Name: Het onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 40 s
Description: Leer hoe individuele neuronen en lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen van de primaire visuele cortex sensorische informatie coderen met behulp van multi-contact laminaire elektroden.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Wij danken Gij Wang voor discussies en Sorin Pojoga voor gedragsverandering training. Ondersteund door de NIH EUREKA-programma, het National Eye Institute, het Pew Scholars Program, de James S. McDonnell Foundation (VD), en een NIH Vision Training Grant (BJH).

<ol><li>Hubel, D. H., Wiesel, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+fields+and+functional+architecture+of+monkey+striate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex.</a> J Physiol. 195, 215-243 (1968).</li>
<li>Mountcastle, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modality+and+topographic+properties+of+single+neurons+of+cat%27s+somatic+sensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex.</a> J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).</li>
<li>Nassi, J. J., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+processing+strategies+of+the+primate+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Parallel processing strategies of the primate visual system.</a> Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).</li>
<li>Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+orientation+tuning+in+macaque+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex.</a> Nature. 387, 281-284 (1997).</li>
<li>Martinez, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+field+structure+varies+with+layer+in+the+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex.</a> Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).</li>
<li>Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+neuronal+oscillations+as+a+mechanism+of+attentional+selection%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection.</a> Science. 320, 110-113 (2008).</li>
<li>Sun, W., Dan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer-specific+network+oscillation+and+spatiotemporal+receptive+field+in+the+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).</li>
<li>Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+superficial+and+deep+laminar+domains+of+activity+in+the+visual+cortex+during+rest+and+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).</li>
<li>Mitzdorf, U., Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitatory+synaptic+ensemble+properties+in+the+visual+cortex+of+the+macaque+monkey%3A+a+current+source+density+analysis+of+electrically+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials.</a> J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).</li>
<li>Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spatiotemporal+profile+of+visual+system+activation+revealed+by+current+source+density+analysis+in+the+awake+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque.</a> Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).</li>
<li>Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Striate+cortical+contribution+to+the+surface-recorded+pattern-reversal+VEP+in+the+alert+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey.</a> Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).</li>
<li>Amzica, F., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+substrates+and+laminar+profile+of+sleep+K-complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex.</a> Neuroscience. 82, 671-686 (1998).</li>
<li>Kandel, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular-synaptic+generation+of+sleep+spindles%2C+spike-and-wave+discharges%2C+and+evoked+thalamocortical+responses+in+the+neocortex+of+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat.</a> J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).</li>
<li>Sakata, S., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminar+structure+of+spontaneous+and+sensory-evoked+population+activity+in+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex.</a> Neuron. 64, 404-418 (2009).</li>
<li>Nicholson, C., Freeman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+current+source-density+analysis+and+determination+of+conductivity+tensor+for+anuran+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum.</a> J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).</li>
<li>Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-source+density+estimation+based+on+inversion+of+electrostatic+forward+solution%3A+effects+of+finite+extent+of+neuronal+activity+and+conductivity+discontinuities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities.</a> J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).</li>
<li>Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+calculating+current+source+density+%28CSD%29+analysis+without+resorting+to+recording+sites+outside+the+sampling+volume%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume.</a> J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Multi-unit opnames hebben een standaard geworden voor het analyseren van hoe de neurale netwerken in de cortex stimulus informatie te coderen. Gezien de recente ontwikkelingen in de elektrode-technologie, de uitvoering van de laminaire elektroden maakt een ongekende karakterisering van de lokale corticale circuits. Hoewel de multi-elektrode opnames bieden nuttige informatie over de neurale populatiedynamiek, meerdere laminaire elektroden kunnen hogere resolutie en meer informatie over de specifieke locatie van neuronen....

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van de apparatuur </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus nummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Nan microdrive systeem </td><td> Nan Instrumenten </td><td> NAN-S4 </td><td> Figuur 2. Aangepaste klemmen zijn nodig om de U-Probe gebruiken. Alles wat vermeld met uitzondering van de U-Probe wordt verzorgd door NAN instrumenten. </td></tr><tr><td> Schroef microdrives </td><td> MIT Machine winkel </td><td></td><td> Alles wat in staat is om een ​​gids buis vast aan de NAN netwerk moet geschikt zijn. </td></tr><tr><td> Roestvrij Staal geleidebuizen </td><td> Kleine onderdelen </td><td> B00137QHNS (1) of B00137QHO2 (5) </td><td> Deze zijn 60 in lang en op maat gesneden in het laboratorium met behulp van een Dremel handboor </td></tr><tr><td> Plexon U-Probe </td><td> Plexon, Inc </td><td> PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 </td><td> Zie U-Probe specificaties beschikbaar op <a href="www.plexon.com">www.plexon.com</a> Zie ook figuur 1. </td></tr></tbody></table> Tabel 1. Hardware. <table border="1"><tbody><tr><td> Naam van de Software </td><td> Vennootschap </td><td> Website </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> NAN-software </td><td> NAN </td><td> <a href="http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm">http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm</a> </td><td> Computer-interface vereist een extra seriële poort te bieden aan de Plexon systeem en de NAN hardware </td></tr><tr><td> Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB-programma&#39;s </td><td> Plexon </td><td> <a href="http://www.plexon.com/downloads.html#Software">http://www.plexon.com/downloads.html # Software</a> </td><td> Onder &#39;Installatie pakketten&#39; </td></tr><tr><td> NeuroExplorer </td><td> NeuroExplorer </td><td> <a href="http://www.neuroexplorer.com/">http://www.neuroexplorer.com/</a> </td><td> Onder &#39;Resources&#39; </td></tr><tr><td> CSDplotter Versie 0.1.1 </td><td> Klas H. Petterson </td><td> <a href="http://arken.umb.no/~klaspe/user_guide.pdf">http://arken.umb.no/ ~ klaspe / user_guide.pdf</a> </td><td></td></tr></tbody></table> Tabel 2. Software.

het onderzoeken van lokaal netwerk met behulp van multi-processing contact opnemen laminar electrode

Examining Local Network Processing using Multi-contact Laminar Electrode Recording

Corticale lagen zijn alomtegenwoordig structuren in heel neocortex 1-4 ​​die bestaan ​​uit zeer terugkerende lokale netwerken. In de afgelopen jaren is aanzienlijke vooruitgang geboekt in onze kennis van de verschillen in respons eigenschappen van de neuronen in de verschillende corticale lagen 5-8, maar er is nog veel linker om te leren over de vraag of en hoe neuronale populaties informatie te coderen in een laminaire-specifieke manier. Bestaande multi-elektrode-array technieken, maar informatief voor het meten van de reacties over vele millimeters van corticale de ruimte langs het corticale oppervlak, zijn niet geschikt om het probleem van de laminaire corticale circuits aanpak. Hier presenteren we onze methode voor het opzetten en het opnemen van individuele neuronen en de lokale veld potentialen (LFP&#39;s) over corticale lagen van de primaire visuele cortex (V1) gebruik te maken van multi-contact laminaire elektroden (figuur 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc). Onder meer de methoden zijn opname-apparaat de bouw, de identificatie van corticale lagen, en de identificatie van receptieve velden van de individuele neuronen. Het identificeren van corticale lagen, meten we de opgewekte reacties potentials (ERP) van de LFP tijdreeksen met behulp van full-field flitste stimuli. Vervolgens hebben we voeren current-source dichtheid (CSD) analyse om de polariteit inversie vergezeld van de sink-source configuratie aan de basis van laag 4 (de wastafel is in layer 4, later aangeduid als granulaire laag 9-12) te identificeren. Huidige-source dichtheid is nuttig omdat het een index van de locatie, richting, en de dichtheid van transmembraan stroom, waardoor we nauwkeurig te positioneren elektroden op te nemen van alle lagen in een penetratie 6, 11, 12.

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 onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode

Corticale lagen zijn overal voorkomende structuren in de neocortex1-4 die bestaan uit sterk recurrente lokale netwerken. In recente jaren is er aanzienlijke vooruitgang ...

Het algemene doel van deze procedure is om de methodologie te beschrijven waarmee we kunnen onderzoeken hoe individuele neuronen en lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen van de primaire visuele cortex sensorische informatie coderen. De procedure begint met een beschrijving van de constructie van het computergestuurde micro-drive-systeem en het gebruik van een multicontact laminaire elektrode voor de registratie in de primaire visuele cortex.De volgende stap is het uitvoeren van een paradigma voor opgeroepen respons-potentialen nadat de elektrode naar het doeltarget in de hersenen is voortgebracht. Vervolgens wordt een analyse van de huidige bronconcentratie gebruikt om de corticale lagen te identificeren op basis van de polariteitsomkering, vergezeld door de sync-bronconfiguratie. De laatste stap van de procedure is het uitvoeren van receptive field mapping en het analyseren van de verschillen in neurale activiteit als reactie op visuele stimulatie.Uiteindelijk kunnen resultaten worden behaald die laagspecifieke veranderingen in de codering van sensorische informatie aantonen. Hallo, mijn naam is Sarah Eagleman en ik ben een promovendus aan de University of Texas

examining-local-network-processing-using-multi-contact-laminar

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Whole-cell patch-clamp opnamen van auditieve zenuw vezel dendrieten in de binnenste haarcel lint synaps in het zoogdier slakkenhuis.

Postsynaptische Recordings op Afferente Dendrieten Contact opnemen met Cochlear binnenste haarcellen: Monitoring multivesiculaire release op een lint Synapse

We tonen variaties van de extracellulaire multi-unit opname techniek om geur-reacties van de consument te karakteriseren in de eerste drie fasen van de ongewervelde olfactorische pad. Deze technieken kunnen gemakkelijk worden aangepast aan ensemble activiteit onderzocht andere neurale systemen.

Multi-unit Opname Methoden om neurale activiteit karakteriseren in de Locust (<em&gt; Schistocerca Americana</em&gt;) Olfactorische Circuits

Multi-elektrode patch-clamp vormen een complexe taak. Hier laten we zien hoe, door het automatiseren van veel van de experimentele stappen is het mogelijk om het proces dat tot kwalitatieve verbetering van de prestaties en het aantal opnamen versnellen.

Een Computer-assisted Multi-elektrode Patch-clamp System

Verschillende elektrode coatings invloed neurale opname prestaties door veranderingen in elektrochemische, chemische en mechanische eigenschappen. Vergelijking van elektroden in vitro is relatief eenvoudig, maar vergelijken in vivo reactie wordt typisch gecompliceerd door variaties in elektrode / neuron afstand en tussen dieren. Dit artikel geeft een robuuste methode om neurale registrerende elektroden vergelijken.

Een methode voor het systematisch Elektrochemische en elektrofysiologische evaluatie van neurale registrerende elektroden

Gesloten-lus protocollen worden steeds gebruikelijker in de moderne elektrofysiologie. We presenteren een eenvoudige, veelzijdige en goedkope manier om complexe elektrofysiologische protocollen uit te voeren in corticale piramidale neuronen in vitro, met behulp van een desktopcomputer en een digitale acquisitiekaart.

Real-time Electrofysiologie: Met behulp van Closed-loop protocollen bij Probe Neuronale Dynamics and Beyond

Een eenvoudige en nieuwe techniek voor het registreren van afferent ontlading als gevolg van mechanische stimulatie van lancetvormige uiteinden van palissade-uiteinden die muisorenhuid-haarzakjes innerveren, wordt gepresenteerd.

Gecombineerde Registratie van mechanisch gestimuleerde Afferente Output en Nerve Terminal Etikettering Mouse haarfollikel Lanceolate Endings

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode voor gelijktijdige opname van co gelokaliseerde elektro-encefalografie (EEG) en multi-laminaire lokale veld potentieel in een narcose rat. Een burr gat geboord in de schedel voor het inbrengen van een micro-elektrode is aangetoond dat het te verwaarlozen vervorming van het EEG signaal veroorzaken.

Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

Het gecombineerde gebruik van micro-elektrode array-technologie en 4-aminopyridine-geïnduceerde chemische stimulatie voor het onderzoeken van nociceptieve activiteit op netwerkniveau in de dorsale hoorn van het ruggenmerg wordt geschetst.

Netwerkactiviteit opnemen in spinale nociceptieve circuits met behulp van micro-elektrodearrays

Op maat gemaakte micro-drives maken het mogelijk om corticale opnameplaatsen op submillimeters te richten met lineaire siliciumarrays.

Elektrofysiologie van laminaire corticale activiteit in het zijdeaapje

Hier presenteren we twee protocollen voor de registratie van micro-elektrocorticografie met hoge dichtheid (μEcoG) bij ratten en muizen, inclusief chirurgische, implantatie- en registratiemethoden. μECoG-opnames worden uitgevoerd in combinatie met laminaire polytrode-opname in de auditieve cortex van de rat of met optogenetische manipulatie van neurale activiteit in de somatosensorische cortex van de muis.

Multischaalonderzoek van corticale verwerking door integratie van laminaire polytrodes en optogenetica met micro-elektrocorticografie bij knaagdieren

Leer hoe individuele neuronen en lokale veldpotentialen in verschillende corticale lagen van de primaire visuele cortex sensorische informatie coderen met behulp van multi-contact laminaire elektroden.

Het onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode

Meer video's verkennen