>
		<li>Microelectrode 단위 이식에 모자 보호를 연결 하 고 실험 절차 동안에 분리.</li>
		<li>수술 후 두 번째 날부터 집-감 금 소에 있는 쌍에 동물 유지.</li>
		<li>모니터 동물 매일 가능한 상처 감염, 체중, 건강 상태, 그리고 일반적인 동작 수술 후 7 일 동안. 이 복구 기간 후 vivo에서 전기 생리학 및 행동 실험 수행. 
		참고: 수술 60-90 분 사이 정도 야. 수술, 동안 꼬리 영화 반사 지속적으로 모니터링 해야 하 고 마 취, 필요 하다 면 조정.</li>
	</ol></li></ol> 3. Vivo에서 전기 생리학 <ol>장비 및 절차 <li> 참고: Electrophysiological 녹음 및 자극은 TWS를 사용 하 여 수행 됩니다.
	<ol><li>얻기는 통합된 프리 앰프와 연결 된 배터리 머리 무대 (4 녹음 채널, 아날로그 입력된 범위를 기록: 0-12 mV pk-pk; 자극 출력: ±625 µ A; L x W x h: 24 x 22 m m x 12 m m; 무게: 6 g 배터리, 배터리; 12 g 없이 배터리 실행 시간 최대 1 시간). 이 머리 단계는 미니어처 multipole 커넥터 ( 그림 2)를 통해 이식된 microelectrode 단위에 직접 연결 되어 있어야 적합.</li>
		<li>얻기 배터리 (리튬 이온 누 산 기, 3.7-4.2 V DC, 230 mAh, 27 m m x 20 m m x 6 m m, 1 시간 작업 시간) 머리 단계 ( 그림 2C) 위에 탑재. 필요한 경우 450의 용량 교체 충전식 배터리를 사용 하 여 약 2.5 h 작업 시간에 대 한 mA. 녹색 빛이 오는 것 머리 단계에서 배터리를 연결 하는 동안 확인</li>
		<li>얻기 트랜시버 (수신기-송신기) 표준 USB 포트를 통해 개인용 컴퓨터에 연결 하 고 최대 5 m ( 그림 2E)에 대 한 무선 작업을 수 있습니다.</li>
		<li>얻을 전기 자극 및 신경 활동의 기록을 위한 TWS 소프트웨어로 개인용 컴퓨터 ( 그림 3 및 그림 4 < />).</li>
		<li>얻을 테더 프리 앰프와 수술 중에 사용 데이터 수집 시스템 (2.1.5 항목 참조) 녹음, 및 자극에 대 한 자극 발생기에 TWS의 efficaciousness를 비교 하기 위해 깨어 쥐 수술 후 1 주일. 
		참고: 전기 자극 제공 하며 두 시스템을 사용 하 여 동일한 이식된 microelectrode 단위에서 단일 뉴런에서 세포 외 활동 기록 됩니다. (현재 강도, 펄스 및 주파수) 자극 매개 변수는 대상 두뇌 지역에 따라 각 동물에 조정 되어야 한다. 현재 연구, 150-250 µ A에서에서 2500 Hz 전류는 열 등 한 colliculus 자극 하 사용 되었다.</li>
	</ol></li> <li>행동 분석 실험 참고: 트랜시버 및 동물 머리 단계 사이 아무 금속 장벽 도입, 일단는 TWS는 행동 작업의 광범위 한 세트에 적용. 모범적인 행동 테스트로 측정 일반 행동 활동의 하 고는 상승에 플러스 미로, 설치류 15 불안 같은 행동을 평가 하는 표준 테스트에 대 한 오픈 필드에서 사용 되었다. 비디오 카메라 오픈 필드 위의 중앙에서 배치 되었고 행동 녹음에 대 한 미로 플러스 상승.
	<ol><li>행동 테스트 하기 전에 3 일 연속 (5 분 매일)에 각 동물을 처리. 각 처리 기간 전에 머리 무대 이전 이식 microelectrode 단위에 배터리를 연결 합니다. 어떤 기록 또는 처리 하는 동안 자극을 수행 하지 마십시오.</li>
		<li>오픈 필드 <ol><li>쥐 오픈 필드의 중앙에 배치 (40 cm x 40 cm x 40 cm; ~ 30 럭 스 빛 레드) 신경 기록에서 적어도 5 분 동안 장치를 탐구 하도록.</li>
			<li>탈출 임계값-생산 실행 또는 최소 전류 강도 결정 합니다. 현재 연구에서 높은 주파수 2500 Hz 자극 제공 (펄스 폭: 100 µs; 펄스 간격: 100 µs) 20-50 µ A에 의해 현재 강도 증가 하는 1 분 간격으로 열 등 한 colliculus 하 쥐 보여줄 때까지 단계 행동 탈출.</li>
			<li>쥐의 집 케이지를 반환, 오픈 필드 (0.1% 초 산 용액)을 청소 하 고 그것을 건조 
			참고: 절차는 위에서 설명한 전통적인 테더 시스템과 TWS의 자극 효능을 비교 하기 위해 수행한 두 시스템을 사용 하 여.</li>
		</ol></li> <li>미로 플러스 상승 참고: 플러스-미로이 실험에 사용 된 회색 아크릴으로 만든 고 두 팔을 이루어져 (50 cm 10 c m x 길이) 두 팔을 폐쇄 (50 cm 긴 x 10 c m 폭 40 c m 높은 벽)는 중앙 pla에서 확장 tform 바닥 16 위에 50cm 상승.
		<ol><li>오픈 팔 쪽으로 플러스 미로 연결의 중심에 쥐를 놓고 5 분 동안 계속된 녹음 아래 기구를 자유롭게 탐험을</li>
			<li>, 항목의 수를 기록 하 고 5 분 동안 열리고 닫힌 무기에 소요 된 시간.</li>
			<li>쥐의 집 감 금 소, 깨끗 한 (0.1% 초 산 용액)를 반환 하 고 각 테스트 전에 미로 건조</li>
		</ol></li> <li>관류 및 조직학 <ol><li>Anesthetize xylazine/마 취 제와 쥐 (150mg/kg, 100 mg/kg, 각각; i.p.).</li>
			<li>이식된 전극 단위 자극 케이블을 연결 하 고 전기 자극을 적용 (현재 강도 50 µ A, 펄스 폭: 100 µs; 펄스 간격: 100 µs) 90 동안 전극 팁 주위 작은 병 변을 생성 하기 위하여 s.</li>
			<li>자극 케이블을 분리 하 고 생리 식 염 수 200 mL의 0.1 M 나트륨 인산 염 버퍼, pH 7.3에에서 4 %paraformaldehyde 뒤와 좌 심 실을 통해 동물 perfuse (에 대 한 자세한 설명은 참조 17 ).</li>
			<li>두뇌를 제거 하 고 4에서 신선한 정착 액에 4 시간 담가 ° c.</li>
			<li>확인 주요 cryostat 챔버의 온도-20 ° c.</li>
			<li>드라이 아이스에 머리를 고정 하 고 50 µ m 직렬 코로나 섹션으로는 cryostat를 사용 하 여 그들을 잘라.</li>
			<li>Paxinos와 왓슨 14 아틀라스에 따라 전극 팁의 위치를 찾습니다 하기 위해 cresylviolet와 섹션을 얼룩.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

공동 저자 우베 토마스와 샤 샤 토마스 "토마스 기록,",이 연구에 사용 하 고이 문서에 설명 된 일반적인 연구 주제와 관련 된 제품을 개발 하는 소유자가 있습니다. 또한, 공동 저자 더크 Hoehl "토마스 녹음 GmbH"에서 수입을 받습니다. 회사는이 연구와 관련 된 제품을 마케팅에 성공 하는 경우 그들은 재정적으로이 상황에서 도움이 수 있습니다. 이 연구에 사용 된 "토마스 녹음" 장비 행동 신경 과학, 실험 및 생물 심리학-어떤 책임도 없이 Philipps 대학 Marburg의 부서에 전념 했다.

여기, 광범위 하 게 액세스할 수 있는 무선 기록 및 자극 시스템 자유롭게 동물 이동 electrophysiological 및 동작 연구 제시 했다. TWS 열 등 colliculus 모델 구조를 사용 하 여 분석 하는 행동 실험에 확인 되었습니다. TWS 접근 기존 것 들 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 시스템 사용 하 여 단일 휴대용 TWS 머리-무대는 프리 앰프와 같은 배터리와 함께 최대 1 시간에 대 한 안정적인 장기 녹음 및 무선 작업 거리 최대 5 m. 둘째에 대 한 충전, TWS 머리 단계는 빛과 컴팩트, 12 g 배터리 포함 무게 그리고 머리 단계를 제거 하 고 철사를 씹는에서 쥐를 방지 하기 위해 개발 되었다. 그것은 함께 animal´s 행동 레 퍼 토리에 영향을 주지 않습니다 이후 동물에 의해 잘 용납 되었다 고는 TWS 없이 머리 단계 관찰 되었다, 행동 작업의 광범위 한 세트에 적용 되는 시스템을 만들기. 셋째, 시스템 실시간으로 전송합니다. 넷째, 양방향 동시 녹음 및 신경 활동의 자극을 통해 시스템 특정 두뇌 활성화 패턴 및 따라서 단점을 극복 하는 행동 사이의 인과 관계를 평가 하는 정교한 도구를 제공 합니다. 단방향 시스템. 이 특징은 방법 특히 일반적으로 정확한 평가, 모니터링 및 장기 행동 실험 동안 자극 매개 변수 조정 요구 한다 깊은 두뇌 자극의 분야에 대 한 귀중 한. 마지막으로, 만성 이식 microelectrode 단위는 통합 녹음, 자극 및 기존의 stereotaxic 수술 중 쉽게 이식 될 수 있는 참조 전극으로 개발 되었다. 이 관점에서는 TWS 자극 및 기록 실험의 재현성을 증가 하는 통합된 무선 시스템입니다. TWS의 녹음 품질 비슷합니다-상용 유선된 녹음 시스템으로 나왔고 녹음 품질을 표시 했다 ( 그림 5참조).
그것은 널리 알려져 쥐에서 열 등 한 colliculus의 전기 자극 elicits 탈출 행동 특징 실행 하거나 점프, 반응 환경 문제11,12,에 의해 이끌려 두려움을 분명 13. 이 문제는 TWS 또는 전통적인 속박 되 시스템을 사용 하 여 열 등 한 colliculus 자극 하 여 현재 연구에서 유도 했다. TWS의 자극 효능을 테스트 하려면 이스케이프 임계값-최소 현재 강도 생산 실행 하거나 점프-두 시스템을 사용 하 여 비교 했다. TWS 머리 무대와 쥐는 신속 하 게 실행할 수 있는, 점프 하 고 오픈 필드 등반, 즉, 움직임의 더 대단한 자유와 전형적인 탈출 행동를 표시. 중요 한 것은, 탈출 임계값 전통적인 속박 되 시스템에 비해 유사 했다. 함께, 오히려 도전적인 패러다임 번거로움 무료 방식으로 마스터 TWS의 탄력성을 테스트에 사용 되었다.
TWS는 또한 만성 사용을 허용 하는 microelectrode 단위 이식 이후 만성 전기 자극 실험에 적합 합니다. TWS는 주파수와 현재 효과적인 행동 반응을 유도 하는 자극의 양을 정확 하 게 감지 하는 방법에 매우 정확 하 게 자극 현재 매개 변수를 조정 수 있습니다. 또한, 같은 동물 같은 전류 임계값으로 자극 했다 3 일 후와 같은 원하는 행동 응답을 elicited. 이 일반적으로 같은 행동 반응을 유도 하기 위해서는 반복된 stimulations와 현재 진폭 증가 자극을 요구 하는 자극 전류에 의해 자극 전극 팁 주위 조직 손상 되지 했다 나왔다.
또한, 그것은 TWS 마이크로-자극 기는 실험 그래픽 사용자 인터페이스에 그들을 변경 될 때 실시간으로 자극 매개 변수를 업데이트 하기 때문에 실험 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 다른 전기 자극 제19 자극 매개 변수 업데이트에 대 한 재설정을 전 임상 연구 필요를 위해 사용. 이러한 경우에는 장치 프로그래밍 장치에 케이블을 통해 동물을 밧줄로 매 여 프로그래밍 됩니다. 이 TWS를 사용 하는 경우 필요 하지 않습니다.
마지막으로, 배터리가 TWS 머리 무대의 최고와 전기적으로 연결 된 배터리 쉽게 교환 위한 2 핀 자석 커넥터를 통해 머리 무대에 고정 됩니다. 장점은 실험 기간 동안 그것은 훨씬 더 편안 하 게 동물 이식된 전극 단위에서 TWS 머리 단계를 분리 하지 않고 배터리를 변경할 수는. 현재 연구 기간 동안 우리는 누구의 작업 시간은 1 시간 배터리를 사용 합니다. 실험 1 시간 보다 오래 걸리는, 경우에 사용할 수 있는 추가 충전된 배터리를가지고 두는 것이 좋습니다. TWS 1 h 작업 시간에 대 한 (i) 230 mA 또는 (ii) 450 약 2.5 h 작업 시간에 대 한 엄마의 용량 교체 충전식 배터리를 연결할 수 있습니다. 두 종류의 배터리는 15 분에 완전히 재충전 될 수 있다.
요약 하자면, 현재 연구는 TWS 신경 자극을 위해 디자인 하 고 자유롭게 행동 하는 작은 동물에서 녹음 작업을 설명 합니다. 삽입형 microelectrode 단위, 머리 무대, 수신기와 소프트웨어의 완전히 통합 된 세트도 제공 됩니다. 무선 기록 및 자극의 품질은 비슷합니다 그는 곁의 더 가벼운 편안 하 게 하 고 동물에 안전의 장점과 시스템 기록. 따라서, TWS 어디 다른 접근 것이 어렵거나 불가능 한 동물의 이동성을 제한 하지 않는 자극과 신경 녹음 상황을 제어 하는 유연한 방법을 제공 합니다 이후 테더 시스템을 대체 하 사용할 수 있습니다. 따라서, TWS 행동 신경 과학에 있는 기본적인 질문의 특정 형태를 생성 하는 정의 된 신경 회로에서 어떻게 전기 활동을 조사 하는 중요 한 도구가 될 수 있습니다.

신경 과학에 기본적인 질문은 정의 된 신경 회로에서 어떻게 전기 활동 행동의 특정 형태를 생성. Vivo에서 전기 생리학 기록 또는 동물 행동 특정 작업을 수행 하는 동안 뇌의 전기 활동을 자극 하는 도구를 제공 하는이 문제를 해결 하는 강력한 기술입니다. 그러나, 현재 시스템 자주 닿는 케이블 녹음1,2, 가능성이 이동성을 제한 하 고 방지 animal´s 행동 레 퍼 토리의 전체 식에 의존 합니다. 또한, 주로 단방향 시스템 사용 중3,,45 또는 자극6,7 신경 활동의 기록 하지만 하지 같은 시간 또는 같은 대상에 게 허용 특정 두뇌 활성화 패턴 및 행동 간의 인과 관계를 풀 게 곤란 한. 단지 몇 가지 무선, 양방향 시스템 비보에 준비에 대 한 현재 사용할 수 있습니다. 그러나, 그들은 일반적으로 무거운 (40-50 g) 두 명의 별도 휴대용 단위, 즉 머리 단계와 배터리 기반 전원 공급8,,910, 덜 그들을 렌더링에 대 한 연결 된 배낭 이루어져 유연한 자체 동작을 손질 하는 동안 예를 들어 케이블 단절의 위험을 증가. 상기 무선 시스템의 높은 재현성 실험 조건의 전체 ethologically 유효한 동작 동안 신경 활동의 완벽 한 통합된 개념을 얻으려고 삽입형 microelectrode 단위를 제공 합니다.
여기, 새로운 무선, vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 장치 도입. 토마스 무선 시스템 (TWS) 무대를 통해 단일 이동식 머리는 최대 4 개의 독립적인 녹음 채널을 사용 하 여 멀티 채널 활동을 전송할 수 있습니다 대상이 될 수 있습니다 실시간으로 전기 두뇌 자극에 대 한 작동 합니다. 또한, 만성 이식 microelectrode 단위는 TWS 호환 신경 자극과 녹음 수 있도록 개발 되었다. TWS 소프트웨어 그래픽 사용자 인터페이스, 녹음 및 자극에 대 한 또한 제공 됩니다. 이 연구 전체 장치의 유효성 검사 및 vivo에서 구현을 설명합니다.
TWS 시스템의 유효성을 검사 하기 위하여 명백한 행동 반응의 전기 자극에 의해 elicited 될 수 있기 때문에 열 등 한 colliculus 신경 구조를 대상으로 선정 되었다. 열 등 한 colliculus의 전기 자극 쥐, 경보, 옆 자세, 뒷면의 아치, 및 탈출 (비행) 동작 등에서 무조건된 ' 두려움 ' 처럼 행동 응답 elicits 널리 알려져 있습니다. 이 응답 패턴 인식된 유해한 이벤트, 공격 생존11,,1213에 위협 등 환경 문제에 의해 evoked 공포 반응을 모방 합니다. 그것은 그는 TWS를 진정한 도전을 제공 명확 하 고 명확한 행동을 이끌어내는 있게 되 고 간주 되었다.

<table><tbody><tr><td>Thomas Wireless System(TWS) 버전 2.0</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001165</td><td>Thomas Wireless System(TWS) 버전 2.0은 랩톱 컴퓨터, 사전 설치된 Microsoft Windows 운영 체제 및 TWS 제어 소프트웨어가 포함된 휴대용 다중 채널 원격 측정 시스템입니다. TWS는 다음을 포함합니다: 저소음 4 채널 사전; 그리고 고정 대역폭, 단일 채널 상수&ndash를 가진 프로그래밍 가능한 메인 앰프; 바이페이식 전류 펄스 적용을 위한 전류 자극기, 소프트웨어 프로그래밍 가능한 마이크로 자극기, 이식형 커넥터 시스템 및 동물에 장착하기 위한 기본 헤드 스테이지 장치. 이 시스템은 랩톱 또는 데스크톱 개인용 컴퓨터용 USB 포트 연결이 있는 트랜시버와 함께 제공되며, 제어 소프트웨어는 Microsoft 운영 체제 Windows에서 실행됩니다. TWS 시스템은 자유롭게 행동하는 작은 동물(예: 쥐, 기니피그)의 세포 외 신경 자극 및 기록에 사용할 수 있습니다. 이 시스템은 더 큰 동물(예: 영장류)에도 사용하도록 조정할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>Thomas Wireless System(TWS)용 소프트웨어</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>included in AN001165</td><td>Thomas Wireless System용 소프트웨어는 Microsoft Windows 운영 체제에서 실행되며 Thomas Wireless System(TWS)용 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 제공합니다. TWS GUI는 TWS 기능(4채널 녹음 및 1채널 시뮬레이션)을 완벽하게 제어할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>녹음 (4 채널) 및 자극 (단일 채널)을 위한 이식 가능한 사</td><td></td>극<td>AN001132</td><td>Thomas Wireless Systems (TWS)와 함께 사용하기 위한 녹음 (4 채널) 및 자극 (단일 채널)을 위한 이식 가능한 사극. 기록 사극 사양: 사극 섬유 재료: 석영 유리 절연 백금 텅스텐 섬유, 사극 섬유 외경: 100&micro; m, 팁 모양 D, 임피던스 0.5-0.8MOHm; 기준 전극 : 팁 모양 : D; 임피던스 : 300-500kOhm; 재질 : 석영 유리 절연 백금 / 텅스텐; 자극 전극 사양 : 섬유 재질 : 백금 / 이리듐, 직경 : 125&micro; m, 래커 절연, 팁 모양 : D, 임피던스: < 10kOhm, 전극의 치수는 최종 사용자가 지정할 수 있습니다</td></tr><tr><td>기록 (단일 채널) 및 자극 (단일 채널)을위한 이식 가능한 미세 전극</td> <td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001118</td><td>Thomas Wireless Systems (TWS)와 함께 사용하기위한 기록 (단일 채널) 및 자극 (단일 채널)을위한 이식 가능한 미세 전극. 녹음 전극 사양 : 전극 섬유 재질 : 석영 유리 절연 백금 텅스텐 섬유, 전극 섬유 외경 : 80&micro; m/250&마이크로; m (지정하십시오), 팁 모양 D, 임피던스 0.5-0.8MOHm; 기준 전극 : 팁 모양 : D; 임피던스. 300-500k옴; 재질 : 석영 유리 절연 백금 / 텅스텐; 자극 전극 사양 : 섬유 재질 : 백금 / 이리듐, 직경 : 125&micro; m, 래커 절연, 팁 모양 : D, 임피던스: < </td></tr><tr><td>전극 주입용 10kOhm 홀더</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000838</td><td>표준 전극 홀더용 미세 전극 주입용 특수 구부러진 금속 막대. 막대는 이식 가능한 전극을 고정하는 데 사용됩니다. 이식 가능한 전극은 특수 Thomas RECORDING 수용성 접착제(AN001080)로 막대에 고정됩니다. (전극 홀더는 포함되어 있지 않습니다)</td></tr><tr><td>Thomas Wireless System용 교체용 축전지 전원 공급 장치(3,7V/230mAh)</td> <td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001208</td><td>약 230시간 작동 시간 동안 1mA 용량의 Thomas Wireless System용 교체 충전식 배터리(축전지). (크기: 27mm x 20mm x 6mm, 무게 약 6g)</td></tr><tr><td>Thomas Wireless System(3,7V/450mAh)용 교체 축전지 전원 공급 장치Thomas</td> <td>RECORDING GmbH</td><td>AN001209</td><td>450mA 용량의 Thomas Wireless System용 교체 충전식 배터리(축전지)로 1시간 이상 작동합니다. (크기: 48mm x 30mm x 4mm, 무게 약 11g)</td></tr><tr><td>Thomas Wireless System(TWS)용 축전지 충전기</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001207</td><td>Thomas Wirless System(TWS) 충전식 축전지(AN001209 및 AN001209)용 주 전원 충전기</td></tr><tr><td>수용성 접착제</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001080</td><td>Thomas RECORDING 수용성 전극 접착제는 신경 과학 연구에서 이식형 미세 전극과 함께 사용하기 위해 특별히 선택된 제품입니다. 그 독특한 특성은 전극과 장착 장치 사이의 견고한 연결을 보장하지만 따뜻한 물로 쉽게 제거할 수 있습니다. Thomas RECORDING 수용성 전극 접착제는 시간이 많이 소요되는 준비 없이 즉시 사용할 수 있습니다. Thomas RECORDING 수용성 전극 접착제는 인간, 동물 또는 환경에 해롭지 않습니다. 수량 : 10 그램 1 상자</td></tr><tr><td>미니어처 차동 프리 앰프</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000329</td><td>미니어처 차동 프리 앰프, 모델 MDPA-2는 2 채널, 차동 입력 프리 앰프입니다. 이는 Thomas Wireless System(TWS)을 사용하여 동물을 자유롭게 움직이기 위한 이식형 미세 전극의 이식과 함께 세포 외 기록을 위한 것입니다. 2채널 미니어처 차동 프리앰프(MDPA-2)는 초기 10배 증폭 단계를 제공하기 위해 이식 가능한 미세 전극에 연결됩니다. 이상적으로 Thomas RECORDING 석영 유리 절연 백금/텅스텐 전극을 사용하여 높은 신호 진폭과 낮은 노이즈 레벨로 최적의 녹음 결과를 얻을 수 있습니다. MDPA-2에는 추가 공통 접지 및 기준 전극 입력이 있습니다.</td></tr><tr><td>연결 케이블</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000330</td><td>Thomas Miniature 차동 프리앰프(MDPA-2)를 메인 앰프 및 축전지 전원 공급 장치에 연결하기 위한 연결 케이블.</td></tr><tr><td>미니어처 프리앰프용 충전식 전원 공급 장치</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000328</td><td>미니어처 차동 프리앰프(MDPA-2)용 충전식 어큐뮬레이터 전원 공급 장치.</td></tr><tr><td>어큐뮬레이터 충전기 (US)</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td></td><td>AN000167 전원 공급 AN000328용 어큐뮬레이터 충전기 (US 주 전원 콘센트 커넥터)</td></tr><tr><td>어큐뮬레이터 충전기 (EU)</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000168</td><td>전원 공급 AN000328용 어큐뮬레이터 충전기 (EU 주 전원 콘센트 커넥터)</td></tr><tr><td>차동 프리앰프/메인 앰프/대역통과 필터</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000677</td><td>TREC AC 메인 앰프(LabAmp-03)는 신경 생리학적 애플리케이션(예: 미세 전극을 사용한 세포 외 녹음)을 위한 단일 채널 차동 메인 앰프입니다. 이 기기는 소형 차동 프리와 함께 작동하도록 설계되었습니다.ampliifier, 모델 MDPA-2. LabAmp-03의 단일 채널에는 고이득, 저잡음 차동 증폭기 스테이지와 저주파 및 고주파 필터가 포함되어 있습니다. 증폭기에는 두 가지 다른 필터 증폭기, 단일 단위 활동(SUA) 필터 &ndash가 있습니다. 증폭기와 국소 전위(LFP) 필터 증폭기는 모두 신호 경로에서 병렬로 연결됩니다. 레코드 모드는 첫 번째 단계에서 두 가지 레벨의 신호 게인(x10, x100)을 제공하고 마지막 증폭기 단계에서 4가지 추가 레벨(x5, x10, x25 및 x50)을 제공합니다. 각 증폭기는 단일 유닛 활동(SUA) 500Hz&hellip에 대해 서로 다른 대역통과 특성을 가지고 있습니다. 20kHz 및 국소 전위(LFP) 0,1Hz&hellip; 140Hz. 오디오 모니터와 창 판별기가 장치에 통합되어 있습니다. LabAmp-03에는 확성기가 있는 통합 오디오 모니터가 있습니다. 이 장치는 전기 생리학적 신호의 오디오 재생을 제공합니다. 이 장치는 오디오 증폭기를 작고 견고한 패키지에 결합합니다. 이것은 특히 신경 발화 및 근육 수축을 모니터링하는 데 적합합니다. 오디오 모니터 입력은 SUA-Filter 앰프 출력에 내부적으로 연결됩니다. LabAmp-03은 100-240V AC / 50-60Hz의 주 전원 작동 전압 범위를위한 외부 전원 공급 장치와 함께 제공됩니다.</td></tr><tr><td>USB 오실로스코프</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001096</td><td>USB PC Oszilloskop, 2 Kanal. 이 2채널 PC 오실로스코프는 노트북에서 모바일로 사용할 수 있으며 제어 캐비닛, 산업 장비 및 작고 가벼우며 강력한 오실로스코프가 필요한 기타 여러 애플리케이션에 영구적으로 설치하는 데 적합합니다. 이 오실로스코프는 메인의 신호 출력에 연결됩니다 ampliifier는 Thomas Wireless System(TWS)용 이식 가능한 미세 전극을 이식하는 동안 기록된 세포 외 활동을 표시하기 위한 것입니다. 사용자는 PC 소프트웨어가 포함된 PC에서 직접 여러 데이터 인터페이스를 통해 측정 데이터를 수집할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>자극 발생기</td> 다중 <td>채널 시스템</td><td>STG3008-FA</td><td>STG(Stimulus Generator for Current) 및 전압 구동 자극은 전류 구동 자극, 전압 구동 자극, 제어 및 타이밍의 세 가지 기능을 수행합니다. STG는 2, 4 또는 8개의 독립 출력 채널과 함께 사용할 수 있습니다. 각 출력 채널에 대한 통합 절연 장치를 갖춘 STG는 임의의 파형을 제공할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>전극용 캡 프로텍터</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN001193</td><td>Thomas Wireless System용 이식형 전극 장치용 보호 캡</td></tr><tr><td>수술 장비</td><td></td><td></td><td>가위, 무딘 끝 집게, 주걱, 수술용 이발기, 치과 드릴 및 면봉</td></tr><tr><td>약물 및 화학 물질</td><td></td><td></td><td>이소플루란, 자일로카인, 트라마돌 하이드로클로라이드(Tramadol-CT, AbZ-Pharma GmbH, Ulm, Germany), 덱스판테놀 안연고(Bepanthen, Bayer AG, Leverkusen, Germany), 3% 과산화수소, 포비돈-요오드(Betaisodona, Mundipharma GmbH, Limburg, Germany) 및 70% 에탄올;</td></tr><tr><td>스테인리스강 나사(BN650 M1.2x5, 4.7mm), 아크릴 수지(Paladur, Heraeus Holding GmbH, Hanau, Germany), 자외선 접착제(Cyberbond U3300, Cyberbond Europe GmbH, 독일) 및 캡 프로텍터(Thomas Recording GmbH, Giessen, Germany)를</td> 포함한 <td></td><td></td><td>고정 재료</td>;</tr><tr><td>추가 재료</td><td></td><td></td><td>: 장갑, 발열 패드, 주사기 및 생리식염수.</td></tr><tr><td>Small Animal Stereotaxic Instrument (SASI)</td><td>Thomas RECORDING GmbH</td><td>AN000287</td><td>모델은 연구에 사용된 동물(쥐, 기니피그, 원숭이 등)에 따라 선택해야 합니다</td></tr><tr><td>비디오 카메라</td><td>EverFocus</td><td></td><td>EverFocus, 모델: EQ150</td></tr><tr><td>오픈 필드</td><td></td><td></td><td>투명 또는 회색 아크릴로 제작되었으며 40x40x40cm 크기의 둥근 모양</td></tr><tr><td>고가 플러스 미로</td><td></td><td></td><td>회색 아크릴로 제작되었으며 바닥에서 50cm 높이의 중앙 플랫폼에서 뻗어있는 두 개의 열린 팔 (길이 50cm x 너비 10cm)과 두 개의 닫힌 팔 (길이 50cm x 너비 10cm, 높이 40cm 벽)으로 구성되었습니다.</td></tr></tbody></table>

무선, vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

Vivo에서 전기 생리학 두뇌 활동 및 밀리초 및 마이크로 미터 규모에 동작 사이의 관계를 조사할 수 있는 강력한 기술입니다. 그러나, 현재 방법 테더 케이블 녹음에 주로 의존 하거나만 녹음 또는 자극의 신경 활동, 하지만 같은 시간 또는 같은 대상에 단방향 시스템을 사용 합니다. 여기, 새로운 무선 양방향 장치 동시 멀티 채널 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 설명입니다. 시스템을 모두 전송 기록된 활동에 타겟이 될 수 있는 하나의 휴대용 머리 단계를 통해 작동 원격 기반 멀티 채널 소프트웨어를 사용 하 여 두뇌 자극에 대 한 시간. 머리 단계는 프리 앰프와 충전, 중요 한 것은 안정적인 장기 녹음 또는 최대 1 헤에 대 한 자극을 수 있도록, 머리 단계 소형 무게 12 g (배터리 포함) 이며, 따라서 animal´s는 최소한의 영향에 행동 레파토리, 방법 행동 작업의 광범위 한 세트에 적용 하 또한, 메서드는 신경 활동 및 행동에 두뇌 자극의 효과 측정 될 수 있다 동시에, 특정 한 두뇌 활성화 패턴 및 행동 간의 인과 관계를 평가 하는 도구를 제공 하는 주요 이점이 있다. 이 특징은 방법 특히 깊은 두뇌 자극, 정확한 평가, 모니터링 및 장기 행동 실험 동안 자극 매개 변수의 조정 수의 분야에 대 한 귀중 한. 열 등 한 colliculus 모델 구조를 사용 하 여 시스템의 적용 검증 않았습니다.

TWS 기술 데이터
무선 시스템 4 독립적인 녹음 채널 및 1 자극 채널을 제공합니다. 세포 외 활동 기록 싱글 코어 전극으로 뽑 힐 되었고 무선 시스템의 높은 임피던스 신호 입력에 전달. 기록 된 신호는 미리 증폭된 (x200)는 AC 커플링, 차동 입력된 프리 앰프와 대역 통과 필터링 (고정된 신호 대역폭, 500 Hz... 5 kHz) 때문에 현재 연구에 주요 관심 기록 단위 활동을 로컬 필드 전위만 멀티 유닛 활동을 기록 하. 통합된 프로그래밍 가능 이득 주 증폭기 4 녹음 채널 (x1, x2, x4, x8, x16, x32, x64)에 대 한 소프트웨어 조정 가능한 이득을 제공합니다. X200, x400, x800, x1600, 3200, x의 전반적인 이득 값을 제공 하는 무선 시스템의 완벽 한 신호 체인 x6400와 x12800. 증폭 및 필터링, 후 아날로그 신호 아날로그 디지털 변환기를 의해 디지털화, 고주파 캐리어에 변조 되었고 라디오 트랜시버 2.4-2.5 g h z ISM 대역을 사용 하 여 전송. 같은 트랜시버 종류의 전송 경로에 사용 되었다. 이 두 번째 트랜시버는 USB 포트를 통해 개인용 컴퓨터에 연결 되었다. 전송 경로 신호 증폭 및 동물에 컴퓨터에서 자극에 대 한 변수를 제어 컴퓨터와 반대로 동물에서 세포 외 기록 된 신호를 보낼 양방향 데이터 전송을 위해 사용 되었다.
TWS를 사용 하 여 multi-unit 두뇌 활동을 기록 하 고 열 등 한 colliculus 쥐 오픈 필드에서 자유롭게 이동 했다 하는 동안 자극 하 여 동물의 행동을 수정이 가능 했다. 트랜시버 최대 5 미터 거리에 있고 동물을 배치 했다,는 USB 통해 컴퓨터에 연결 된 포트 ( 그림 2참조). 기록 된 신호 특성의 비교는 곁으로 굴복 하 고 무선 시스템은 그림 5에서 설명 된다. TWS 유선된 녹음 시스템으로 유사한 신호 품질 멀티 유닛 활동을 기록합니다. 마이크로-자극 자극 매개 변수 실시간으로, 즉 자극 신호, 매개 변수를 가진 TWS 소프트웨어 정의 업데이트 하는 진정한 무선 자극 일부 내 머리 단계에 연결 된 자극 전극에 전달 되는 자극 버튼을 누른 후 밀리초입니다. 따라서, 그것은 감 금 소에서 동물을 복용 하지 않고 자극 매개 변수를 변경할 수 했다. 이 기능은 하나 자극 실험에 대 한 시간을 최소화할 수 있는 장점이 있습니다.
TWS 소프트웨어 그래픽 사용자 인터페이스 (그림 3 및 그림 4)를 통해 (녹음 및 자극) 무선 시스템의 모든 기능 제어를 허용 하도록 특별히 설계 되었습니다. 마이크로-자극, 자극 신호 사용 되었다 TWS 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스를 사용 하 여 개발 되었다. TWS의 자극 충전 균형된 정 전류 자극 모드에서 사용 되었다. 자극 패턴 머리 단계 무선 단위에 통합 하는 정 전류 자극 기에 무선으로 전송 되었습니다. 현재 자극 (예를 들면 현재 연구에 열 등 한 colliculus) 관심과 TWS의 지상 또는 참조 전극으로 더 큰 먼 카운터 전극의 대상에 배치 작업 microelectrode 사이 적용 되었다. 자극 전극 임피던스 및 전압 정 전류 자극 기의 준수에 따라 비록 훨씬 낮은 전류 임계값은 현재 실험에 필요한, ±625 µ A의 최대한 자극 전류 범위를 사용 하 여 가능 하다. 여기, 복 형 충전 균형된 정 전류 자극 300 µ A까지 피크 전류와 함께 사용 되었다. 복 형 자극, 경우 첫 번째 펄스 생리 적 효과 유도 하는 데 사용 하 고 두 번째 펄스는 일반적으로 자극 펄스18동안 발생 하는 전기 화학적 인 과정을 반전 합니다. TWS 머리 단계 공급 TWS 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 설정 실시간으로 자극 패턴 ( 그림 4참조).
TWS 소프트웨어 세 가지 주요 섹션으로 나누어져 있습니다: (i) 자극 신호 매개 변수 및 재생 (iii) replayer 창에 대 한 모든 설정 옵션 기록 및 자극, (ii) 자극 발생기 창에 대 한 컨트롤과 메인 윈도우는 기록 된 데이터 파일입니다. 메인 윈도우를 사용 하면 최대 4 녹음 채널의 기록된 신호 표시, 모든 채널에 대 한 이득 설정 및 표시 신호 기록 시작/중지 수 있습니다. 신호 데이터는 컴퓨터 하드 디스크에 있는 파일에 저장 됩니다. 파일 경로 구성 메뉴에서 설정 됩니다. 녹음 매개 변수 게다가 주 창 시작 하 고 자극 프로세스를 중지할 수 있습니다. 지속적인 자극 현재 동물 뇌에 자극 전극을 통해 전달 되는 메인 윈도우 화면에 실시간으로에서 표시 됩니다. 자극 신호 매개 변수는 자극 매개 변수 설정 창에서 사전 조정. 그것은 모노-또는 복 형 자극 펄스 트레인을 정의 하 고 일반적으로 사용 되는 모든 자극 펄스 매개 변수를 설정 처럼 예를 들어 펄스 폭, 펄스 진폭, 펄스, 등 (자세한 내용은 그림 4참조) 시간 수 있습니다. 미리 선택 된 매개 변수 값에서 발생 하는 자극 펄스 기능 자극 발생기 창에서 그래픽 디스플레이에 표시 됩니다.
TWS 소프트웨어는 사용성 측면에 따라 설계 되었다. 소프트웨어의 유용성 무선 자극/녹음 실험 및 안전 하 고 편안한 작업 환경의 부드러운 진행을 보장 하는 필수적인 요소 이다. 또한 실험의 재현성을 향상 도움이 됩니다.
단일 단위 기록 데이터 및 전기 자극
세포 외 멀티 유닛 활동은 TWS 기존의 테더 기록 시스템을 사용 하 여 동일한 이식된 전극에서 열 등 한 colliculus에 연속적으로 기록 되었다. 그림 5 는 동물은 오픈 필드에서 자유롭게 이동 하는 동안 두 시스템을 사용 하 여 기록 하는 대표적인 원시 데이터를 보여 줍니다. 신호의 직접적인 비교 제안 유사한 스파이크 파형 및 잡음 레벨 (그림 5A 와 5B). 스파이크 형태로의 데모는 A에 묘사 된 '와 B'.
때문에 쥐 수술 후 및 연속적인 일 동안 TWS 머리 단계를 제거 하는 시도 하지 않았다, 그것은 그들의 움직임을 크게 방해 하지 않았다 하 고 불편을 발생 하지 않았다 간주 되었다. 따라서,는 TWS를 사용 하 여 쥐의 곁된 녹음에서 일반적인 문제 제거 등 피해와 커넥터 및 케이블의 씹는 했다. 실제로, 쥐 TWS 머리 무대와 벌판을 찾아보기 수 있었다 고 미로 (s 플러스ee 영화 1) 전시 일반 횡단, 양육 하 고 동작을 손질.
또한, TWS 또는 기존의 테더 링된 시스템으로 사용 되는 자극 매개 갖는 동일한 행동 결과, 여기 동작을 탈출. 100 µ A에서 시작, 자극 전류 진폭은 단계적으로 증가 되었다 최소 현재 강도 생산 실행 하거나 점프-탈출 임계값에 도달 했습니다 때까지 탈출 행동을 elicited. 4 쥐의 개별 탈출 임계값 (그림 5C) 두 시스템을 사용 하는 경우 유사 했다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56299/56299fig1.jpg"> 
그림 1: TWS microelectrode 장치 (1) 기록 단일 전극/tetrode, (2) 자극 전극, 전극 (3) 섬유 연결 보드, (4) 유연한 연결 케이블, (5) 접지 와이어, (6) 커넥터 보드, (7) 남성 또는 여성 커넥터 TWS 시스템 (A); TWS microelectrode 단위 연결 (8) 프리 앰프와 홀더 (9); (B) stereotaxic 프레임 (C)에 연결 될 준비가. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/56299fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56299/56299fig2.jpg"> 
그림 2 : TWS 머리 무대의 최고 보기는 누 산 기 전원 공급 장치 없이 모듈 (A)를 탑재. 총 크기: 높이 12.5 m, 깊이 24 mm (19.3 m m + 4.7 m m), 너비 22.1 m m, 중량: 5.96 g., 하단 보기 (B) 표시 전극 단위 커넥터; 누 산 기 전원 공급 장치, 높이 9 mm, 깊이 26 m m, 폭 20 m m, 무게 6 g (C); 이 테스트에 사용 되는 TWS 부품의 개요: (1) 머리 누 산 기 animal´s 두개골, USB 포트, (3) TWS 소프트웨어 (D); 컴퓨터에 연결 하는 트랜시버 (2) 단위에와 단위 단계 자유롭게 이동 및 TWS 머리 무대를 보여주는 쥐의 사진 microelectrode 단위 이전 이식 (E) 및 TWS 소프트웨어 보여주는 모범적인 기록 된 신호 (F)에 연결. TWS 머리 무대 TWS 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 설정 실시간으로 자극 패턴을 제공 합니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/56299fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56299/56299fig3.jpg"> 
그림 3: TWS 소프트웨어 그래픽 사용자 인터페이스, 화면 녹화. 열 등 한 colliculus 이식 단일 바이 폴라 기록 전극와 TWS의 녹음 성능은 화면에 묘사 된다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/56299fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56299/56299fig4.jpg"> 
그림 4: TWS 소프트웨어 그래픽 사용자 인터페이스. 자극 화면 (A) 그리고 자극 매개 변수 사양 (B). 펄스 폭 (PxW), 펄스 진폭 (PxA) 같은 자극 신호 매개 변수 (C) 인터 펄스 지연 (IPD), 펄스 (TBP), 기차 (PPT)와 열차 (TBT) 사이 시간 당 펄스 사이의 시간 TWS 소프트웨어 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 조정할 수 있습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/56299fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56299/56299fig5.jpg"> 
그림 5 : Multi-unit 신호 사이의 질적 비교 기록 extracellularly TWS (A)와 유선된 녹화 설정 (B). 두 기록에 열 등 한 colliculus 이식 같은 TWS microelectrode 장치 (임피던스 0.5MOhm)에서 얻은 했다. 두 기록 전극 접촉 사이 축 거리는 약 400 µ m 이었다. 유선된 시스템 및는 TWS의 녹화 대역폭은 동일 (500 Hz... 5 kHz), 신호 40 kHz (유선 시스템) 및 32 kHz (TWS) 샘플링 된. 두 시스템 모두 비슷한 신호 품질 멀티 유닛 활동 기록. TWS 유선된 녹음 사이 요금 발사에 분명 차이가 있다. A에서 두 녹음에서 신경 세포의 활동 전위 파형 표시 됩니다 '와 B'. 유사한 자극 매개 변수 테더 시스템 (TS)를 사용 하 여 탈출 임계값에 도달을 4 쥐를 위해 필요 했다 또는 TWS (C). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/56299fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Movie" src="/files/ftp_upload/56299/56299mov1.jpg"> 
영화 1: 플러스 미로 테스트 하는 동안 일반적인 탐구 행동 하는 모범 쥐 TWS 전선 엃 혀 있었습니다 지 고 테스트 장치에 아직 작은 고 작업 자체에 최소한 방해는 충분히 빛 없이 열리고 닫힌 팔을 입력 동물 수 있습니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56299/Movie_1_Exploratory_behavior_JoVE2017.mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>

무선, 멀티 채널 신경 녹음 및 자유롭게 쥐 행동에 자극에 대 한 양방향 시스템 도입. 시스템은 가볍고 콤팩트, 따라서 animal´s 행동 레 퍼 토리에 최소한의 영향을 미치고. 또한,이 양방향 시스템 두뇌 활성화 패턴 및 행동 간의 인과 관계를 평가 하는 정교한 도구를 제공 합니다.

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

이 연구의 전반적인 목표는 자유롭게 행동하는 쥐에서 다중 채널 신경 기록 및 자극을 수행하기 위한 원격 측정 양방향 장치를 개발하는 것이었습니다. 이 새로운 장치는 뇌 활성화 패턴과 행동 사이의 인과 관계와 같은 행동 신경 과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 원격 측정 시스템을 검증하기 위해 우리는 전기 자극에 의해 명백한 행동 반응을 유도할 수 있기 때문에 하구를 표적 신경 구조로 선택합니다.하구(inferior colliculus)의 전기 자극이 쥐에게 각성, 얼어붙음, 탈출 행동과 같은 조건화된 공포와 같은 행동 반응을 이끌어낸다는 것은 널리 알려진 사실입니다. 우리는 이러한 명확하고 명백한 행동을 이끌어낼 수 있다면 원격 측정 시스템에 실질적인 도전이 될 것이라고 생각했습니다. 통합 원격 측정 시스템은 헤드 스테이지, 배터리, 수신기 및 정위 수술 중에 이식되는 미세 전극 장치로 구성됩니다.여기에 표시된 것은 단일 전극, 사극, 자극 전극, 전극 광섬유 연결 보드, 유연한 연결 케이블, 접지선, 커넥터 보드, TWS용 수 또는 암 커넥터, 프리에 연결된 TWS 미세 전극 장치 기록으로 구성된 당사에서 개발한 완전히 통합된 무선 시스템입니다.ampliifier 및 입체 프레임에 부착하기 위한 홀더. 이 절차를 시작하려면 이어바와 위쪽 앞니를 사용하여 정위 장치에 동물의 머리를 고정하고 수평으로 정렬합니다. 다음으로, 수술용 이발기나 가위를 사용하여 수술 부위를 면도하고 포비돈 요오드로 두피를 살균합니다.저체온증을 예방하기 위해 동물 아래에 발열 패드를 놓고 눈이 건조해지는 것을 방지하기 위해 덱스판테놀이 발라줍니다. 그런 다음 수술 부위 중앙에 자일로카인을 주사합니다. 그 후 메스로 작게 절개하여 두개골을 드러냅니다.피부를 부드럽게 분리하고 잔여 조직을 제거합니다. 다음으로, 과산화수소로 코팅된 면봉을 사용하여 두개골을 조심스럽게 청소합니다. 그런 다음 스테인리스 스틸 나사를 고정하기 위해 두개골에 4개의 작은 구멍을 뚫습니다.그런 다음 전극 장치를 고정하기 위해 대상 영역 위의 두개골에 약 7mm의 구멍을 뚫습니다. 미세 전극 장치와 전극 홀더를 사전 amp정위 미세 조작기에 부착된 liifier. 면봉으로 모든 혈액을 흡수하십시오.그런 다음 팁이 목표 영역에 도달할 때까지 미세 전극 장치를 수직으로 삽입합니다. 접지 케이블을 스테인리스 스틸 나사를 따라 피부 아래에 배치합니다. 그런 다음 표적 구조의 활성 뉴런 영역에 도달할 때까지 마이크로 매니퓰레이터로 전극을 조심스럽게 조정하십시오.그 동안 스파이크 활동을 모니터링하고 스파이크 정렬에 적합한 신호 대 잡음비로 신경 활동을 감지합니다. 다음으로 미세 전극 장치를 자외선 접착제로 두개골에 고정합니다. 나사와 접지 케이블을 아크릴 수지로 덮으십시오.그런 다음 전극 홀더에서 미세 전극 장치를 분리하십시오. 접촉판과 작은 케이블을 아크릴 수지로 덮습니다. 정위 프레임에서 브래드를 조심스럽게 제거하고 프리앰프를 미세 전극 장치에서 분리합니다.그런 다음 이식된 미세 전극 장치의 캡 보호 장치를 연결하고 실험 절차 중에만 분리하십시오. 동물 복지를 모니터링하고 실험이 끝날 때까지 매일 점수표를 작성하십시오. 수술 후 최소 하루 동안 쥐를 개별적으로 가정용 케이지에 보관하여 회복 한 다음 쥐를 쌍으로 수용하십시오.단일 케이지는 높은 아크릴 뚜껑으로 덮어야합니다. 금속 격자로 만든 기존 뚜껑은 임플란트가 시간이 지남에 따라 끼어 손상되거나 불안정해질 수 있으므로 피하십시오. TWS 소프트웨어를 열고 트랜시버를 컴퓨터의 USB 포트에 연결합니다.트랜시버는 동물로부터 5미터 이내에 배치할 수 있습니다. 트랜시버와 동물 머리 스테이지 사이에 금속 장벽이 도입되지 않으면 TWS는 광범위한 행동 작업에 적용할 수 있습니다. 배터리를 헤드 상단에 연결합니다.tage.배터리가 연결되어 있는 동안 헤드 스테이지에 녹색 표시등이 켜져 있는지 확인하십시오. 그런 다음 헤드 스테이지를 이식된 미세 전극에 직접 연결합니다. 모범적인 행동 테스트로서, 우리는 일반적인 행동 활동을 측정하기 위해 오픈 필드(open field)를 사용하고, 쥐의 행동과 같은 불안을 평가하기 위한 표준 테스트인 elevated plus maze를 사용합니다.개방 필드 분석을 위해 쥐를 개방 필드의 중앙에 놓습니다. 쥐가 최소 5분 동안 장치를 탐색하도록 합니다. 연결 버튼을 눌러 호스트 컴퓨터를 원격 측정 시스템에 연결합니다.상태가 오프라인에서 온라인으로 변경되어야 합니다. stimulus parameter setting 메뉴를 선택합니다. 자극 실험에 따라 자극 발생기 매개변수를 선택하십시오.예를 들어, 펄스 진폭 1, 펄스 진폭 2, 펄스 주파수 및 train 주파수가 있습니다. 모든 자극 파라미터가 필요한 값으로 설정된 경우 마우스를 Stimulus Start(자극 시작)로 이동하고 Stimulus Start(자극 시작) 버튼을 누릅니다. 마우스 포인터를 그래프 시작 표시 단추로 이동합니다.마우스 포인터를 Graph View(그래프 보기) 메뉴로 이동하여 자극 신호를 표시할 그래프를 선택합니다. 고가 플러스 미로 분석의 경우, 이 실험에 사용된 플러스 미로는 회색 아크릴로 만들어졌으며 바닥에서 50cm 높이의 중앙 플랫폼에서 확장되는 두 개의 열린 팔과 두 개의 닫힌 팔로 구성됩니다. 속도를 열린 팔을 향하는 중앙과 미로에 놓습니다.5분 동안 장치를 자유롭게 탐색할 수 있도록 합니다. 연결 버튼을 눌러 호스트 컴퓨터를 원격 측정 시스템에 연결합니다. 상태가 오프라인에서 온라인으로 변경되어야 합니다.통신 강도와 배터리 잔량은 왼쪽 상단 모서리에 있는 녹색 막대로 표시됩니다. 구성 메뉴를 눌러 그래프 옵션을 확인합니다. 선택 file 경로 메뉴를 입력하여 file 기록된 데이터를 저장해야 하는 이름과 경로.저장을 눌러 파일 이름과 경로를 저장합니다. 디스플레이 시작을 누르면 4개의 녹음 채널에서 감지된 신호의 표시가 시작됩니다. 기록된 신호가 아직 저장되지 않았다는 사실에 주의하십시오.통합 TWS 헤드 스테이지의 게인을 선택하십시오. 녹색 화살표를 눌러 오디오 모니터를 시작하고 슬라이더로 신호 임계값을 선택하여 배경 소음을 줄이고 녹음된 스파이크를 음향적으로 표시합니다. 녹음 메뉴에서 빨간색 녹음 버튼을 누릅니다.녹음 버튼을 누르면 녹음된 신호가 하드 디스크에 저장됩니다. 녹음된 신호는 오른쪽에 계속 표시됩니다. 여기에 표시된 것은 하구에 이식된 단일 바이폴라 기록 전극을 사용한 TWS의 기록 성능입니다.그 후, 이식된 미세 전극 장치에서 헤드 스테이지를 분리하고 캡 보호 장치를 연결합니다. 그런 다음 쥐를 집 우리로 되돌립니다. 세포외 다단위 활성은 TWS와 기존의 테더링 기록 시스템을 사용하여 동일한 이식된 전극에서 하구(inferior colliculus)에 연속적으로 기록되었습니다.이 그림은 동물이 탁 트인 들판에서 자유롭게 움직이는 동안 두 시스템을 모두 사용하여 기록된 대표적인 원시 데이터를 보여줍니다. 여기서 신호를 직접 비교하면 유사한 스파이크 파형과 잡음 수준을 알 수 있습니다. 여기에서 우리는 자유롭게 움직이는 동물의 전기 생리학 및 행동 연구를 위한 무선 녹음 및 자극 시스템을 선보였습니다.우리의 접근 방식은 기존 접근 방식에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 이 시스템은 단일 휴대용 헤드 스테이지를 사용합니다. 프리앰프와 충전식 배터리로 보관합니다.헤드 스테이지는 가볍고 컴팩트하며 배터리를 포함하여 무게가 12g입니다. 둘째, 동물들이 잘 견뎌냈고 동물의 이동성을 제한하지 않기 때문에 테더 시스템을 대체하는 데 사용할 수 있습니다. 셋째, 신경 활동의 동시 양방향 기록 및 자극을 통해 이 시스템은 특정 뇌 활성화 패턴과 행동 간의 인과 관계를 평가할 수 있는 정교한 도구를 제공합니다.마지막으로, 우리는 기존의 정위 수술 중에 쉽게 이식할 수 있는 만성 이식 가능한 미세 전극 장치를 개발했습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 미세 전극 장치를 이식하고 전기 자극 및 세포 외 신경 기록을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 원격 측정 시스템은 뇌 자극 메커니즘을 조사하는 데 유용한 도구입니다.원격 측정 시스템은 정의된 신경 회로의 전기 활동이 어떻게 특정 형태의 행동을 생성하는지 조사하기 위해 광범위한 행동 테스트와 결합할 수 있는 중요한 도구이며, 이는 신경 과학에 대한 근본적인 탐구입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

이 비디오는 여러 부위의 뇌 활동에 대한 전기 생리학적 기록을 위해 마취된 쥐를 준비하는 자세한 절차를 보여줍니다. 두개골에 접근하기 위해 두피를 절개하고, 정확한 위치에 구멍을 뚫어 전극을 설치하고 고정합니다. 그런 다음 텅스텐 마이크로 와이어 전극을 대상 위치에 삽입하여 데이터를 기록합니다.

쥐의 여러 부위에서 뇌 활동에 대한 생체 내 전기생리학적 기록

이 비디오는 무선 양방향 다채널 전극 장치를 쥐의 뇌에 이식하여 다채널 신경망을 기록하고 자극하는 절차를 보여줍니다.

쥐의 뇌에 무선 양방향 미세전극 시스템 이식

이 비디오는 실시간 발작 감지를 위해 마취된 쥐에 머리 전극 시스템을 이식하는 방법을 보여줍니다. 이 절차에는 자극 및 전극 기록, 치과용 시멘트로 고정, 헤드 마운트 증폭기에 연결하는 작업이 포함됩니다.

실시간 발작 감지를 위해 쥐 모델에 머리 전극 시스템 이식

이 비디오는 무선 송신기 시스템을 사용하여 설치류 새끼의 장기 연속 뇌파검사(EEG) 모니터링을 보여줍니다. 송신기에는 두 개의 기록 전극과 뇌 표면까지 확장되는 하나의 기준 전극이 포함되어 있습니다. 강아지를 기록실에 넣으면 강아지가 성인으로 발달하는 동안 EEG를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.

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