Name: Elektrofizjologia aktywności kory laminarnej u marmozety zwyczajnej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-08-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Poznaj elektrofizjologię aktywności kory mózgowej u marmozety zwyczajnej przy użyciu niestandardowego mikromanipulatora. Ta metoda umożliwia precyzyjne mapowanie retinotopii w warunkach czuwania.

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 wspierana przez National Institutes of Health (NIH) grant R01 EY030998 (J.F.M., A.B. i S.C.). Metoda ta opiera się na metodach opracowanych w Coop i in. (w trakcie przeglądu, 2022; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.11.511827v2.abstract). Chcielibyśmy podziękować Dinie Graf i członkom laboratorium Mitchell za pomoc w pielęgnacji i obchodzeniu się z marmozetą.

Development of an X-Y Electrode Stage for Precise Neural Recording in Marmosets

<ol><li>Mansfield, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marmoset+models+commonly+used+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Medicine%22%5BJournal%5D)">Marmoset models commonly used in biomedical research.</a> Comparative Medicine. 53 (4), 383-392 (2003).</li>
<li>Solomon, S. G., Rosa, M. G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simpler+primate+brain%3A+the+visual+system+of+the+marmoset+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey.</a> Frontiers in Neural Circuits. 8, 96(2014).</li>
<li>Remington, E. D., Osmanski, M. S., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+operant+conditioning+method+for+studying+auditory+behaviors+in+marmoset+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">An operant conditioning method for studying auditory behaviors in marmoset monkeys.</a> PLoS One. 7 (10), e47895(2012).</li>
<li>Walker, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+wireless+neural+population+recordings+with+common+marmosets%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Chronic wireless neural population recordings with common marmosets.</a> Cell Reports. 36 (2), 109379(2021).</li>
<li>Jendritza, P., Klein, F. J., Fries, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-area+recordings+and+optogenetics+in+the+awake%2C+behaving+marmoset%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Multi-area recordings and optogenetics in the awake, behaving marmoset.</a> Nature Communications. 14 (1), 577(2023).</li>
<li>Pinotsis, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linking+canonical+microcircuits+and+neuronal+activity%3A+Dynamic+causal+modelling+of+laminar+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Linking canonical microcircuits and neuronal activity: Dynamic causal modelling of laminar recordings.</a> Neuroimage. 146, 355-366 (2017).</li>
<li>Ludwig, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly+%283%2C+4-ethylenedioxythiophene%29%28PEDOT%29+polymer+coatings+facilitate+smaller+neural+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001(2011).</li>
<li>Ludwig, K. A., Uram, J. D., Yang, J., Martin, D. C., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recordings+using+silicon+microelectrode+arrays+electrochemically+deposited+with+a+poly+%283%2C+4-ethylenedioxythiophene%29%28PEDOT%29+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recordings using silicon microelectrode arrays electrochemically deposited with a poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT) film.</a> Journal of Neural Engineering. 3 (1), 59(2006).</li>
<li>Lu, T., Liang, L., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+representations+of+temporally+asymmetric+stimuli+in+the+auditory+cortex+of+awake+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Neural representations of temporally asymmetric stimuli in the auditory cortex of awake primates.</a> Journal of Neurophysiology. 85 (6), 2364-2380 (2001).</li>
<li>Osmanski, M. S., Song, X., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+harmonic+resolvability+in+pitch+perception+in+a+vocal+nonhuman+primate%2C+the+common+marmoset+%28Callithrix+jacchus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The role of harmonic resolvability in pitch perception in a vocal nonhuman primate, the common marmoset (Callithrix jacchus).</a> Journal of Neuroscience. 33 (21), 9161-9168 (2013).</li>
<li>Nummela, S. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychophysical+measurement+of+marmoset+acuity+and+myopia%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Psychophysical measurement of marmoset acuity and myopia.</a> Developmental Neurobiology. 77 (3), 300-313 (2017).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C., Petrides, M., Rosa, M., Tokuno, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Marmoset+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Marmoset Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Academic Press. Cambridge, MA. (2012).</li>
<li>Mitchell, J. F., Reynolds, J. H., Miller, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+vision+in+marmosets%3A+A+model+system+for+visual+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Active vision in marmosets: A model system for visual neuroscience.</a> Journal of Neuroscience. 34 (4), 1183-1194 (2014).</li>
<li>Spitler, K. M., Gothard, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+removable+silicone+elastomer+seal+reduces+granulation+tissue+growth+and+maintains+the+sterility+of+recording+chambers+for+primate+neurophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A removable silicone elastomer seal reduces granulation tissue growth and maintains the sterility of recording chambers for primate neurophysiology.</a> Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 23-26 (2008).</li>
<li>Jun, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+integrated+silicon+probes+for+high-density+recording+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity.</a> Nature. 551 (7679), 232-236 (2017).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiological Reviews. 65 (1), 37-100 (1985).</li>
<li>Coop, S. H., Yates, J. L., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pre-saccadic+neural+enhancements+in+marmoset+area+MT%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Pre-saccadic neural enhancements in marmoset area MT.</a> bioRxiv. , (2022).</li>
<li>Okun, M., Lak, A., Carandini, M., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+term+recordings+with+immobile+silicon+probes+in+the+mouse+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">Long term recordings with immobile silicon probes in the mouse cortex.</a> PloS One. 11 (3), e0151180(2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Obecnie dostępnych jest kilka metod (np. przewlekła, półprzewlekła, ostra) do przeprowadzania eksperymentów neurofizjologicznych na naczelnych innych niż ludzie. Marmozeta pospolita stanowi wyjątkowe wyzwanie dla eksperymentów neurofizjologicznych ze względu na swoje niewielkie rozmiary i brak zakrętów jako anatomicznych punktów orientacyjnych. Wymaga to od naukowców wykorzystania neurofizjologicznych punktów orientacyjnych, takich jak retinotopia i właściwości dostrajania obszarów zainteresowania, w celu zidentyfikowani...

Marmozeta zwyczajna (Callithrix jacchus) szybko zyskała na popularności jako model do badania funkcji mózgu w ostatnich latach. Ta rosnąca popularność wynika z dostępności kory gładkiej marmozety, podobieństw w neuronalnej organizacji funkcjonalnej u ludzi i innych naczelnych oraz małego rozmiaru i szybkiego tempa rozmnażania1. Wraz ze wzrostem popularności tego organizmu modelowego, nastąpił szybki rozwój technik neurofizjologicznych nadających się do stosowania w mózgu marmozety. Metody elektrofizjologiczne są szeroko stosowane w neurobiologii do badania aktywności pojedynczych neuronów w korze mózgowej zarówno gryzoni, jak i naczelnych, co skutkuje niezrównaną rozdzielczością czasową i dostępem do lokalizacji. Ze względu na względną nowość małpy marmozety jako modelu neuronauki wizualnej, optymalizacja technik elektrofizjologii zachowania w stanie czuwania wciąż ewoluuje. Wcześniejsze badania wykazały ustanowienie solidnych protokołów elektrofizjologii w preparatach znieczulonych2, a wczesne badania neurofizjologii zachowującej się w stanie czuwania wykazały niezawodność jednokanałowych elektodów wolframowych3. W ostatnich latach naukowcy ustalili zastosowanie matryc mikroelektrod na bazie krzemu w neurofizjologii zachowującej się w stanie czuwania4. Jednak marmozeta stwarza wyjątkowe wyzwania związane z celowaniem ze względu na mały rozmiar mózgu i brak anatomicznych punktów orientacyjnych. Protokół ten określa, jak skonstruować i używać systemu zapisu mikronapędów odpowiedniego dla marmozety, który pozwala na rejestrowanie dużych populacji neuronów za pomocą krzemowych układów liniowych przy minimalnym uszkodzeniu tkanek.
Praca z marmozetą stanowi wyzwanie ze względu na mniejszą skalę map retinotopowych w korze wzrokowej w porównaniu do większych naczelnych. Niewielkie przesunięcie elektrod o zaledwie 1 mm może spowodować znaczące zmiany w mapach. Co więcej, naukowcy często muszą zmieniać rozmieszczenie elektrod między sesjami nagraniowymi, aby uzyskać szerszy zakres pozycji retinotopowych w korze wzrokowej. Obecne preparaty półprzewlekłe nie pozwalają na codzienną regulację położenia elektrody lub z wystarczającą precyzją, aby celować w określone miejsca w skalach submilimetrowych5. Mając to na uwadze, proponowany system mikronapędów wykorzystuje stolik elektrodowy XY, który montuje lekki mikronapęd w komorze nagraniowej i pozwala na submilimetrowe celowanie w miejsca korowe. Ruchome elementy stolika X-Y pozwalają na pionowy i poziomy ruch układu liniowego w celu systematycznego przechodzenia przez obszary korowe, co jest wymagane do identyfikacji obszarów zainteresowania (poprzez retinotopię i właściwości strojenia). Podczas sesji nagraniowych badacze mogą również ręcznie dostosować stopień X-Y, aby przesunąć docelowe miejsca w obszarze. Jest to kluczowa przewaga nad alternatywnymi technikami wykorzystującymi preparaty do nagrywania półprzewlekłego, które nie mają łatwych mechanizmów celowania w elektrody.
Mikronapęd to wszechstronne narzędzie, które umożliwia montaż różnych matryc krzemowych w celu obniżenia do kory mózgowej. W tym protokole do badania obwodów laminarnych rozciągających się na głębokość kory mózgowej użyto niestandardowej sondy z dwoma 32-kanałowymi układami liniowymi oddalonymi od siebie o 200 μm. Większość metod sondowania obwodów neuronowych zazwyczaj próbkuje potencjały elektryczne lub pojedyncze jednostki uśrednione we wszystkich warstwach kory mózgowej. Jednak ostatnie badania ujawniły intrygujące odkrycia dotyczące korowych mikroukładów laminarnych6. Korzystając z mikronapędu, naukowcy mogą korzystać z sond laminarnych i dokonywać precyzyjnych korekt głębokości nagrywania, aby zapewnić kompleksowe próbkowanie we wszystkich warstwach.
Ten system może być zbudowany z dostępnych na rynku komponentów i łatwo go modyfikować pod kątem różnych technik eksperymentalnych lub sond. Kluczowymi zaletami tego preparatu jest możliwość zmiany pozycji zapisu X-Y z submilimetrową precyzją oraz kontrolowanie głębokości zapisu w obrębie kory mózgowej. Protokół ten przedstawia instrukcje krok po kroku dotyczące konstruowania mikronapędu stopnia X-Y i technik zapisu neurofizjologii.

<table><tbody><tr><td>Wiertło do zadziorów 1/4 Hp</td><td>McMaster & Carr</td><td>Cat# 43035A32</td><td>Wiertło z węglika spiekanego o średnicy trzpienia 1/4", zaokrąglona głowica cylindra, numer handlowy SC-1, pojedyncze cięcie (https://www.mcmaster.com/products/bur-bits/burs-7/?s=1%2F4%22+bur+bits)</td></tr> <tr><td>1x1mm Crist</td><td>Grid Crist Instruments Siatka 1</td><td>mm x 1 mm</td><td>https://www.cristinstrument.com/products/implant-intro/grids</td></tr><tr><td>91% alkoholu izopropylowego</td><td>Medline</td><td>N/A</td><td>https://www.medline.com/product/Medline-Isopropyl-Rubbing-Alcohol/Bulk-Alcohol/Z05-PF03807?question=91%25%20isopropyl%20alcohol</td></tr><tr><td>Zarząd ds. przejęć</td><td>Open-Ephys</td><td>N/A</td><td>https://open-ephys.org/acquisition-system/eux9baf6a5s8tid06hk1mw5aafjdz1</td></tr><tr><td>maść bacytracynowa</td><td>Medline: Cosette Pharmaceuticals Inc</td><td>N/A</td><td>https://www.medline.com/product/Bacitracin-Ointment/Antibiotics/Z05-PF86957?question=bacitr</td></tr><tr><td>Kleszcze proste</td><td>Medline</td><td>N/A</td><td>https://www.medline.com/category/Central-Sterile/Surgical-Instruments/Forceps/Z05-CA16_02_20/products</td></tr><tr><td>Wosk kostny</td><td>Medline</td><td>ETHW31G</td><td>https://www.medline.com/product/Ethicon-Bone-Wax/Bone-Wax/Z05-PF61528?question=bonewax</td></tr><tr><td>C& B Metabond Szybki klej do cementu</td><td>System Parkell, Inc.</td><td>SKU: S380</td><td>https://www.parkell.com/C-B-Metabond-Quick-Adhesive-Cement-System</td></tr><tr><td>Clavamox</td><td>MWI Animal Health</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Rozwiązanie do soczewek kontaktowych</td><td>Bausch and lomb</td><td></td><td>Dostępne różne źródła</td></tr><tr><td>Niestandardowe drukowane części drukowane 3D</td><td>ProtoLab</td><td></td><td></td></tr><tr><td>https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html DB25-G2 25-pinowe złącze sygnałowe męskiego portu wtykowego</td><td>Różne źródła</td><td>DB25-G2 25</td><td>DB25-G2 25-pinowy port wtykowy męski Sygnał 2-rzędowy terminal Breakout Board Złącze nakrętki śrubowej</td></tr><tr><td>Przystawka do piły diamentowej do Dremel</td><td>Tarcza diamentowa</td><td></td><td>Dremel</td> 545</tr><tr><td>https://www.dremel.com/us/en/p/545-26150545ab Digitalizacja stopni czołowych</td><td>Intan</td><td>RHD 32-kanałowy (część #C3314)</td><td>https://intantech.com/RHD_headstages.html?tabSelect=RHD32ch&yPos=120.80 000305175781</td></tr><tr><td>EDOT</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Produkt # 483028</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/483028</td></tr><tr><td>Pomocna dłoń</td><td>Fracht portowy</td><td>Nie dotyczy</td><td>https://www.harborfreight.com/helping-hands-60501.html</td></tr><tr><td>Hak Klipsy elektryczne</td><td>Różne źródła</td><td>Nie dotyczy</td><td>Test haka Przewody kablowe</td></tr><tr><td>interfejsu (ultracienki SPI o długości 3 stóp (0,9 m) po prawej stronie)</td><td>Intan</td><td>&nbsp; Część #C3213</td><td>https://intantech.com/RHD_SPI_cables.html</td></tr><tr><td>Gniazdo laboratoryjne</td><td>Różne źródła</td><td>Nie dotyczy</td><td>https://www.amazon.com/Stainless-Steel-Scissor-Stand-Platform/dp/B07T8FM85H/ref=asc_df_B07T8FM85H/?tag=&linkCode=df0&hvadid=366343 827267& hvpos=& hvnetw=g& hvrand =2036619536500717246& hvpone =& hvptwo=& hvqmt=& hvdev=c& hv dvcmdl=& hvlocint=& hvlocphy=900 5674& hvtargid=pla-795933567991& ref=& adgrpid=71496544770& th=1</td></tr><tr><td>Meloxicam</td><td>MWI Animal Health</td><td>N/A Micro-drive</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Crist Instrument</td><td>3-NRMD</td><td>https://www.cristinstrument.com/products/microdrives/miniature-microdrive-3-nrmd</td></tr><tr><td>Wielokanałowe liniowe matryce krzemowe z 64-kanałowym złączem</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x32-5mm-25-177</td><td>https://www.neuronexus.com/products/electrode-arrays/up-to-10-mm-depth/</td></tr><tr><td>Adapter NanoZ Omentics - 32-kanałowy</td><td>NeuraLynx</td><td>ADPT-NZ-N2T-32</td><td>https://neuralynx.com/hardware/adpt-nz-n2t-32</td></tr><tr><td>System NanoZ</td><td>Tester impedancji Plexon NanoZ</td><td>https://plexon.com/products/nanoz-impedance-tester/</td><td></td></tr> <tr><td>mikromanipulator Narishige</td><td>Stereotaktyczny mikromanipulator</td><td>Narishige</td><td>https://usa.narishige-group.com/</td></tr> <tr><td>Open-Ephys GUI</td><td>Open-Ephys</td><td></td><td>https://open-ephys.org/</td></tr> <tr><td>Rurki poliamidowe (OD (cale): 0,021 / ID (cale) 0,018 )</td> <td>Różne źródła (Chamfr)</td> <td>Chamfr Cat # HPC01895</td><td>https://chamfr.com/sellers/teleflex-medical-oem-llc/</td></tr> <tr><td>Krzesło naczelne</td><td>wykonane na zamówienie przez University of Rochester Projektowanie warsztatów mechanicznych</td><td>online</td><td>https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html</td></tr><tr><td>Poli(4-styrenosulfonian sodu) (PSS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Product # 243051 https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/243051</td><td></td></tr><tr><td>Płytka interfejsu USB RHD</td><td>Płytka</td><td>ewaluacyjna Intan RHD2000 wersja 1.0</td><td>https://intantech.com/RHD_USB_interface_board.html</td></tr><tr><td>Żel Silastic</td><td>World Precision Instruments</td><td># KWIK-SIL</td><td>Klej silikonowy o niskiej toksyczności ((https://www.wpiinc.com/kwik-sil-low-toxicity-silicone-adhesive)</td></tr><tr><td>Buprenorfina o powolnym uwalnianiu</td><td>Compounding Pharmacy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drut ze stali nierdzewnej 36 gauge</td><td>McMaster & Carr</td><td>Cat# 6517K11</td><td>Okrągły drut ze stali nierdzewnej 304 o długości 1 stopy, średnicy 0,008 cala</td></tr><tr><td>6-częściowy zestaw wkrętaków precyzyjnych Stanley</td><td></td><td>1,4 mm</td><td>https://www.amazon.com/Stanley-Tools-6-Piece-Precision-Screwdriver/dp/B076621ZGC/ref=sr_1_3?crid=237VSK5FNFP9N&keywords= Stanley+66-052& qid=1672764369& sprefix= Stanley+66-052%2Caps%2C90& sr=8-3</td></tr><tr><td>stalowe</td><td>McMaster & </td><td>sześciokątne ze stali nierdzewnej Carr typu 00 i długość 1/8 "</td><td></td></tr><tr><td>https://www.mcmaster.com/ Steel Tube</td><td>McMaster & Rurka ze</td><td>stali nierdzewnej Carr o grubości 28 https://www.mcmaster.com/tubing/multipurpose-304-stainless-steel-6/id~0-055/</td><td></td></tr> <tr><td>Superglue</td><td>Loctite</td><td>SuperGlue Gel Control</td><td>https://www.loctiteproducts.com/en/products/fix/super-glue/loctite_super_gluegelcontrol.html</td></tr></tbody></table>

elektrofizjologia aktywności kory laminarnej u marmozety zwyczajnej

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

Małpa marmozeta stanowi idealny model do badania obwodów kory laminarnej ze względu na swoją gładką powierzchnię korową, która ułatwia zapisy za pomocą układów liniowych. Marmozeta zyskała ostatnio na popularności ze względu na podobną neuronalną organizację funkcjonalną do innych naczelnych oraz jej zalety techniczne w zakresie nagrywania i obrazowania. Jednak neurofizjologia w tym modelu stwarza pewne wyjątkowe wyzwania ze względu na mały rozmiar i brak zakrętów jako anatomicznych punktów orientacyjnych. Korzystając z niestandardowych mikronapędów, naukowcy mogą manipulować rozmieszczeniem matrycy liniowej z precyzją submilimetrową i niezawodnie nagrywać w tym samym miejscu docelowym retinotopowo przez kilka dni nagrywania. Protokół ten opisuje krok po kroku budowę systemu pozycjonowania mikronapędów oraz technikę zapisu neurofizjologicznego za pomocą krzemowych układów elektrod liniowych. Dzięki precyzyjnej kontroli rozmieszczenia elektrod podczas sesji nagraniowych, naukowcy mogą łatwo przemierzać korę mózgową, aby zidentyfikować obszary zainteresowania na podstawie ich organizacji retinotopowej i właściwości dostrajania zarejestrowanych neuronów. Ponadto, korzystając z tego systemu elektrod laminarnych, możliwe jest zastosowanie analizy gęstości źródła prądu (CSD) w celu określenia głębokości zapisu poszczególnych neuronów. Protokół ten pokazuje również przykłady zapisów laminarnych, w tym przebiegi szczytowe izolowane w Kilosort, które obejmują wiele kanałów w tablicach.

Niniejszy protokół opisuje sposób budowy platformy elektrod X-Y (Rysunek 1), która umożliwia celowanie w obszary z dokładnością poniżej milimetra i zapewnia niezawodne pozycjonowanie pomiędzy oddzielnymi sesjami rejestracji. Niezawodność pozycjonowania X-Y zilustrowano na Rysunku 6, który wykazuje, że dwie sesje rejestracji przeprowadzone w odstępie tygodnia wykazały 70,8% pokrycia w średnich lokalizacjach RF (Rysunek 6A). Ponadto n...

Specjalnie zbudowane mikronapędy umożliwiają submilimetrowe celowanie w miejsca zapisu kory mózgowej za pomocą liniowych układów krzemowych.

Elektrofizjologia aktywności kory laminarnej u marmozety zwyczajnej

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with ...

Marmozeta pospolita stanowi wyjątkowe wyzwanie dla neurofizjologii ze względu na swoje niewielkie rozmiary i brak wiru jako anatomicznych punktów orientacyjnych. Niewielkie przesunięcie elektrody o zaledwie milimetr może spowodować znaczące zmiany w mapie retinotopii. Proponowany mikroukład napędowy wykorzystuje stopień elektrody XY, który pozwala na ruch pionowy i poziomy w skali submilimetrowej.Ze względu na względną nowość małpy marmozety jako modelu dla neurobiologii wzrokowej, techniki elektrofizjologii zachowującej się w stanie czuwania wciąż ewoluują. Obecne preparaty często wykorzystują sondy półprzewlekłe, które nie pozwalają na dostęp do mechanizmów pozycjonowania. Protokół ten demonstruje lekki napęd mechaniczny do użytecznych nagrań liniowych, które umożliwiają elastyczne pozycjonowanie między sesjami w celu odwzorowania retinopatii w komorze.W preparacie można uniknąć długotrwałego uszkodzenia kory mózgowej, jeśli jest on stosowany prawidłowo z bezpiecznym napędem, powolną penetracją tkanek i unikaniem głównych naczyń krwionośnych. Dodatkowo, zastosowanie slastyki w kraniotomii w celu uniknięcia infekcji zostało zoptymalizowane w tej technice. Aby rozpocząć, zbierz części potrzebne do budowy mikronapędu elektrodowego.Umieść nakrętkę w szczelinie podstawy i dodaj super klej, aby zapewnić stabilność. Następnie włóż przez nakrętkę w podstawie. Za pomocą narzędzia obrotowego z nasadką do cięcia tarczą diamentową wytnij odcinek siatki z tworzywa sztucznego o wymiarach cztery na trzy na trzy milimetry z odstępami między otworami jeden na jeden.Umieść sekcję siatki na górze stołu montażowego Y. Zastosuj żywicę epoksydową, aby przymocować sekcję siatki do górnej części stolika Y. Następnie zamontuj mikronapęd na siatce za pomocą.Dodaj żywicę epoksydową u podstawy mikronapędu, aby zapewnić stabilność. Przymocuj plastikową prostokątną platformę do stalowej rury o grubości 28 za pomocą żywicy epoksydowej. Przeciągnij rurkę prowadzącą o średnicy 23 przez siatkę.Następnie przeciągnij stalową rurkę przymocowaną do plastikowej platformy przez rurkę prowadzącą o rozmiarze 23. Umieść stalową rurkę o grubości 28 w jednym z gniazd mikronapędu. Przymocuj stalową rurę do mikrodysku za pomocą żywicy epoksydowej.Za pomocą ręcznego narzędzia do gwintowania nagwintuj wcześniej wykonane otwory na w stoliku X i podstawie, aby zbudować podstawę napędu. Następnie włóż przez długie szczeliny w stoliku X i zabezpiecz je w odpowiednich otworach na w podstawie. Włóż dwie przez długą szczelinę w stoliku Y i przymocuj je do wcześniej wykonanych otworów na w stoliku X.Po upewnieniu się, że napęd mikromanipulatora jest wyposażony w plastikową platformę, użyj taśmy, aby przymocować 64-pinowe złącze do platformy. Następnie ostrożnie umieść odrobinę bacytracyny na plastikowej rurce i przymocuj elektrodę podłączoną do 64-pinowego złącza za pomocą elastycznego taśmowego. Za pomocą napędu mikromanipulatora przytrzymaj elektrodę krzemową i jej złącze, jednocześnie przewlekając plastikową rurkę przez otwór w stoliku Y.Odłącz 64-pinowe złącze od napędu mikromanipulatora i za pomocą kleju żelowego przymocuj złącze do platformy na stoliku X. Następnego dnia ostrożnie odłącz elektrodę od plastikowej rurki i wyjmij napęd mikromanipulatora z zespołu. Delikatnie przesuń zacisk krokodylkowy, aby obrócić dysk i zobaczyć niezabezpieczoną elektrodę.Umieść elektrodę na plastikowym uchwycie poniżej stolika Y i zabezpiecz ją elastomerem silikonowym. Po pięciu minutach, za pomocą sterującej na mikronapędzie, wsuń elektrodę i umieść tuleję ochronną na elektrodzie. Dokręć trzy boczne na podstawie mikronapędu.Podłącz stopień główny do nagrań do 64-pinowego złącza. Aby przygotować roztwór PEDOT, należy połączyć EDOT i PSS w wodzie destylowanej na dzień przed użyciem. Otwórz oprogramowanie testera impedancji i z górnego menu rozwijanego w lewym górnym rogu wybierz adapter.Z drugiego menu rozwijanego wybierz elektrodę. Upewnij się, że liczba kanałów jest prawidłowa. Za pomocą złącza podłącz sondę do systemu testera impedancji i opuść sondę do uziemionej soli fizjologicznej, aby uzyskać odczyt linii bazowej.Naciśnij przycisk Impedancje testowe i sprawdź prawidłowe ustawienie przed naciśnięciem przycisku sondy testowej. Zapisz i zapisz odczyty linii bazowej do wykorzystania w przyszłości dla obu trzonków elektrody. Następnie opuść podnośnik laboratoryjny, aby wyjąć sondę z soli fizjologicznej.Zastąp sól fizjologiczną w zlewce wodą destylowaną. Podnieś podnośnik laboratoryjny, aby zanurzyć elektrodę i spłucz pozostały roztwór soli fizjologicznej przed ponownym opuszczeniem podnośnika laboratoryjnego. Zastąp wodę destylowaną roztworem PEDOT i podnieś podnośnik laboratoryjny, aż elektroda zostanie zanurzona.Wybierz przycisk DC Electroplate (Galwanizacja prądu stałego) i sprawdź poprawność ustawień. Następnie naciśnij przycisk Autoplate i zapisz wyniki. Po przetestowaniu najpierw przepłucz sondę wodą destylowaną.Następnie napełnij zlewkę solą fizjologiczną i podnieś podnośnik laboratoryjny, aż elektroda zostanie zanurzona. Naciśnij przycisk Test impedancji i sprawdź, czy ustawienia są prawidłowe. Następnie naciśnij przycisk Sonda testowa.Aby rozpocząć, zabezpiecz mikrodysk na nasadce głowicy. Dokręć wszystkie trzy w układzie mikronapędu. Za pomocą sterującej na mikronapędzie opuść sondę krzemową, wykonując jeden obrót co jedną do dwóch sekund, aż jednostki zostaną zaobserwowane na końcówce matrycy.Po zaobserwowaniu neuronów cofnij jeden obrót mikronapędu, aby zmniejszyć prędkość wejścia elektrody, gdy przemieszcza się ona przez oponę ślustyczną i oponę twardą do tkanki korowej. Powoli kontynuuj wprowadzanie macierzy do kory mózgowej, przesuwając się o cztery do sześciu obrotów w ciągu 20 do 30 minut, aż neurony zostaną równomiernie rozmieszczone na całej długości sondy. Następnie powoli cofnij matrycę o jeden do dwóch obrotów, aby zmniejszyć nacisk na tkankę.Po zakończeniu nagrywania powoli wycofaj matrycę z kory z prędkością podobną do początkowej insercji. Gdy na sondzie nie będzie już widocznych neuronów, wsuń matrycę szybciej, aż powróci do całkowicie schowanej pozycji wyjściowej. Po wyjęciu sondy z komory nagrywającej zanurz ją w roztworze do soczewek kontaktowych na 20 minut, aby usunąć wszelkie tkanki lub krew.Umieść sondę w alkoholu na jedną minutę, aby usunąć roztwór do soczewek kontaktowych i pozostaw elektrodę do wyschnięcia. Dane z tablicy posortowane według wartości szczytowych uzyskane za pomocą Kilosort ujawniły, że główne cechy składowe wybranych szczytów w klastrze różniły się od skoków tła, co potwierdza stabilność nagrania w czasie. Niezawodność pozycjonowania XY wykazała 70,8% nakładanie się średnich lokalizacji RF między dwiema sesjami w odstępie tygodnia.Precyzyjne ruchy przestrzeni tematycznej siatkówki zaobserwowano w serii sesji nagraniowych przekraczających granice MT i MTC przy użyciu niewielkich zmian położenia.

electrophysiology-of-laminar-cortical-activity-in-the-common-marmoset

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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.

Badanie przetwarzania w lokalnych sieciach za pomocą rejestracji z zastosowaniem wielokontaktowych elektrod laminarnych

Opracowaliśmy całokorową matrycę elektrokortykograficzną dla marmozety pospolitej, która nieprzerwanie pokrywa prawie całą boczną powierzchnię kory, od bieguna potylicznego do bieguna skroniowego i czołowego. Protokół ten opisuje przewlekłą procedurę implantacji matrycy w przestrzeni zewnątrzoponowej mózgu marmozety.

Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej

Ta praca przedstawia protokół do przeprowadzenia stereotaktycznego, neurochirurgicznego wszczepienia matryc mikroelektrod u marmozety pospolitej. Metoda ta umożliwia zapisy elektrofizjologiczne u swobodnie zachowujących się zwierząt, ale może być łatwo dostosowana do każdej innej podobnej interwencji neurochirurgicznej u tego gatunku (np. kaniula do podawania leków lub elektrody do stymulacji mózgu).

Chirurgia stereotaktyczna do implantacji układów mikroelektrod w marmozecie zwyczajnej (Callithrix jacchus)

Tutaj opisujemy metodę ręcznego chowu młodych marmozet w inkubatorze dla zwierząt. Metoda ta znacznie zwiększa przeżywalność niemowląt marmozet, co daje możliwość zbadania rozwoju niemowląt marmozet o podobnym pochodzeniu genetycznym, wychowywanych w różnych środowiskach poporodowych.

Metoda ręcznego chowu marmozet niemowląt

Aby zbadać ewolucję języka, ważne jest porównanie mechanizmów mózgowych u ludzi z tymi u naczelnych. Opracowaliśmy metodę nieinwazyjnego pomiaru elektroencefalografii (EEG) obudzonych zwierząt. Pozwala nam to na bezpośrednie porównywanie danych EEG między ludźmi i zwierzętami w dłuższej perspektywie, bez szkody dla nich.

Pomiary elektroencefalograficzne u obudzonych marmozet słuchających wokalizacji współgatunkowych

Tutaj prezentujemy dwa protokoły do rejestracji mikro-elektrokortykografii o wysokiej gęstości (μEcoG) u szczurów i myszy, w tym metody chirurgiczne, implantacyjne i rejestracyjne. Zapisy μECoG są wykonywane w połączeniu z zapisem laminarnej politrody w korze słuchowej szczura lub z optogenetycznym manipulowaniem aktywnością neuronalną w korze somatosensorycznej myszy.

Wieloskalowe badania przetwarzania kory mózgowej poprzez integrację politrod laminarnych i optogenetyki z mikroelektrokortykografią u gryzoni

Opracowaliśmy metodę jednoczesnego wykonywania funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym oraz rejestracji elektrofizjologicznej w mózgu gryzoni, co stanowi platformę do badania zależności między aktywnością neuronalną a sygnałem fMRI zależnym od poziomu utlenowania krwi (BOLD).

Jednoczesne badanie fMRI i elektrofizjologii w mózgu gryzoni

Prezentacja sposobu wykonania i zastosowania zewnątrzkomórkowej elektrody ssącej używanej do pomiarów elektrofizjologicznych w rdzonach kręgowych noworodków gryzoni in...

Elektrofizjologia rdzenia kręgowego II: Wytwarzanie przyssawkowych elektrod zewnątrzkomórkowych

W niniejszym artykule opisano metodę elektrofizjologiczną służącą do izolowanej stymulacji chemicznej poszczególnych sensilli poprzez zewnątrzkomórkowe rejestracje końcówkowe w oleju mineralnym.

Elektrofizjologia sensilli typu peg u skorpionów

Pokazujemy różne warianty techniki wewnątrzkomórkowego zapisu wielojednostkowego, aby scharakteryzować reakcje wywołane zapachem w pierwszych trzech etapach szlaku węchowego bezkręgowców. Techniki te można łatwo zaadaptować do badania aktywności zespołu również w innych systemach neuronowych.

Wielojednostkowe metody rejestracji w celu scharakteryzowania aktywności neuronalnej w obwodach węchowych szarańczy (Schistocerca americana)

Poznaj elektrofizjologię aktywności kory mózgowej u marmozety zwyczajnej przy użyciu niestandardowego mikromanipulatora. Ta metoda umożliwia precyzyjne mapowanie retinotopii w warunkach czuwania.

Elektrofizjologia aktywności kory laminarnej u marmozety zwyczajnej

Przeglądaj więcej filmów