Examinando Processamento Rede Local usando contato Multi-Gravação Eletrodo Laminar

O objetivo geral deste procedimento é descrever a metodologia que nos permitirá examinar como os neurônios individuais e os potenciais de campo locais em diferentes camadas corticais do córtex visual primário. Informações sensoriais no código. O procedimento começa com a descrição da construção do sistema de micro drive controlado por computador e o uso de um eletrodo laminar de contato múltiplo para a gravação no córtex visual primário.

O próximo passo é realizar um paradigma de potencial de resposta evocada após o eletrodo ter sido avançado para a região alvo do cérebro. Após isso, a análise da densidade da fonte atual é usada para identificar as camadas corticais de acordo com a inversão de polaridade, acompanhada pela configuração da fonte de sincronização. A etapa final do procedimento é realizar o mapeamento do campo receptivo e analisar as diferenças na atividade neural em resposta à estimulação visual.

Em última análise, podem ser obtidos resultados que mostram mudanças específicas da camada na codificação de informações sensoriais. Olá, meu nome é Sarah Eagleman e sou estudante de pós-graduação na Faculdade de Medicina da Universidade do Texas em Houston. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como matrizes de vários eletrodos, é que a sonda U pode registrar a atividade neural em muitos milímetros do córtex simultaneamente em uma única penetração.

Olá, meu nome é Brian Hansen. Sou um estudante de pós-graduação que trabalha na Escola de Medicina da Universidade do Texas, em Houston. Este método pode responder a questões-chave no campo da neurociência, explorando se e como a informação é processada de maneira laminar específica.

Para construir primeiro o conjunto de acionamento do eletrodo nomeado, monte as ferramentas e peças necessárias, incluindo os tubos-guia, fio-guia, Dremel completo, conjunto de ferramentas e peças e a sonda U. Meça os tubos-guia para que, quando conectados ao dispositivo de gravação, sejam longos o suficiente para descansar em cima da dura-máter sem danificá-la. Em seguida, depois de medir a profundidade da câmara de registro, corte os tubos-guia no comprimento medido de cerca de cinco a sete centímetros enquanto corta os tubos-guia.

Tente garantir que nenhum fragmento de metal entre no tubo. Use um fio rígido menor que o diâmetro interno do tubo guia para remover quaisquer fragmentos de metal dentro do tubo. Em seguida, coloque a grade de nomes na base de nomes.

Aperte o clamp parafuso e o parafuso da grade. Em seguida, identifique a região de gravação de interesse e posicione as torres de micro drive sobre essa região. Depois que a região de interesse for identificada, avance o tubo-guia pela parte inferior da grade até que esteja cerca de um a dois milímetros fora da câmara de nome.

Em seguida, monte dois clamps em cada torre de micro drive NA. Um motor aciona o grampo superior enquanto o grampo inferior pode ser fixado no lugar ou solto. A braçadeira superior é fixada ao tubo de reforço da sonda U.

Prenda o grampo inferior ao tubo guia e aplique uma pequena quantidade de super cola para prender o tubo guia no lugar. Os dois grampos fornecem estabilidade e precisão ao sistema. Alinhe cuidadosamente a ponta da sonda U com a parte superior do tubo guia e passe a sonda U pelo tubo guia até que você possa prender a torre à base principal.

Ajuste a posição da torre com o parafuso de aperto manual para que não haja tensão adicional na sonda em U ou no tubo guia. Coloque o sistema de nomes na base do cilindro e conecte os cabos do motor às torres correspondentes. Se estiver usando várias torres, braçadeiras codificadas por cores são usadas para ajudar a distinguir entre cabos de motor e torres, use o programa de software de nome para começar a avançar a sonda U, seja definindo uma posição alvo que avance automaticamente a sonda U para esse local ou clicando na interface do software de nome, avance a sonda U de modo que no mínimo 10 milímetros da ponta passem pelo tubo guia após o final de a câmara de nomes.

Esterilize a sonda U colocando-a em solução de aldeído ativada do lado metro por 20 a 30 minutos antes de conectar a base do nome à câmara de gravação implantada. Depois disso, enxágue a sonda U e a base do nome com água estéril zero. Os locais do software de nome retraindo a sonda U de modo que a ponta fique dentro do tubo guia no software de nome.

Clique em zerar todas as posições. Fixe a base do nome à câmara de gravação implantada e aperte os quatro parafusos. Em seguida, alinhe a base de acordo com um pino que está na lateral da câmara de gravação.

Aperte os quatro parafusos novamente e certifique-se de que a base do nome esteja firmemente presa à câmara de gravação. Para se preparar para o avanço da gravação, a sonda U é aterrada e considerada flutuante de acordo com as instruções de aterramento e referência. Isso é feito colocando o jumper conectado ao fio.

Nos conectores inferiores, os estágios do cabeçote são presos ao conector da sonda U e, em seguida, os cabos do amplificador são conectados e aterrados. A sonda U é inicialmente avançada cerca de um a dois milímetros de maneira rápida e forte. Defina o parâmetro de velocidade na faixa de 0,1 a 0,2 milímetros por segundo e o passo de profundidade para 0,2 a 0,3 milímetros.

Esses valores garantem que a sonda U seja capaz de perfurar a dura-máter de forma limpa e é um primeiro passo importante no registro. Uma vez através da dura-máter, reduza a velocidade para 0,50 a 0,1 milímetros por segundo e reduza o passo de profundidade para 0,5 a 0,1 milímetros. O objetivo é avançar a sonda U da maneira mais suave e lenta possível, de modo que nenhum tecido seja danificado.

Uma das indicações de que a sonda entrou no cérebro é uma mudança na amplitude do LFP acompanhada por uma redução no nível de ruído para verificar se o eletrodo está abrangendo todas as camadas corticais, medir a mudança na amplitude em resposta ao estímulo de flash branco de campo total. As mudanças na amplitude do LFP ao longo do tempo estão subjacentes à análise do potencial de resposta evocado. Esta análise fornece a base para a identificação das camadas corticais para identificar as camadas corticais.

Meça o potencial de resposta evocado durante uma tarefa de fixação passiva enquanto expõe o sujeito a uma tela preta de campo total que pisca em branco por 100 milissegundos e depois retorna ao preto. Esta sequência constitui uma tentativa, que é repetida 200 vezes. O plex no processador de aquisição multicanal salva todos os sinais de dados contínuos diretamente no computador de gravação por meio de uma placa PCI da National Instruments.

Depois que os dados forem salvos, comece a processar os sinais para a análise de densidade da fonte atual. Use o alinhamento FP de correção de software fornecido pelo Plex para corrigir os atrasos de tempo nos sinais LFP induzidos pelos filtros nos estágios principais e nas placas de pré-amplificação. Neste ponto, os dados são transferidos para o MATLAB com o neuro explorer.

Cada canal LFP é filtrado usando filtros passa-alta e passa-baixa padrão com frequências de corte de 0,5 hertz e 100 hertz. Depois que cada contato do eletrodo for filtrado, identifique cada tentativa e a média entre as tentativas para obter a série temporal média do LFP para cada contato do eletrodo e, em seguida, organize cada contato em uma matriz com amplitude LFP em função do tempo, execute a caixa de ferramentas ICSD no MATLAB digitando plotter CSD no espaço de trabalho. Dado que a frequência de amostragem dos dados contínuos é de um quilohertz, defina o parâmetro DT para um milissegundo.

Em seguida, defina o valor da condutividade cortical para 0,4 Siemens por metro, que se aproxima da densidade da fonte de corrente em unidades de nano pares por milímetro cúbico, e altere a posição dos eletrodos como um vetor de 0,1 em um passo de 0,1 a 1,6, que é o número total de contatos. Quando todos os parâmetros tiverem sido inseridos, clique em executar isto. Visualize o perfil CSD na interface da plotadora CSD e cole-o em uma nova figura.

Funções comuns no MATLAB, como imagem SC, podem ser usadas para traçar o perfil da camada e vários algoritmos de suavização e rotinas de normalização podem ser aplicados para representar os dados do CSD e comparar a identificação da camada entre horas e sessões. Para identificar a inversão de polaridade acompanhada pela configuração da fonte do coletor na base da camada quatro primeiro, verifique a presença de um coletor primário na camada granular. Usando o perfil CSD laminar, localize a polaridade negativa acionada pelo coletor no gráfico CSD.

Em seguida, calcule o centro de massa do coletor granular. Um OID é obtido a partir da análise que consiste no número de contato e na hora em que a sincronização foi maior. O contato com o syn Centro serve como referência da camada granular a zero micrômetros.

Analise todos os contatos acima e abaixo da referência e agrupe-os em uma das três camadas possíveis. Supra, granular, granular e infra granular validam o coletor granular embaralhando as posições dos eletrodos, deixando o domínio temporal inalterado. Após o embaralhamento, a matriz CSD calcula a análise OID.

Novamente, o embaralhamento do contato do eletrodo em função da profundidade cortical deve destruir qualquer especificidade laminar. Para encontrar campos receptivos, comece apresentando um estímulo de correlação reversa no monitor onde os campos receptivos estão potencialmente localizados. O estímulo é composto por quatro graus de orientação em 45, 0, 90 e 135 graus.

Execute a análise de cluster nos mapas de taxa de disparo para localizar o campo receptivo. Primeiro, calcule os locais da taxa máxima de disparo e seu centróide para cada atraso de tempo. Em seguida, calcule as distâncias entre o Centro e esses locais de taxa máxima de disparo.

Calcule mapas de taxas de disparo em cada local espacial para atrasos de condução entre 40 e 120 milissegundos em intervalos de cinco milissegundos para cada neurônio independentemente. Encontre a distância total entre o OID e os pontos de taxa máxima de disparo ao redor em todos os atrasos. O campo receptivo está no atraso de tempo que minimiza essa distância.

Uma vez que um campo receptivo é encontrado para cada célula, apresenta um estímulo de correlação reversa maior do que todos os locais do campo receptivo sobrepondo-se a todos os campos receptivos na população registrada. Um gráfico de taxa de disparo em tempo real pode ser usado para determinar se os locais corretos do campo receptivo foram identificados. Por fim, classifique as formas de onda de pico usando o programa classificador offline do plex on que implementa o agrupamento de formas de onda com base em parâmetros como os principais componentes pico, largura, vale e propriedades de pico.

Certifique-se de remover as unidades de sinal que mudam abruptamente as respostas e mantenha apenas as unidades com taxas de disparo estáveis para uma análise mais aprofundada mostrada aqui. Um exemplo para ilustrar a análise CSD na localização de camadas corticais em profundidade cortical em função do tempo, a posição das camadas supergranular, granular e infragranular permanece estável mesmo quatro horas após o início da sessão de gravação. Os rastreamentos CSD representam a média desses contatos atribuídos a uma determinada camada.

Neste exemplo, a camada granular sofre uma clara diminuição na amplitude do CSD em cerca de 50 milissegundos. Outra análise crítica ao usar o eletrodo laminar é identificar e localizar com precisão o campo receptivo dos neurônios. A origem desses gráficos é o ponto de fixação, que é um pequeno círculo branco exibido centralmente em uma tela preta de computador.

A cor nesses gráficos representa a taxa de disparo de cada neurônio em resposta a um estímulo dinâmico de correlação reversa. Esta figura representa dois exemplos de formas de onda de pico isoladas no mesmo canal. A análise de cluster foi realizada usando análise de componentes principais e características de forma de onda de pico.

As formas médias de onda de pico são mostradas em linha sólida. Os desvios padrão são mostrados na linha tracejada. Ao tentar esses procedimentos, é importante lembrar de avançar cuidadosamente e dar tempo suficiente para que o cérebro se acalme o suficiente após o avanço.

Normalmente começamos a gravar cerca de 30 a 45 minutos após o último avanço Seguindo este procedimento. Outras técnicas espectrais, como LFP Power e sincronização de campo de pico, podem ser usadas para estudar a estrutura da rede dentro e entre as camadas corticais.