14 февраля 2014 г.
Имплантация организованных массивов микропроводков для использования в одно-единицы электрофизиологических записей представляет ряд технических проблем. Методы проведения эту технику и оборудование, необходимое описаны. Кроме того, полезно использование организованных массивов микропровода для записи с различных нейронных субрегионов с высоким пространственным селективности обсуждается.
Общая цель этой процедуры заключается в точной имплантации микропроволочных массивов в целевые области мозга. Это достигается путем предварительного точного измерения и маркировки координат на черепе для трепанации черепа. Вторым этапом процедуры является медленное удаление слоев черепа с помощью стоматологической бормашины для точного выполнения трепанации черепа.
Третий шаг заключается в том, чтобы расположить массив микропроводов таким образом, чтобы он точно проходил через границы черепа и находился на одном уровне с черепом. Последний шаг — медленно опускать массив до тех пор, пока он не достигнет своей цели. В конечном счете, результаты могут показать, что микропроволочные массивы имплантированы.
Использование этой процедуры может быть нацелено на дискретные подобласти мозга и обеспечить высокий нейронный выход, который может поддерживаться на протяжении продольных записей. Микропроволочные матрицы позволяют нейробиологам изучать паттерны возбуждения отдельных нейронов с высокой пространственной и временной специфичностью, независимо от того, используются ли они отдельно или в сочетании с другими методами. Записи отдельных единиц с массивов Microwire дают представление об обработке информации мозгом.
Запись нейронных сигналов во время поведения имеет решающее значение для понимания функций мозга. Моя лаборатория использовала электрофизиологию для изучения нормальных процессов, таких как соматотопическое картирование, моторное обучение, а также патологических процессов, таких как болезнь Паркинсона и наркомания. Электрофизиология in vivo — это узкоспециализированный навык, на освоение которого уходят годы.
Визуальная демонстрация этой методики сокращает время, необходимое для адекватного выполнения операции. После обезболивания животного пентобарбиталом вводят атропин, метилнитрат и пенициллин для поддержания дыхательной функции и профилактики инфекции. Проверьте состояние под наркозом с помощью теста на защемление хвоста, прежде чем действовать по мере необходимости.
Делайте чередующиеся инъекции кетамина, гидрохлорида и пентобарбитала натрия для поддержания анестезии на протяжении всей операции. Затем побрейте кожу головы с помощью лезвия скальпеля номер 22, а затем добавьте повидон-йод. Используйте четыре подкожные инъекции бупивакаина для местной анестезии кожи головы.
Подождите от пяти до 10 минут, чтобы местный анестетик подействовал. Далее нанесите на глаза офтальмологическую смазку и закрепите животное в ушных планках и носовом зажиме стереотаксического аппарата на глаз. Приведите голову животного в примерно ровное положение.
Затем с помощью скальпеля сделайте разрез по средней линии кожи головы. Разрез должен простираться от задней части носовой кости сразу за ушами. С помощью рассекательного шпателя очистите череп от всех остатков тканей до тех пор, пока не будут достигнуты оба боковых гребня черепа и задний гребень черепа.
Оттяните кожу вокруг разреза с помощью примерно шести гемостатиков. Затем очистите череп от крови и дайте ему высохнуть, чтобы стоматологический акрил мог прилипнуть к нему позже. Затем с помощью препарирующего микроскопа отметьте ВМА и лямбду, интерполируя пересечение швов черепа.
Прикрепите небольшой заостренный предмет, например, сверло для зубов, к стереотаксической руке и опустите его, чтобы определить дорсальную вентральную координату BGMA и лямбды. Затем отрегулируйте носовой зажим до тех пор, пока координаты DV для bgma и lambda не окажутся в пределах 100 микрон друг от друга. После выравнивания запишите координаты для bgma вместе с положением носового зажима.
Перепроверьте эти координаты, от них зависит операция. Теперь используйте измеренные координаты для вычисления медиа-латеральных и передних задних координат для четырех углов относительной торемы трепанации черепа. С помощью расчетов отметьте углы на черепе с помощью заостренной стереотаксической насадки, покрытой черными чернилами.
Теперь просверлите окно черепа, удалив кость серией небольших слоев. Начните с сверления отмеченных углов окна, где были размещены метки. Далее соедините углы и наметьте окно.
Наконец, очистите область внутри контура до глубины твердой мозговой оболочки. Отверстие должно быть скошенным, расширяющимся ниже поверхностных слоев черепа. С помощью микрощипцов осторожно удалите все оставшиеся костные осколки, мусор или твердую мозговую оболочку внутри окна черепа.
Это чрезвычайно важно, так как мусор может нарушить целостность решетки во время имплантации. После очистки окно необходимо поддерживать во влажном состоянии с помощью бактериального статического физиологического раствора. В течение оставшейся части операции начните имплантацию, отметив место для установки пяти винтов черепа и заземляющего провода.
В идеале каждый винт должен быть в разных костях черепа. Однако местоположения не могут мешать размещению массива. Затем просверлите отверстия для шурупов и закрепите винты на месте.
Опускайте винты до тех пор, пока три или четыре резьбы не станут достаточно глубокими, чтобы пройти по толщине черепа После установки очистите резьбу винтов. Теперь просверлите отверстие для заземляющего провода и медленно опустите провод на одну-две минуты в целевую координату DV. Закрепите провод на месте с помощью стоматологического акрила.
Затем добавьте акрил вокруг резьбы шурупов черепа, пока он не высох. Удалите излишки акрила с заземляющего провода или шурупов. Дайте стоматологическому акрилу высохнуть 15 минут.
Тем временем присоедините массив к стереотаксическому кронштейну. Выровняйте массив и сориентируйте его так, чтобы он проходил прямо через границы окна черепа. Когда акрил высохнет, полностью заполните окно черепа биологическим физиологическим раствором.
Затем опустите массив до тех пор, пока он не создаст углубление в солевом растворе. Эта координата используется в качестве уровня черепа для массива. Используйте это значение для вычисления конечной координаты DV массива.
Медленно опустите массив до конечного dv. Согласуйте остановку и ожидание несколько минут. С каждым миллиметром стерильный физиологический раствор растворяет полиэтиленгликоль на решетке, которая временно удерживает провода в своем подтверждении.
Когда массив находится всего в одном миллиметре от цели, опускайте ее медленнее до конечного пункта назначения с интервалом в 10 миллиметров. Когда массив будет на месте, дайте ткани отдохнуть в течение пяти минут. После отдыха растворите оставшийся колышек, применив еще солевой раствор.
Затем используйте стоматологический акрил, чтобы закрепить микропровода на месте. Добавьте несколько слоев акрила и дайте им застыть от 15 до 20 минут. Затем соберите оставшуюся часть стадии головы животного с помощью стоматологического акрила на случай, если череп прикручивается, провод заземления и разъем для микропроводов.
Смотрите текстовый протокол для послеоперационных процедур. Далее извлеките животное из ушных планок и поместите его в чистое место. Наблюдайте за животным часто, пока не восстановятся терморегуляция и локомоция.
После выздоровления от анестезии переместите животное в одноместный корпус. Следите за выздоровлением животного в течение семи и более дней и делайте инъекции карпрофена и энро. Флоксацин, рекомендованный лечащим ветеринаром, может измерять нейронные разряды от имплантированной микропроволочной матрицы и коррелировать с поведенческими событиями.
Например, тоническое возбуждение этой клетки в прилежащем ядре, показанное в 32-м контейнере, измерялось при самостоятельном приеме кокаина животным. Обратите внимание, что клетка становится ингибированной по мере того, как уровень кокаина в организме животного увеличивается. Тем не менее, клетка возвращается к своей первоначальной скорости срабатывания.
Как кокаин падает после того, как закончились непредвиденные обстоятельства при самоуправлении. При попытке выполнить эту процедуру важно не забыть проверить точность окна черепа и проверить выравнивание массива, чтобы обеспечить точность цели. Не забывайте, что массивы micro I особенно чувствительны и что целостность массива имеет решающее значение для правильной имплантации.
Пациенты и осторожность должны быть соблюдены при обращении с стирающим устройством Single. Запись может сочетаться со многими другими методами, такими как иммуногистохимия или оптогенетика. Когда эти комбинации сочетаются с соответствующей поведенческой парадигмой, они могут раскрыть глубокое понимание сложностей функционирования мозга.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
В данной статье рассматривается имплантация упорядоченных массивов микропроводов для электрофизиологической регистрации активности отдельных нейронов. В ней описываются технические сложности и методы, используемые для точного размещения этих массивов в целевых областях мозга.
Имплантация упорядоченных массивов микропроволок для регистрации активности отдельных нейронов у бодрствующих животных в процессе выполнения поведенческих задач позволяет проводить высокоразрешающее картирование нейронной активности во время сложных форм поведения. Эта возможность имеет решающее значение для валидации мишеней и механического снижения рисков в нейрофармакологии и при разработке препаратов для ЦНС. Данный подход повышает прогностическую достоверность в трансляционной нейронауке, связывая паттерны нейронного разряда с поведенческими результатами.
Данная процедура встраивается в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, обеспечивая возможность анализа нейронных цепей на основе выдвинутых гипотез и поддерживая принятие решений по идентификации перспективных соединений в портфелях препаратов для ЦНС.