Het huidige protocol beschrijft de constructie van op maat gemaakte micro-elektrode arrays om lokale veldpotentialen in vivo van meerdere hersenstructuren tegelijkertijd vast te leggen.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Het huidige protocol beschrijft de constructie van op maat gemaakte micro-elektrode arrays om lokale veldpotentialen in vivo van meerdere hersenstructuren tegelijkertijd vast te leggen.
Onderzoekers moeten vaak lokale veldpotentialen (LFP's) tegelijkertijd van verschillende hersenstructuren registreren. Het opnemen van meerdere gewenste hersengebieden vereist verschillende micro-elektrodeontwerpen, maar commercieel verkrijgbare micro-elektrode-arrays bieden vaak niet zo'n flexibiliteit. Hier schetst het huidige protocol het eenvoudige ontwerp van op maat gemaakte micro-elektrode-arrays om LFP's van meerdere hersenstructuren tegelijkertijd op verschillende diepten op te nemen. Dit werk beschrijft de constructie van de bilaterale corticale, striatale, ventrolaterale thalamische en nizige micro-elektroden als voorbeeld. Het geschetste ontwerpprincipe biedt flexibiliteit en de micro-elektroden kunnen worden aangepast en aangepast om LFP's van elke structuur op te nemen door stereotaxische coördinaten te berekenen en de constructie snel dienovereenkomstig te veranderen om verschillende hersengebieden in vrij bewegende of verdoofde muizen te targeten. De micro-elektrodeassemblage vereist standaard gereedschappen en benodigdheden. Met deze aangepaste micro-elektrode-arrays kunnen onderzoekers eenvoudig micro-elektrode-arrays in elke configuratie ontwerpen om neuronale activiteit te volgen, waardoor LFP-opnames met een milliseconderesolutie worden geleverd.
Local field potentials (LFP's) zijn de elektrische potentialen die worden geregistreerd vanuit de extracellulaire ruimte in de hersenen. Ze worden gegenereerd door ionenconcentratie-onevenwichtigheden buiten neuronen en vertegenwoordigen de activiteit van een kleine, gelokaliseerde populatie neuronen, waardoor de activiteit van een specifiek hersengebied nauwkeurig kan worden gevolgd in vergelijking met de EEG-opnames op macroschaal1. Als schatting komen de LFP-micro-elektroden gescheiden door 1 mm overeen met twee totaal verschillende populaties van neuronen. Terwijl eeg-signaal wordt gefilterd door hersenweefsel, hersenvocht, schedel, spier en huid, is het LFP-signaal een betrouwbare marker van lokale neuronale activiteit1.
Onderzoekers moeten vaak tegelijkertijd LFP's van verschillende hersenstructuren registreren, maar commercieel beschikbare micro-elektrode-arrays bieden vaak niet zo'n flexibiliteit. Hier beschrijft het huidige protocol volledig aanpasbare, gemakkelijk te construeren micro-elektroden om tegelijkertijd LFP's op te nemen vanuit elk gewenst hersengebied op verschillende diepten. Hoewel LFP's uitgebreid zijn gebruikt om de neuronale activiteit van een specifiek hersengebied vast te leggen 2,3,4,5,6,7,8,9, maakt het huidige eenvoudig aanpasbare ontwerp het mogelijk om LFP's op te nemen vanuit meerdere oppervlakkige of diepe hersengebieden 11,12 . Het protocol kan ook worden aangepast om elke gewenste micro-elektrode-array te construeren door stereotaxische coördinaten van de hersengebieden te bepalen en de array dienovereenkomstig samen te stellen. Deze micro-elektroden met een bemonsteringsfrequentie van 10 kHz en een weerstand van 60-70 kΩ (2 cm lengte) stellen ons in staat om LFP's met milliseconde precisie op te nemen. De gegevens kunnen vervolgens worden versterkt door een 16-kanaals versterker, gefilterd (low pass 1 Hz, high pass 5 kHz) en gedigitaliseerd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het huidige werk is goedgekeurd door de University of Virginia Animal Care and Use Committee. C57Bl/6 muizen van beide geslachten (7-12 weken) werden gebruikt voor de experimenten. De dieren werden gehouden op een 12 uur licht / 12 uur donkere cyclus en hadden ad libitum toegang tot voedsel en water.
1. Micro-elektrode constructie

Figuur 1: Schema van de micro-elektrodeconstructie. (A) Opstelling van draden op het platform met spanningsstaven onder de draden. (B) De opening tussen de draden. (C) Vier stukken plastic worden op de draden gelijmd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Ctx | Str | VL | SNR | |
| AP (voorste/achterste) | 2.2 | 1.2 | -1.3 | -3.3 |
| ML (mediaal/lateraal) | 1.8 | 1.5 | 1 | 1.5 |
| DV (Dorsaal/Ventraal) | 0.5 | 3.5 | 4 | 4.75 |
| Lengte elektrode | 4 | 4.75 | 5.25 | 6 |
Tabel 1: Stereotaxische implantatiecoördinaten en afmetingen van de micro-elektroden.
2. Micro-elektrode array assemblage

Figuur 2: Micro-elektrode constructie en afmetingen. (A) Vier paar elektroden gevormd nadat de draden met een schaar waren doorgesneden, zoals aangegeven in figuur 1C (2 paar Ctx-VL-elektroden en 2 paar Str-SNR-elektroden). Plaats diepe structuurelektroden (VL en SNR) in de glazen buizen en lijm hun basis op plastic (rode stippen). (B) Bovenaanzicht: De elektrodeparen van (A) worden in een stapel gelijmd om de micro-elektrodekern te creëren. Rode lijnen geven lijmlijnen aan. (C) Vooraanzicht van (B). (D) De dikke draad was bevestigd aan de micro-elektroden. (E) De draden zijn gegroepeerd zoals aangegeven en de geïsoleerde uiteinden worden afgeschraapt en in 2 cm gesneden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
3. Micro-elektrode aansluiting op de headset

Figuur 3: Micro-elektrode-implantatie. (A) De corticale elektroden zijn gebogen zoals aangegeven. (B) De draden worden gescheiden om lussen aan de uiteinden te maken. (C) De flux (bij de rode stippen) en lusdraden worden aan de 10-pins headset gesoldeerd, zodat elke draad naar de juiste pin gaat. (D) De headset is geïmplanteerd om LFP's op te nemen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
4. Markering van de locatie van de elektrode na opnames
5. Meten van de elektrodeweerstand
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In dit werk werden de LFP-micro-elektroden gebruikt om de aanvalsverspreiding door de basale ganglia11 in kaart te brengen. Gelijktijdige LFP-opnames werden uitgevoerd vanuit de rechter premotorische cortex (waar de aanvalsfocus lag) en de linker VL, striatum en SNR (figuur 4). De aanvang van de aanval werd geïdentificeerd als een afbuiging van het spanningsspoor ten minste tweemaal de uitgangswaarde (figuur 4A, rode pijl). De vermogenssp...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Historisch gezien zijn micro-elektrode-arrays uitgebreid gebruikt om neuronale activiteit te registreren van een specifiek hersengebied van belang 2,3,4,5,6,7,8,9,13. Ons eenvoudige micro-elektrodeontwerp maakt het echter ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door het National Institute of Health (RO1 NS120945, R37NS119012 tot JK) en het UVA Brain Institute.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Amplifier 16-Channel | A-M Systems | Model 3600 | Amplifier |
| Cranioplasty cement | Coltene | Perm Reeline/Repair Resin Type II Class I Shade - Clear | Cement om microelektroden vast te houden |
| Cryostat Microtome | Precisionary | CF-6100 | Om hersenen te snijden |
| Diamel-coatednikkel-chroomdraad | Johnson Matthey Inc. | 50 µm | Microelektrode draad |
| Dremel | Dremel | 300 Series | Om gaten in muizenschedel te boren |
| Epoxy | CEC Corp | C-POXY 5 | Snel uithardende lijm |
| Hemostat | Elke | Om de headset vast te houden | |
| Pincet | Elke | Om microelektroden vast te houden | |
| Lichtmicroscoop | Nikon | SMZ-10 | Om de uitlijning te zien |
| Ohmmeter | Elke | Om weerstand te meten | |
| Pinnen (Headers en bijpassende Sockets) | Mill-Max | Interconnects, 833 serie, 2 mm raster tanden vleugel oppervlakte montage headers en sockets | Om microelektroden aan te bevestigen |
| Polymicro Tubing Kit | Neuralynx | ID 100 ± 04 µm, OD 164 ± 06 µm, coatingdikte 12 µm | Glasbuizen |
| Pulsstimulator | A-M Systems | Model 2100 | Om de locatie van de microelektrode aan het einde van de opnamen te markeren |
| Schaar | Elke | Om microelektroden te snijden | |
| Superlijm | Gorilla | Kleefstof | |
| Dikke draad 0,008 inch – 0,011 inch | A-M Systems | 791900 | Dikke draad om de microelektrode array vast te houden |
| Dunne draad 0,005 inch - 0,008 inch | A-M Systems | 791400 | Dunne draad voor referentie en aarding |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen