Obecny protokół opisuje konstrukcję specjalnie wykonanych układów mikroelektrod do rejestrowania lokalnych potencjałów pola in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny protokół opisuje konstrukcję specjalnie wykonanych układów mikroelektrod do rejestrowania lokalnych potencjałów pola in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie.
Badacze często muszą rejestrować lokalne potencjały pola (LFP) jednocześnie z kilku struktur mózgu. Nagrywanie z wielu pożądanych obszarów mózgu wymaga różnych konstrukcji mikroelektrod, ale dostępne na rynku układy mikroelektrod często nie oferują takiej elastyczności. W tym przypadku obecny protokół nakreśla prostą konstrukcję niestandardowych układów mikroelektrod do rejestrowania LFP z wielu struktur mózgu jednocześnie na różnych głębokościach. W pracy opisano jako przykład budowę obustronnych mikroelektrod korowych, prążkowiowych, brzuszno-bocznych wzgórzowych i nikralnych. Nakreślona zasada projektowania zapewnia elastyczność, a mikroelektrody można modyfikować i dostosowywać do rejestrowania LFP z dowolnej struktury, obliczając współrzędne stereotaktyczne i szybko zmieniając odpowiednio konstrukcję, aby celować w różne obszary mózgu u swobodnie poruszających się lub znieczulonych myszy. Montaż mikroelektrod wymaga standardowych narzędzi i materiałów eksploatacyjnych. Te niestandardowe matryce mikroelektrod umożliwiają badaczom łatwe projektowanie układów mikroelektrod w dowolnej konfiguracji w celu śledzenia aktywności neuronalnej, zapewniając nagrania LFP z rozdzielczością milisekundową.
Lokalne potencjały pola (LFP) to potencjały elektryczne rejestrowane z przestrzeni pozakomórkowej w mózgu. Są one generowane przez nierównowagę stężenia jonów poza neuronami i reprezentują aktywność małej, zlokalizowanej populacji neuronów, co pozwala na precyzyjne monitorowanie aktywności określonego obszaru mózgu w porównaniu z zapisami EEG w makroskali1. Szacuje się, że mikroelektrody LFP oddalone od siebie o 1 mm odpowiadają dwóm zupełnie różnym populacjom neuronów. Podczas gdy sygnał EEG jest filtrowany przez tkankę mózgową, płyn mózgowo-rdzeniowy, czaszkę, mięśnie i skórę, sygnał LFP jest wiarygodnym markerem lokalnej aktywności neuronalnej1.
Badacze często muszą jednocześnie rejestrować LFP z kilku struktur mózgu, ale komercyjnie dostępne układy mikroelektrod często nie oferują takiej elastyczności. W tym przypadku obecny protokół opisuje w pełni konfigurowalne, łatwe do skonstruowania mikroelektrody do jednoczesnego rejestrowania LFP z dowolnego pożądanego obszaru mózgu na różnych głębokościach. Chociaż LFP są szeroko stosowane do rejestrowania aktywności neuronalnej określonego regionu mózgu2,3,4,5,6,7,8,9, obecny, łatwy do dostosowania projekt pozwala na nagrywanie LFP z dowolnej wielu powierzchownych lub Głębokie regiony mózgu11,12. Protokół można również zmodyfikować w celu skonstruowania dowolnej pożądanej matrycy mikroelektrod, określając współrzędne stereotaktyczne regionów mózgu i odpowiednio składając matrycę. Te mikroelektrody o częstotliwości próbkowania 10 kHz i rezystancji 60-70 kΩ (2 cm długości) pozwalają nam rejestrować LFP z milisekundową precyzją. Dane mogą być następnie wzmacniane przez 16-kanałowy wzmacniacz, filtrowane (dolnoprzepustowy 1 Hz, górnoprzepustowy 5 kHz) i digitalizowane.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejsza praca została zatwierdzona przez Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Uniwersytetu Wirginijskiego. Do eksperymentów wykorzystano myszy C57Bl/6 obu płci (7–12 tygodni). Zwierzęta utrzymywano w cyklu 12 h światła / 12 h ciemności i miały dostęp ad libitum do pokarmu i wody.
1. Budowa mikroelektrody

Rysunek 1: Schemat konstrukcji mikroelektrody. (A) Rozmieszczenie drutów na platformie z prętami naprężeniowymi pod drutami. (B) Przerwa między drutami. (C) Cztery kawałki plastiku przyklejone do drutów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
| Ctx | Str | VL | SNR (stosunek sygnału do szumu) | |
| AP (przednio-tylna) | 2.2 | 1.2 | -1.3 | -3.3 |
| ML (przyśrodkowo-boczny) | 1.8 | 1.5 | 1 | 1.5 |
| DV (grzbietowo-brzuszna) | 0.5 | 3.5 | 4 | 4.75 |
| Długość elektrody | 4 | 4.75 | 5.25 | 6 |
Tabela 1: Koordynaty implantacji stereotaktycznej i wymiary mikroelektrod.
2. Montaż matrycy mikroelektrod

Rysunek 2: Konstrukcja i wymiary mikroelektrod. (A) Cztery pary elektrod powstałe po przecięciu drutów nożyczkami, zgodnie z Rysunkiem 1C (2 pary elektrod Ctx-VL i 2 pary elektrod Str-SNR). Wprowadzenie elektrod do struktur głębokich (VL i SNR) do szklanych rurek i przyklejenie ich podstaw do tworzywa (czerwone kropki). (B) Widok z góry: Pary elektrod z (A) są przyklejane w stosie w celu stworzenia rdzenia mikroelektrody. Czerwone linie oznaczają miejsca przyklejenia. (C) Widok z przodu (B). (D) Do mikroelektrod przymocowano gruby drut. (E) Druty są grupowane zgodnie ze wskazaniami, a izolowane końce są zeskrobane i przycięte do 2 cm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
3. Podłączenie mikroelektrod do zestawu słuchawkowego

Rycina 3: Implantacja mikroelektrod. (A) Elektrody korowe są zginane zgodnie ze wskazówkami. (B) Przewody są rozdzielane w celu utworzenia pętli na końcach. (C) Topnik (w miejscach czerwonych kropek) oraz pętle przewodów są lutowane do 10-pinowej głowicy, z zapewnieniem, że każdy przewód trafia do odpowiedniego pinu. (D) Głowica jest implantowana w celu rejestracji LFP. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
4. Oznaczenie lokalizacji elektrody po zakończeniu rejestracji
5. Pomiar rezystancji elektrody
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszej pracy mikroelektrody LFP wykorzystano do mapowania rozprzestrzeniania się napadu drgawkowego poprzez jądra podstawy11. Symultaniczne rejestracje LFP przeprowadzono z prawej kory przedmotorycznej (gdzie znajdowało się ognisko napadu) oraz z lewego VL, prążkowia i SNR (Rycina 4). Początek napadu zidentyfikowano jako odchylenie śladu napięcia co najmniej dwukrotnie przekraczające linię bazową (Rycina 4A, czerwona strzałka). Wykr...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Historycznie rzecz biorąc, układy mikroelektrod były szeroko stosowane do rejestrowania aktywności neuronalnej z określonego obszaru mózgu 2,3,4,5,6,7,8,9,13. Jednak nasza prosta konstrukcja mikroelektrod pozwala na jednoc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez National Institute of Health (RO1 NS120945, R37NS119012 do JK) oraz UVA Brain Institute.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Wzmacniacz 16-kanałowy | system AM | Model 3600 | Wzmacniacz |
| Cement do kranioplastyki | Coltene | Perm Reeline/Repair Resin Typ II Klasa I Odcień - Przezroczysty | Cement do przechowywania mikroelektrod |
| Mikrotom Kriostatu | Precyzyjny | CF-6100 | Do krojenia mózgu |
| Drut niklowo-chromowy pokryty Diamel | Johnson Matthey Inc. | 50 &mikro; m | Drut mikroelektrodowy |
| Dremel Dremel | Seria 300 | Do wiercenia otworów w czaszce myszy | |
| Epoksyd | CEC Corp | C-POXY 5 | Klej szybkowiążący |
| Hemostat | Dowolny | Do trzymania zestawu słuchawkowego | |
| Kleszcze | Dowolna | Do trzymania mikroelektrod | |
| świetlny | Nikon | SMZ-10 | Aby zobaczyć wyrównanie |
| Omomierz | Dowolna | do pomiaru rezystancji | |
| Pny (nagłówki i pasujące gniazda) | Mill-Max | Interkonekty, seria 833, 2 mm siatka mewa skrzydło mewa do montażu powierzchniowego Nagłówki i gniazda | Do mocowania mikroelektrod do |
| zestawu rurek Polymicro | Neuralynx | ID 100 ± 04 µ m, OD 164 ± 06 &mikro; m, grubość powłoki 12 i mikro; m | Rurki szklane |
| Stymulator impulsów | Systemy AM | Model 2100 | Aby oznaczyć położenie mikroelektrody na końcu nagrań |
| Nożyczki | Dowolne | Do cięcia mikroelektrod | |
| Superglue | Gorilla | Adhesive | |
| Gruby drut 0,008 cala – 0,011 cala | AM Systems | 791900 | Drut kleszczowy do przytrzymywania układu mikroelektrod |
| Cienki drut 0,005 cala - 0,008 cala | AM Systems | 791400 | Cienki przewód do odniesienia i uziemienia |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.