$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Elektrofysiologie en drug injectie methoden worden veel gebruikt in de neurowetenschappen te bestuderen van neuronale activiteit en gedrag, in vivo, bij knaagdieren en primaten. In de afgelopen drie decennia, verbeteringen van de vroege injectrode modellen toegestaan een preciezere en minder invasieve techniek, en gelijktijdige opname en drug injectie op specifieke hersengebieden1,2,3. Voor primaten in het bijzonder is het vermogen om kleine volumes nauwkeurig te leveren met minimale weefselbeschadiging van cruciaal belang als de techniek moet worden gebruikt voor de studie van geavanceerde cognitieve functies waarvoor goed opgeleide dieren nodig zijn. Recente vooruitgang omvatten chronische elektrofysiologische en chemische metingen in combinatie met stimulatie met behulp van geïmplanteerde sondes4, en gecombineerde opname en microfluïdische drug levering is onlangs getest in knaagdieren5. Het injectrode-systeem dat hier wordt beschreven, maakt elektrofysiologische opname, stimulatie en precieze geneesmiddelafgifte mogelijk, en het is al met succes geïmplementeerd in meerdere primaat Labs6,7,8.
De toenemende beschikbaarheid van delicate, gespecialiseerde sensoren, zoals nano sensoren9,10 met neurowetenschappen toepassingen, vereist een betrouwbare methode voor het verkrijgen van de sonde door de dura mater zonder beschadiging van de fragiele nanoschaal apparaten of micro-elektrode tips.
We ontwierpen een microinjectrode systeem dat de technische uitdagingen overkomt van het combineren van deze methoden met behulp van gemakkelijk beschikbare, goedkope componenten, en vergemakkelijkt twee belangrijke functies: (i) de mogelijkheid om een fragiele experimentele sonde te plaatsen, zoals een micro-elektrode of nano sensor, door de dura mater en zenuwweefsel, beschermd tegen elke beschadiging. Deze functionaliteit maakt plaatsing van de experimentele sonde op gerichte locaties mogelijk, geleverd door het gebruik van de canule als een gids door het zenuwweefsel. (II) de mogelijkheid om een micro-elektrode te gebruiken om experimenten uit te voeren, waarbij elektrofysiologie-opnames en elektrische stimulatie met medicijn injectie worden gecombineerd.
Ons systeem gebruikt een geleidings buis om de Dura te penetreren, samen met een canule die zowel voor de levering van geneesmiddelen (bij gebruik van het systeem voor micro infusie) functioneert en extra bescherming biedt voor de micro-elektrode of nano sensor (zowel bij het passeren van de Dura als zenuwweefsel). Dit systeem kan eenvoudig worden geconstrueerd met veel commercieel verkrijgbare componenten, die goedkoop en gemakkelijk te vinden zijn. We minimaliseren penetratie schade door gebruik te maken van een kleine diameter canule (buitendiameter OD = 235 μm, binnendiameter ID = 108 μm).
Hier presenteren we stapsgewijze instructies voor de microinjectrode constructie en configuratie van het microfluïdische systeem. We verklaren de stappen die nodig zijn voor het gebruik van de microinjectrode, onafhankelijk of gekoppeld aan het microfluïdische systeem voor de injectie van geneesmiddelen. Een soortgelijke aanpak kan worden toegepast met elke fragiele experimentele sonde, zoals een nano sensor9,10. De sonde kan worden voor-of back-geladen in de canule (afhankelijk van het ontwerp), en zal worden beschermd tegen beschadiging bij het binnendringen van de Dura en zenuwweefsel. We bieden voorbeeldgegevens van een in vivo experiment met niet-menselijke primaten, waarbij we een Tungsten micro-elektrode gebruikten om elektrische stimulatie uit te voeren, en vervolgens muscimol geïnjecteerd in het frontale oogveld (FEF) terwijl het dier een door het geheugen geleide Saccade (MGS)-taak voerde.