O protocolo descrito acima foi usado para registrar sinais potenciais de campo local e unidades únicas de múltiplas áreas cerebrais simultaneamente em camundongos, com registros diários realizados nos mesmos camundongos de p20 a p60. Aqui são relatados registros eletrofisiológicos representativos de dois camundongos e histologia pós-experimento demonstrando os locais finais de registro.
Implantação cirúrgica do micro-drive em camundongos p20
Um micro-drive (Figura 1) foi construído (Figura 2) e implantado cirurgicamente em um camundongo p20, conforme descrito acima. Imediatamente após a cirurgia, o camundongo foi acoplado ao sistema de contrapeso (Figura 2G-I) e permitiu a recuperação. Uma vez que o mouse estava totalmente móvel, o micro-drive foi conectado a um sistema de gravação de eletrofisiologia in vivo. Os cabos que conectavam o micro-drive ao aparelho de gravação foram suspensos acima do mouse. Registros eletrofisiológicos (32 kHz) foram obtidos em todos os canais por 1 h enquanto o camundongo se comportava naturalmente em sua gaiola de origem. Após a gravação, o mouse foi desconectado do sistema de gravação, reconectado ao sistema de contrapeso e devolvido ao biotério com livre acesso à água e ração.
Registro diário da atividade neural
Registros eletrofisiológicos foram obtidos diariamente por várias semanas para permitir o monitoramento crônico da mesma região cerebral através das janelas críticas de desenvolvimento de p20-p60. Amostras de potenciais de campo local brutos (LFP) de todos os registros crônicos são mostradas na Figura 3A,C. Unidades isoladas foram obtidas simultaneamente a partir de múltiplos tetrodos (Figura 3B). Unidades com formas de onda semelhantes foram identificadas ao longo de vários dias (Figura 3B, meio e direita), mas devido à deriva potencial do eletrodo de registro, não foi possível afirmar definitivamente que a mesma unidade estava sendo identificada ao longo dos dias. Em um camundongo separado implantado em p20 e registrado diariamente por várias semanas, a atividade neural foi examinada em um tetrodo visando a área dorsal CA1. Ondulações de grande amplitude e unidades isoladas bem isoladas foram identificadas em cada dia de registro (Figura 4). Esses dados indicam que registros eletrofisiológicos in vivo estáveis e de alta qualidade podem ser do mesmo camundongo durante o desenvolvimento inicial.
Confirmação histológica dos locais de registro e o impacto do implante crônico no desenvolvimento
Após o último dia de registro, o camundongo foi completamente anestesiado por meio de anestesia com isoflurano, seguido de uma injeção letal de pentobarbital sódico, e uma corrente foi passada através das pontas dos eletrodos para produzir pequenas lesões nos locais de registro. O corte histológico pós-experimento do cérebro de camundongos permitiu a visualização dos locais finais de registro (Figura 5A,B). Em uma coorte separada, três camundongos machos e três fêmeas foram implantados cirurgicamente em p20, conforme descrito acima. Igual número de ninhadas não foi implantado e mantido em idênticas condições de alojamento. Os camundongos foram sacrificados em p62 (6 semanas pós-cirurgia para a coorte implantada). Os crânios foram cuidadosamente limpos, e foram realizadas medidas externas da distância bregma-lambda (Figura 5C, canto superior esquerdo) e da largura máxima externa do crânio no lambda (Figura 5C, canto superior direito). Uma incisão foi feita ao longo da linha média do crânio, e metade do crânio foi removida para exérese do cérebro para medida de massa (Figura 5C, canto inferior direito). A altura da cavidade craniana no bregma foi medida a partir da metade do crânio intacto (Figura 5C, canto inferior esquerdo). Nenhuma medida foi significativamente diferente entre as coortes implantadas e não implantadas (teste da soma de postos de Wilcoxon), indicando que o implante a longo prazo, a partir de p20, não tem impacto macroscópico no desenvolvimento natural do crânio ou volume cerebral.

Figura 1: Componentes da microunidade. Renderizações tridimensionais do (A) corpo de micro-acionamento, (B) cânula, (C) cone, (D) tampa, (E) acessórios de parafuso e (F) parafuso de avanço de tetrodo. As características críticas de cada componente são indicadas. Os detalhes da medição podem ser extraídos dos arquivos de modelo disponíveis em https://github.com/Brad-E-Pfeiffer/JuvenileMouseMicroDrive/. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Construção do micro-drive . (A) Vista lateral e (B) superior do parafuso de avanço do tetrodo com os acessórios de parafuso superior e inferior conectados. (C) Vista lateral e (D) superior do micro-acionamento com o corpo e a cânula acoplados e o grande tubo de poliimida atravessando cada orifício da cânula e aparado até o fundo da cânula. (E) Vista lateral do micro-acionamento com os parafusos e pequenos tubos de poliimida no lugar. Os topos dos pequenos tubos de poliimida são aparados imediatamente antes do carregamento do tetrodo. (F) Micro-drive completo acoplado ao aparelho estereotáxico. O cone de proteção que normalmente cercaria a microunidade foi removido para fins de visualização. Observe que alguns dos acessórios de parafuso foram impressos em uma resina preta para este micro-drive. (G) Sistema de apoio ao contrapeso. (H) Vista lateral e (I) superior de uma gaiola do mouse com o sistema de suporte de contrapeso conectado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Registros eletrofisiológicos representativos. Um camundongo p20 foi implantado com um micro-drive como descrito acima. A partir de p21 e, posteriormente, todos os dias durante 2 semanas, o camundongo foi conectado ao aparelho de registro, e a atividade neural foi registrada por pelo menos 1 h. (A) Registros de potencial de campo local bruto (LFP) do bilateral (L = esquerda; R = direita) córtex cingulado anterior (ACC), área hipocampal CA3 (CA3) e área hipocampal CA1 (CA1). Os dados foram coletados diariamente; Para maior clareza, apenas dados de dias ímpares são exibidos. Todos os vestígios foram feitos durante os períodos de imobilidade na gaiola domiciliar. Barra de escala: 1 mV, 2 s. (B) Unidades individuais representativas isoladas da área hipocampal CA3 (esquerda) e CA1 (direita) para os registros no painel A. Todas as formas de onda brutas em cada eletrodo são mostradas em preto; a média está em vermelho. Barra de escala: 50 μV, 0,2 ms. (C) Traços representativos de LFP bruto para cada 10º dia até o último dia de registro em p60 para um segundo camundongo implantado em p20. Os dados foram coletados diariamente; Para maior clareza, apenas os dados de cada 10º dia são exibidos. Todos os vestígios foram feitos durante os períodos de imobilidade na gaiola domiciliar. Barra de escala: 1 mV, 2 s. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Gráfico 4. Estabilidade dos registros crônicos. Um camundongo p20 foi implantado com um micro-drive, como descrito acima. A partir de p21 e, posteriormente, por 4 semanas, o camundongo foi acoplado ao aparelho de registro, e a atividade neural foi registrada por pelo menos 1 h. São mostrados dados dos tetrodos visando o CA1 do hipocampo dorsal. (A) LFP bruto (superior) e filtrado por ondulação (inferior) para eventos de ondulação identificados em p21, p30 e p40. Para identificar eventos de ripple, o LFP bruto foi filtrado passa-banda entre 125 Hz e 300 Hz, e os eventos de ripple foram identificados como aumentos transitórios na potência da banda ripple maiores que 3 desvios padrão acima da média. O início e o fim de cada ondulação foram definidos como o ponto em que a potência da banda de ondulação retornou à média. As ondulações identificadas são mostradas em vermelho. Barra de escala: 100 ms, de cima para baixo: 1.000 μV, 140 μV, 1.800 μV, 180 μV, 9.000 μV, 1.200 μV, 10.000 μV, 1.000 μV. (B) Uma única unidade representativa de cada dia do tetrodo alvo CA1 para as gravações no painel A. Todas as formas de onda brutas em cada eletrodo são mostradas em preto; a média está em vermelho. Barra de escala 0,2 ms, de cima para baixo: 50 μV, 100 μV, 100 μV. (C) Autocorrelograma de todas as pontas para unidades individuais no painel B. Esses dados demonstram a colocação estável de eletrodos dentro da camada piramidal hipocampal ao longo de várias semanas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Histologia representativa e impacto no desenvolvimento craniano. Um camundongo p20 foi implantado com um micro-drive, como descrito acima. Após o último dia de registro em p60, lesões eletrolíticas foram produzidas nos locais de registro, e o cérebro foi perfundido com paraformaldeído a 4%. Para identificar os locais de registro, cortes de 50 μm foram produzidos. (A) Lesões em CA1 e CA3 do hipocampo. A ponta de seta indica o local de registro do CA3; a ponta de seta dupla indica o local de gravação CA1. Barra de escala: 0,5 mm. (B) Lesões no CAC bilateral. As pontas de seta indicam os locais de gravação do ACC. Barra de escala: 0,5 mm. (C) Medidas do tamanho do crânio e da massa cerebral de camundongos p62 implantados com um micro-drive em p20 (cinza) e ninhadas não implantadas (branco). O valor de p do teste da soma de postos de Wilcoxon é relatado para cada medida. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.