Name: Examinando Processamento Rede Local usando contato Multi-Gravação Eletrodo Laminar (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 40 s
Description: Aprenda a examinar o processamento de informações sensoriais no córtex visual primário usando eletrodos laminares de múltiplos contatos. Este método permite registrar atividade neural em diferentes camadas corticais simultaneamente.

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Agradecemos a Ye Wang para discussões e Pojoga Sorin para o treinamento comportamental. Apoiado pelo Programa EUREKA NIH, o National Eye Institute, o Pew Scholars Program, o James S. McDonnell Foundation (VD), e uma visão de Treinamento NIH Grant (BJH).

<ol><li>Hubel, D. H., Wiesel, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+fields+and+functional+architecture+of+monkey+striate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex.</a> J Physiol. 195, 215-243 (1968).</li>
<li>Mountcastle, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modality+and+topographic+properties+of+single+neurons+of+cat%27s+somatic+sensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex.</a> J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).</li>
<li>Nassi, J. J., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+processing+strategies+of+the+primate+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Parallel processing strategies of the primate visual system.</a> Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).</li>
<li>Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+orientation+tuning+in+macaque+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex.</a> Nature. 387, 281-284 (1997).</li>
<li>Martinez, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Receptive+field+structure+varies+with+layer+in+the+primary+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex.</a> Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).</li>
<li>Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+neuronal+oscillations+as+a+mechanism+of+attentional+selection%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection.</a> Science. 320, 110-113 (2008).</li>
<li>Sun, W., Dan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Layer-specific+network+oscillation+and+spatiotemporal+receptive+field+in+the+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).</li>
<li>Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+superficial+and+deep+laminar+domains+of+activity+in+the+visual+cortex+during+rest+and+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).</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+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).</li>
<li>Mitzdorf, U., Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitatory+synaptic+ensemble+properties+in+the+visual+cortex+of+the+macaque+monkey%3A+a+current+source+density+analysis+of+electrically+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials.</a> J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).</li>
<li>Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spatiotemporal+profile+of+visual+system+activation+revealed+by+current+source+density+analysis+in+the+awake+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque.</a> Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).</li>
<li>Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Striate+cortical+contribution+to+the+surface-recorded+pattern-reversal+VEP+in+the+alert+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey.</a> Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).</li>
<li>Amzica, F., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+substrates+and+laminar+profile+of+sleep+K-complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex.</a> Neuroscience. 82, 671-686 (1998).</li>
<li>Kandel, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular-synaptic+generation+of+sleep+spindles%2C+spike-and-wave+discharges%2C+and+evoked+thalamocortical+responses+in+the+neocortex+of+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat.</a> J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).</li>
<li>Sakata, S., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminar+structure+of+spontaneous+and+sensory-evoked+population+activity+in+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex.</a> Neuron. 64, 404-418 (2009).</li>
<li>Nicholson, C., Freeman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+current+source-density+analysis+and+determination+of+conductivity+tensor+for+anuran+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum.</a> J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).</li>
<li>Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-source+density+estimation+based+on+inversion+of+electrostatic+forward+solution%3A+effects+of+finite+extent+of+neuronal+activity+and+conductivity+discontinuities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities.</a> J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).</li>
<li>Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+calculating+current+source+density+%28CSD%29+analysis+without+resorting+to+recording+sites+outside+the+sampling+volume%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume.</a> J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Multi-unit gravações tornaram-se padrão para a análise de como as redes neurais no córtex codificar a informação de estímulo. Dada a recentes avanços na tecnologia de eletrodos, a implementação de eletrodos laminar permite uma caracterização sem precedentes de locais circuitos corticais. Embora multieletrodos gravações oferecer informações úteis sobre a dinâmica da população neural, eletrodos múltiplos laminar permitir uma maior resolução e mais informações sobre o local específico de neurônios. Uma vez que o córtex é o...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do Equipamento </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> Nan microdrive sistema </td><td> Nan Instruments </td><td> NAN-S4 </td><td> Figura 2. Grampos personalizados são necessários para usar o U-Probe. Tudo mencionado com exceção do U-Probe é fornecida por instrumentos NAN. </td></tr><tr><td> Microdrives parafuso </td><td> MIT loja de máquina </td><td></td><td> Tudo o que é capaz de garantir um tubo de guia para a grade NAN deve ser adequada. </td></tr><tr><td> Tubos de Aço Inoxidável Guia </td><td> Peças pequenas </td><td> B00137QHNS (1) ou B00137QHO2 (5) </td><td> Estes são 60 em de comprimento e cortados em laboratório, utilizando uma broca de mão Dremel </td></tr><tr><td> Plexon U-Probe </td><td> Plexon, Inc </td><td> PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 </td><td> Ver U-Probe especificações disponíveis no <a href="www.plexon.com">www.plexon.com</a> Também veja a Figura 1. </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Hardware. <table border="1"><tbody><tr><td> Nome do Software </td><td> Companhia </td><td> Site </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> NAN software </td><td> NAN </td><td> <a href="http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm">http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm</a> </td><td> Interface do computador exige uma porta serial adicional para acomodar o sistema Plexon eo hardware NAN </td></tr><tr><td> Sorter Offline, FPAlign, PlexUtil, programas MATLAB </td><td> Plexon </td><td> <a href="http://www.plexon.com/downloads.html#Software">http://www.plexon.com/downloads.html Software #</a> </td><td> Em &#39;pacotes de instalação&#39; </td></tr><tr><td> NeuroExplorer </td><td> NeuroExplorer </td><td> <a href="http://www.neuroexplorer.com/">http://www.neuroexplorer.com/</a> </td><td> Em &#39;Recursos&#39; </td></tr><tr><td> CSDplotter Versão 0.1.1 </td><td> Klas H. Petterson </td><td> <a href="http://arken.umb.no/~klaspe/user_guide.pdf">http://arken.umb.no/ ~ klaspe / user_guide.pdf</a> </td><td></td></tr></tbody></table> Tabela 2. Software.

examinando processamento rede local usando contato multi-gravação eletrodo laminar

Examining Local Network Processing using Multi-contact Laminar Electrode Recording

Camadas corticais são estruturas onipresentes em toda neocórtex 04/01, que consistem em altamente recorrentes redes locais. Nos últimos anos, progressos significativos foram feitos na nossa compreensão das diferenças nas propriedades de resposta dos neurônios em diferentes camadas corticais 5-8, mas ainda há muito que aprender sobre se e como as populações neuronal codificar informações em um específico laminar- maneira. Existentes multi-eletrodo técnicas de matriz, embora informativo para medir respostas em muitos milímetros de espaço cortical ao longo da superfície cortical, são inadequados para abordar a questão dos circuitos laminar cortical. Aqui, apresentamos o nosso método para a criação e gravação de neurônios individuais e potenciais de campo locais (LFPs) através das camadas cortical do córtex visual primário (V1), utilizando eletrodos multi-laminar de contato (Figura 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc). Os métodos estão incluídos a construção de gravação do dispositivo, a identificação das camadas cortical, e identificação de campos receptivos de neurônios individuais. Para identificar camadas cortical, medimos os potenciais evocados (ERPs) da LFP de séries temporais usando full-campo estímulos brilharam. Em seguida, realizar-source atual densidade de análise (CSD) para identificar a inversão de polaridade acompanhada pela configuração afundar-source na base da camada 4 (a pia está dentro da camada 4, posteriormente referida como camada granular 9-12). Atual-source densidade é útil porque ele fornece um índice da localização, direção e densidade de fluxo transmembrana atual, permitindo-nos com precisão a posição eletrodos para registro de todas as camadas em uma única penetração 6, 11, 12.

A questão fundamental em nossa compreensão do circuito cortical é como as redes em diferentes camadas corticais codificar a informação sensorial. Aqui, descrevemos técnicas eletrofisiológicas utilizando eletrodos de contato multi-laminar para gravar um único unidades e potenciais de campo locais e análises presentes para identificar camadas cortical.

Examinando Processamento Rede Local usando contato Multi-Gravação Eletrodo Laminar

As camadas corticais são estruturas ubíquas em todo o neocórtex1-4 que consistem em redes locais altamente recorrentes. Nos últimos anos, houve um progresso significativo...

O objetivo geral deste procedimento é descrever a metodologia que nos permitirá examinar como neurônios individuais e potenciais de campo locais em diferentes camadas corticais do córtex visual primário codificam informações sensoriais. O procedimento começa com a descrição da construção do sistema de microacionamento controlado por computador e do uso de um eletrodo laminar multicontato 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 até a região cerebral-alvo. Em seguida, é utilizada uma análise de densidade de fonte de corrente para identificar as camadas corticais com base na inversão de polaridade, acompanhada pela configuração da fonte sincronizada. O passo final do procedimento é realizar o mapeamento do campo receptivo e analisar as diferenças na atividade neural em resposta à estimulação visual.Por fim, podem ser obtidos resultados que mostram alterações específicas por camada na codificação de informações sensoriais. Olá, meu nome é Sarah Eagleman e sou aluna de pós-graduação na Escola de Medicina da Universidade do Texas em Houston. A principal vantagem desta técnica em r

examining-local-network-processing-using-multi-contact-laminar

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Whole-cell patch-clamp gravações de dendritos do nervo auditivo fibra no interior da fita sinapse das células ciliadas da cóclea de mamíferos.

Gravações pós-sinápticos em Dendrites aferente entrar em contato com células ciliadas da cóclea: Release multivesiculares Monitoramento em uma fita Synapse

Nós demonstramos as variações da técnica de gravação extracelular de multi-unidade para caracterizar odor evocadas respostas nas três primeiras etapas da via olfactiva invertebrado. Estas técnicas podem ser facilmente adaptados para examinar a actividade conjunto de outros sistemas neurais também.

Multi-unidade Métodos de gravação para caracterizar a atividade neural no Locust (<em&gt; Schistocerca Americana</em&gt;) Circuitos olfatórias

Multi-eletrodo gravações de patch-clamp constitui uma tarefa complexa. Aqui nós mostramos como, através da automatização de muitas das etapas experimentais, é possível acelerar o processo conducente à melhoria qualitativa no desempenho e número de gravações.

A Multi-eletrodo Sistema patch-clamp assistida por computador

Revestimentos de eletrodos diferentes afetar o desempenho de gravação neural através de alterações nas propriedades eletroquímicas, químicas e mecânicas. Comparação de eléctrodos in vitro é relativamente simples, no entanto Comparação in vivo da resposta é tipicamente complicada pelas variações de distância entre os eléctrodos / neurónio e entre animais. Este artigo fornece um método robusto para comparar eletrodos de registro neurais.

Um Método para Sistemática de Eletroquímica e eletrofisiológica Avaliação do Neurais gravação Eletrodos

Os protocolos de circuito fechado estão se tornando cada vez mais difundidos na eletrofisiologia moderna. Apresentamos uma maneira simples, versátil e barata de realizar protocolos eletrofisiológicos complexos em neurônios piramidais corticais in vitro, usando um computador desktop e uma placa de aquisição digital.

Eletrofisiologia em tempo real: Usando protocolos de circuito fechado para sondar Neuronal Dynamics and Beyond

É apresentada uma técnica simples e inovadora para registrar a descarga aferente devido à estimulação mecânica dos terminais lanceolados das terminações paliçadas que inervam os folículos pilosos da pele da orelha do camundongo.

Gravação combinado de saída Mecanicamente Stimulated aferentes e Nerve Terminal Rotulagem no mouse do folículo piloso Lanceolate Endings

Este protocolo descreve um método simples para gravação simultânea de co localizada Eletroencefalografia (EEG) e multi-laminar local campo potencial em um rato anestesiado. Um orifício de trépano, perfurado o crânio para a inserção de um microeléctrodo é mostrado para produzir distorção negligenciável do sinal EEG.

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

O uso combinado da tecnologia de matriz de microeletrodos e estimulação química induzida por 4 aminopirdina para investigar a atividade nociceptiva em nível de rede no chifre dorsal da medula espinhal é delineado.

Atividade de rede de gravação em circuitos nociceptivos da coluna vertebral usando matrizes de microeletrodos

Microdrives personalizados permitem a segmentação submilimétrica de locais de gravação corticais com matrizes lineares de silício.

Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

Aqui, apresentamos dois protocolos para registro de microeletrocorticografia de alta densidade (μEcoG) em ratos e camundongos, incluindo métodos cirúrgicos, de implantação e de registro. As gravações de μECoG são realizadas em combinação com a gravação de politrodo laminar no córtex auditivo de ratos ou com a manipulação optogenética da atividade neural no córtex somatossensorial de camundongos.

Investigações Multiescala de Processamento Cortical Integrando Politrodos Laminares e Optogenética com Microeletrocorticografia em Roedores

Aprenda a examinar o processamento de informações sensoriais no córtex visual primário usando eletrodos laminares de múltiplos contatos. Este método permite registrar atividade neural em diferentes camadas corticais simultaneamente.

Examinando Processamento Rede Local usando contato Multi-Gravação Eletrodo Laminar

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