Summary
وثمة مسألة أساسية في فهمنا للدوائر القشرية هي الطريقة الشبكات في مختلف الطبقات القشرية ترميز المعلومات الحسية. هنا ، نحن تصف التقنيات الكهربية باستخدام أقطاب متعددة الصفحي اتصال لسجل واحد وحدات والإمكانات المحلية والتحليلات الميدانية الحالية لتحديد الطبقات القشرية.
Abstract
الطبقات القشرية هي هياكل في كل مكان في جميع أنحاء 1-4 المخية الحديثة التي تتكون من شبكات محلية المتكررة للغاية. في السنوات الأخيرة ، تم إحراز تقدم كبير في فهمنا للفروق في خصائص استجابة الخلايا العصبية في مختلف الطبقات القشرية 5-8 ، بعد ما زال هناك الكثير من اليسار إلى معرفة ما إذا كانت الخلايا العصبية وكيف السكان ترميز المعلومات في محددة ، الصفحي الطريقة.
القائمة مجموعة القطب متعددة التقنيات ، وعلى الرغم من المفيد لقياس ردود ملليمتر عبر العديد من مساحة القشرية على طول السطح القشري ، لم تعد ملائمة لمقاربة مسألة الدوائر الصفحي القشرية. هنا ، فإننا نقدم لدينا وسيلة لإنشاء وتسجيل الخلايا العصبية الفردية والإمكانات الميدانية المحلية (LFPs) عبر طبقات قشرية من القشرة البصرية الأولية (V1) باستخدام أقطاب متعددة الصفحي الاتصال (الشكل 1 ؛ Plextrode U - دقق ، Plexon المؤتمر الوطني العراقي).
وشملت أساليب البناء وتسجيل الجهاز ، وتحديد الطبقات القشرية ، وتحديد مجالات تقبلا من الخلايا العصبية الفردية. لتحديد الطبقات القشرية ، نقيس امكانات الاستجابة أثار (نظم تخطيط موارد المؤسسات) من أندية السلاسل الزمنية باستخدام كامل مجال المحفزات تومض. ثم نقوم الحالية المصدر الكثافة (CSD) تحليل لتحديد انعكاس القطبية يرافقه التكوين بالوعة المصدر في قاعدة طبقة 4 (مصدر داخل الطبقة 4 ، وأشار إلى أنه في وقت لاحق الطبقة الحبيبية 9-12). الكثافة الحالية المصدر مفيد لأنه يوفر فهرس الموقع ، والاتجاه ، وكثافة تدفق الحالية عبر الغشاء ، مما يسمح لنا الموقف بدقة أقطاب لتسجيل من جميع الطبقات في اختراق واحد 6 ، 11 ، 12.
Protocol
1. NAN microdrive البناء
نستخدم U - دقق في تركيبة مع محرك NAN نظام القطب. بناء هذا النظام يتطلب 2-3 ساعات مرة واحدة ولكنها شيدت أنها بسيطة جدا لتعديل. نبدأ بتجميع البرج NAN ، والذي يتضمن قاعدة 4 - قناة (الشكل 2A) ، الغرفة NAN (الشكل 2B) ، الشبكة مع تباعد 1 ملم (الشكل 2C) ، microdrives المسمار 1-4 (الشكل 2D) ، 1 أنابيب دليل -4 (2E الشكل ، قطرها 500 ميكرون وخفض الطول إلى حوالي 5-7) و 1-4 ، وأبراج microdrive (الشكل 2F). عن البساطة ، وسنقوم بشرح الإجراء من أجل بناء نظام NAN مع واحد برج واحد تحت المسبار. بعد بعض التدريب ، وهذا الإجراء عادة ما يستغرق 2-3 ساعات إذا كانت كافة المواد المتاحة.
- لبناء محرك كهربائي NAN التجمع ، وأول جمعية قياس كافة الأدوات والقطع ، ستحتاج (أنابيب دليل على سبيل المثال ، والأسلاك دليل ، مجموعة كاملة dremil ، والأدوات وقطع الغيار ونان يو التحقيق). قياس أنابيب دليل حتى عندما تعلق على جهاز تسجيل أنهم طويلة بما يكفي للراحة على أعلى الجافية دون الإضرار بها.
- لبناء محرك كهربائي NAN التجمع ، وأول إجراء عمق للغرفة تسجيل. ثم ، وقطع الأنابيب وإصلاحها مع طول قياس الطول من حوالي 5-7. بينما قطع الأنابيب وإصلاحها ، ويحتاج المرء لضمان عدم دخول شظايا معدنية داخل الأنبوب. استخدام سلك شديدة أصغر من القطر الداخلي للأنبوب وإصلاحها لإزالة أي شظايا معدنية داخل الأنبوب.
- المقبل ، وضع الشبكة في قاعدة نان نان. تشديد المسمار والمسمار المشبك الشبكة. حالما يتم تأمين قاعدة والشبكة ، وتحديد منطقة تسجيل المصالح ودفع من خلال أنبوب دليل الجزء السفلي من الشبكة NAN.
- تمرير أنبوب دليل عبر الشبكة حتى حوالي 1-2 مم خارج الغرفة NAN. مرة واحدة في أنبوب الدليل هو في الموضع المطلوب ، تبدأ تجميع microdrive NAN البرج.
- على كل برج microdrive NAN هناك نوعان من المشابك -- محرك أقراص المشبك أعلى ، في حين يمكن أن تكون إما ثابتة الشبك السفلي في مكان أو فضفاضة. إرفاق الشبك العلوي للأنبوب لتعزيز دقق - U. إرفاق الشبك السفلي للأنبوب وتطبيق دليل على كمية صغيرة من superglue لتأمين أنبوب دليل في مكان. هذا النظام هو أكثر استقرارا وأكثر دقة بسبب المشابك اللذين تعلق على أنبوب لتعزيز دقق - U.
- محاذاة بعناية غيض من دقق - U مع الجزء العلوي من الأنبوب دليل وتمرير U - دقق من خلال أنبوب دليل حتى تتمكن من تأمين قاعدة البرج لنان. ضبط موضع البرج مع ولب إبهامي حتى لا يكون هناك أي توتر وأضاف في U - دقق أنبوب أو دليل.
2. U - دقق التعقيم
ويتم شراء القطب الصفحي أو Plextrode U - دقق من شركة Plexon ويتوفر بسعر دولار تقريبا 2000 -- 4000 دولار. السعر يعتمد على ثلاثة جوانب رئيسية هي : عدد من المواقع الاتصال ، وتكوين المواقع ، وقطر كل موقع. نحن تستخدم حاليا إصدار 16 قناة مع التكوين الخطي ويبلغ قطرها 25 ميكرومتر الاتصال. الأهم من ذلك ، له علاقة مباشرة سمك U - دقق في قطر للإتصال به. في تجاربنا ، فقد كنا دائما اتصالات قطر 25 ميكرون ، وهو ما يعادل سمك ميكرومتر 360. التكلفة الحالية لنموذج الإصدار لدينا ما يقرب من 3500 $ دولار. يو دقق تأتي معبأة في قضية الكهربائي والاسلاك مع البلوزات التأريض والرصاص من شراء الوقت لتسليم ما يقرب من 4-6 أسابيع.
- وضع نظام NAN على قاعدة اسطوانة وتوصيل كابلات السيارات إلى الأبراج المقابلة. في حالة استخدام أبراج متعددة تستخدم العلاقات البريدي مرمزة للمساعدة في التمييز بين كابلات السيارات والأبراج.
- باستخدام برنامج حاسوبي NAN ، تبدأ دفع U - دقق ، إما تعيين موضع الهدف الذي تقدم تلقائيا U - دقق في هذا الموقع أو عن طريق النقر على "داون" على واجهة برنامج نان. دفع U - دقق حتى في الحد الأدنى من 10 مم هي غيض من خلال أنبوب دليل الماضية في نهاية الغرفة NAN.
- لتعقيم U - دقق ، ضع في حل MetriCide Dialdehyde المنشط لمدة 20-30 دقيقة قبل ربط قاعدة NAN إلى غرفة تسجيل مزروع. بعد ذلك ، وشطف قاعدة يو نان ودقق مع الماء المعقم.
- صفر المواقع بواسطة برنامج نان سيسحب U - دقق بحيث هو مجرد غيض من داخل الأنبوب الدليل. في برنامج نان ، انقر فوق الصفر جميع المواقف.
- إرفاق قاعدة NAN إلى غرفة تسجيل مزروع وتشديد كل المسامير الأربعة. ثم ، تؤيد القاعدة وفقا للدبوس الذي هو على جانب من غرفة تسجيل. تشديد كل المسامير الأربعة وتأكد من أنه مثبت بإحكام قاعدة NAN إلى غرفة تسجيل.
3. دفع U - دقق في تسجيل
نظرا لأن قوة وسماكة الجافية متغير بدرجة كبيرة بين المواد الدراسية ، وقمنا بتنفيذ اجراءات عامة للنهوض U - برويمكن استخدام نظام microdrive NAN. الأهم من ذلك ، كل U - دقق يأتي مع تحليل مفصل لمقاومة كل الاتصالات والحارس العام للمسبار - U. استخدمنا الأقطاب الذين تراوحت الاتصالات ممانعات 0،3-0،5 MΩ. حاليا هناك اختبار مقاومة المتاحة للشراء من Plexon ولكن للأسف ، في الوقت التسجيلات لدينا هذا الجهاز لم تكن متوفرة. ونتيجة لذلك لم نتمكن من إجراء تحليل مفصل للمقاومة.
- ترك U - دقق العائمة (واحد الأسلاك المرفقة العبور على الروابط أسفل). يتم تأمين Headstages للموصل U - دقق ويتم توصيل الكابلات ، ومكبر للصوت على الارض.
- وينبغي النهوض الأولي من حوالي 1-2 مم تكون سريعة وقوية. تعيين المعلمة السرعة في نطاق 0،1-0،2 مم / ثانية ، وخطوة إلى عمق 0،2-0،3 ملم. وهذه القيم ضمان U - دقق قادرة على ثقب الجافية نظيفة ، ويشكل خطوة أولى مهمة في التسجيل.
- مرة واحدة خلال الجافية ، للحد من سرعة 0.050 -0.1 مم / ثانية ، والحد من خطوة إلى عمق 0،05-،1 ملم. والهدف هو دفع U - دقق على نحو سلس وبطيء ممكن بحيث لا تلف الأنسجة. واحدة من مؤشرات تدل على أن المسبار قد دخل في الدماغ هو تغيير في السعة للأندية يصاحبه انخفاض في مستوى الضجيج (تراكب النص : المحليين المحتملين الميدان).
- للتحقق من أن القطب هو تغطي جميع الطبقات القشرية ، وقياس التغيير في السعة استجابة لحافز كامل الحقل ميض أبيض. التغيرات في السعة LFP عبر الزمن تكمن وراء احتمال استجابة أثار التحليل. هذا التحليل يوفر الأساس لتحديد الطبقات القشرية.
4. تحديد الهوية والتحقق من الطبقات القشرية
قمنا بتنفيذ إجراءات لتحديد الطبقات القشرية باستخدام أثار احتمال استجابة (ERP) والنموذج الحالي من مصدر وتحليل الكثافة (CSD). اعتمدنا على لجنة التنمية المستدامة لأنه يوفر فهرس الموقع ، والاتجاه ، وكثافة تدفق الحالية عبر الغشاء ، مما يسمح لنا الموقف بدقة أقطاب لتسجيل من جميع الطبقات في اختراق واحد. في الواقع ، لقد تضافرت تشارلز شرودر وزملائه قبل تسجيل الصفحي ، microlesion ، وإعادة البناء النسيجي للتحقق من فعالية أسلوب تخطيط موارد المؤسسات / لجنة التنمية المستدامة في تحديد وظيفي من طبقات قشرية في V1 12/09. وقد استخدمت أساليب أخرى باستخدام الذبذبات المتولدة تلقائيا إلى تحديد عمق القشرية مثل مغزل القشرية وأعلى / أسفل دول 13-15.
لهذا التحليل ، ونحن الاستفادة من الأدوات لiCSD MATLAB ، الذي يحسب لجنة التنمية المستدامة وفقا للمشتقات المكاني 2 من LFP السلاسل الزمنية عبر الاتصالات بالتساوي بين كل سطرين من U - دقق ( http://software.incf.org/ برامج / csdplotter / الوطن ) 9،10،16،17.
- التعرف على الطبقات القشرية ، وقياس احتمال استجابة أثار خلال مهمة تثبيت السلبي في حين فضح تخضع لكامل الشاشة السوداء التي الميداني ومضات بيضاء لمدة 100 مللي ثانية ، ثم يعود إلى الأسود. يشكل هذا التسلسل 1 المحاكمة التي تتكرر 200 مرة.
- اكتساب المتعددة المعالج Plexon يحفظ جميع الاشارات بيانات متصلة مباشرة إلى الكمبيوتر من خلال لوحة تسجيل الوطنية PCI الآلات. بعد حفظ البيانات ، وبدء معالجة الاشارات للتحليل الكثافة الحالية المصدر.
- استخدام برامج التصحيح التي تقدمها FPAlign Plexon لتصحيح تأخر الوقت في إشارات LFP الناجمة عن مرشحات في المجالس headstages والتضخيم مسبقة.
- عند هذه النقطة يتم نقل البيانات إلى MATLAB مع Neuroexplorer. يتم تصفية كل قناة LFP باستخدام معيار مرشحات تمرير عالية ومنخفضة مع قطع الترددات من 0.5 هرتز و 100 هرتز. بعد أن تم تصفية كل اتصال القطب ، وتحديد كل محاكمة والمحاكمات عبر المتوسط للحصول على LFP يعني السلاسل الزمنية لكل اتصال كهربائي. ثم ، وتنظيم كل اتصال في مصفوفة السعة مع أندية بوصفها وظيفة من الزمن.
- تشغيل iCSD (تراكب النص : الحالية المصدر الكثافة) الأدوات في MATLAB بكتابة CSDplotter في مساحة العمل. بالنظر إلى أن وتيرة أخذ العينات البيانات المستمر هو 1 كيلو هرتز ، تعيين المعلمة إلى 1 مللي دينارا. المقبل ، تعيين قيمة التوصيل القشرية إلى 0.4 S / م (وهذا يقترب من كثافة مصدر في الوقت الراهن في وحدات nanoamperes لكل مليمتر مكعب) ، وتغيير الموقف على القطب كناقل لل[0.1:0.1:1.6] لعكس عدد من الأسماء. عندما تم إدراج كافة المعلمات انقر فوق "تشغيل هذا".
- عرض ملف لجنة التنمية المستدامة في واجهة CSDplotter ولصقه لشخصية جديدة. ويمكن استخدام وظائف مشتركة في MATLAB مثل imagesc لرسم الشخصية الطبقة ، ويمكن تطبيق خوارزميات مختلفة وتجانس إجراءات التطبيع لتمثيل البيانات ومقارنتها لجنة التنمية المستدامة وتحديد ساعات عبر طبقةوالدورات.
- للتعرف على عكس القطبية يرافقه التكوين بالوعة المصدر في قاعدة طبقة 4 ، أولا ، تحقق من وجود المصارف الرئيسية في الطبقة الحبيبية باستخدام ملف CSD الصفحي. تحديد موقع غرق مدفوعة قطبية سلبية في مؤامرة لجنة التنمية المستدامة. ثم ، لحساب الوسط من الكتلة من بالوعة الحبيبية.
- يتم الحصول على النقطه الوسطى من التحليل الذي يتألف من عدد الاتصال والوقت عندما كان أكبر بالوعة. في اتصال مع بالوعة النقطه الوسطى بمثابة مرجع الطبقة الحبيبية في 0 ميكرون. تحليل جميع الاتصالات فوق وتحت مرجعية وتجميعها في واحدة من ثلاث طبقات المحتملة : supragranular ، الحبيبية ، وinfragranular.
- التحقق من صحة مصدر الحبيبية بواسطة خلط المواقف القطب تاركا المجال الزماني دون تغيير. بعد خلط مصفوفة لجنة التنمية المستدامة ، النقطه الوسطى حساب التحليل مرة أخرى. يجب خلط الأسماء الكهربائي كدالة للعمق القشرية تدمير أي خصوصية الصفحي.
5. تحديد الخلايا العصبية الفردية وتقبلا رسم الخرائط الميدانية
لقد حققنا نجاحا كبيرا مع عزل وتسجيل واحد وحدات متعددة من دقق - U. على تسجيل عادة ، يمكننا أن نتوقع أن يكون جيدا 60-10 و 14-16 وحدات معزولة المحتملة حقل الإشارات المحلية. العثور على وحدة واحدة هو أيضا أكثر موثوقية مع دقق - U مقارنة مع الأقطاب واحد. حتى لو كان للمرء أن استخدام كافة الأجهزة اللازمة للمضي قدما على وجه التحديد 16 الأقطاب ، فإنها لن تكون قادرة على استكشاف السكان الشبكة بوصفها وظيفة من طبقات قشرية كما دقق على وجه التحديد مع يو. وأخيرا ، فإننا يمكن أن تسجل عادة مع نفس U - دقق في الاختراقات 30-40.
- العثور على حقول تقبلا ، تبدأ من خلال تقديم الحوافز العلاقة العكسية على الشاشة حيث توجد حقول يحتمل تقبلا. ويتألف من حواجز شبكية الحافز أربعة في اتجاه 0 درجة 45 ، 90 ، و 135.
- لتحليل مجموعة من الخرائط لتحديد معدل اطلاق الحقل تقبلا. الأول ، حساب أقصى معدل مواقع اطلاق النار والنقطه الوسطى من أجل كل تأخير الوقت. ثم ، لحساب المسافات بين هذه النقطه الوسطى ومواقع اطلاق معدل الحد الأقصى. خرائط لحساب معدلات اطلاق النار في كل مكان المكاني للتأخير التوصيل بين 40-120 مللي ثانية على فترات مللي 5 لكل خلية عصبية مستقلة.
- العثور على المسافة الإجمالية بين النقطه الوسطى والمناطق المحيطة نقطة أقصى معدل إطلاق النار على كل وقت التأخير. الحقل تقبلا هو في تأخير الوقت الذي يقلل من تلك المسافة.
- حالما يتم العثور على حقل تقبلا لكل خلية ، تشكل حافزا العلاقة العكسية أكبر من جميع المواقع الميدانية تقبلا تداخل جميع المجالات تقبلا في عدد السكان المسجلين. ويمكن استخدام معدل اطلاق النار في الوقت الحقيقي مؤامرة لتحديد ما إذا كان قد تم تحديد المواقع الميدانية تقبلا الصحيح.
- أخيرا ، وإزالة وحدات واحد التي تغير فجأة ردودهم والحفاظ على وحدة فقط مع استقرار معدلات اطلاق النار لمزيد من التحليل. بالإضافة إلى ذلك ، حدد المواقع مع تسجيل نسبة أفضل إشارة إلى الضجيج.
6. نتائج ممثل : تسجيلات من وحدات واحد وعبر طبقات قشرية LFPs من القشرة البصرية الأولية
واحدة من أهم الخطوات في التحليل باستخدام أقطاب الصفحي غير موثوق لتحديد الطبقات القشرية والتحقق من ذلك عبر تحديد ساعات طويلة وجلسات العمل. وبالتالي ، فإننا قياس إمكانات الاستجابة أثار (نظم تخطيط موارد المؤسسات) من LFPs عبر اتصالات الصفحي استجابة لحافز كامل الحقل بعلامة (الشكل 3A). الرقم 3B مثالا لنوع المعلومات التي يحتاج المرء للحصول على لحساب الكثافة الحالية المصدر (CSD) للتعرف على الطبقات القشرية. ثم نحن العاملين في تحليل لجنة التنمية المستدامة للأندية السلاسل الزمنية لتحديد انعكاس القطبية يرافقه التكوين بالوعة المصدر في قاعدة طبقة 4. ويوضح الشكل 4A تحليل لجنة التنمية المستدامة في توطين الطبقات القشرية القشرية عبر عمق بوصفها وظيفة من الزمن -- موقف supragranular (سان جرمان) والحبيبية (G) وinfragranular (IG) طبقات ظلت مستقرة حتى بعد أربع ساعات من تسجيل الدورة بدأت. الشكل 4B تحتوي على آثار لجنة التنمية المستدامة التي تمثل في المتوسط من هذه الاتصالات المخصصة لطبقة معينة -- في هذا المثال ، وطبقة حبيبية يخضع لانخفاض واضح في السعة لجنة التنمية المستدامة في ~ 50 مللي. خدم هذا التحليل كمرجع لتعيين الأسماء الكهربائي فوق وتحت الطبقة الحبيبية للطبقات supragranular وinfragranular ، على التوالي (في اتصال مع أكبر المصارف في الوسط الشامل بمثابة مرجع الطبقة الحبيبية في 0 ميكرون).
تحليل آخر الحرجة باستخدام القطب الصفحي هو تحديد بدقة وتوطين مجال الخلايا العصبية "تقبلا. هذا الإجراء أمرا حيويا لتحديد المواقع وحافزا لتوليد استجابة أقوى من الخلايا العصبية. 5A الرقم هو مثال على قطعتي أرض الميدان تقبلا من الخلايا العصبية في كورت البصرية الأوليةالسابقين (V1). أصل هذه المؤامرات هو نقطة التثبيت ، وهي دائرة صغيرة بيضاء مركزيا عرض على شاشة الكمبيوتر السوداء. اللون في هذه الأراضي يمثل معدل اطلاق كل عصبون استجابة لتحفيز ديناميكية العلاقة العكسية. نحن نستخدم هذه المعلومات لوضع الحوافز لإجراء تجربة معينة (مثل شرط لا الموجة صريف). المحفزات التي يتم تقديمها تكون أكبر من حجم الحقل تقبلا المتوسط في النظام ليشمل المواقع الميدانية تقبلا لجميع الخلايا العصبية سجلت في نفس الوقت.
بعد أن نحدد الطبقات القشرية وموقف التحفيز في الموقع الميداني تقبلا الأمثل ، لا يمكننا المضي قدما في البروتوكول التجريبي الذي نقدم محفزات بصرية مختلفة في حين أن الحيوان يؤدي إما تثبيت أو المهام التمييز. بعد التجربة ، ونحن لدينا تصاعد أداء التحليل الموجي لعزل وحدة واحدة كنا قادرين على تسجيل نفس القناة. هذا الإجراء غالبا ما يستغرق بعض الوقت لإتقان ويجري باستمرار تحسين كما يتم إجراء تحليل جديد البرامج والتقنيات المتاحة. 5B الرقم هو مثال على نوع من الإخراج قد يتوقعه المرء بعد استخدام فارز Plexon للاتصال. باستخدام هذا البرنامج ، بمعزل عن وحدة واحدة تتم من خلال الفحص البصري. ويتم تحديد مجموعات متميزة على أساس وزن المكونات الرئيسية الأولى والثانية ، عرض السنبلة ، الوادي ، وخصائص الذروة.
الشكل 1. الصفحي أقطاب متعددة الأقطاب الكهربائية عن طريق الاتصال الصفحي متعددة الأسماء ، سجلنا في وقت واحد التشويك نشاط الخلايا العصبية الفردية المعزولة من وحدات LFP عبر طبقات قشرية من V1. كل U - دقق يتكون من 16 اتصالات الكهربائي على فترات متساوية (100 ميكرون) تمتد بطول اجمالي يبلغ 1.6 ملم. كل اتصال القطب هو 25 ميكرومتر في القطر ، وتتكون من الايريديوم البلاتين.
الشكل 2. NAN بناء شبكة نظام microdrive NAN توفر الاستقرار والدقة واضاف خلال microdrive المسمار يحركها الكلاسيكية. يتلاعب مستقل لكل مجموعة من الأقطاب الكهربائية في الطائرات XY ، ضمن نطاق عمل يحددها المستخدم. يتلاعب مستقل لكل مجموعة من الأقطاب الكهربائية في الاتجاه داخل Z مستخدم تعريف العمل العمق (حتى 100 ملم) ومتغيرة السرعة تتراوح من 0.001mm / ثانية إلى 0.5 مم / ثانية ، ودقة عالية من 1 ميكرومتر (أ) 4 -- القناة الأساسية ، (ب) غرفة NAN ، (ج) على الشبكة مع تباعد 1 ملم ، (د) microdrives المسمار 1-4 ، (ه) دليل أنابيب 1-4 (قطرها 500 ميكرون وخفض الطول إلى حوالي 5-7) و (و) أبراج microdrive 1-4 و (ز) نظام NAN المنجزة وقاعدة الاسطوانة.
الشكل 3. قمنا بقياس أثار نموذج الاستجابة المحتملة والسلاسل الزمنية LFP (أ) تحديد الطبقات القشرية ، وأثار احتمال الاستجابة (ERP) خلال مهمة تثبيت السلبي بينما تعرضت القردة على شاشة كاملة حقل السوداء التي تومض بيضاء (~ 1Hz) لمدة 100 مللي ، ثم عاد إلى الأسود (ب) تم تجهيزها وسجلت ردود LFP مع دقق - U الصفحي للحصول على آثار لتخطيط موارد المؤسسات لكل جهة اتصال. تم تحديد الطبقة الحبيبية في جميع الدورات العثور على عكس المصارف يحركها في مدى الاستجابة في آثار تخطيط موارد المؤسسات ، وبسبب وجود انعكاس القطبية يرافقه التكوين بالوعة المصدر في قاعدة طبقة 4. مربع منقط يشير إلى أن توقيت فترة من الزمن عندما وقع انقلاب.
الشكل 4. وقد استخدم تحديد الهوية باستخدام طبقة الحالية المصدر تحليل الكثافة (أ) تحليل الكثافة الحالية المصدر (على أساس الثانية المتفرعة 2 المكاني للأندية السلاسل الزمنية) لتحديد انعكاس القطبية يرافقه التكوين بالوعة المصدر في قاعدة الطبقة الحبيبية. قمنا بتقييم مدى استقرار المحافظة على الهوية من طبقات قشرية على مر الزمن (من اليسار إلى اليمين). في هذه الأمثلة ، وبالوعة الحالية (الأزرق) يمثل الطبقة الحبيبية ويمتد ~ 400 ميكرون (ب) لجنة التنمية المستدامة آثار أسفل كل قطعة تمثل لجنة التنمية المستدامة في المتوسط من هذه الاتصالات المخصصة لطبقة معينة. هذا يسمح لنا لتحديد التوقيت الدقيق لموضع الأولي (في هذه الأمثلة ~ 50-60 مللي. CSD المغلفات تتبع تمثل الانحراف المعياري وأشرطة سوداء تشير إلى مدة التحفيز تومض (100 مللي ثانية).
الشكل 5. ارتفاع الفرز وتقبلا رسم الخرائط الميدانية (أ) أولا ، ويتم احتساب نصف درجة البصرية والضعف. بعد ذلك ، يتم تقديم محفزات العلاقة العكسية في بقع على شاشة CRT جonsisting من حواجز شبكية موجهة بدرجات 0 ، 45 ، 90 و 135. وتحسب معدلات اطلاق النار لمدة كل عصبون مستقل على فترات 5 مللي ثانية بين 40-120 مللي ثانية بعد تعرض محفزات لكل موقع المكانية. تحسب المعدلات القصوى اطلاق النار وبعد ذلك النقطه الوسطى لكل تأخير الوقت. ثم ، في كل تأخير يحسب المسافة بين مواقع النقطه الوسطى والمناطق المتاخمة معدل اطلاق النار. يتم اختيار تأخير الوقت مع الحد الأدنى للمسافة كحقل تقبلا (ب) ويتم تحليل خصائص سبايك الموجي مثل ارتفاع الذروة ، وعمق الوادي ، وادي الذروة إلى الوقت ، وقت الذروة أو الوادي ، وما إلى ذلك باستخدام برامج الفرز حاليا برنامج ( Plexon). يتم فرز التموج استنادا إلى خصائص مماثلة حتى يتم متفاوت الطول الموجي من عصبون دون تداخل من آخر.
الشكل 6. تعديلا لجنة التنمية المستدامة الجانبي. الاتفاقية نفسها كما في الشكل 3A لكن أجرينا إجراء خلط أن يجمع بشكل عشوائي جديد CSD مصفوفة مع مواقع الاتصال مختلطة. ويستخدم هذا التحليل للتحقق من صحة أفضل مصدر الحبيبية بواسطة خلط المواقف القطب تاركا المجال الزماني دون تغيير. من هذه الأمثلة المعروضة على مر الزمن ، خلط الأسماء الكهربائي كدالة للعمق القشرية يدمر أي خصوصية الصفحي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
أصبحت متعددة الوحدات القياسية لتحليل تسجيلات كيفية الشبكات العصبية في القشرة ترميز المعلومات التحفيز. في ضوء التطورات الأخيرة في تكنولوجيا الكهربائي ، وتنفيذ أقطاب الصفحي تمكن وصفا غير مسبوق من الدوائر المحلية القشرية. على الرغم من تعدد القطب التسجيلات تقدم معلومات مفيدة حول ديناميات السكان العصبية ، متعددة الأقطاب الصفحي تمكين أكبر القرار ، ومزيد من المعلومات حول موقع معين من الخلايا العصبية. لأن نظمت في طبقات القشرة مع مختلف المدخلات والمخرجات تشريحيا ، وهذا يثير التساؤل عن كيفية معالجة المعلومات الحسية يتوفرا في هذه الطبقات.
لقد قدمنا طريقة تسجيل رواية باستخدام أقطاب متعددة الصفحي الاتصال لتسجيل نشاط الشبكة المحلية بوصفها وظيفة من الطبقة القشرية في القشرة البصرية الأولية (V1). الأهم من ذلك ، نفذنا أيضا وسيلة لتحليل إمكانات الميدانية المحلية خلال نموذج استجابة أثار لتحديد الطبقات القشرية. علينا أيضا أن تقدم نتائج مفصلة من الإجراءات تقبلا رسم الخرائط الميدانية وتحليل ارتفاع الموجي.
نحن نعترف بأن أقطاب الصفحي ليست بلا حدود ، وأبرزها الاستقرار في التسجيل. ننصح أولئك الذين يستخدمون هذه التقنية لتعزيز القطب بصبر والسماح لكمية كافية من الوقت للدماغ ليستقر بعد التقدم (نسجل عادة 45 دقيقة إلى 1 ساعة بعد تقدم الأخير). خلال هذا الوقت سوف نقوم بتشغيل العديد من العين والمعايرة ، ورسم خرائط تقبلا ، وأثارت استجابة النماذج المحتملة.
تمكنا من تحسين لدينا تسجيلات باستخدام أنبوب دليل ، فهو أمر ثابت لقاعدة NAN microdrive مع المسمار. نحن أيضا تعديل معيار U - دقق التصميم عن طريق الحد من زاوية غيض 30-25 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، كانت U - دقق أكثر وضوحا مما يسمح لأكثر سلاسة من خلال اختراق الجافية. فمن الممكن مع القطب أشد فظاظة غيض تلف الأنسجة والنزيف قد تحدث. النزيف يمكن تغطية الاتصالات الكهربائي ومنع العزلة وحدة نظيفة. لقد اختبرنا هذا التسجيل مع كل نظرية 30 و 25 درجة زوايا طرف وقادرة على حل أكثر حدة خلال الاختراقات وتمتد حتى الحياة من تحت المسبار.
كما ذكر أعلاه نتقدم عادة أكثر في بداية بطيئة وسرعان ما انهارت بعد أن نكون قد مرت الجافية. ونحن نعتقد أن هذا الإجراء في تركيبة مع زاوية حادة غيض قادنا لتكون واحدة بعض المختبرات قادرة على حل واحد وحدة النشاط باستخدام U - دقق. وهناك علاقة مباشرة نشاطنا وحدة واحدة والاستقرار الشامل للتسجيل لطول الوقت الذي تسمح للدماغ ليستقر بعد U - دقق التقدم.
وسوف تستمر هذه التكنولوجيا فقط لمزيد من الازدهار والمختبرات والاستفادة من هذه التقنيات. حاليا ، وتصميم وتنفيذ المصفوفات زرع مزمنة ويجري حاليا من المرجح أن تحل محل شبكات متعددة القطب. وبالإضافة إلى ذلك ، ويجري حاليا وضع المصفوفات تحتوي على أقطاب كهربائية مع اتصالات متعددة على طول محاور منها (U - متعددة أساسا مجسات) في نفس الوقت.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
وانغ يي ونحن نشكر للمناقشات وPojoga سورين لتدريب السلوكية. بدعم من برنامج EUREKA المعاهد الوطنية للصحة ، والمعهد الوطني للعيون ، وبرنامج علماء بيو ، جيمس س. ماكدونيل مؤسسة (VD) ، والمعاهد الوطنية للصحة الرؤية التدريب غرانت (BJH).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Nan microdrive system | NAN Instruments | NAN-S4 | Figure 2. Custom clamps are needed to use the U-Probe. Everything mentioned with exception of the U-Probe is provided by NAN instruments. |
| Screw microdrives | MIT Machine shop | Anything that is able to secure a guide tube to the NAN grid should be appropriate. | |
| Stainless Steel Guide Tubes | Small Parts, Inc. | B00137QHNS (1) or B00137QHO2 (5) | These are 60 in long and cut to size in the laboratory using a Dremel hand drill |
| Plexon U-Probe | Plexon | PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 | See U-Probe specifications available at www.plexon.com Also see Figure 1. |
| Table 1. Hardware. | |||
| NAN software |  NAN Instruments |
Computer interface requires an additional serial port to accommodate the Plexon system and the NAN hardware | |
| Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB programs | Plexon |
Under ’Installation Packages’ | |
| Neur–xplorer | NeuroExplorer |
Under ’Resources’ | |
| CSDplotter Version 0.1.1 | Klas H. Petterson |
||
| Table 2. Software. | |||
References
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
- Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex. J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).
- Nassi, J. J., Callaway, E. M. Parallel processing strategies of the primate visual system. Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).
- Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex. Nature. 387, 281-284 (1997).
- Martinez, L. M. Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex. Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).
- Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection. Science. 320, 110-113 (2008).
- Sun, W., Dan, Y. Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).
- Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation. Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).
- Mitzdorf, U., Singer, W. Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials. J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).
- Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque. Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).
- Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey. Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).
- Amzica, F., Steriade, M. Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex. Neuroscience. 82, 671-686 (1998).
- Kandel, A., Buzsaki, G. Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat. J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).
- Sakata, S., Harris, K. D. Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex. Neuron. 64, 404-418 (2009).
- Nicholson, C., Freeman, J. A. Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum. J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).
- Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities. J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).
- Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume. J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).
