Name: Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-08-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Aprenda eletrofisiologia cortical laminar em saguis-comum usando um sistema micro-drive personalizado para posicionamento submilimétrico de eletrodos. Este método permite gravações precisas em animais acordados, mapeando retinotopia com alta resolução.

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Este trabalho foi apoiado pelo National Institutes of Health (NIH) grant R01 EY030998 (J.F.M., A.B., e S.C.). Esse método é baseado em métodos desenvolvidos em Coop et al (em revisão, 2022; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.11.511827v2.abstract). Gostaríamos de agradecer a Dina Graf e aos membros do laboratório Mitchell pela ajuda com o cuidado e manuseio do sagui.

Desenvolvimento de um estágio de eletrodo X-Y para registro neural preciso em saguis

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<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>
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<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>
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</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Vários métodos (por exemplo, crônico, semicrônico, agudo) estão atualmente disponíveis para a realização de experimentos de neurofisiologia em primatas não humanos. O sagui-comum apresenta desafios únicos para experimentos de neurofisiologia devido ao seu pequeno tamanho e à falta de giros como marcos anatômicos. Isso requer que os pesquisadores usem pontos de referência neurofisiológicos, como a retinotopia e as propriedades de sintonia de áreas de interesse, para identificar os alvos de registro. Portanto, ao mapear in...

O sagui-comum (Callithrix jacchus) cresceu rapidamente em popularidade como um modelo para estudar a função cerebral nos últimos anos. Essa crescente popularidade deve-se à acessibilidade do córtex liso do sagui, às semelhanças na organização funcional neural com humanos e outros primatas, e ao pequeno tamanho e à rápida taxa de reprodução1. Como este organismo modelo tem crescido em popularidade, tem havido um rápido desenvolvimento nas técnicas neurofisiológicas adequadas para uso no cérebro de sagui. Métodos eletrofisiológicos são amplamente utilizados em neurociência para estudar a atividade de neurônios únicos no córtex de roedores e primatas, resultando em resolução temporal e acesso de localização incomparáveis. Devido à relativa novidade do macaco sagui como modelo da neurociência visual, a otimização das técnicas de eletrofisiologia do comportamento acordado ainda está em evolução. Estudos prévios mostraram o estabelecimento de protocolos robustos para eletrofisiologia em preparações anestesiadas2, e estudos neurofisiológicos com comportamento precoce em vigília mostraram a confiabilidade de electos de tungstênio monocanal3. Nos últimos anos, pesquisadores estabeleceram o uso de arranjos de microeletrodos à base de silício para neurofisiologia do comportamento acordado4. No entanto, o sagui apresenta desafios de mira únicos devido ao seu pequeno tamanho cerebral e à falta de marcos anatômicos. Este protocolo descreve como construir e usar um sistema de gravação de micro-drive adequado para o sagui que permite o registro de grandes populações de neurônios com matrizes lineares de silício enquanto produz dano tecidual mínimo.
Trabalhar com o sagui representa um desafio devido à menor escala dos mapas retinotópicos no córtex visual em comparação com primatas maiores. Um ligeiro deslocamento dos eletrodos em apenas 1 mm pode resultar em mudanças significativas nos mapas. Além disso, os pesquisadores muitas vezes precisam alterar o posicionamento dos eletrodos entre as sessões de gravação para obter uma gama mais ampla de posições retinotópicas no córtex visual. As preparações semicrônicas atuais não permitem o ajuste do posicionamento do eletrodo diariamente ou com precisão suficiente para atingir locais específicos em escalas submilimetradas5. Com isso em mente, o sistema de micro-acionamento proposto utiliza um estágio de eletrodo X-Y que monta um micro-drive leve em uma câmara de gravação e permite o direcionamento submilimétrico de locais corticais. Os componentes móveis do estágio X-Y permitem o movimento vertical e horizontal da matriz linear para atravessar as áreas corticais sistematicamente, o que é necessário para identificar áreas de interesse (via retinotopia e propriedades de sintonia). Nas sessões de gravação, os pesquisadores também podem ajustar manualmente o estágio X-Y para mudar os locais de destino dentro da área. Esta é uma vantagem fundamental em relação a técnicas alternativas que usam preparações de gravação semi-crônicas, que não têm mecanismos fáceis de direcionamento de eletrodos.
O micro-drive é uma ferramenta versátil que permite a fixação de várias matrizes de silício a serem montadas para abaixar no córtex. Neste protocolo, uma sonda personalizada com duas matrizes lineares de 32 canais espaçadas de 200 μm foi usada para a investigação de circuitos laminares abrangendo a profundidade cortical. A maioria dos métodos para sondar os circuitos neurais tipicamente amostram os potenciais elétricos ou unidades únicas médias em todas as camadas do córtex cerebral. No entanto, pesquisas recentes têm revelado achados intrigantes sobre microcircuitos laminares corticais6. Ao utilizar o micro-drive, os pesquisadores podem usar sondas laminares e fazer ajustes finos na profundidade de gravação para garantir uma amostragem abrangente em todas as camadas.
Este sistema pode ser construído com componentes comercialmente disponíveis e é facilmente modificado para diferentes técnicas experimentais ou sondas. As principais vantagens desta preparação são a capacidade de alterar a posição de gravação X-Y com precisão submilimétrica e controlar a profundidade da gravação dentro do córtex. Este protocolo apresenta instruções passo a passo para a construção do microdrive de estágio X-Y e técnicas de registro da neurofisiologia.

<table><tbody><tr><td>Broca de rebarba de 1/4 Hp</td><td>McMaster & Carr</td><td>Cat# 43035A32</td><td>Broca de Carboneto com Diâmetro de Haste de 1/4", Cabeça de Cilindro Arredondada, número comercial SC-1, corte único(https://www.mcmaster.com/products/bur-bits/burs-7/?s=1%2F4%22+bur+bits)</td></tr><tr><td>1x1mm Crist Grid</td><td>Instrumentos Crist</td><td>1 mm x 1 mm</td><td>Grade https://www.cristinstrument.com/products/implant-intro/grids</td></tr><tr><td>91% álcool isopropílico</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>Conselho de Aquisição</td><td>Open-Ephys</td><td>N/A</td><td>https://open-ephys.org/acquisition-system/eux9baf6a5s8tid06hk1mw5aafjdz1</td></tr><tr><td>Pomada de Bacitracina</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>Pinça reta sem corte</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>Cera óssea</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 Sistema de Cimento Adesivo Rápido</td><td>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 Saúde Animal</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Solução para lentes de contato</td><td>Bausch and lomb</td><td></td><td>Várias fontes disponíveis</td></tr> Peças <tr><td>impressas em 3D personalizadas</td><td>ProtoLab</td><td></td><td>https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html</td></tr><tr><td>DB25-G2 Conector de sinal de porta de plugue macho de 25 pinos</td><td>Várias fontes</td><td>DB25-G2 25</td><td>DB25-G2 25 pinos Macho Plug Port Sinal 2 Row Terminal Breakout Board Parafuso Porca</td></tr><tr><td>Conector Acessório de serra de diamante para Dremel</td><td>Dremel</td><td>545 Diamond Wheel</td><td>https://www.dremel.com/us/en/p/545-26150545ab</td></tr><tr><td>Digitizing Head-stages</td><td>Intan</td><td>RHD 32channel (Part #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>Produto # 483028</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/483028</td></tr><tr><td>Mãos Amigas</td><td>Harbor Freight</td><td>N/A</td><td>https://www.harborfreight.com/helping-hands-60501.html</td></tr><tr><td>Gancho Clipes Elétricos</td><td>Várias Fontes</td><td>N/A</td><td>Teste de gancho Fios de cabo</td></tr><tr><td>Cabos de interface (RHD 3 pés (0,9 m) cabo SPI ultrafino)</td><td>Intan</td><td>&nbsp; Parte #C3213</td><td>https://intantech.com/RHD_SPI_cables.html</td></tr><tr><td>Lab jack</td><td>Várias fontes</td><td>N/A</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</td><td></td></tr><tr><td>Micro-drive</td><td>Crist Instrument</td><td>3-NRMD</td><td>https://www.cristinstrument.com/products/microdrives/miniature-microdrive-3-nrmd</td></tr><tr><td>Matrizes lineares de silício multicanal com conector de 64 canais</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>Adaptador NanoZ Omentics - 32 canais</td><td>NeuraLynx</td><td>ADPT-NZ-N2T-32</td><td></td></tr><tr><td>Sistema https://neuralynx.com/hardware/adpt-nz-n2t-32 NanoZ</td><td>Plexon</td><td>NanoZ Testador de impedância</td><td>https://plexon.com/products/nanoz-impedance-tester/</td></tr> <tr><td>Micromanipulador Narishige</td><td>Micromanipulador Estereotáxico</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>Tubulação de Poliimida (OD(in): 0.021 / ID(in) 0.018 )</td><td>Várias Fontes (Chamfr)</td><td>Chamfr Cat#HPC01895</td><td>https://chamfr.com/sellers/teleflex-medical-oem-llc/</td></tr> <tr><td>Cadeira Primata</td><td>Feita sob medida pela University of Rochester Machine Shop</td><td>Designs online</td><td>https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html</td></tr><tr><td>Poli(4-estirenossulfonato de sódio) (PSS)</td><td>Sigma Produto Aldrich</td><td># 243051</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/243051</td></tr><tr><td>Placa de Interface USB RHD</td><td>Intan</td><td>RHD2000 Placa de Avaliação Versão 1.0</td><td>https://intantech.com/RHD_USB_interface_board.html</td></tr><tr><td>Gel Silastic</td><td>World Precision Instruments</td><td># Adesivo de Silicone de Baixa Toxicidade KWIK-SIL</td><td>((https://www.wpiinc.com/kwik-sil-low-toxicity-silicone-adhesive)</td></tr><tr><td>Liberação lenta buprenorfina</td><td>Farmácia de Composição Fio</td><td></td><td></td></tr><tr><td>de aço inoxidável calibre 36</td><td>McMaster & Carr</td><td>Cat# 6517K11</td><td>Fio de aço inoxidável 304 multiuso redondo dobrado e permanente, acabamento fosco, 1 pé de comprimento, 0,008" de diâmetro</td></tr><tr><td>Conjunto de chave de fenda de precisão Stanley de 6 peças</td><td>Chave de fenda de cabeça chata Stanley de 1,4 mm</td><td></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>Parafusos de Aço</td><td>McMaster & Parafusos</td><td>sextavados de aço inoxidável tipo 00 Carr e 1/8" de comprimento</td><td>https://www.mcmaster.com/</td></tr> <tr><td>Tubo de aço</td><td>McMaster & Tubulação</td><td>de aço inoxidável Carr 28 gauge</td><td>https://www.mcmaster.com/tubing/multipurpose-304-stainless-steel-6/id~0-055/</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>

eletrofisiologia da atividade cortical laminar no sagui-comum

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

O macaco sagui fornece um modelo ideal para examinar circuitos corticais laminares devido à sua superfície cortical lisa, o que facilita gravações com matrizes lineares. O sagui tem crescido recentemente em popularidade devido à sua organização funcional neural semelhante a outros primatas e suas vantagens técnicas para registro e imagem. No entanto, a neurofisiologia neste modelo apresenta alguns desafios únicos devido ao pequeno tamanho e à falta de giros como pontos de referência anatômicos. Usando microdrives personalizados, os pesquisadores podem manipular a colocação de matriz linear para precisão submilimétrica e gravar de forma confiável no mesmo local alvo retinotopicamente ao longo dos dias de gravação. Este protocolo descreve o passo-a-passo da construção do sistema de posicionamento de micro-drive e a técnica de registro neurofisiológico com arranjos lineares de eletrodos de silício. Com o controle preciso da colocação do eletrodo nas sessões de gravação, os pesquisadores podem facilmente atravessar o córtex para identificar áreas de interesse com base em sua organização retinotópica e nas propriedades de sintonia dos neurônios gravados. Além disso, usando este sistema de eletrodos de arranjo laminar, é possível aplicar uma análise de densidade de fonte de corrente (CSD) para determinar a profundidade de registro de neurônios individuais. Este protocolo também demonstra exemplos de gravações laminares, incluindo formas de onda de pico isoladas em Kilosort, que abrangem vários canais nas matrizes.

Este protocolo descreve como construir um estágio de eletrodo X-Y (Figura 1) que permite a segmentação submilimétrica de locais e mantém o posicionamento confiável em sessões de gravação separadas. A confiabilidade do posicionamento X-Y é ilustrada na Figura 6, que demonstra que duas sessões de registro realizadas com uma semana de intervalo mostraram sobreposição de 70,8% em suas localizações médias de FR (Figura 6A). Além disso, p...

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

Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

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

O sagui-comum apresenta desafios únicos para a neurofisiologia devido ao seu pequeno tamanho e à falta de giro como marcos anatômicos. Um ligeiro deslocamento do eletrodo em apenas um milímetro pode resultar em mudanças significativas no mapa de retinotopia. O sistema de microacionamento proposto utiliza um estágio de eletrodo XY que permite o movimento vertical e horizontal em uma escala submilimétrica.Devido à relativa novidade do macaco sagui como modelo para o sinal visual do neurônio, as técnicas de eletrofisiologia do comportamento acordado ainda estão evoluindo. As preparações atuais frequentemente utilizam sondas semicrônicas que não permitem o acesso aos mecanismos de posicionamento. Este protocolo demonstra um micro drive leve para gravações de matriz linear úteis, que permitem o posicionamento flexível entre sessões para mapear a retinotopia dentro da câmara.Danos corticais a longo prazo podem ser evitados na preparação quando usados corretamente com a unidade segura, penetração lenta do tecido e evitar os principais vasos sanguíneos. Além disso, o uso de silastic nas craniotomias para evitar infecções tem sido otimizado nessa técnica.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

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

Temos desenvolvido uma matriz de electrocorticographic todo-cortical para o sagui comum que continuamente cobre quase toda a superfície lateral do córtex, a partir dos polos frontais e occipital polo para o temporal. Este protocolo descreve um procedimento de implantação crônica da matriz no espaço epidural do cérebro sagui.

Crônica implantação de matriz Electrocorticographic todo-cortical no sagui comum

Este trabalho apresenta um protocolo para realizar um implante estereotódico e neurocirúrgico de matrizes de microeletrodos no marmoset comum. Este método permite especificamente gravações electrofisiológicas em animais de comportamento livre, mas pode ser facilmente adaptado a qualquer outra intervenção neurocirúrgica semelhante nesta espécie (por exemplo, cânula para a administração de medicamentos ou eletrodos para estimulação cerebral).

Cirurgia estereotástrica para implante de matrizes de microeletrodos no Marmoset comum (Callithrix jacchus)

Aqui, descrevemos um método de criação manual para criação de saguis infantis em uma incubadora de animais. Este método aumenta consideravelmente a taxa de sobrevivência de bebês saguis, o que oferece a oportunidade de estudar o desenvolvimento de bebês saguis com origens genéticas semelhantes criados em diferentes ambientes pós-natais.

Método de criação manual para saguis infantis

Para estudar a evolução da linguagem, é importante comparar os mecanismos cerebrais em humanos com os de primatas não humanos. Desenvolvemos um método para medir de forma não invasiva o eletroencefalografia (EEG) de animais acordados. Isso nos permite comparar diretamente os dados de EEG entre humanos e animais a longo prazo sem prejudicá-los.

Medidas de eletroencefalografia em saguis acordados ouvindo vocalizações coespecíficas 

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

Nós desenvolvemos um método para ressonância magnética funcional simultânea e gravação eletrofisiológicas no cérebro de roedores, proporcionando uma plataforma para a investigação da relação entre a atividade neural e sinalizar o nível de oxigenação do sangue (BOLD) dependente de ressonância magnética.

FMRI simultânea e Eletrofisiologia no cérebro de roedores

A demonstração da fabricação e uso de um eletrodo de sucção extracelular usado para medir gravações eletrofisiológicas de cordas de roedores neonatal...

Spinal Cord Eletrofisiologia II: Fabricação Eletrodo de Sucção Extracelular

Este artigo descreve um método eletrofisiológico para isolar a estimulação química sensilla individuais via extracelular, tip-gravações sob óleo mineral.

Eletrofisiologia da Scorpion Peg sensilla

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

Aprenda eletrofisiologia cortical laminar em saguis-comum usando um sistema micro-drive personalizado para posicionamento submilimétrico de eletrodos. Este método permite gravações precisas em animais acordados, mapeando retinotopia com alta resolução.

Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

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