Het onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode
8 september 2011
Een fundamenteel probleem in ons begrip van corticale circuit is hoe netwerken in verschillende corticale lagen coderen zintuiglijke informatie. We beschrijven hier elektrofysiologische technieken gebruik te maken van multi-contact laminaire elektroden voor single-eenheden en lokale veld mogelijkheden en de huidige analyses opnemen corticale lagen te identificeren.
Het algemene doel van deze procedure is om de methodologie te beschrijven die ons in staat stelt om te onderzoeken hoe individuele neuronen en lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen van de primaire visuele cortex. In code sensorische informatie. De procedure begint met het beschrijven van de constructie van het computergestuurde micro drive systeem en het gebruik van een multi-contact laminare elektrode voor de opname in de primaire visuele cortex.
De volgende stap is om een opgeroepen responspotentiaal paradigma uit te voeren nadat de elektrode is geavanceerd naar het doelhersengebied. Na deze huidige bron dichtheidsanalyse wordt gebruikt om de corticale lagen te identificeren volgens de polariteitsinversie, vergezeld van de sync-bronconfiguratie. De laatste stap van de procedure is het uitvoeren van receptieve veld mapping en het analyseren van de verschillen in neurale activiteit in reactie op visuele stimulatie.
Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die laagspecifieke veranderingen in het coderen van sensorische informatie laten zien. Hallo, mijn naam is Sarah Eagleman en ik ben een afstudeerstudent aan de University of Texas Medical School in Houston. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals multi-elektrode arrays, is dat de U-sonde neurale activiteit kan registreren over vele millimeters cortex gelijktijdig in een enkele penetratie.
Hallo, mijn naam is Brian Hansen. Ik ben een afstudeerstudent die werkt aan de University of Texas Medical School in Houston. Deze methode kan sleutelvraagstukken in het neurowetenschappelijk veld beantwoorden, door te onderzoeken of en hoe informatie wordt verwerkt op een lamijn-specifieke manier.
Om de naam elektrode drive assembly te construeren, verzamel eerst de nodige gereedschappen en onderdelen, inclusief de geleidebuizen, geleidedraad, complete Dremel, set naamgereedschappen en onderdelen, en de U-sonde. Meet de geleidebuizen zodat ze, wanneer ze aan het opnameapparaat worden bevestigd, lang genoeg zijn om op de dura te rusten zonder deze te beschadigen. Vervolgens, na het meten van de diepte van de opnamekamer, snijd de geleidebuizen naar de gemeten lengte van ongeveer vijf tot zeven centimeter terwijl de geleidebuizen worden gesneden.
Probeer ervoor te zorgen dat er geen metalen fragmenten in de buis komen. Gebruik een stijve draad die kleiner is dan de binnendiameter van de geleidebuis om eventuele metalen fragmenten in de buis te verwijderen. Plaats vervolgens het naamraster in de naambasis.
Draai de klemknopf en de rasterschroef vast. Identificeer vervolgens het opnamegebied van belang en positioneer de microdrive torens over dat gebied. Nadat het gebied van belang is geïdentificeerd, brengt u de geleidebuis naar buiten door de bodem van het raster totdat deze ongeveer één tot twee millimeter buiten de naamkamer is.
Vervolgens monteert u twee klemmen op elke NA microdrive toren. Een motor drijft de bovenste klem aan, terwijl de onderste klem vast of los kan worden geplaatst. De bovenste klem is bevestigd aan de versterkingsbuis van de U-sonde.
Bevestig de onderste klem aan de geleidebuis en breng een kleine hoeveelheid superlijm aan om de geleidebuis op zijn plaats te bevestigen. De twee klemmen zorgen voor stabiliteit en precisie van het systeem. Lijn de punt van de U-sonde zorgvuldig uit met de bovenkant van de geleidebuis en leid de U-sonde door de geleidebuis totdat u de toren aan de hoofdbasis kunt bevestigen.
Pas de positie van de toren aan met de duimschroef zodat er geen extra spanning op de U-sonde of geleidebuis komt. Plaats het naamsysteem op de cilinderbasis en verbind de motorkabels met de overeenkomstige torens. Als u meerdere torens gebruikt, worden kleur gecodeerde kabelbinders gebruikt om te helpen onderscheid maken tussen motorkabels en torens, gebruik het naam softwareprogramma om de U-sonde te laten avanceren, door een doelpositie in te stellen die de U-sonde automatisch naar die locatie laat bewegen of door te klikken op de naam software-interface, laat de U-sonde bewegen zodat minimaal 10 millimeter van de punt door de geleidebuis gaat tot voorbij het einde van de naamkamer.
Steriliseer de U-sonde door deze 20 tot 30 minuten in metro side geactiveerde aldehyde-oplossing te plaatsen voordat de naambasis aan de geïmplanteerde opnamekamer wordt bevestigd. Spoel daarna de U-sonde en de naambasis met steriele water nul. De naamsoftware lokaliseert door de U-sonde terug te trekken zodat de punt zich net binnen de geleidebuis in de naamsoftware bevindt.
Klik op nul voor alle posities. Bevestig de naambasis aan de geïmplanteerde opnamekamer en draai alle vier de schroeven vast. Lijn vervolgens de basis uit volgens een pin die zich aan de zijkant van de opnamekamer bevindt.
Draai alle vier de schroeven opnieuw vast en zorg ervoor dat de naambasis stevig is bevestigd aan de opnamekamer. Om te voorbereiden op het verder opnemen, wordt de U-sonde geaard en beschouwd als zwevend volgens de grond- en referentieanwijzingen. Dit wordt bereikt door de draad te plaatsen die aan de jumper is bevestigd.
Op de onderste connectoren worden hoofdtrappen bevestigd aan de U-sonde connector en vervolgens worden de versterkerkabels aangesloten en geaard. De U-sonde wordt aanvankelijk ongeveer één tot twee millimeter snel en krachtig geavanceerd. Stel de snelheidsparameter in op 0,1 tot 0,2 millimeter per seconde en de dieptestap op 0,2 tot 0,3 millimeter.
Deze waarden zorgen ervoor dat de U-sonde de dura schoon kan doorboren en is een belangrijke eerste stap in de opname. Eenmaal door de dura, verlaag de snelheid tot 0,50 tot 0,1 millimeter per seconde en verlaag de dieptestap tot 0,5 tot 0,1 millimeter. Het doel is om de U-sonde zo soepel en langzaam mogelijk te laten bewegen, zodat er geen weefsel wordt beschadigd.
Een van de indicaties dat de sonde de hersenen is binnengedrongen, is een verandering in de amplitude van de LFP vergezeld van een vermindering van het geluidsniveau om te verifiëren dat de elektrode alle corticale lagen overspant, meet u de verandering in amplitude in reactie op de
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methodologie voor het onderzoeken hoe individuele neuronen en lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen van de primaire visuele cortex sensorische informatie coderen. Het gebruik van multi-contact laminare elektroden maakt gedetailleerde elektrofysiologische opnamen mogelijk.
Belangrijke onderzoekscomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Elektrofysiologie
- Corticale circuiterie
Achtergrond
- Het begrijpen van corticale circuiterie is cruciaal voor het interpreteren van sensorische informatieverwerking.
- Verschillende corticale lagen kunnen sensorische informatie op verschillende manieren coderen.
- Elektrofysiologische technieken bieden inzicht in neurale activiteit.
- Multi-contact laminare elektroden maken nauwkeurige opnamen mogelijk van verschillende corticale lagen.
Doel van het onderzoek
- Om te onderzoeken hoe individuele neuronen reageren op visuele stimuli.
- Om lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen te analyseren.
- Om corticale lagen te identificeren met behulp van stroombrondichtheidsanalyse.
Gebruikte methoden
- Constructie van een computergestuurd micro-drive-systeem.
- Gebruik van multi-contact laminare elektroden voor opname.
- Evoked response potentiaal paradigma om neurale activiteit te beoordelen.
- Receptieve veld mapping om reacties op visuele stimulatie te analyseren.
Belangrijkste resultaten
- Identificatie van corticale lagen op basis van polariteitsinversie.
- Er werden verschillen in neurale activiteit in reactie op visuele stimuli waargenomen.
- Inzichten in hoe sensorische informatie wordt verwerkt in de primaire visuele cortex.
- Demonstratie van de effectiviteit van de multi-contact laminare elektrode techniek.
Conclusies
- De methodologie maakt een gedetailleerde onderzoek van corticale laagactiviteit mogelijk.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de codering van sensorische informatie.
- Elektrofysiologische technieken zijn waardevol voor neurowetenschappelijk onderzoek.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Understanding laminar-specific neural encoding in cortical circuits provides mechanistic insights for target validation in neuroscience drug discovery. This method enables precise dissection of layer-specific signal processing, supporting hypothesis testing of cortical targets involved in sensory perception and neurological disorders. By resolving microcircuit dynamics, it enhances predictive confidence in target engagement and pathway modulation strategies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates laminar-specific neuronal responses to assess target engagement within defined cortical microcircuits.
- Operational Value: Enables functional validation of targets by linking molecular manipulation to layer-resolved electrophysiological outputs.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking by clarifying whether a target modulates supragranular, granular, or infragranular processing streams.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates standardized, laminar-resolved LFP and multi-unit activity readouts for compound screening in disease-relevant cortical models.
- Quantitative Output: Provides current source density (CSD) profiles as a layer-specific biomarker of synaptic current flow and network activation.
- Reproducibility: Enables consistent electrode positioning across sessions via ERP and CSD-guided targeting, supporting longitudinal pharmacological studies.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Applicable to models of cortical dysfunction where laminar disruption is implicated, such as in schizophrenia or Alzheimer’s disease.
- Translational Continuity: Bridges in vitro target effects to in vivo laminar network phenotypes, supporting biomarker-aligned target selection.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by revealing whether a compound alters pathogenic laminar signaling patterns.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by enabling target validation through laminar-specific functional readouts, preceding lead optimization and preclinical efficacy testing.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of cortical targets by isolating layer-specific neural responses to pharmacological or genetic perturbations.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible electrophysiological profiles across cortical layers for evaluating compound effects on network excitability.
- Analytics: Generates CSD and ERP metrics that quantify transmembrane current flow and evoked potential dynamics as objective measures of target modulation.
- Translational Research: Connects molecular target engagement to laminar circuit function, enabling biomarker-informed extrapolation to disease models.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable platform for cross-project laminar profiling in cortical target programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by resolving whether target effects originate in specific cortical layers or cell types.
- Operational Value: Standardizes laminar targeting via CSD-guided electrode placement, enhancing inter-experiment and cross-site reproducibility.
- Strategic Value: Improves target selection confidence by linking modulation to defined laminar processing pathways, reducing late-stage attrition due to unexpected circuit effects.
- Portfolio Impact: Enables risk-stratified prioritization of targets based on their demonstrated influence on canonical cortical microcircuits.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrophysiology, surgical implantation, and extracellular signal processing.
- Dependent on precision microdrive systems, multi-contact laminar electrodes, and amplifiers with sufficient spatial and temporal resolution.
- Necessitates standardized protocols for ERP elicitation, CSD computation, and receptive field mapping to ensure laminar targeting consistency.
- Adaptation across species or disease models may require adjustments in electrode depth, conductivity assumptions, and stimulus parameters.
- Limited by the need for acute or chronic preparations with stable cortical access and signal quality over recording sessions.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:44
NAN Microdrive Construction
3:38
U-Probe Sterilization
5:00
Advancing the U-Probe for Recording
6:33
Identifying and Verification of Cortical Layers
9:56
Receptive Field Mapping and Identification of Individual Neurons
11:50
Representative Results for Local Network Processing
13:08
Conclusion
