Zapisy elektrofizjologiczne pozwalają naukowcom badać właściwości elektryczne komórek biologicznych. W ośrodkowym układzie nerwowym, gdzie impulsy elektryczne służą jako mechanizm sygnalizacyjny, nagrania te mają szczególne znaczenie dla zrozumienia funkcji neuronalnych1-2. Podczas zapisów pojedynczych jednostek u zachowujących się zwierząt, mikroelektroda, która została wprowadzona do mózgu, jest w stanie rejestrować zmiany w generowaniu potencjałów czynnościowych neuronu w czasie.
Podczas gdy wiele technik pozwala rejestrować aktywność mózgu, elektrofizjologia jednojednostkowa jest jedną z najbardziej precyzyjnych metod, pozwalając na rozdzielczość na poziomie pojedynczego neuronu. Gdy pożądany jest wysoki stopień specyficzności przestrzennej, mikrodruty mogą być używane do celowania w dyskretne podjądra lub zespoły komórek w mózgu3. Nagrania jednoczęściowe korzystają również z wysokiej rozdzielczości czasowej, ponieważ nagrania są dokładne na poziomie mikrosekund. A zapisy czuwania in vivo pozwalają na nienaruszone interakcje obwodów, z naturalnym środowiskiem projekcji aferentnych i odprowadzających, ogólnoustrojowych wpływów chemicznych i hormonalnych oraz parametrów fizjologicznych. Sygnały neuronalne pochodzą z bodźców sensorycznych, zachowań motorycznych, przetwarzania poznawczego, neurochemii/farmakologii lub jakiejś kombinacji. W związku z tym segregacja wpływów sensorycznych, motorycznych, poznawczych i chemicznych wymaga dobrze przemyślanych eksperymentów ze skutecznymi nieprzewidzianych okolicznościami i kontrolami, które mogą pozwolić na ocenę każdego z wyżej wymienionych wpływów. Podsumowując, nagrania zachowujących się zwierząt pozwalają eksperymentatorom obserwować integrację wielu źródeł informacji w funkcjonującym obwodzie i uzyskać bardziej wszechstronny model funkcji obwodu.
Nagrania pojedynczej jednostki również mają szereg wad, o których każdy eksperymentator powinien wiedzieć. Przede wszystkim nagrania mogą być trudne do przeprowadzenia. Rzeczywiście, właściwości wzmacniaczy sceny czołowej i wszczepionych mikroprzewodów, które pozwalają na przestrzenną i czasową specyfikę tych nagrań, sprawiają również, że nagrania są podatne na wpływ obcych sygnałów elektrycznych (tj. "szumu" elektrycznego). W związku z tym zdolność do rozwiązywania problemów w systemie elektrofizjologicznym wymaga dobrze rozwiniętego technicznego zrozumienia zasad i aparatury elektrofizjologicznej. Ważne jest również, aby zauważyć, że w pewnych okolicznościach zarejestrowane sygnały elektryczne w nagraniach zewnątrzkomórkowych mogą reprezentować sumę wielu sygnałów neuronowych. Co więcej, możliwość uogólnienia aktywności pojedynczej jednostki na aktywność populacji w regionie docelowym może być często ograniczona przez stopień heterogeniczności komórkowej w regionie docelowym (ale patrz Cardin4). Na przykład elektrody mogą być nastawione na rejestrowanie neuronów wyjściowych o wysokiej amplitudzie zamiast innych komórek. Interpretowalność nagrań jednojednostkowych zwiększa się poprzez łączenie nagrań z innymi technikami, w tym między innymi ze stymulacją elektryczną (ortodromiczną lub antydromiczną), chemiczną (np. receptor jonoforetyczny lub designerski)lub optogenetyczną 4, tymczasowe dezaktywacje neuronalne, badania sensomotoryczne5, procedury rozłączania lub immunohistochemię3.
W następnym protokole wyliczymy materiały i kroki niezbędne do wszczepienia szczurowi zorganizowanego zestawu mikroprzewodów (chociaż protokół może być dostosowany do użycia u innych gatunków). Procedura i styl stałych matryc stosowanych w naszym laboratorium okazały się niezawodne w przypadku zapisów podłużnych i mogą utrzymać nagrania tego samego neuronu przez ponad miesiąc przez 6-8 lat. To sprawia, że procedura ta jest idealna do badania reakcji fazowych na bodźce eksperymentalne, zmian plastycznych w odpowiedziach neuronalnych lub mechanizmów uczenia się i motywacji.