Procedura wszczepiania zorganizowanych układów mikroprzewodów do nagrań pojedynczych jednostek u obudzonych, zachowujących się zwierząt

Ogólnym celem tej procedury jest dokładne wszczepienie układów mikroprzewodów do docelowych obszarów mózgu. Osiąga się to poprzez dokładne zmierzenie i zaznaczenie współrzędnych na czaszce do kraniotomii. Drugim etapem zabiegu jest powolne usuwanie warstw z czaszki za pomocą wiertła dentystycznego w celu dokładnego wykonania kraniotomii.

Trzecim krokiem jest ustawienie układu mikrodrutowego tak, aby przechodził prostopadle przez granice czaszki i znajdował się na poziomie czaszki. Ostatnim krokiem jest powolne opuszczanie tablicy, aż dotrze do celu. Ostatecznie wyniki mogą wykazać, że wszczepiono matryce mikroprzewodów.

Zastosowanie tej procedury może celować w dyskretne podobszary mózgu i wytwarzać wysoką wydajność neuronalną, która może być utrzymywana przez zapisy podłużne. Układy mikroprzewodów pozwalają neuronaukowcom badać wzorce wypalania pojedynczych neuronów o wysokiej specyficzności przestrzennej i czasowej, niezależnie od tego, czy są stosowane samodzielnie, czy w połączeniu z innymi technikami. Nagrania pojedynczych jednostek z macierzy Microwire zapewniają wgląd w przetwarzanie informacji przez mózg.

Rejestrowanie sygnałów neuronowych podczas zachowania ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia funkcji mózgu. Moje laboratorium wykorzystało elektrofizjologię jednojednostkową do badania normalnych procesów, takich jak mapowanie somatotopowe, uczenie się motoryczne, a także procesów chorobowych, takich jak choroba Parkinsona i uzależnienie od narkotyków. Elektrofizjologia in vivo to wysoce wyspecjalizowana umiejętność, której opanowanie zajmuje lata.

Wizualna demonstracja tej techniki skraca czas potrzebny do odpowiedniego wykonania zabiegu. Po znieczuleniu zwierzęcia pentobarbitalem należy podać atropinę, azotan metylu i penicylinę, aby utrzymać funkcję oddechową i zapobiec infekcji. Sprawdź stan znieczulenia za pomocą testu szczypania ogona przed kontynuowaniem w razie potrzeby.

Podawaj naprzemiennie zastrzyki z ketaminy, chlorowodorku i pentobarbitalu sodu, aby utrzymać znieczulenie przez cały czas trwania operacji. Następnie ogol skórę głowy za pomocą ostrza skalpela numer 22, a następnie jodu powidonu. Użyj czterech podskórnych wstrzyknięć bupiwakainy, aby miejscowo znieczulić skórę głowy.

Odczekaj od pięciu do 10 minut, aby znieczulenie miejscowe zaczęło działać. Następnie nałóż lubrykant okulistyczny na oczy i przymocuj zwierzę do pasków usznych i zacisku nosowego aparatu stereotaktycznego za pomocą oka. Ustaw głowę zwierzęcia w pozycji mniej więcej poziomej.

Następnie użyj skalpela, aby wykonać nacięcie wzdłuż linii środkowej skóry głowy. Nacięcie musi rozciągać się od tylnej części kości nosowej do tuż za uszami. Za pomocą szpatułki preparacyjnej oczyść czaszkę z całej pozostałej tkanki, aż zostaną osiągnięte zarówno boczne grzbiety czaszki, jak i tylny grzbiet czaszki.

Odciągnij skórę wokół nacięcia za pomocą około sześciu hemostatów. Następnie oczyść czaszkę z krwi i pozwól jej wyschnąć, aby akryl dentystyczny mógł do niej później przylgnąć. Następnie za pomocą mikroskopu preparacyjnego zaznacz BMA i lambda, interpolując przecięcie szwów czaszki.

Przymocuj mały spiczasty przedmiot, taki jak wiertło dentystyczne, do ramienia stereotaktycznego i opuść go, aby określić grzbietowo-brzuszną współrzędną bgma i lambda. Następnie wyreguluj zacisk nosowy, aż współrzędne DV dla bgma i lambda będą w odległości 100 mikronów od siebie. Po wypoziomowaniu zapisz współrzędne bgma wraz z położeniem zacisku nosowego.

Dokładnie sprawdź te współrzędne, od których zależy operacja. Teraz użyj zmierzonych współrzędnych, aby obliczyć boczne i przednie tylne współrzędne pośrodku dla czterech rogów względnej toremy kraniotomii. Korzystając z obliczeń, zaznacz rogi czaszki spiczastą nasadką stereotaktyczną, która została pokryta czarnym tuszem.

Teraz wywierć okno czaszki, usuwając kość w szeregu małych warstw. Zacznij od wywiercenia zaznaczonych rogów okna, w których zostały umieszczone oznaczenia. Następnie połącz rogi i obrysuj okno.

Na koniec oczyść obszar w konturze aż do głębokości opony twardej. Otwór musi być skośny, poszerzając się poniżej powierzchownych warstw czaszki. Za pomocą mikrokleszczy ostrożnie usuń wszelkie pozostałe wióry kostne, gruz lub oponę twardą wewnątrz okienka czaszki.

Jest to niezwykle ważne, ponieważ zanieczyszczenia mogą zagrozić integralności macierzy podczas implantacji. Po oczyszczeniu okno musi być wilgotne bakteryjną solą fizjologiczną. W pozostałej części operacji rozpocznij implantację od zaznaczenia miejsca, w którym należy umieścić pięć czaszki i przewód uziemiający.

Idealnie byłoby, gdyby każda śruba znajdowała się w innej kości czaszki. Lokalizacje nie mogą jednak kolidować z rozmieszczeniem tablicy. Następnie wywierć otwory na czaszki i zabezpiecz na miejscu.

Opuść, aż trzy lub cztery gwinty pokażą się wystarczająco głęboko, aby przeciąć grubość czaszki Po umieszczeniu wyczyść gwinty. Teraz wywierć otwór na przewód uziemiający i powoli opuść przewód przez jedną do dwóch minut do docelowej współrzędnej DV. Zamocuj drut na miejscu za pomocą akrylu dentystycznego.

Następnie dodaj akryl wokół gwintów czaszki, zanim wyschnie. Usuń nadmiar akrylu z przewodu uziemiającego lub czaszki. Odczekaj 15 minut, aż akryl dentystyczny wyschnie.

W międzyczasie przymocuj matrycę do ramienia stereotaktycznego. Wypoziomuj tablicę i ustaw ją tak, aby przeszła prostopadle przez granice okna czaszki. Gdy akryl wyschnie, całkowicie wypełnij okienko czaszki solą biologiczną.

Następnie opuść matrycę, aż utworzy wgłębienie w soli fizjologicznej. Ta współrzędna jest używana jako poziom czaszki dla tablicy. Ta wartość służy do obliczania końcowej współrzędnej DV tablicy.

Powoli obniż tablicę do końcowej wartości dv. Koordynuj zatrzymywanie się i czekanie przez kilka minut. Z każdym przebytym milimetrem sterylna sól fizjologiczna rozpuści glikol polietylenowy na tablicy, która tymczasowo utrzymuje druty w ich potwierdzeniu.

Gdy tablica znajduje się zaledwie jeden milimetr od celu, opuść ją wolniej do miejsca docelowego W odstępach co 10 milimetrów. Gdy matryca jest na miejscu, pozwól tkance odpocząć przez pięć minut. Po reszcie rozpuść pozostały kołek, nakładając więcej soli fizjologicznej.

Następnie użyj akrylu dentystycznego, aby zacementować mikrodruty na miejscu. Dodaj wiele warstw akrylu i pozwól im stwardnieć przez 15 do 20 minut. Następnie zbuduj pozostałą część głowy zwierzęcia za pomocą akrylu dentystycznego na wypadek, gdyby czaszka przykręciła przewód uziemiający i złącze do mikroprzewodów.

Zobacz protokół tekstowy dotyczący procedur pooperacyjnych. Następnie wyjmij zwierzę z nauszników i umieść je w czystym miejscu. Obserwuj zwierzę często, aż do odzyskania regulacji termicznej i lokomocji.

Po wyzdrowieniu ze znieczulenia należy przenieść zwierzę do pojedynczego pomieszczenia. Monitoruj powrót zwierzęcia do zdrowia przez siedem lub więcej dni i podawaj zastrzyki z karprofenu i enro. Floksacyna, zgodnie z zaleceniami lekarza weterynarii, może mierzyć wydzielinę nerwową z wszczepionej matrycy mikroprzewodów, która była skorelowana ze zdarzeniami behawioralnymi.

Na przykład, toniczne wypalanie tej komórki w jądrze półleżącym pokazanym w 32. pojemniku mierzono, podczas gdy zwierzę samodzielnie zażywało kokainę. Zauważ, że komórka zostaje zahamowana, gdy poziom kokainy w organizmie zwierzęcia wzrasta. Jednak komórka powraca do swojej pierwotnej szybkości wypalania.

Gdy kokaina spada po zakończeniu samodzielnej administracji. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o sprawdzeniu precyzji okna czaszki i zweryfikowaniu wyrównania tablicy, aby zapewnić dokładność celu. Nie należy zapominać, że macierze micro I są szczególnie delikatne i że integralność macierzy ma kluczowe znaczenie dla prawidłowej implantacji.

Pacjenci i należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z pojedynczym urządzeniem do wymazywania. Zapis można łączyć z wieloma innymi technikami, takimi jak immunohistochemia czy optogenetyka. Kiedy te kombinacje są połączone z odpowiednim paradygmatem behawioralnym, mogą ujawnić głęboki wgląd w złożoność funkcji mózgu.