Все процедуры, связанные с животными, были проверены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным наблюдательным советом JoVE.
1. Хирургия
ПРИМЕЧАНИЕ: Точные детали операции по стимуляции с обратной связью зависят от типа используемых зондов и областей мозга, на которые нацелены цели. Однако в большинстве случаев типичная операция будет состоять из следующих этапов.
- Принесите клетку с крысой в операционную, чтобы имплантировать ей силиконовый зонд или электродную решетку для записи активности нейронов.
- Обезболите грызуна 2-2,5% изофлураном и зафиксируйте голову в стереотаксической рамке. Убедитесь, что животное находится без сознания во время операции, наблюдая за любой моторной реакцией на легкие тактильные раздражители.
- Нанесите мазь для глаз, чтобы свести к минимуму сухость во время операции.
- Побрейте операционную область и продезинфицируйте кожу 2% раствором хлоргексидина и 70% изопропиловым спиртом.
- Введите лидокаин (5 мг/кг) под кожу головы над областью мозга, где будут имплантированы электроды.
- Сделайте надрез кожи головы над областью будущего имплантата, а с помощью скальпеля и ватного тампона очистите надкостницу от обнаженного черепа.
- Просверлите 4-8 отверстий в черепе для вживления анкерных винтов (~0,5 мм) в качестве структурной опоры для имплантата. Прикрепите винты к черепу, вставив их в отверстия, и убедитесь, что они надежно удерживаются на месте.
- Просверлите трепанацию черепа по заданным координатам и вживите имплантат микропривода/зонда><.
заметка: Описанный протокол стимуляции с обратной связью будет работать для любой области мозга, в которую вставлены электроды.
- Закрепите микропривод/щуп и любой необходимый разъем электрического интерфейса на черепе с помощью стоматологического акрила. Количество стоматологического акрила должно быть достаточным для прочного крепления имплантата, но он не должен соприкасаться с окружающими мягкими тканями.
- После операции внимательно наблюдайте за животным до тех пор, пока оно не придет в сознание, достаточное для поддержания лежачего положения за грудиной. В течение последующих трех дней подкожно вводите анальгетик (например, Метакам, 1 мг/кг) и антибиотик для предотвращения инфекции (например, энрофлоксацин, 10 мг/кг).
заметка: Животных обычно оставляют восстанавливаться после операции в течение одной недели перед любым тестированием или регистрацией.
2. Установка программного обеспечения
ПРИМЕЧАНИЕ: Это было протестировано на Windows 10, 64-битная версия.
- Установите программное обеспечение для сбора и обработки данных.
- Установите систему сбора данных Cheetah 6.4 (https://neuralynx.com/software/category/sw-acquisition-control), которая включает в себя библиотеки для взаимодействия с Cheetah Acquisition System.
- Установите SpikeSort3D (https://neuralynx.com/software/spikesort-3d) или любое другое программное обеспечение, использующее KlustaKwik27 для сортировки шипов. Программное обеспечение для онлайн-обнаружения использует определения кластеров из ядра KlustaKwik. Это программное обеспечение может работать на одном компьютере или на разных компьютерах в одной сети.
- Установите пакет NetComDevelopmentPackage (https://github.com/leomol/cheetah-interface/blob/master/NetComDevelopmentPackage_v3.1.0), который также можно загрузить с https://neuralynx.com/software/netcom-development-package.
- Установите Matlab (https://www.mathworks.com/downloads/; код тестировался на Matlab версии R2018a). Убедитесь, что Matlab включен в брандмауэре Windows. Как правило, всплывающее окно появляется при первом подключении.
- Войдите в учетную запись Matlab. Выберите лицензию. Выберите версию. Выберите операционную систему.
- Загрузите следующую библиотеку для запуска онлайн-событий из https://github.com/leomol/cheetah-interface и извлеките файлы в папку «Documents/Matlab» на компьютере. Копия кода приведена в сопроводительных Дополнительных материалах.
3. Первичный сбор данных
- Начните сбор данных с помощью программного обеспечения Cheetah.
- Записывайте данные о скачках в течение нескольких минут для заполнения шаблонов осциллограмм.
- Остановите сбор данных и выполните сортировку по пикам записанных данных.
- Откройте SpikeSort3D, нажмите Файл | Меню | Загрузите Spike File и выберите файл Spike из папки с записанными данными.
- Нажмите «Меню кластеризации», затем «Автокластеризацию» с помощью KlustaKwik, оставив настройки по умолчанию, и нажмите «Выполнить».
4. Эксперимент с замкнутым циклом
- Возобновление сбора данных в Cheetah.
- Откройте Matlab.
- Откройте ClosedLoop.m и нажмите «Выполнить». Либо в командном окне Matlab выполните ClosedLoop(). Убедитесь, что ClosedLoop.m находится в пути Matlab. Если пользователь хочет использовать пользовательскую функцию для вызова каждого триггера, выполните вместо этого ClosedLoop('-callback', customFunction), где customFunction является дескриптором этой функции.
- Загрузите информацию о скачках, определенную в исходной записи, нажав кнопку «Загрузить», просмотрев папку записи и выбрав один из файлов данных о скачках (.ntt, .nse).
- Выберите один или несколько нейронов, которые будут запускать стимуляцию, установив флажок под построенными кривыми.
- Определите минимальное количество нейронов, которые будут вызывать стимуляцию, введя целое число в текстовое поле «min matches». Затем определите временное окно, в котором пики, соответствующие различным формам сигнала, считаются совпадающими, введя число в текстовое поле «окно».
- Нажмите «Отправить», чтобы начать. Это приведет к запуску событий в режиме онлайн (звуковые сигналы по умолчанию) на основе пиковой активности выбранных нейронов.
