Badanie przetwarzania sieci lokalnej za pomocą wielokontaktowego zapisu na elektrodach laminarnych

Summary

Fundamentalnym problemem w naszym zrozumieniu obwodów korowych jest to, jak sieci w różnych warstwach korowych kodują informacje sensoryczne. W tym miejscu opisano techniki elektrofizjologiczne wykorzystujące wielokontaktowe elektrody laminarne do rejestracji pojedynczych jednostek i lokalnych potencjałów pola oraz przedstawiono analizy w celu identyfikacji warstw korowych.

Abstract

Warstwy korowe to wszechobecne struktury w korze nowej^1-4, które składają się z bardzo powtarzających się sieci lokalnych. W ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w zrozumieniu różnic we właściwościach odpowiedzi neuronów w różnych warstwach kory mózgowej^5-8, jednak wciąż pozostaje wiele do nauczenia się na temat tego, czy i w jaki sposób populacje neuronów kodują informacje w sposób specyficzny dla blaszki wodnej.

Istniejące techniki wieloelektrodowe, choć pouczające do mierzenia odpowiedzi na wielu milimetrach przestrzeni korowej wzdłuż powierzchni kory, nie są odpowiednie do podejścia do kwestii laminarnych obwodów korowych. W tym miejscu przedstawiamy naszą metodę ustawiania i rejestrowania pojedynczych neuronów i lokalnych potencjałów pola (LFP) w warstwach korowych pierwszorzędowej kory wzrokowej (V1) przy użyciu wielokontaktowych elektrod laminarnych (ryc. 1; Sonda Plextrode U, Plexon Inc).

Zawarte metody to budowa urządzenia rejestrującego, identyfikacja warstw korowych i identyfikacja pól recepcyjnych poszczególnych neuronów. Aby zidentyfikować warstwy korowe, mierzymy wywołane potencjały odpowiedzi (ERP) szeregów czasowych LFP za pomocą bodźców błyskowych w pełnym polu. Następnie przeprowadzamy analizę gęstości prąd-źródło (CSD) w celu zidentyfikowania odwrócenia polaryzacji, któremu towarzyszy konfiguracja ujścia-źródła u podstawy warstwy 4 (zlew znajduje się wewnątrz warstwy 4, zwanej następnie warstwą ziarnistą^9-12). Gęstość źródła prądu jest przydatna, ponieważ zapewnia wskaźnik lokalizacji, kierunku i gęstości przepływu prądu transbłonowego, co pozwala nam dokładnie ustawić elektrody do nagrywania ze wszystkich warstw w jednej penetracji^{6, 11, 12}.

Protocol

1. Budowa mikronapędu NAN

Używamy sondy U w połączeniu z systemem sterowania elektrodami NAN. Zbudowanie tego systemu zajmuje 2-3 godziny, ale po zbudowaniu jest bardzo proste do modyfikacji. Zaczynamy od zmontowania obudowy NAN, która składa się z 4-kanałowej podstawy (Rysunek 2a), komory NAN (Rysunek 2b), siatki z odstępem 1 mm (Rysunek 2c), 1-4 mikronapędów śrubowych (Rysunek 2d), 1-4 rurek prowadzących (Rysunek 2e, średnica 500 μm i przyciętych do około 5-7 cm) oraz 1-4 wieże mikronapędów (Rysunek 2f). Dla uproszczenia opiszemy procedurę budowy systemu NAN z jedną wieżą i jedną sondą U-Probe. Po pewnym przeszkoleniu procedura ta trwa zwyk....

Discussion

Nagrania wielojednostkowe stały się standardem w analizie, w jaki sposób sieci neuronowe w korze kodują informacje o bodźcach. Biorąc pod uwagę ostatnie postępy w technologii elektrod, zastosowanie elektrod laminarnych umożliwia bezprecedensową charakterystykę lokalnych obwodów korowych. Chociaż zapisy wieloelektrodowe dostarczają użytecznych informacji na temat dynamiki populacji neuronalnej, wiele elektrod laminarnych umożliwia uzyskanie większej rozdzielczości i więcej informacji o konkretnej lokalizacji neuronów. P.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
System mikronapędowy Nan	NAN Instruments	NAN-S4	Rysunek 2. Do korzystania z sondy U potrzebne są niestandardowe zaciski. Wszystko, o czym mowa, z wyjątkiem sondy U-Probe, jest dostarczane przez instrumenty NAN.
Mikronapędy śrubowe	MIT Warsztat		Wszystko, co jest w stanie przymocować rurę prowadzącą do siatki NAN, powinno być odpowiednie.
Rury prowadzące ze stali nierdzewnej	Małe części, Inc.	B00137QHNS (1) lub B00137QHO2 (5)	Mają one długość 60 cali i są przycinane na wymiar w laboratorium za pomocą wiertarki ręcznej Dremel
Plexon U-Probe	Plexon	PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500	Zobacz specyfikacje sondy U dostępne pod adresem www.plexon.com Zobacz także rysunek 1.
Tabela 1. Sprzęt.
	NAN		wymaga dodatkowego portu szeregowego, aby pomieścić system Plexon i sprzęt
Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB programs	Plexon		W obszarze " Pakiety instalacyjne"
Neur– xplorer	NeuroExplorer		w obszarze ' Zasoby"
CSDplotter Wersja 0.1.1	Klas H. Petterson
Tabela 2. Oprogramowanie.