Name: Hybrydowy system mikronapędowy z odzyskiwalną sondą optokrzemową i tetrodą do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości w swobodnie poruszających się myszach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: Poznaj hybrydowy system mikronapędowy z tetrodą i odzyskiwalną sondą optokrzemową do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości u swobodnie poruszających się myszy. Ta metoda umożliwia jednoczesne rejestrowanie aktywności neuronowej i manipulację optyczną.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była częściowo wspierana przez Japan Society for the Promotion of Science Overseas Research Fellowships (HO), Endowed Scholar Program (TK), Human Frontier Science Program (TK), Brain Research Foundation (TK), Faculty Science and Technology Acquisition and Retention Program (TK), Brain & Behavior Research Foundation (TK), oraz przez The Sumitomo Foundation Research Grant (JY), NARSAD Young Investigator Research Grant (JY). Dziękujemy W. Marksowi za cenne uwagi i sugestie w trakcie przygotowania manuskryptu.

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Protokół pokazuje, jak skonstruować i wszczepić hybrydową matrycę mikronapędów, która umożliwia rejestrowanie aktywności neuronalnej z dwóch obszarów mózgu za pomocą niezależnych regulowanych tetrod i sondy krzemowej u swobodnie zachowujących się myszy. Demonstruje również eksperymenty optogenetyczne i odzyskiwanie sondy krzemowej po eksperymentach. Podczas gdy regulowana implantacja sondy krzemowej33 lub głowicy optokrzemowej36 została wcześniej zademonstrowana u myszy, pr...

Kluczowe jest zrozumienie, w jaki sposób aktywność neuronalna wspiera procesy poznawcze, takie jak uczenie się i pamięć, poprzez badanie, jak różne obszary mózgu dynamicznie oddziałują ze sobą. Aby wyjaśnić dynamikę aktywności neuronalnej leżącej u podstaw zadań poznawczych, przeprowadzono wielkoskalową elektrofizjologię zewnątrzkomórkową u swobodnie poruszających się zwierząt za pomocą macierzy mikronapędów1,2,3,4. W ciągu ostatnich dwóch dekad opracowano kilka typów macierzy mikronapędów do wszczepiania elektrod do wielu obszarów mózgu szczurów5,6,7,8 i myszy9,10,11,12. Niemniej jednak obecne konstrukcje mikronapędów generalnie nie pozwalają na stosowanie wielu typów sond, co zmusza badaczy do wyboru jednego typu elektrody z określonymi korzyściami i ograniczeniami. Na przykład matryce tetrodowe działają dobrze w gęsto zaludnionych obszarach mózgu, takich jak grzbietowy hipokamp CA11,13, podczas gdy sondy krzemowe dają lepszy profil geometryczny do badania połączeń anatomicznych14,15.
Tetrody i sondy krzemowe są często używane do przewlekłego nagrywania in vivo, a każda z nich ma swoje zalety i wady. Udowodniono, że tetrody mają znaczące zalety w lepszej izolacji pojedynczej jednostki niż pojedyncze elektrody16,17, oprócz opłacalności i sztywności mechanicznej. Zapewniają również wyższą wydajność działań pojedynczej jednostki w połączeniu z mikronapędami8,18,19,20. Niezbędne jest zwiększenie liczby jednocześnie rejestrowanych neuronów dla zrozumienia funkcji obwodów neuronowych21. Na przykład duża liczba komórek jest potrzebna do zbadania małych populacji funkcjonalnie heterogenicznych typów komórek, takich jak komórki związane z czasem22 lub kodowanie nagrody23. Znacznie większa liczba komórek jest wymagana, aby poprawić jakość dekodowania sekwencji spajków13,24,25.
Tetrody mają jednak wadę w rejestrowaniu przestrzennie rozmieszczonych komórek, takich jak w korze lub wzgórzu. W przeciwieństwie do tetrod, sondy krzemowe mogą zapewnić przestrzenny rozkład i interakcję lokalnych potencjałów pola (LFP) oraz aktywności impulsowej w lokalnej strukturze14,26. Wielozębowe sondy krzemowe dodatkowo zwiększają liczbę miejsc rejestracji i umożliwiają rejestrację w pojedynczych lub sąsiadujących strukturach27. Jednak takie matryce są mniej elastyczne w pozycjonowaniu miejsc elektrod w porównaniu z tetrodami. Ponadto w sondach o dużej gęstości wymagane są złożone algorytmy sortowania spajków w celu wyodrębnienia informacji o potencjałach czynnościowych sąsiednich kanałów w celu odzwierciedlenia danych uzyskanych przez tetrody28,29,30. W związku z tym ogólna wydajność pojedynczych jednostek jest często mniejsza niż tetrod. Ponadto sondy krzemowe są niekorzystne ze względu na ich kruchość i wysoki koszt. Tak więc wybór tetrod i sond krzemowych zależy od celu nagrania, którym jest pytanie, czy priorytetem jest uzyskanie wysokiej wydajności pojedynczych jednostek, czy profilowanie przestrzenne w miejscach rejestracji.
Oprócz rejestrowania aktywności neuronalnej, manipulacja optogenetyczna stała się jednym z najpotężniejszych narzędzi w neurobiologii, aby zbadać, w jaki sposób określone typy komórek i/lub szlaki przyczyniają się do funkcji obwodów nerwowych13,31,32,33. Jednak eksperymenty optogenetyczne wymagają dodatkowego rozważenia w projektowaniu macierzy mikronapędów, aby podłączyć złącze światłowodowe do stymulujących źródeł światła34,35,36. Często podłączenie światłowodów wymaga stosunkowo dużej siły, co może doprowadzić do mechanicznego przemieszczenia sondy w mózgu. Dlatego nie jest trywialnym zadaniem połączenie wszczepialnego światłowodu z konwencjonalnymi układami mikronapędów.
Z powyższych powodów, badacze są zobowiązani do optymalizacji wyboru rodzaju elektrody lub wszczepienia światłowodu w zależności od celu nagrania. Na przykład tetrody są używane do osiągania wyższej wydajności jednostkowej w hippocampus1,13, podczas gdy sondy krzemowe są używane do badania profilu głębokości laminarnej obszarów korowych, takich jak przyśrodkowa kora śródwęchowa (MEC)37. Do tej pory mikronapędy do jednoczesnego wszczepiania tetrod i sond krzemowych zostały zgłoszone dla szczurów5,11. Jednak wszczepienie myszom wielu tetrod i sond krzemowych jest niezwykle trudne ze względu na wagę mikronapędów, ograniczoną przestrzeń na głowie myszy i wymagania przestrzenne dotyczące projektowania mikronapędu z wykorzystaniem różnych sond. Chociaż możliwe jest wszczepienie sond krzemowych bez mikronapędu, procedura ta nie pozwala na regulację sondy i obniża wskaźnik powodzenia odzyskiwania sondy krzemowej12,38. Co więcej, eksperymenty optogenetyczne wymagają dodatkowych rozważań przy projektowaniu macierzy mikronapędów. Protokół ten pokazuje, jak skonstruować i wszczepić matrycę mikronapędów do przewlekłego zapisu u swobodnie poruszających się myszy, co pozwala na wszczepienie dziewięciu niezależnie regulowanych tetrod i jednej regulowanej sondy optokrzemowej. Ten układ mikronapędów ułatwia również eksperymenty optogenetyczne i odzyskiwanie sondy krzemowej.

<table><tbody><tr><td>#00-90 śruba</td><td>J.I. Morris</td><td>#00-90-1/8</td><td>EIB</td></tr><tr><td>#0-80 nakrętka</td><td>Małe części</td><td>B00DGB7CT2</td><td>mosiężna nakrętka do przytrzymywania uchwytu tulejki światłowodowej</td></tr><tr><td>#Śruba 0-80</td><td>Małe części</td><td>B000FMZ57G</td><td>mosiężna śruba maszynowa do montażu złącza sondy, uchwytu tulejki światłowodowej i stożka ekranującego Rurki</td></tr><tr><td>polieteroeteroketonowe 22 Ga Małe</td><td>części</td><td>SLPT-22-24</td><td>do mocowania do czółenka, rurki ze stali nierdzewnej 23 Ga o średnicy wewnętrznej 0,025</td></tr><tr><td>cala Małe</td><td>części</td><td>HTX-23R</td><td>do tetrody</td></tr><tr><td>23 Ga drut ze stali nierdzewnej</td><td>Małe części</td><td>HTX-23R-24-10</td><td>do drutu w kształcie litery L / drutu nośnego</td></tr><tr><td>26 Ga</td><td>Małe części</td><td>GWX-0200</td><td>do słupków prowadzących</td></tr><tr><td>Drut ze stali nierdzewnej 30 Ga</td><td>Małe części</td><td>HTX-30R</td><td>do tetrody</td></tr><tr><td>Pakiet oprogramowania CAD 3D</td><td>Dassault Syst&egrave; Drukarka 3D mes</td><td>SolidWorks 2003</td><td></td></tr><tr><td></td><td>FormLab Form2</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5,5 mil poliimidowe rurki izolacyjne</td><td>HPC Medical</td><td>72113900001-012</td><td></td></tr><tr><td>taśma z folii aluminiowej</td><td>Tyco</td><td>Tyco Adhesives 617022 Taśma z folii aluminiowej</td><td>do alternatywnego stożka ekranującego</td></tr><tr><td>pasta przewodząca</td><td>YSHIELD</td><td>HSF54</td><td>do stożka</td></tr> <tr><td>ekranującegoniestandardowe do mikronapędu z sondą krzemową</td><td>AMT</td><td>UNM1.25-HalfMoon</td><td>śruba ze stali nierdzewnej półksiężycowa, średnica 1,5 mm, 300 i mikro; </td></tr><tr><td>M Skok gwintu Dostosowane do tetrody microdrive</td><td>AMT</td><td>Yamamoto_0000-160_9mm</td><td>śruba ze stali nierdzewnej z rowkiem, średnica 0,5 mm, 160 i mikro; m skok gwintu, wykonany na zamówienie dla naszego projektu</td></tr><tr><td>akrylowego dentystycznego</td><td>Stoelting</td><td>51459</td><td></td></tr><tr><td>żywica modelu dentystycznego</td><td>FormLab</td><td>RS-F2-DMBE-02</td><td></td></tr><tr><td>Narzędzie obrotowe Dremel</td><td></td><td>model 800</td> a Wiertło <td>szlifierskie</td></tr><tr><td></td><td>Fine Science Tool</td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>elektryczna tablica interfejsu</td><td>Neuralynx</td><td>EIB-36-Narrow</td><td></td></tr><tr><td>żywica epoksydowa</td><td>Devcon</td><td>GLU-735.90</td><td>5-minutowa epoksydowa</td></tr><tr><td>maść do oczu</td><td>Dechra</td><td>Puralube Maść okulistyczna</td><td>zapobiegająca wysuszeniu oczu myszy podczas operacji</td></tr><tr><td>arkusz do polerowania włókien</td><td>Thorlabs</td><td>LFG5P</td><td>do polerowania światłowodu</td></tr><tr><td>cienka pęseta</td><td>Protech International</td><td>15-368</td><td>do ładowania/odzyskiwania sondy krzemowej</td></tr><tr><td>złoto szpilki</td><td>Neuralynx</td><td>EIB Piny Mały</td><td></td></tr><tr><td>przewód uziemiający</td><td>AM Systems</td><td>781500</td><td>0,010 cala goły srebrny drut</td></tr><tr><td>przedwzmacniacz czołowy</td><td>Neuralynx</td><td>HS-36</td><td></td></tr> miernik <tr><td>impedancji</td><td>BAK elektronika</td><td>Model IMP-2</td><td>1 kHz częstotliwość testowa</td></tr> olej <tr><td>mineralny</td><td>ZONA</td><td>36-105</td><td>do smarowania i przewodów</td></tr><tr><td>światłowód</td><td>Dorycki</td><td>MFC_200/260-0.22_50mm_ZF1.25(G)_FLT</td><td></td></tr><tr><td>System nagrywania</td><td>Neuralynx</td><td>Digital Lynx 4SX</td><td></td></tr><tr><td>rysik z włókien rubinowych</td><td>Thorlabs</td><td>S90R</td><td>do rozszczepiania smaru silikonowego do światłowodów Sonda</td></tr> krzemowa <tr><td></td><td>Fine Science Tool</td><td>29051-45</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Neuronexus</td><td>A1x32-Edge-5mm-20-177</td><td>Rys. 3, 4A, 4B, 5</td></tr><tr><td>sonda silikonowa</td><td>Neuronexus</td><td>A1x32-6mm-50-177</td><td>Rys. 4C</td></tr><tr><td>Sonda silikonowa roztwór do mycia Alcon</td><td>AL10078844</td><td>płyn do czyszczenia soczewek kontaktowych</td><td></td></tr><tr><td>lubber silikonowy</td><td>Smooth-On</td><td>Dragon Skin 10 FAST</td><td>do przygotowania formy microdrive</td></tr><tr><td>srebrna farba</td><td>GC electronic</td><td>22-023</td><td>srebrny nadruk II powłoka, stosowana do przewodów uziemiających</td></tr><tr><td>śruba czaszki</td><td>Otto Frei</td><td>2647-10AC</td><td>Średnica 0,8 mm, skok gwintu 0,200 mm</td></tr><tr><td>standardowe nożyczki chirurgiczne</td> Aparat stereotaktyczny <td>ROBOZ</td><td>RS-5880</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Super klej Kopf</td><td>Model 942</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Loctite</td><td>LOC230992</td><td>do nakładania na słupki</td></tr><tr><td>prowadzące pęseta chirurgiczna</td><td>ROBOZ</td><td>RS-5135</td><td></td></tr><tr><td>Tetrode Twister</td><td>Jun Yamamoto</td><td>TT-01</td><td></td></tr><tr><td>druty tetrodowe</td><td>Sandvik</td><td>PX000004</td><td></td></tr></tbody></table>

hybrydowy system mikronapędowy z odzyskiwalną sondą optokrzemową i tetrodą do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości w swobodnie poruszających się myszach

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

Wieloregionalne nagrania neuronowe mogą dostarczyć kluczowych informacji do zrozumienia interakcji między wieloma obszarami mózgu w precyzyjnej skali czasowej. Jednak konwencjonalne konstrukcje mikronapędów często pozwalają na użycie tylko jednego typu elektrody do nagrywania z jednego lub wielu regionów, co ogranicza wydajność nagrań pojedynczych jednostek lub profili głębokości. Często ogranicza również możliwość łączenia zapisów elektrod z narzędziami optogenetycznymi w celu ukierunkowania na aktywność specyficzną dla szlaku i/lub typu komórki. Przedstawiono hybrydową macierz mikronapędów dla swobodnie poruszających się myszy w celu optymalizacji wydajności oraz opis jej produkcji i ponownego wykorzystania macierzy mikronapędów. Obecny projekt wykorzystuje dziewięć tetrod i jedną sondę optokrzemową wszczepionych jednocześnie w dwóch różnych obszarach mózgu u swobodnie poruszających się myszy. Tetrody i sonda optokrzemowa są niezależnie regulowane wzdłuż osi grzbietowo-brzusznej w mózgu, aby zmaksymalizować wydajność czynności jednostkowych i oscylacyjnych. Ta matryca mikronapędów zawiera również konfigurację do świetlnej, pośredniczącej manipulacji optogenetycznej w celu zbadania specyficznych dla regionu lub typu komórki odpowiedzi i funkcji obwodów neuronowych dalekiego zasięgu. Ponadto sonda optokrzemowa może być bezpiecznie odzyskana i ponownie wykorzystana po każdym eksperymencie. Ponieważ układ mikronapędów składa się z części wydrukowanych w 3D, konstrukcję mikronapędów można łatwo modyfikować w celu dostosowania do różnych ustawień. Najpierw opisano konstrukcję układu mikronapędowego i sposób podłączenia światłowodu do sondy krzemowej w celu przeprowadzenia eksperymentów optogenetycznych, a następnie wyprodukowanie wiązki tetrody i wszczepienie jej do mózgu myszy. Rejestracja lokalnych potencjałów pola i impulsów jednostkowych w połączeniu ze stymulacją optogenetyczną również demonstruje wykonalność systemu macierzy mikronapędów u swobodnie poruszających się myszy.

Układ mikronapędów został zbudowany w ciągu 5 dni. Harmonogram przygotowania mikronapędu opisano w Tabeli 2. Przy użyciu tego mikronapędu dziewięć tetrod oraz jedna sonda krzemowa zostały zaimplantowane odpowiednio do obszaru CA1 hipokampa i kory entorynalnej przyśrodkowej (MEC) myszy [samiec pOxr1-Cre (tło C57BL/6), 21 tygodni, masa ciała 29 g]. Ta mysz transgeniczna wykazuje ekspresję Cre w neuronach piramidalnych warstwy III MEC. Na 10 tygodni przed implantacją elektrod do MEC wstrzyknięto myszy 200 n...

Ten protokół opisuje budowę hybrydowego układu mikronapędów, który umożliwia wszczepienie dziewięciu niezależnie regulowanych tetrod i jednej regulowanej sondy opto-krzemowej w dwóch obszarach mózgu u swobodnie poruszających się myszy. Zademonstrowano również metodę bezpiecznego odzyskiwania i ponownego wykorzystania sondy optokrzemowej do wielu celów.

Hybrydowy system mikronapędowy z odzyskiwalną sondą optokrzemową i tetrodą do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości w swobodnie poruszających się myszach

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, ...

Nasza hybrydowa konstrukcja mikronapędu pozwala eksperymentatorom nie tylko nagrywać z wielu obszarów mózgu, ale także wybierać różne typy elektrod w celu optymalizacji wydajności i stabilności. Połączyliśmy dziewięć tetrod, krzemową sondę liniową i światłowody, które są regulowane i wielokrotnego użytku w układzie mikronapędów do eksperymentów in vivo na swobodnie poruszających się myszach. Technikę tę można łatwo dostosować do innych większych zwierząt, takich jak szczury czy marmozety.Sondy krzemowe są niezwykle delikatne. Musimy być ostrożni w obchodzeniu się z sondami, na przykład podczas adaptacji światłowodu i podczas obracania zespołu wahadłowego do mikronapędu. Układ mikronapędów składa się z pięciu części.Aby przygotować microdrive do sondy silikonowej, najpierw wydrukuj w 3D plastikowy wzór mikrodysku i umieść taśmę wokół wzoru, aby utworzyć tymczasową ścianę wokół wzoru. Wlej płynny żel silikonowy do wzoru i delikatnie potrząsając, usuń pęcherzyki powietrza. Gdy silikon utwardzi się, ostrożnie usuń formę z żelu silikonowego z wzoru.Następnie użyj szlifierki obrotowej, aby przeciąć rurkę drucianą ze stali nierdzewnej o długości 18 i 9,5 mm o grubości 23 i użyj szlifierki, aby zszorstkować górne 2 do 3 mm rur. Nałóż niewielką ilość oleju silikonowego na niestandardową i ustaw rurki i wkręć do formy. Wlej akryl dentystyczny do formy i użyj strzykawki, aby wyeliminować wszelkie pęcherzyki powietrza wokół rurek i.Gdy akryl dentystyczny całkowicie się utwardzi wyjmij microdrive z formy i użyj szczypiec, aby zgiąć 6 mm od jednego końca końcówki drutu 18 mm pod kątem 60 stopni. Za pomocą narzędzia tokarskiego obróć microdrive, aby sprawdzić jakość, a następnie wkręć microdrive w korpusie macierzy microdrive i przekręć, aby sprawdzić, czy jest w stanie płynnie poruszać się w górę iw dół. Aby przygotować czółenko do sondy silikonowej, użyj ostrych nożyczek, aby przyciąć dwa odcinki PEEK o średnicy 5 mm i wyrównaj rurki po obu stronach czółenka.Przyklej rurki do czółenka żywicą epoksydową i nałóż niewielką ilość oleju silikonowego na słupki prowadzące. Po wyschnięciu żywicy epoksydowej umieść czółenko nad słupkami prowadzącymi korpusu macierzy mikronapędów, aby sprawdzić jakość. Wahadłowiec powinien poruszać się płynnie, bez nadmiernego tarcia.Aby przygotować optorodę, użyj frezu Rubi, aby rozciąć kawałek światłowodu na długość 21 mm i zmielić końcówkę światłowodu, aż będzie płaska i błyszcząca. Gdy końcówka jest gotowa, delikatnie umieść światłowód na przedniej stronie sondy krzemowej 200 do 300 mikrometrów nad górną częścią miejsc elektrod i tymczasowo zabezpiecz włókno przezroczystą taśmą, a następnie przyklej światłowód do podstawy sondy krzemowej niewielką objętością żywicy epoksydowej i pozwól żywicy epoksydowej utwardzić się przez pięć godzin. Aby przymocować czółenko do sondy silikonowej, nałóż niewielką objętość żywicy epoksydowej z tyłu podstawy sondy silikonowej i delikatnie przytrzymaj dolną część czółenka przy podstawie sondy krzemowej przez dwie do trzech minut, aby uniknąć powstania szczeliny między czółenkiem a podstawą sondy krzemowej.Gdy żywica epoksydowa całkowicie się utwardzi, przytrzymaj rowek czółenka drobną pęsetą i użyj mikroskopu, aby ostrożnie umieścić rurki czółenka na słupkach prowadzących korpusu głównego. Przekręć, aby włożyć mikronapędu do otworu na i włóż końcówkę rurki w kształcie litery L w rowek głowicy wahadłowej, aby zazębić sondę silikonową i mikronapędu. Następnie przytnij dwie numer 0 do długości gwintu 3,5 mm i zmiel końcówki, aby usunąć zadziory.Umieść uchwyt złącza sondy na korpusie matrycy i włóż złącze elektryczne sondy silikonowej do uchwytu. Wkręć numer 0, aby przytrzymać uchwyt złącza sondy. Użyj żywicy epoksydowej, aby zabezpieczyć silikonowe złącze sondy w uchwycie, uważając, aby nie przykleić sondy do korpusu macierzy mikronapędów.Aby przymocować uchwyt tulejki do sondy optokrzemowej i korpusu matrycy microdrive, przyciąć dwie numer 0 do długości gwintu 6 mm i zeszlifować końcówki. Zeszlifuj zewnętrzną stronę dwóch nakrętek maszynowej numer 0, aby uzyskać małe nakrętki sześciokątne o średnicy zewnętrznej od 2.5 do 3 mm i włóż numer 0 do elementu A uchwytu. Przyklej żywicą epoksydową.Nałóż niewielką ilość smaru silikonowego na składniki A i B, aby zmniejszyć tarcie o korpus. Użyj pęsety odwrotnej, aby tymczasowo włożyć element A do korpusu i umieścić element B na elementu A. Nakręć niestandardowe nakrętki na i użyj szczypiec, aby dokręcić nakrętki, aby przymocować uchwyt tulejki do korpusu. Włóż tuleję światłowodową do rowka uchwytu tulejki światłowodowej, uważając, aby tuleja światłowodowa wystawała od 4 do 5 mm z uchwytu.Nałóż niewielką ilość żywicy epoksydowej między tuleję a rowek uchwytu. Po utwardzeniu żywicy epoksydowej poluzuj nakrętki i przekręć microdrive, aby sprawdzić, czy uchwyt czółenka i tulejki działa płynnie, a następnie upewnij się, że końcówka sondy całkowicie chowa się w korpusie, gdy uchwyt tulejki znajduje się w górnej pozycji, a rurki wahadłowe są nadal związane ze słupkami prowadzącymi. Aby przymocować stożek osłony, dokręć dwie 3.5 mm numer 0 od zewnątrz stożka, aby utrzymać mikronapęd na miejscu.Macierz mikronapędów można skonfigurować w ciągu pięciu dni, jeśli budowa zostanie zakończona zgodnie z harmonogramem przedstawionym w tabeli. Po dostosowaniu tetrody można przetestować wydajność behawioralną na torze liniowym i na otwartym polu. W obu typach eksperymentów mysz może swobodnie eksplorować przez około 30 minut, podczas gdy sygnały elektrofizjologiczne są rejestrowane bez poważnych szumów związanych z ruchem przez całą sesję nagraniową.Stymulacja światłem może być następnie wykonywana w przyśrodkowej korze śródwęchowej, aby stymulować neurony warstwy 3 przyśrodkowej kory śródwęchowej, które rzutują do podpola CA1 hipokampa. Spontaniczne impulsy i lokalne potencjały pola są następnie rejestrowane z tetrod i sondy krzemowej, gdy mysz śpi. W tym reprezentatywnym eksperymencie potencjały lewego pola zarejestrowane w tetrodach wykazywały duże tętnienia, co sugeruje, że wszystkie tetrody znajdowały się w pobliżu warstwy komórek piramidalnych CA1.Aktywność reagującą na światło w tym teście po raz pierwszy zaobserwowano w przyśrodkowej korze śródwęchowej, a następnie aktywność w obrębie CA1 z opóźnieniem od 13 do 18 milisekund. Należy uważać, aby włożyć sondę optokrzemową do korpusu mikrodysku w środowisku wolnym od ładunków elektrostatycznych. Stożek ekranujący można zastąpić materiałami takimi jak arkusz papieru i taśma.Zmniejszy to szybkość działania mikronapędu nawet o 20%Nasza konstrukcja mikronapędu zapewnia elastyczne możliwości skutecznego łączenia elektrod rejestrujących w celu pomiaru i manipulowania wieloma obszarami mózgu oraz badania dynamiki i interakcji różnych struktur mózgu.

hybrid-microdrive-system-with-recoverable-opto-silicon-probe-tetrode

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

W niniejszym protokole demonstrujemy sposób wykonania macierzy mikrodrajwerów do chronicznych rejestracji elektrofizjologicznych u szczurów.

Układ mikro-napędów do przewlekłych pomiarów in vivo: Konstrukcja napędu

W niniejszym protokole demonstrujemy sposób wykonania i kondycjonowania tetrod do zastosowania w macierzy mikro-napędów, która została zaprojektowana do chronicznych rejestracji elektrofizjologicznych u szczurów. Dodatkowo przedstawiamy końcowe etapy konstrukcji macierzy mikro-napędów, obejmujące instalację przewodów uziemiających oraz stożka ochronnego.

Macierz mikronapędów do chronicznych pomiarów in vivo: montaż tetrod

Opisujemy metody wielkoskalowej rejestracji wielu pojedynczych jednostek oraz lokalnych potencjałów polowych u gryzoni podczas zachowań, z wykorzystaniem sond krzemowych. Procesy wykonania napędu, mocowania sondy do napędu oraz implantacji sondy zostały przedstawione w wystarczających szczegółach, aby umożliwić łatwą replikację.

Wielkoskalowa rejestracja neuronów za pomocą ruchomych sond krzemowych u gryzoni podczas zachowań

Opisano projektowanie i montaż mikronapędów do elektrofizjologicznych zapisów in vivo sygnałów mózgowych od myszy. Dzięki przymocowaniu wiązek mikroelektrod do wytrzymałych nośników napędzanych, techniki te pozwalają na długotrwałe i stabilne zapisy neuronowe. Lekka konstrukcja pozwala na nieograniczoną wydajność behawioralną zwierzęcia po wszczepieniu napędu.

Budowa macierzy mikronapędów do przewlekłych nagrań neuronowych u myszy zachowujących się w stanie czuwania

Zrozumienie neuronalnych substratów zachowania wymaga nagrania zespołu obwodów mózgowych. Ze względu na swoją podatność genetyczną, mysz oferuje model do rozwarstwiania obwodów i mimikry choroby. W tym miejscu opisano metodę projektowania i wytwarzania zminiaturyzowanych sond, która jest odpowiednia do celowania w głęboką strukturę mózgu u myszy.

Projektowanie i produkcja ultralekkich, regulowanych sond wieloelektrodowych do zapisów elektrofizjologicznych u myszy

Prezentujemy konstrukcję hipernapędu do druku 3D z osiemnastoma niezależnie regulowanymi tetrodami. Hipernapęd ma za zadanie rejestrować aktywność mózgu swobodnie zachowujących się szczurów przez okres kilku tygodni.

Budowa ulepszonego hipernapędu wielotetrodowego do wielkoskalowej rejestracji neuronalnej u zachowujących się szczurów

Tutaj opisujemy projekt mikronapędu, procedurę implantacji chirurgicznej i strategię rekonwalescencji po operacji, które pozwalają na przewlekłe zapisy pola i pojedyncze jednostki z wielu regionów mózgu jednocześnie u młodocianych i dorastających myszy w krytycznym oknie rozwojowym od 20 dnia po urodzeniu (p20) do 60 dnia po urodzeniu (p60) i później.

Lekki implant napędowy do przewlekłych zapisów tetrody u młodych myszy

Protokół opisuje metodologię zewnątrzkomórkowego zapisu w korze ruchowej (MC) w celu ujawnienia zewnątrzkomórkowych właściwości elektrofizjologicznych u swobodnie poruszających się świadomych myszy, a także analizę danych lokalnych potencjałów pola (LFP) i skoków, co jest przydatne do oceny aktywności neuronalnej sieci leżącej u podstaw interesujących zachowań.

Wielokanałowy zapis zewnątrzkomórkowy w swobodnie poruszających się myszach

Tutaj przedstawiamy lekki, opłacalny system implantacji sond dla przewlekłej elektrofizjologii u gryzoni, zoptymalizowany pod kątem łatwości użycia, odzyskiwania sondy, wszechstronności eksperymentalnej oraz zgodności z zachowaniem.

Implant DREAM: lekki, modułowy i opłacalny system implantów do przewlekłej elektrofizjologii u myszy zamocowanych na głowie i swobodnie zachowujących się

W niniejszym artykule opisano procedurę chirurgiczną oraz wskazówki dotyczące obsługi związane z implantacją ultrasciennej macierzy mikroelektrod na bazie poliimidu (PBM-array) na czaszkę myszy w celu rejestracji wysokiej gęstości encefalografii (EEG) w modelu mysim.

Rejestracja EEG o wysokiej gęstości u swobodnie poruszających się myszy z wykorzystaniem mikroelektrod na bazie poliamidu

Poznaj hybrydowy system mikronapędowy z tetrodą i odzyskiwalną sondą optokrzemową do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości u swobodnie poruszających się myszy. Ta metoda umożliwia jednoczesne rejestrowanie aktywności neuronowej i manipulację optyczną.

Hybrydowy system mikronapędowy z odzyskiwalną sondą optokrzemową i tetrodą do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości w swobodnie poruszających się myszach (Wideo) | JoVE Journal

Hybrydowy system mikronapędowy z odzyskiwalną sondą optokrzemową i tetrodą do nagrywania w dwóch lokalizacjach o wysokiej gęstości w swobodnie poruszających się myszach

Przeglądaj więcej filmów