Fundamentalnym problemem w naszym rozumieniu obwodów korowych jest sposób, w jaki sieci w różnych warstwach kory kodują informacje sensoryczne. W niniejszej pracy opisujemy techniki elektrofizjologiczne z wykorzystaniem wielokontaktowych elektrod laminarnych do rejestracji pojedynczych jednostek oraz potencjałów polowych (LFP) i przedstawiamy analizy służące do identyfikacji warstw kory.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Badanie przetwarzania w lokalnych sieciach za pomocą rejestracji z zastosowaniem wielokontaktowych elektrod laminarnych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Warstwy korowe są powszechnymi strukturami w całym neokorze1-4, które składają się z silnie rekurencyjnych sieci lokalnych. W ostatnich latach dokonano znaczącego postępu w zrozumieniu różnic w właściwościach odpowiedzi neuronów w różnych warstwach korowych5-8, jednak wciąż wiele pozostaje do odkrycia w kwestii tego, czy i w jaki sposób populacje neuronów kodują informacje w sposób specyficzny dla danej warstwy.
Istniejące techniki macierzy wieloelektrodowych, choć dostarczają cennych informacji przy pomiarze odpowiedzi w obszarze wielu milimetrów przestrzeni kory wzdłuż jej powierzchni, nie nadają się do badania kwestii lamelarnych obwodów korowych. Przedstawiamy tutaj naszą metodę konfiguracji i rejestracji pojedynczych neuronów oraz potencjałów polowych (LFPs) w warstwach kory pierwotnej kory wzrokowej (V1) z wykorzystaniem wielostykowych elektrod lamelarnych (Rysunek 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc).
Wykazane metody obejmują konstrukcję urządzenia rejestrującego, identyfikację warstw kory oraz identyfikację pól recepcyjnych poszczególnych neuronów. Aby zidentyfikować warstwy kory, mierzymy potencjały wywołane (ERPs) w szeregach czasowych LFP, stosując pełnopolowe bodźce błyskowe. Następnie przeprowadzamy analizę gęstości źródła prądu (CSD), aby zidentyfikować inwersję polaryzacji towarzyszącą konfiguracji zlewo-źródła (sink-source) u podstawy warstwy 4 (zlewo znajduje się wewnątrz warstwy 4, zwanej dalej warstwą ziarnistą9-12). Gęstość źródła prądu jest użyteczna, ponieważ dostarcza wskaźnika lokalizacji, kierunku i gęstości przepływu prądu przez błony komórkowe, co pozwala nam na precyzyjne rozmieszczenie elektrod w celu rejestracji sygnałów ze wszystkich warstw podczas jednej penetracji6, 11, 12.
Protokół
1. Konstrukcja mikronapędu NAN
U-Probe stosujemy w połączeniu z systemem napędu elektrod NAN. Budowa tego systemu zajmuje od 2 do 3 godzin, jednak po złożeniu jest on bardzo łatwy do modyfikacji. Rozpoczynamy od montażu wieży NAN, która składa się z podstawy 4-kanałowej (Rysunek 2a), komory NAN (Rysunek 2b), siatki z oczkami 1 mm (Rysunek 2c), 1-4 śrubowych mikronapędów (Rysunek 2d), 1-4 rurek prowadzących (Rysunek 2e, średnica 500 μm, przycięte do długości około 5-7 cm) oraz 1-4 wież mikronapędów (Rysunek 2f). Dla uproszczenia opiszemy procedurę budowy systemu NAN z jedną wieżą i jedną sondą U-Probe. Po przeszkoleniu procedura ta zajmuje zaz....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Rejestracje wielojednostkowe stały się standardem w analizie sposobu, w jaki sieci neuronalne w korze kodują informacje o bodźcach. Biorąc pod uwagę niedawne postępy w technologii elektrod, zastosowanie elektrod laminarnych umożliwia bezprecedensową charakterystykę lokalnych obwodów korowych. Chociaż rejestracje wieloelektrodowe dostarczają użytecznych informacji na temat dynamiki populacji neuronalnych, wiele elektrod laminarnych zapewnia większą rozdzielczość i więcej informacji o dokładnej lokalizacji neuronów. Poniew.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.
Podziękowania
Dziękujemy Ye Wang za dyskusje oraz Sorin Pojoga za szkolenie behawioralne. Praca wspierana przez program NIH EUREKA, National Eye Institute, Pew Scholars Program, James S. McDonnell Foundation (V.D.) oraz grant NIH Vision Training Grant (B.J.H.).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| System mikronapędów NAN | NAN Instruments | NAN-S4 | Rysunek 2. Do użytkowania U-Probe wymagane są specjalne zaciski. Wszystkie wymienione elementy z wyjątkiem U-Probe są dostarczane przez NAN Instruments. |
| Śrubowe mikronapędy | MIT Machine shop | Odpowiednim będzie każdy element zdolny do zamocowania rurki prowadzącej do siatki NAN. | |
| Stalowe rurki prowadzące | Small Parts, Inc. | B00137QHNS (1) lub B00137QHO2 (5) | Mają one długość 60 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 | Patrz specyfikacje U-Probe dostępne na stronie www.plexon.com Patrz również Rysunek 1. |
| Tabela 1. Sprzęt. | |||
| Oprogramowanie NAN |  NAN Instruments | Interfejs komputerowy wymaga dodatkowego portu szeregowego w celu obsłużenia systemu Plexon oraz sprzętu NAN | |
| Programy Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB | Plexon | W sekcji ’Installation Packages’ | |
| Neur–xplorer | NeuroExplorer | W sekcji ’Resources’ | |
| CSDplotter wersja 0.1.1 | Klas H. Petterson | ||
| Tabela 2. Oprogramowanie. |
Bibliografia
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
- Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex. J Neurophysiol
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
