Name: Grootschalige Opname van Neuronen door Movable Silicon Probes in Behaving Knaagdieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-03-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 17 min 37 s
Description: Leer grootschalige elektrofysiologische opnamen met siliconen probes bij wakke, gedragende knaagdieren. Deze methode omvat fabricage van microdrives, bevestiging van probes en implantatie voor chronische registraties van neurale activiteit.

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

Marie Curie International Outgoing Fellowship (Europese Unie FP/2007-2013 subsidieovereenkomsten # 221834 en 254780), JD McDonnell Foundation, NSF Grant SBE 0542013, National Institutes of Health Grant NS034994, National Institute of Mental Health Grant MH5467 en het Howard Hughes Medical Institute (Janelia Farm Research Campus subsidie).

1. De bouw van de microdrive Alle stations zijn van dezelfde basis-elementen: een bewegend deel, waarbij de elektrode en een vast deel, dat is verankerd aan de schedel draagt. Een ideale microdrive maakt glad, maar lang genoeg reizen van de elektrode in meerdere kleine stappen, is stevig genoeg om onbedoelde bewegingen van de elektrode, gemakkelijk te manipuleren door de experimentator zonder zich te bemoeien met het gedrag van het dier, klein van formaat en licht in gewicht te voorkomen. Als gevolg van deze tegenstrijdige eisen verschillende stations suite verschillende toepassingen. Slechts 4 onderdelen zijn nodig om onze basis-station te bouwen: een koperen platte kop schroef, een bijpassende moer, een kunststof brug bereid uit een enkele rij pin header en twee op maat gesneden koperen platen. <ol><li> Break een 3-pins stuk uit de kop </li><li> Trek de middelste pin. </li><li> Vergroot het gat door het boren van door met een boor grootte # 55. </li><li> Snijd een egelezen met de 00-90 kraan. </li><li> Knip twee stukken uit de koperen plaat. </li><li> Vijl de randen van de platen met een Dremmel. </li><li> Boor een gat in het midden van de beide stukken met behulp van een boor grootte # 65. </li><li> Monteer de aandrijving stukken, zodat de koperen platen zijn het aanraken van de pinnen. Om dit te bereiken, plaatst de koperen schroef door, achtereenvolgens, de koperen plaat, de schroefdraad pin header gat, de tweede koperen plaat, en de moer. Draai de schroef voorzichtig, zodat het geheel stabiel is. </li><li> Soldeer de pin eindigt op de koperen platen. </li><li> Vijl het uitstekende einde van de schroef. </li><li> Soldeer de moer op de schroef. Zorg ervoor dat te solderen de moer op de koperen plaat. </li><li> Test de beweging van de aandrijving: draai de schroef met de klok mee aan de kunststof brug te verheffen. </li></ol> 2. Voorbereiden van de silicium-sonde Alvorens de sonde naar het station, om extra isolatie aan de hechting gebied van de sonde naar cerebr te voorkomenospinal vloeistof (CSF) of vochtigheid van de productie van kortsluiting: <ol><li> Weeg en meng de Sylgard elastomeer componenten in een 10:1 verhouding. </li><li> Met behulp van een geslepen katoen applicator, passen de Sylgard naar de bovenkant van de sonde. </li><li> Laten drogen in een voorverwarmde oven bij 60 ° C gedurende 2 uur. </li></ol> Om ervoor te zorgen dat de opname sites zijn zonder enige puin, de sonde tips moeten worden gereinigd: <ol start="4"><li> Bereid een 4% verdunning van Contrad reinigingsmiddel. </li><li> Laat de sonde in de wasmiddel weken bij 63 ° C gedurende ten minste 2 uren. </li><li> Spoel het reinigingsmiddel weg door dompelen de sonde herhaaldelijk in gedestilleerd water. </li></ol> Alvorens de sonde naar het station, moet de impedantie van iedere locatie worden gecontroleerd: <ol start="7"><li> Dompel de sonde in 0,9% zoutoplossing, en sluit deze aan een impedantie-meter. Als er te veel opname sites hebben verkeerde impedantie, herhaalt u de stappen 2.4-2.6 of overwegen om een ​​andere sonde.Hier gebruiken we een impedantie Conditioning Module van Frederick Haer, Co (FHC), gecombineerd met een zelfgemaakte kanaalkiezer. Als alternatief kan een niPOD door NeuroNexus, Inc of NanoZ door Neuralynx, Inc maakt het monitoren van de impedantie van de probe kanalen tegelijk. </li></ol> 3. Het aanbrengen van de sonde naar de Microdrive <ol><li> Met behulp van een scheermesje, snij meerdere groeven in de brug naar een robuust oppervlak te creëren. </li><li> Appose de sonde naar de brug van het station. Deze procedure gaat het beste onder een operatiemicroscoop, door te oordelen de aandrijving met een klem en het aanpassen van de sonde door een micromanipulator, zodat de schachten perfect parallel met de drive schroef. Dit zorgt ervoor dat tijdens de promotie, de sonde Shanks beweging in het hersenweefsel, zonder &#39;knippen&#39; doorheen. De exacte diepte van de meetpennen opzichte van de basis van de aandrijving worden bepaald in dit stadium, rekening houdend met de diepte van de beoogde structuur van het oppervlak van deschedel. </li><li> De sonde wordt vervolgens op de brug met grip cement. </li><li> Optioneel: voor de visualisatie van de probe baan in de hersenen Dii oplossing (1-2% verdund in ethanol) kan worden aangebracht op de achterkant van de sonde in dit stadium. </li></ol> 4. Voorbereiden van de schedel Voorafgaand aan chirurgie, wordt de referentie en massa-elektroden en de delen van de on-kop Faraday kooi bereid: <ol><li> Snij twee 2 &quot;lange stukken koperdraad en soldeer een uiteinde van elke geïsoleerde koperdraad ongeveer 1 mm. </li><li> Met behulp van een naald, schraap het hoofd van een 00 tot 90, 1/8 &quot;roestvrij stalen schroeven en soldeer een stuk koperdraad aan. Solderen zoals roestvrij staal aardschroef-elektroden, moet een passend flux (bijv. N-3 Alle doel flux van La-Co) en hoge soldeerstift temperaturen. voorzichtig voorkomen dat soldeer stromen in de groef van de schroef. Dit zal gebruikt worden als de massa-elektrode. Herhaal dit met een andere schroef en koperdraad voor te bereidende referentie electrode. </li><li> Knip Trapezium stukken uit kopergaas. Deze stukken worden samengevoegd tot het headstage beschermen. </li></ol> Chirurgische instrumenten en voorbereiding zijn dezelfde als gebruikt in tal van kleine dieren operaties. De hele operatie wordt gedaan onder diepe isofluraananesthesie, met behulp van aseptische omstandigheden, volgens de NIH goedgekeurde richtlijnen. Let op dat de (pseudo) chirurgie in deze video is alleen bedoeld ter illustratie. Voor de juiste zichtbaarheid en filmen doeleinden, een aantal voorbereidende stappen, chirurgische voorzorgsmaatregelen en postoperatieve procedures worden niet getoond / zichtbaar of besproken. Voor de ingreep, moeten alle onderdelen en benodigdheden worden gesteriliseerd, nadat zij de juiste procedures (zie Richtlijnen voor het Survival Rodent Chirurgie; http://oacu.od.nih.gov/ARAC/surguide.pdf). Tijdens de operatie wordt een steriel veld op de schedel voorbereid en geïsoleerd door steriele doeken. Aan het einde van de chirurgie een breed spectrum antibiotica islokaal pplied en een langwerkende pijnstiller wordt intramusculair gegeven (bijv. buprenorfine, [Buprenex] 0,05 mg / kg). Daarnaast pijnstiller (bijvoorbeeld Ibuprofen) is voorzien in het drinkwater op ongeveer 60 mg/kg/24 uur gedurende 5 dagen. Voor een goede chirurgische en anesthesie procedures, raadpleeg dan geschikte bronnen 12. <ol start="4"><li> Plaats het dier in de stereotaxische apparaat, scheren en reinigen de hoofdhuid 13. </li><li> Snijd de huid langs de middellijn en duw opzij de hoofdhuid. Verwijder het periost, reinig en droog de schedel. </li><li> Meet de locatie en de afstand tussen bregma en lambda, en bepaalt de x-en y-coördinaten van de sonde implantatie daarvan met behulp van een atlas stereotaxische 14. Markeer de site door schrapen een kruis op de schedel met een scalpel. </li><li> Boor de schedel met een ronde kop boor (grootte ¼) en de drive ondersteuning schroeven (roestvrij staal, 000-120, 1/16 &quot;), halverwege in het bot, op verschillende bot-platen op de top eennd aan de zijde van de schedel. De schroeven zal ankers om veilig band het hoofddeksel aan de schedel. </li><li> Boor gaten boven het cerebellum en steek de grond en referentie-elektroden bereid in stap 4.2. Voor het opnemen locale veldpotentialen (LFP), de keuze van de referentie locatie cruciaal. Deze site is gekozen omdat de kleine hersenen LFP is de kleinste van alle corticale gebieden en spieren artefacten zijn minimaal op deze middellijn locatie. </li><li> Breng dentine activator (Metabond kit) met een kleine borstel over het gehele oppervlak van de schedel. Spoel het met 0,9% zoutoplossing. </li><li> Breng tandheelkundige cement (Metabond kit, volg instructies van de fabrikant voor het mengen van) op de schedel, met zorg voor anker schroeven en grond-en referentie-elektroden, maar het verlaten van de sonde implantatieplaats duidelijk. </li><li> Zet de vier kopergaas kleppen (opgesteld in stap 4.3) aan de schedel. Voor deze, verstevigen de smalle basis van elk van hen tot de voorste, links, rechts, en de achterste zijkanten van de schedel. The koper nooit in direct contact met het bot, maar altijd gescheiden door een laag van cement. </li></ol> 5. Voorbereiding van de hersenen oppervlak <ol><li> Met behulp van een ronde kop boor, boor rond de implantatie site in meerdere fasen, terwijl vaak irrigatie het bot met een zoutoplossing. </li><li> Verwijder voorzichtig het bot klep en irrigatie van de hersenen oppervlak. </li><li> Voor het inbrengen van een meerdere schacht probe, is een brede strook van dura verwijderd. Twee instrumenten nodig zijn om de dura te verwijderen: een scalpel en een haak bereid uit een insect naald (als alternatief, een standaard wolfraam micro-elektrode). Buig de punt van de naald door te drukken tegen een hard oppervlak (bijv. glas microscoop dia), en bevestig deze aan een handvat (hier, een stuk van houten Q-tip, als alternatief een microdissecting naaldhouder). </li><li> Til de dura met de haak, en snijd hem met een scalpel. Extra zorg wordt besteed om te voorkomen dat schade aan de pia, schepen en het oppervlak van de neocortex. Kleine bloedingen kunnen worden opgelostdoor zoutoplossing irrigatie. Als ernstige bloeding optreedt of de neocortex in gevaar wordt gebracht op welke wijze dan moet men overwegen beëindiging van de operatie en het voorbereiden van een ander dier. </li></ol> 6. Implantatie van de sonde In dit stadium worden de dichtheid en de oriëntatie van corticale oppervlakteschepen zorgvuldig geëvalueerd. Stereotaxisch coördinaten worden aangepast omdat de sonde naar de hersenen binnendringen in een omgeving van grotere schepen. Voor de implantatie, kan het aandrijfaggregaat worden gehouden met een alligator clip bevestigd aan de stereotaxische houder. Blijvend vrij zicht van de hersenen oppervlak en de tips van de sonde zijn van cruciaal belang voor een succesvolle penetratie. <ol><li> Langzaam lager de sonde tot ongeveer 1 mm boven het beoogde doel, waarbij steeds bevloeien craniotomie met zoutoplossing. Voor neocorticale opname worden de meetpennen neergelaten in de cortex ongeveer 0,5 mm en weer opgeheven nabij het oppervlak. </li&gt; <li> Sluit de craniotomie door een warme gesmolten mengsel van was en paraffineolie via een naald (10 20 g was in 10 ml paraffineolie, verwarmd op 65 ° C). Voor toepassing, koelen mengsel tot 30 ° C en testen dichtheid. Het moet zacht genoeg om gemakkelijk sonde beweging mogelijk te maken). Om een ​​volledige dekking te vergemakkelijken, kan het mengsel worden gesmolten ter plaatse door het benaderen van de geharde was met de punt van een micro-cauterizer. </li><li> Bevestig de onderkant van de aandrijving van de schedel met grip cement, let daarbij goed op weg de moer vrij om te draaien. Het is van groot belang om ongewenste &quot;bump&quot; van de aandrijving vermijden dit stadium anders probe beschadigen cortex. Nadat het station is bevestigd aan de schedel, moet soepele beweging van de sonde worden gecontroleerd. </li><li> Cement het connectordeel van de sonde op de schedel. </li></ol> 7. Het bouwen van de op-kop kooi van Faraday <ol><li> Trek en de kopergaas kleppen monteren in een beschermende cilinder rond de sonde en drive. De cilinder dient ook als een elektrische schild tegen omgevingslawaai en de trage golven artefacten die door de in rekening gebrachte snorharen in het gedrag van dieren. </li><li> Stel de cilinder hoogte door het wegsnijden van overtollig materiaal, zodat de koper gaas is gelijk met de bovenkant van de sonde connector. </li><li> Soldeer de draden van de referentie-en grond schroeven om de betreffende pinnen van de connector. Ook solderen aangrenzende kopergaas flappen samen om hun elektrische continuïteit te waarborgen, en soldeer de aardedraad aan op de koperen mesh. </li><li> Een laag van greep op de kopergaas te versterken en om direct contact tussen het metaal en het dier huid te voorkomen. Optioneel, breng een laag van epoxyhars verder te versterken de hoofdband. </li><li> Test de beweging van de aandrijving schroef. </li><li> Bedek de bovenkant van de hoofdband met een stuk gesneden uit een rubberen handschoen. </li></ol> 8. Opnemen in de vrij bewegende dieren <ol><li> Na appropriaten post-operatieve zorg, sluit het dier om de opname met behulp van een hoge impedantie headstage en een lichtgewicht, Ultraflexibele meeraderige kabel. Tegenwicht van het gewicht van de hoofdband. </li><li> Test de kwaliteit van het opnemen van elke dag in de homecage. De ligging van het registratiespoor gebieden wordt beoordeeld door twee bakken eenheid patronen en de vorm van de lokale veldpotentialen. Geleidelijk te verlagen de sonde door de schroef door kleine stappen (typisch 1/8 tot 1/4 draai per dag, dat wil zeggen 35-70 micrometer) tot de beoogde structuur is bereikt. </li></ol> 9. Representatieve resultaten Elektrofysiologische signalen (lokale veld potentieel en eenheid activiteit) zijn afhankelijk van de opgenomen structuur en het huidige gedrag van het dier. Figuur 1 laat voorbeelden zien van 32-kanaals CA1 hippocampus-opnamen, terwijl de rat is het verkennen van een open veld. Let op de prominente 8 Hz (theta band) oscillatie van het lokale veld potentieel tijdens de verkenning met superimposed spiking op meerdere schachten en sites (voorbeelden van spikes aangegeven met pijlpunten). Om neuronale eenheid activiteit te analyseren, zijn spikes gedetecteerd en gesorteerd in afzonderlijke eenheden met behulp van cluster analyse van hun golfvormen 15-16. <img src="/files/ftp_upload/3568/3568fig1.jpg" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. CA1 hippocampus opnames in het gedrag rat met een 4 x 8 schachten plaatsen silicium sonde. Opnamen zijn breedband en bemonsterd op 20 000 Hz, die het mogelijk maakt om te studeren zowel lokale veld mogelijke trillingen (bijv. &quot;theta&quot; band 8 Hz ritme) en neuronale spiking activiteit. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3568/3568table1_lg.jpg"><img src="/files/ftp_upload/3568/3568table1.jpg" alt="Tabel 1" /></a> Tabel 1. Alternatieven voor reagentia en apparatuur.

<ol><li>Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-frequency+network+oscillation+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">High-frequency network oscillation in the hippocampus.</a> Science. 256, 1025-1027 (1992).</li>
<li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261, 1055-1058 (1993).</li>
<li>Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).</li>
<li>Buzsáki, G. Visualizing Large-Scale Patterns of Activity in the Brain: Optical and Electrical Signals. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuzs%C3%A1ki%2C+G+%22Society+for+Neuroscience%22">Society for Neuroscience</a>. , Washington, DC. (2004).</li>
<li>Nicolelis, M. A. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNicolelis%2C+MAL+%22Methods+for+Neural+Ensemble+Recordings%22">Methods for Neural Ensemble Recordings</a>. , 2nd edition, CRC Press. Boca Raton, FL. (2008).</li>
<li>Hatsopoulos, N. G., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+science+of+neural+interface+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The science of neural interface systems.</a> Annu. Rev. Neurosci. 32, 249-266 (2009).</li>
<li>Battaglia, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Lantern%3A+an+ultra-light+micro-drive+for+multi-tetrode+recordings+in+mice+and+other+small+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals.</a> J. Neurosci. Methods. 178, 291-300 (2009).</li>
<li>Kloosterman, F., Davidson, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Drive+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication.</a> J. Vis. Exp. 26, e1094-e1094 (2009).</li>
<li>Nguyen, D. P., Layton, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Tetrode+Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly.</a> J. Vis. Exp. (26), e1098-e1098 (2009).</li>
<li>Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+miniaturized+chronic+microelectrode+drive+for+awake+behaving+head+restrained+mice+and+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats.</a> J. Neurosci. Methods. 187, 67-72 (2010).</li>
<li>Cerf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-line%2C+voluntary+control+of+human+temporal+lobe+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons.</a> Nature. 467, 1104-1108 (2010).</li>
<li>Kohn, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anesthesia+and+Analgesia+in+Laboratory+Animals%5BTitle%5D)+AND+%22American+College+of+Laboratory+Animal+Medicine%22%5BJournal%5D)">Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals.</a> American College of Laboratory Animal Medicine. series, (1997).</li>
<li>Schjetnan, A. G. P., Luczak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recording+Large-scale+Neuronal+Ensembles+with+Silicon+Probes+in+the+Anesthetized+Rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat.</a> J. Vis. Exp. (56), e3282-e3282 (2011).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22Stereotaxic+Coordinates%22">Stereotaxic Coordinates</a>. , Elsevier Academic. Amsterdam. (1982).</li>
<li>Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+tetrode+spike+separation+as+determined+by+simultaneous+intracellular+and+extracellular+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements.</a> J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).</li>
<li>Hazan, L., Zugaro, M., Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Klusters%2C+NeuroScope%2C+NDManager%3A+a+Free+Software+Suite+for+Neurophysiological+Data+Processing+and+Visualization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Klusters, NeuroScope, NDManager: a Free Software Suite for Neurophysiological Data Processing and Visualization.</a> J. Neurosci. Methods. 155, 207-216 (2006).</li>
<li>Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+neurotechnologies+for+chronic+neural+interfaces%3A+new+horizons+and+clinical+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities.</a> J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).</li>
<li>Csicsvari, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+recording+of+unit+and+local+field+potentials+with+silicon-based+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes.</a> J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).</li>
<li>Sodagar, A. M., Wise, K. D., Najafi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fully+integrated+mixed-signal+neural+processor+for+implantable+multichannel+cortical+recording%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">A fully integrated mixed-signal neural processor for implantable multichannel cortical recording.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 54, 1075-1088 (2007).</li>
<li>O'Connor, D. H., Huber, D., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reverse+engineering+the+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reverse engineering the mouse brain.</a> Nature. 461, 923-929 (2009).</li>
<li>Boyden, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millisecond-timescale%2C+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li>
<li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circuit-breakers%3A+optical+technologies+for+probing+neural+signals+and+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems.</a> Nat. Rev. Neurosci. 8, 577-581 (2007).</li>
<li>Royer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-array+silicon+probes+with+integrated+optical+fibers%3A+light-assisted+perturbation+and+recording+of+local+neural+circuits+in+the+behaving+animal%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Multi-array silicon probes with integrated optical fibers: light-assisted perturbation and recording of local neural circuits in the behaving animal.</a> Eur. J. Neurosci. 31, 2279-2291 (2010).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Deze film illustreert de implantatie procedure van silicium probes voor chronische grootschalige opnamen in de gedragen rat. Kritische stappen om de kwaliteit opnames van neuronale activiteit zorgen voor het gevolg zijn van de kwetsbaarheid van zowel biologische (hersenweefsel) en technische (silicium sonde) materialen. Speciale zorg dient te worden gehouden tijdens het hanteren van de sonde contact van schachten met afstand &quot;hard&quot; oppervlak (bijvoorbeeld de schachten zou breken wanneer men getracht te implant...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam </td><td> Type </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Silicon sonde Buzsaki32, 4 schachten x 8 sites. Verpakking: flexibele polyamide-kabel </td><td> Materiaal </td><td> NeuroNexus </td><td> Probe: buzsaki32 Verpakking: HC32 </td><td> Opname probe </td></tr><tr><td> Ronde messing schroef, 00-90 x 1/2 ronde messing schroeven </td><td> Materiaal </td><td> JIMorris </td><td> R0090B500 </td><td> Drive deel </td></tr><tr><td> Brass Hex Nut, 00-90 </td><td> Materiaal </td><td> JIMorris </td><td> N0090B </td><td> Drive deel </td></tr><tr><td> Brass C260 Strip, ASTM-B36 Dikte: 0,025 &quot;, Lengte: 12&quot;, breedte: 1/2 &quot; </td><td> Materiaal </td><td> Kleine onderdelen </td><td> B000FMYU72 </td><td> Drive deel </td></tr><tr><td> Connector Header, pitch 2 mm, male, enkele rij, kaarsrechte, 36 posities </td><td> Materiaal </td><td> Digikey </td><td> 2163S-36-ND </td><td> Drive deel </td></tr><tr><td> 2-delige Sylgard siliconen elastomeer </td><td> Materiaal </td><td> Wereld Precision Instruments </td><td> SYLG184 </td><td> Om extra-isoleren van de sonde </td></tr><tr><td> Decon Contrad 70 vloeibaar wasmiddel </td><td> Reagens </td><td> Fisher Scientific </td><td> 04-355 Decon Laboratories No: 1002 </td><td> Om de opname locaties schoon te maken </td></tr><tr><td> Impedantie Conditioning Module </td><td> Uitrusting </td><td> FHC Inc </td><td> 55-70-0 </td><td> Impedantie meter </td></tr><tr><td> niPOD - 32 kanalen </td><td> Uitrusting </td><td> Neuronexus </td><td> niPOD -32 </td><td> Impedantie meter </td></tr><tr><td> Grip Cement Industrial Grade </td><td> Materiaal </td><td> Caulk Dentsply </td><td> 675571 (poeder) 675572 (oplosmiddel) </td><td> Grip cement </td></tr><tr><td> 1,1 &#39;-dioctadecyl-3, 3,3&#39;, 3&#39;-tetramethylindocarbocyanine perchloraat (DII; DiIC18 (3)) </td><td> Reagens </td><td> Invitrogen </td><td> D282 </td><td> Om de sonde spoor vlek in de hersenen </td></tr><tr><td> RVS Machineschroef, Binding Head, Slotted Drive, # 00-90, 1/8 &quot; </td><td> Materiaal </td><td> Kleine onderdelen </td><td> MX-0090-02B </td><td> Grond-en referentie-schroeven </td></tr><tr><td> Magneetdraad, 20G, nylon-polyurethaan coating, MW80 </td><td> Materiaal </td><td> Kleine onderdelen </td><td> B000IJYRP2 </td><td> Grond-en referentie-draad </td></tr><tr><td> RVS Machineschroef, Binding hoofd Slotted Drive, # 000-120, 1/16 &quot; </td><td> Materiaal </td><td> Kleine onderdelen </td><td> MX-000120-01B </td><td> Anker schroeven </td></tr><tr><td> N-3 Alle doel Flux Liquid </td><td> Reagens </td><td> La-Co (Markal) </td><td> 23512 </td><td> Maakt het mogelijk om solderen van roestvrij staal </td></tr><tr><td> Microgrid Precision Uitgebreide Koper </td><td> Materiaal </td><td> Dexmet </td><td> 3 CU6-050 FA </td><td> Kopergaas on-head Faraday kooi </td></tr><tr><td> C &amp; B-METABOND Snel! Cement System - dentine Activator </td><td> Materiaal </td><td> Parkell </td><td> S380 </td><td></td></tr><tr><td> C &amp; B-METABOND Snel! Cement System - Dental cement </td><td> Materiaal </td><td> Parkell </td><td> S380 </td><td></td></tr><tr><td> Scherpe punt wolfraam naald en houder </td><td> Gereedschap </td><td> Roboz Chirurgische instrumenten </td><td> RS-6064 en RS-6061 </td><td> Om het haakje aan de dura te tillen </td></tr><tr><td> Carbide Bur HP 1/4 </td><td> Gereedschap </td><td> Henry Schein </td><td> 9990013 </td><td></td></tr><tr><td> Paraffine (granulaat) </td><td> Materiaal </td><td> Fisher Scientific </td><td> P31-500 </td><td></td></tr><tr><td> Minerale olie, Light (NF / FCC) </td><td> Materiaal </td><td> Fisher Scientific </td><td> O121-1 </td><td></td></tr><tr><td> GC ELECTRONICS 10-114 2-componenten epoxy lijm </td><td> Materiaal </td><td> Newark </td><td> 00Z416 </td><td></td></tr><tr><td> Type 1 Litz 21 AWG 40/36 Red Single polyurethaan-Nylon (MW80-c) om 0.041 &quot;+ / -0.002&quot; OD </td><td> Materiaal </td><td> New England Wire Technologies Corporation </td><td> N28-36E-400-2 </td><td> Om de kabel te maken tussen de headstage en de versterker </td></tr><tr><td> 32-kanaals Very Large Scale Integration headstage, 20x winst </td><td> Uitrusting </td><td> Plexon </td><td> HST/32V-G20 </td><td> Headstage </td></tr></tbody></table>

grootschalige opname van neuronen door movable silicon probes in behaving knaagdieren

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

Een belangrijke uitdaging in de neurowetenschappen is het koppelen van het gedrag van de collectieve activiteiten van neurale assemblages. Begrip van de input-output relaties van neuronen en circuits vereist methoden met de ruimtelijke selectiviteit en temporele resolutie geschikt voor mechanistische analyse van de neurale ensembles in het gedrag van dieren, dat wil zeggen het opnemen van representatief grote monsters van enkele, geïsoleerde neuronen. Ensemble controle van de neuronale activiteit is opmerkelijk vooruitgang geboekt in het afgelopen decennium in zowel kleine als grote brein dieren, met inbegrip van menselijke proefpersonen 1-11. Meerdere plaatse opnemen met silicium-gebaseerde apparaten zijn vooral effectief vanwege hun schaalbaarheid, klein volume en geometrisch design. Hier beschrijven we methoden voor het opnemen van meerdere enkele neuronen en lokale veld potentieel in zich gedragen knaagdieren, met behulp van commercieel beschikbare micro-machinaal bewerkte silicium sensoren met op maat gemaakte accessoires componenten. Er zijn twee mogelijkheden fof bij verbinding silicium sondes naar voorversterkers: printplaten en flexibele kabels. Probe toeleveringsbedrijven ( <a href="http://www.neuronexustech.com/" >http://www.neuronexustech.com/</a> ; <a href="http://www.sbmicrosystems.com/">http://www.sbmicrosystems.com/</a> ; <a href="http://www.acreo.se/">http://www.acreo.se/</a> ) doorgaans de hechting service en leveren probes gebonden aan printplaten of flexibele kabels. Hier beschrijven we de implantatie van een 4-schacht, 32-site sonde verbonden aan flexibele polyimide-kabel, en gemonteerd op een beweegbare Microdrive. Elke stap van de probe preparaat wordt microdrive constructie en chirurgie geïllustreerd zodat de eindgebruiker gemakkelijk proces repliceren.

We beschrijven methoden voor grootschalige opname van meerdere afzonderlijke eenheden en lokale veld potentieel in zich gedragen knaagdieren met siliconen sondes. Drive fabricage, sonde gehechtheid aan het station en de sonde implanteren worden geïllustreerd in voldoende details voor het gemakkelijk reproduceren.

Grootschalige Opname van Neuronen door Movable Silicon Probes in Behaving Knaagdieren

Een grote uitdaging in de neurowetenschappen is het koppelen van gedrag aan de collectieve activiteit van neurale ensembles. Het begrijpen van de input-outputrelaties van ...

Hoi Shane, ik ben Monty van het Bija Lab. Vandaag ga ik je laten zien hoe je siliciumsondes gebruikt voor hoge-densiteit elektrofysiologische registraties van unit-activiteit en lokale veldpotentialen in de wakkere, behandelde rat. Ik laat je zien hoe je een kleine micro-drive maakt, een siliciumsonde hieraan bevestigt en de sonde vervolgens in de hersenen implanteert voor chronische registraties.Dit proces is vrij eenvoudig, maar omvat wel een aantal stappen. Laten we beginnen. Hier is een kleine collectie micro-drives voor ratten en muizen, bestaande uit systemen voor het bewegen van meerdere enkelvoudige draden, tetroden en siliciumprobes, die we in de loop der jaren hebben ontworpen en gefabriceerd.Siliciumsondes kunnen worden bevestigd aan starre printplaten of flexibele polyamidekabels. We laten u hier zien hoe u deze sonde met vier schachten aan een micro-drive bevestigt. Om een drive voor te bereiden, hebben we een messing plaat, boorbiten met maat 55 en 65, een tappeerboor, een pinheader met één rij, een 0 0 90 schroef en de bijbehorende moer, een boorhouder en een schroevendraaier nodig.De eerste stap is het afbreken van een stuk van drie pinnen van de header. Trek voorzi

large-scale-recording-neurons-movable-silicon-probes-behaving

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Extracellulaire opnames van neuronale activiteit met behulp van silicium sondes in de verdoofde rat wordt beschreven. Deze techniek maakt het mogelijk informatie te verkrijgen over verschillende hersengebieden die uit meer dan 100 neuronen tegelijk. Het geeft informatie met enkele cel resolutie over neuronale ensembles dynamiek in meerdere lokale circuits.

Opname Grootschalige Neuronale Ensembles met Silicon Probes in de verdoofde Rat

This video outlines a protocol for implanting a multi-shank linear silicon probe into the mouse brain to measure local field potentials. The procedure involves securing the probe to a stereotaxic unit, positioning it accurately over the target brain region, inserting it into the brain, and securing it with dental cement. After implantation, the assembly is protected with a casing. Following recovery, the setup allows for recording local field potentials, providing insights into neuronal...

Recording Brain Electrical Activity in Behaving Mice Using Multi-Shank Linear Silicon Probes

Implanteren georganiseerde arrays van microwires voor gebruik in een enkele eenheid elektrofysiologische opnames presenteert een aantal technische uitdagingen. Methoden voor het uitvoeren van deze techniek en de apparatuur die nodig zijn beschreven. Ook is het nuttig gebruik van de georganiseerde Microwire arrays op te nemen van verschillende neurale subregio's met een hoge ruimtelijke selectiviteit besproken.

Een procedure voor het implanteren van georganiseerde Arrays van microwires voor Single-unit Opnamen in Awake, Gedragen Dieren

Dit protocol beschrijft het ontwerp en de chirurgische implantatie van een hoofdbevestigingsmechanisme om neuronale activiteit in subcorticale hersenstructuren bij alerte ratten te monitoren. Het beschrijft procedures om afzonderlijke neuronen in de juxtaculaire configuratie te isoleren en om hun anatomische locaties efficiënt te identificeren.

Juxtacellular Monitoring en lokalisatie van Single neuronen in Sub-corticale hersenstructuren van Alert, Head ingetogen Ratten

Een draadloze, bidirectionele systeem voor meerkanaals neurale opnamen en stimulatie in vrij gedragen ratten wordt ingevoerd. Het systeem is licht en compact, dus met minimale impact op het gedrags repertoire van animal´s. Bovendien biedt dit systeem bidirectionele een geavanceerde tool om te beoordelen van de causale relaties tussen hersenen activering patronen en gedrag.

Een draadloze, bidirectionele Interface voor In Vivo opname en stimulatie van neurale activiteit in vrij gedragen ratten

We beschrijven de diverse stappen implantaat chronische silicon sondes en het optekenen van plaats cellen in muizen die running hoofd-gefixeerd op een loopband cue-verrijkt-apparaat zijn.

Implantatie van chronische Silicon sondes en opname van Hippocampal plaats cellen in een verrijkte loopband-apparaat

De bouw van een 3D-printbaar hyperdrive presenteren wij met achttien onafhankelijk regelbare schutterijofficieren. De hyperdrive is ontworpen om hersenactiviteit in vrij ratten gedragen over een periode van enkele weken.

Bouw van een verbeterde multi Tetrode Hyperdrive voor grootschalige neurale opname in ratten gedragen

Dit protocol beschrijft de opname van het lokale veld potentieel met multi schacht lineaire silicon sondes. Conversie van de signalen met behulp van de huidige Bronanalyse dichtheid kan de wederopbouw van lokale elektrische activiteit in de hippocampus muis. Met deze techniek, kunnen ruimtelijk beperkte hersenen oscillaties in vrij bewegende muizen bestudeerd worden.

Opname ruimtelijk beperkte schommelingen in de Hippocampus gedragen muizen

Dit protocol beschrijft de bouw van een hybride Microdrive-array waarmee implantatie van negen onafhankelijk instelbare tetrodes en één instelbare opto-silicium sonde in twee hersengebieden in vrij bewegende muizen mogelijk is. Ook gedemonstreerd is een methode voor het veilig herstellen en hergebruiken van de opto-silicium sonde voor meerdere doeleinden.

Hybride Microdrive systeem met herstelbaar opto-silicium sonde en Tetrode voor Dual-site high density opname in vrij bewegende muizen

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 introduceren we een lichtgewicht, kosteneffectief sonde-implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij knaagdieren, geoptimaliseerd voor gebruiksgemak, sondeherstel, experimentele veelzijdigheid en compatibiliteit met gedrag.

Het DREAM-implantaat: een lichtgewicht, modulair en kosteneffectief implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij muizen die zich op het hoofd fixeren en zich vrij gedragen

Leer grootschalige elektrofysiologische opnamen met siliconen probes bij wakke, gedragende knaagdieren. Deze methode omvat fabricage van microdrives, bevestiging van probes en implantatie voor chronische registraties van neurale activiteit.

Grootschalige Opname van Neuronen door Movable Silicon Probes in Behaving Knaagdieren

Meer video's verkennen