Um Procedimento para Implantação de Arrays organizado de microfios para gravações a única unidade em Awake, comportando-se Animais

O objetivo geral deste procedimento é implantar com precisão matrizes de microfios em regiões-alvo do cérebro. Isso é feito primeiro medindo e marcando com precisão as coordenadas no crânio para uma craniotomia. A segunda etapa do procedimento é remover lentamente as camadas do crânio usando uma broca dentária para produzir com precisão a craniotomia.

O terceiro passo é posicionar a matriz de microfios de forma que ela ultrapasse diretamente os limites do crânio e fique nivelada com o crânio. A etapa final é abaixar lentamente a matriz até atingir seu alvo. Em última análise, os resultados podem mostrar que as matrizes de microfios foram implantadas.

O uso desse procedimento pode atingir sub-regiões discretas do cérebro e produzir um alto rendimento neural, que pode ser mantido em gravações longitudinais. As matrizes de microfios permitem que os neurocientistas examinem os padrões de disparo de neurônios individuais com alta especificidade espacial e temporal, sejam usados sozinhos ou em combinação com outras técnicas. As gravações de unidade única de matrizes de microfios fornecem informações sobre o processamento de informações do cérebro.

Registrar sinais neurais durante o comportamento é crucial para entender a função cerebral. Meu laboratório usou eletrofisiologia de unidade única para estudar processos normais, como mapeamento somatotópico, aprendizado motor, bem como processos de doenças, como doença de Parkinson e dependência de drogas. A eletrofisiologia in vivo é uma habilidade altamente especializada que leva anos para ser dominada.

A demonstração visual dessa técnica reduz o tempo necessário para realizar adequadamente a cirurgia. Após anestesiar o animal com pentobarbital, administrar atropina, nitrato de metila e penicilina para manter a função respiratória e prevenir infecções. Verifique o estado anestesiado usando o teste de pinça da cauda antes de prosseguir conforme necessário.

Administre injeções alternadas de cetamina, cloridrato e pentobarbital sódico para manter a anestesia durante toda a cirurgia. Em seguida, raspe o couro cabeludo usando uma lâmina de bisturi número 22, seguida de iodopovidona. Use quatro injeções subcutâneas de bupivacaína para anestesiar localmente o couro cabeludo.

Aguarde de cinco a 10 minutos para que o anestésico local faça efeito. Em seguida, aplique um lubrificante oftálmico nos olhos e prenda o animal nas barras auriculares e na pinça nasal de um aparelho estereotáxico a olho nu. Traga a cabeça do animal para uma posição aproximadamente nivelada.

Em seguida, use um bisturi para fazer uma incisão ao longo da linha média do couro cabeludo. A incisão deve se estender da porção posterior do osso nasal até logo atrás das orelhas. Usando uma espátula de dissecção, limpe o crânio de todo o tecido restante até que as cristas laterais do crânio e a crista posterior do crânio tenham sido alcançadas.

Puxe a pele ao redor da incisão usando cerca de seis hemostáticos. Em seguida, limpe o sangue do crânio e deixe-o secar para que o acrílico dental possa aderir a ele mais tarde. Em seguida, usando um microscópio de dissecação, marque o BMA e o lambda interpolando a interseção das suturas do crânio.

Prenda um pequeno item pontiagudo, como uma broca odontológica, a um braço estereotáxico e abaixe-o para determinar a coordenada ventral dorsal de bgma e lambda. Em seguida, ajuste o grampo do nariz até que as coordenadas DV para bgma e lambda estejam a 100 mícrons uma da outra. Uma vez nivelado, registre as coordenadas para bgma junto com a posição do nariz clamp.

Verifique novamente essas coordenadas, a cirurgia depende delas. Agora use as coordenadas medidas para calcular as coordenadas laterais e posteriores da mídia para os quatro cantos da craniotomia em relação ao torema. Usando os cálculos, marque os cantos do crânio com um acessório estereotáxico pontiagudo que foi revestido com tinta preta.

Agora, perfure a janela do crânio removendo o osso em uma série de pequenas camadas. Comece perfurando os cantos marcados da janela onde as marcas foram colocadas. Em seguida, conecte os cantos e contorne a janela.

Finalmente, limpe a área dentro do contorno até a profundidade da dura-máter. O orifício deve ser chanfrado alargando-se abaixo das camadas superficiais do crânio. Usando micro fórceps, remova cuidadosamente quaisquer lascas ósseas restantes, detritos ou dura-máter dentro da janela do crânio.

Isso é extremamente importante, pois os detritos podem comprometer a integridade da matriz durante a implantação. Uma vez limpa, a janela deve ser mantida úmida com solução salina estática bacteriana. Para o restante da cirurgia, comece o implante marcando o local para colocar cinco parafusos de caveira e um fio terra.

Idealmente, cada parafuso deve estar em um osso do crânio diferente. No entanto, os locais não podem interferir no posicionamento da matriz. Em seguida, faça os furos para os parafusos do crânio e prenda os parafusos no lugar.

Abaixe os parafusos até que três ou quatro roscas apareçam profundas o suficiente para atravessar a espessura do crânio Após a colocação, limpe as roscas dos parafusos. Agora faça um furo para o fio terra e abaixe o fio lentamente por mais de um a dois minutos na coordenada DV desejada. Fixe o fio no lugar usando acrílico dental.

Em seguida, adicione acrílico ao redor das roscas dos parafusos de caveira antes de secar. Remova qualquer excesso de acrílico do fio terra ou dos parafusos do crânio. Aguarde 15 minutos para que o acrílico dental seque.

Enquanto isso, conecte a matriz ao braço estereotáxico. Nivele a matriz e oriente-a de forma que ela passe diretamente pelos limites da janela do crânio. Quando o acrílico estiver seco, preencha completamente a janela do crânio com solução salina biológica.

Em seguida, abaixe a matriz até criar uma covinha na solução salina. Essa coordenada é usada como o nível do crânio para a matriz. Use esse valor para calcular a coordenada DV final da matriz.

Abaixe a matriz lentamente até o dv final. Coordene a parada e aguarde alguns minutos. A cada milímetro percorrido, a solução salina estéril dissolverá o polietilenoglicol na matriz que mantém temporariamente os fios em sua confirmação.

Quando a matriz estiver a apenas um milímetro do alvo, abaixe-a mais lentamente até o destino final em intervalos de um 10 milímetros. Quando a matriz estiver no lugar, deixe o tecido descansar por cinco minutos. Após o resto, dissolva o pino restante aplicando mais solução salina.

Em seguida, use acrílico dental para cimentar os microfios no lugar. Adicione várias camadas de acrílico e deixe endurecer por 15 a 20 minutos. Em seguida, construa o restante do estágio da cabeça do animal com acrílico dental no caso de o crânio parafusar o fio terra e o conector para os microfios.

Veja o protocolo de texto para procedimentos pós-operatórios. Em seguida, remova o animal das barras auriculares e coloque-o em uma área limpa. Observe o animal com frequência até que a regulação térmica e a locomoção se recuperem.

Uma vez recuperado da anestesia, mova o animal para um alojamento individual. Monitore a recuperação do animal por sete ou mais dias e forneça injeções de carprofeno e enro. A floxacina, conforme recomendado pelo veterinário assistente, pode medir a descarga neural de uma matriz de microfios implantada foi correlacionada com eventos comportamentais.

Por exemplo, o disparo tônico dessa célula no núcleo accumbens mostrado nas 32ª caixas foi medido enquanto o animal auto-administrava cocaína. Observe que a célula fica inibida à medida que o nível de cocaína no corpo do animal aumenta. No entanto, a célula retorna à sua taxa de disparo original.

Como a cocaína cai após o término das contingências de autoadministração. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de verificar a precisão da janela do crânio e verificar o alinhamento da matriz para garantir a precisão do alvo. Não se esqueça de que as matrizes micro I são particularmente delicadas e que a integridade da matriz é fundamental para a implantação adequada.

Pacientes e cuidados devem ser tomados ao manusear a unidade apagar Único. O registro pode ser combinado com muitas outras técnicas, como imuno-histoquímica ou optogenética. Quando essas combinações são combinadas com um paradigma comportamental apropriado, elas podem revelar insights profundos sobre as complexidades da função cerebral.