Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Neuroscience

कृन्तकों व्यवहार में बड़े पैमाने पर चल सिलिकॉन जांच से न्यूरॉन्स की रिकॉर्डिंग

doi: 10.3791/3568 Published: March 4, 2012

Summary

हम कई एकल इकाइयों की रिकॉर्डिंग में बड़े पैमाने पर और जांच के साथ सिलिकॉन कृन्तकों व्यवहार में स्थानीय क्षेत्र के संभावित के लिए विधियों का वर्णन. ड्राइव निर्माण, जांच ड्राइव और जांच आरोपण की प्रक्रिया के लिए लगाव आसान प्रतिकृति के लिए पर्याप्त विवरण में सचित्र हैं.

Abstract

तंत्रिका विज्ञान में एक बड़ी चुनौती के व्यवहार तंत्रिका विधानसभाओं के सामूहिक गतिविधि को जोड़ने के लिए है,. न्यूरॉन्स और सर्किट के इनपुट, आउटपुट रिश्तों की समझ स्थानिक चयनात्मकता और लौकिक व्यवहार जानवर में तंत्रिका ensembles में, यानी पृथक एकल न्यूरॉन्स की प्रतीकात्मकता बड़े नमूनों की रिकॉर्डिंग की यंत्रवत विश्लेषण के लिए उपयुक्त संकल्प के साथ तरीकों की आवश्यकता है. मानव 1-11 विषयों सहित दोनों छोटे और बड़े मान जानवरों में neuronal गतिविधि के कलाकारों की टुकड़ी की निगरानी पिछले एक दशक में उल्लेखनीय प्रगति की है. सिलिकॉन आधारित उपकरणों के साथ एकाधिक साइट रिकॉर्डिंग उनके, scalability छोटे मात्रा और ज्यामितीय डिजाइन की वजह से विशेष रूप से प्रभावी हैं.

यहाँ, हम कई एकल न्यूरॉन्स और कृन्तकों व्यवहार, कस्टम गौण घटकों के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सूक्ष्म machined सिलिकॉन जांच का उपयोग करने में स्थानीय क्षेत्र संभावित रिकॉर्डिंग के लिए विधियों का वर्णन. वहाँ दो बुनियादी विकल्प चया preamplifiers सिलिकॉन interfacing के जांच: मुद्रित सर्किट बोर्डों और लचीला केबलों. जांच आपूर्ति कंपनियों ( http://www.neuronexustech.com/ , http://www.sbmicrosystems.com/ , http://www.acreo.se/ ) आम तौर पर संबंध सेवा प्रदान करने और मुद्रित सर्किट बोर्डों के लिए जांच बंधुआ देने या लचीला केबलों. यहाँ, हम एक 4 टांग, 32 साइट लचीला केबल polyimide के से जुड़ी जांच के आरोपण का वर्णन है, और चल Microdrive पर मुहिम शुरू की. जांच की तैयारी के प्रत्येक कदम, Microdrive निर्माण और सर्जरी इतना साफ है कि अंत उपयोगकर्ता आसानी से प्रक्रिया की नकल कर सकते हैं.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Microdrive का निर्माण

एक चलती हिस्सा है, जो इलेक्ट्रोड और एक निश्चित हिस्सा है, जो खोपड़ी के लिए लंगर किया जाता है: सभी ड्राइव एक ही मूल तत्व से बना रहे हैं. एक आदर्श Microdrive कई छोटे चरणों में इलेक्ट्रोड की चिकनी, लेकिन लंबे समय पर्याप्त यात्रा की अनुमति देता है, काफी मजबूत करने के लिए इलेक्ट्रोड का आकस्मिक आंदोलन को रोकने के लिए, पशु व्यवहार, आकार में छोटे और वजन में प्रकाश के साथ दखल के बिना experimenter के द्वारा हेरफेर आसान है. इन प्रतिस्पर्धा आवश्यकताओं का एक परिणाम के रूप में, अलग ड्राइव सूट विभिन्न अनुप्रयोगों.

एक पीतल फ्लैट सिर स्क्रू, एक मेल अखरोट, एक प्लास्टिक की एक ही पंक्ति पिन शीर्ष लेख और दो कस्टम कटौती पीतल प्लेट से तैयार पुल: केवल 4 भागों के लिए हमारी बुनियादी ड्राइव बनाने की जरूरत है.

  1. हैडर से एक टुकड़ा तोड़ 3 पिन
  2. धीरे मध्यम पिन खींच.
  3. एक ड्रिल बिट के आकार # 55 के साथ के माध्यम से ड्रिलिंग छेद बढ़ा.
  4. वें कटौती00-90 नल का उपयोग कर पढ़ें.
  5. पीतल की थाली के बाहर दो टुकड़े काटें.
  6. फ़ाइल Dremmel साथ प्लेटों के किनारों.
  7. दोनों एक ड्रिल बिट के आकार # 65 का उपयोग कर टुकड़े के बीच में एक छेद ड्रिल.
  8. ड्राइव टुकड़े इकट्ठे इतना है कि पीतल की प्लेट पिन छू रहे हैं. इसे पूरा करने के माध्यम से पीतल पेंच सम्मिलित करने के लिए, क्रमिक, पीतल की थाली, पिरोया हैडर पिन छेद, दूसरी पीतल की थाली, और अखरोट. पेंच कस धीरे इतना है कि विधानसभा स्थिर हो जाता है.
  9. मिलाप पिन पीतल प्लेट समाप्त होता है.
  10. पेंच की उभड़नेवाला अंत फ़ाइल.
  11. पेंच अखरोट मिलाप के. सावधान रहो करने के लिए पीतल की थाली के लिए अखरोट का मिलाप नहीं है.
  12. टेस्ट ड्राइव के आंदोलन: घड़िवत पेंच का बारी करने के लिए प्लास्टिक पुल तरक्की.

2. सिलिकॉन जांच की तैयारी

ड्राइव करने के लिए जांच तय करने से पहले जांच के संबंध क्षेत्र के लिए अतिरिक्त इन्सुलेशन जोड़ने के लिए cerebr रोकने केospinal द्रव (CSF) या शॉर्ट सर्किट के उत्पादन से नमी:

  1. वजन और एक 10:1 अनुपात में मिश्रण Sylgard Elastomer घटकों.
  2. एक तेज कपास अपप्लिकेर का प्रयोग, Sylgard जांच की शीर्ष अंत करने के लिए लागू होते हैं.
  3. यह एक 2 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर preheated ओवन में सूखी करते हैं.

कि रिकॉर्डिंग साइटों किसी भी मलबे से रहित हैं, यह सुनिश्चित करने के सुझावों को जांच के साफ करने की आवश्यकता है:

  1. Contrad डिटर्जेंट का 4% कमजोर पड़ने को तैयार.
  2. जांच 63 ° C पर डिटर्जेंट में कम से कम 2 घंटे के लिए लेना.
  3. डिटर्जेंट जांच आसुत जल में बार बार सूई से बंद कुल्ला.

ड्राइव करने के लिए जांच तय करने से पहले, प्रत्येक रिकॉर्डिंग साइट के प्रतिबाधा जाँच की जानी चाहिए:

  1. 0.9% खारा में जांच डुबकी, और यह एक प्रतिबाधा मीटर से कनेक्ट. यदि रिकॉर्डिंग भी कई साइटों को गलत प्रतिबाधा, दोहराने कदम 2.4-2.6 है या एक अलग जांच के उपयोग पर विचार करें.यहाँ हम फ्रेडरिक Haer, (FHC) कं, एक घर चैनल चयनकर्ता के साथ संयुक्त से एक प्रतिबाधा कंडीशनिंग मॉड्यूल का उपयोग करें. वैकल्पिक रूप से, इंक द्वारा Neuralynx, NeuroNexus इंक, या NanoZ के द्वारा niPOD सभी जांच एक साथ चैनल की प्रतिबाधा की निगरानी की अनुमति देता है.

3. Microdrive के लिए जांच Affixing

  1. एक धार का प्रयोग, पुल में कई grooves कटौती एक बीहड़ सतह बनाने.
  2. जांच अभियान के पुल के पास - पास रखना. यह प्रक्रिया सबसे अच्छा एक ऑपरेटिंग माइक्रोस्कोप के तहत किया जाता है, एक घोड़े का अंसबंध के साथ ड्राइव पकड़ और micromanipulator ताकि टांगों ड्राइव पेंच के साथ पूरी तरह से समानांतर जांच का समायोजन करके. यह सुनिश्चित करता है कि उन्नति के दौरान, मस्तिष्क के ऊतकों में जांच टांगों के बिना कदम के माध्यम से यह 'काटने'. जांच ड्राइव के आधार पर रिश्तेदार सुझावों की सटीक गहराई इस स्तर पर निर्धारित किया जाना चाहिए, ध्यान में की सतह से लक्ष्य संरचना की गहराई लेखोपड़ी.
  3. जांच तो पकड़ सीमेंट के साथ पुल करने के लिए तय हो गई है.
  4. वैकल्पिक: मस्तिष्क में जांच ट्रैक दृश्यमान करने के लिए, DiI समाधान (1-2% इथेनॉल में पतला) इस स्तर पर जांच के पीछे करने के लिए लागू किया जा सकता है.

4. खोपड़ी की तैयारी

सर्जरी से पहले, संदर्भ और जमीन इलेक्ट्रोड, और सिर पर फैराडे पिंजरे के कुछ हिस्सों को तैयार हैं:

  1. तांबे के तार के दो 2 "लंबे टुकड़े, और के बारे में 1 मिमी के लिए प्रत्येक अछूता तांबे के तार के एक छोर मिलाप कटौती.
  2. एक सुई का प्रयोग, 00-90, 1/8 "स्टेनलेस स्टील स्क्रू मिलाप और तांबे यह तार का एक टुकड़ा के सिर परिमार्जन टांका में स्टेनलेस स्टील जमीन पेंच इलेक्ट्रोड एक उपयुक्त प्रवाह की आवश्यकता है (उदाहरण के लिए, N-3 बहुद्देशीय La सह से प्रवाह) और उच्च तापमान टांका लगाने की टिप. ध्यान से पेंच की नाली में बहने से किसी भी मिलाप को रोकने के यह जमीन इलेक्ट्रोड के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा. के लिए तैयार एक और पेंच और तांबे के तार के साथ दोहराएँसंदर्भ इलेक्ट्रोड.
  3. तांबे के जाल से trapeziodal टुकड़े काटें. इन टुकड़ों को headstage की रक्षा करने के लिए इकट्ठा किया जाएगा.

सर्जिकल उपकरणों और तैयारी के रूप में ही कई छोटे पशु सर्जरी में इस्तेमाल कर रहे हैं. पूरे सर्जरी गहरे isoflurane संज्ञाहरण के तहत किया जाता है, सड़न रोकनेवाला शर्तों का उपयोग, एनआईएच मंजूरी दे दी दिशा निर्देशों के अनुसार. कृपया ध्यान दें कि (नकली) इस वीडियो में दिखाया सर्जरी प्रदर्शन प्रयोजनों के लिए ही है. दृश्यता और फिल्मांकन उपयुक्त प्रयोजनों के लिए, कई प्रारंभिक कदम, शल्य सावधानियों और पश्चात की प्रक्रियाओं के लिए दिखाया / दिखाई नहीं कर रहे हैं या चर्चा की.

सर्जरी से पहले, सभी उपकरणों और आपूर्ति (http://oacu.od.nih.gov/ARAC/surguide.pdf, जीवन रक्षा कृंतक सर्जरी के लिए दिशानिर्देश देखें) उचित प्रक्रिया का पालन किया जाना, निष्फल होना चाहिए. शल्य चिकित्सा के दौरान खोपड़ी पर एक बाँझ क्षेत्र के लिए तैयार है और बाँझ पर्दे से अलग है. सर्जरी के अंत में, एक व्यापक स्पेक्ट्रम एंटीबायोटिक दवाओं के एकस्थानीय pplied और लंबे समय से अभिनय एक दर्द हत्यारा intramuscularly दिया जाता है (जैसे, buprenorphine, [Buprenex] 0.05 मिलीग्राम / किग्रा). इसके अलावा, दर्द निवारक (जैसे, Ibuprofen) पीने के पानी में 5 दिनों के लिए लगभग 60 mg/kg/24 बजे प्रदान की जाती है. उचित शल्य चिकित्सा और संज्ञाहरण प्रक्रियाओं के लिए, उपयुक्त स्रोतों 12 से परामर्श करें.

  1. Stereotaxic तंत्र में स्थापित पशु दाढ़ी, और खोपड़ी को साफ 13.
  2. Midline के साथ त्वचा में कटौती और अलग खोपड़ी धक्का. Periosteum निकालें, साफ और सूखी खोपड़ी.
  3. शीर्षस्थान और लैम्ब्डा बीच में स्थान और दूरी को मापने, और जांच आरोपण तदनुसार एक stereotaxic 14 एटलस का उपयोग कर साइट के एक्स और वाई निर्देशांक निर्धारित है. साइट खोपड़ी पर एक स्केलपेल के साथ एक क्रॉस scraping द्वारा मार्क.
  4. शीर्ष पर आधे रास्ते अलग हड्डी प्लेटों पर हड्डी में एक गोल सिर ड्रिल बिट (आकार ¼ के) और ड्राइव का समर्थन शिकंजा (स्टेनलेस स्टील, 000-120, 1/16) का उपयोग कर, खोपड़ी ड्रिलखोपड़ी की ओर एन डी. शिकंजा एंकर सुरक्षित बंधन टोपी खोपड़ी के लिए प्रदान करेगा.
  5. के सेरिबैलम ऊपर छेद ड्रिल और जमीन और 4.2 कदम में तैयार संदर्भ इलेक्ट्रोड डालने. स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFP) रिकॉर्डिंग के लिए, इस संदर्भ साइट का चुनाव महत्वपूर्ण है. क्योंकि अनुमस्तिष्क LFP सभी cortical क्षेत्रों और मांसपेशी कलाकृतियों की सबसे छोटी है इस midline के स्थान पर कम कर रहे हैं इस साइट को चुना है.
  6. दंतधातु उत्प्रेरक (Metabond किट) खोपड़ी की पूरी सतह पर एक छोटे से ब्रश का उपयोग कर लागू करें. यह 0.9% नमक के साथ कुल्ला.
  7. दंत सीमेंट लागू (Metabond किट, मिश्रण के लिए निर्माता के निर्देशों का पालन करें) खोपड़ी पर, ध्यान से लंगर शिकंजा और जमीन और संदर्भ इलेक्ट्रोड कवर, लेकिन जांच आरोपण साइट स्पष्ट जा.
  8. चार तांबा जाल (4.3 चरण में तैयार) फ्लैप खोपड़ी सुरक्षित. इस के लिए, खोपड़ी की पूर्वकाल, बाएँ, दाएँ, और पीछे पक्षों के लिए उनमें से प्रत्येक के संकीर्ण आधार सीमेंट. गुई तांबा हड्डी के साथ सीधे संपर्क में कभी नहीं हो सकता है, लेकिन हमेशा सीमेंट की एक परत के द्वारा अलग किया जाना चाहिए.

5. मस्तिष्क की सतह की तैयारी

  1. एक दौर सिर ड्रिल बिट का प्रयोग, कई चरणों में आरोपण साइट के आसपास ड्रिल, जबकि अक्सर खारा साथ हड्डी सिंचाई.
  2. ध्यान से हड्डी प्रालंब हटाने और मस्तिष्क की सतह की सिंचाई.
  3. एक कई टांग जांच डालने के लिए, ड्यूरा की एक बड़ी पट्टी हटा दिया जाता है. एक स्केलपेल और एक कीट सुई (वैकल्पिक रूप से, एक मानक टंगस्टन microelectrode के) से तैयार हुक: ड्यूरा हटाने के दो उपकरणों की जरूरत है. एक कठिन सतह (जैसे कांच खुर्दबीन स्लाइड) के खिलाफ जोर से सुई की नोक मोड़, और यह एक संभाल करने के लिए देते हैं (यहाँ, लकड़ी के क्यू - टिप का एक टुकड़ा, वैकल्पिक रूप से एक microdissecting सुई धारक).
  4. हुक के साथ ड्यूरा लिफ्ट, और यह एक स्केलपेल के साथ काटा. विशेष देखभाल के लिए पिया, जहाजों और neocortex की सतह को नुकसान पहुँचाए से बचने के लिए लिया जाता है. लघु खून बह रहा है हल किया जा सकता हैखारा सिंचाई द्वारा. यदि प्रमुख खून बह रहा होता है या neocortex के किसी भी तरह से समझौता किया है, एक सर्जरी समाप्त और एक जानवर की तैयारी पर विचार करना चाहिए.

6. जांच दाखिल

इस स्तर पर, घनत्व और cortical सतह वाहिकाओं के अभिविन्यास सावधानी से मूल्यांकन कर रहे हैं. Stereotaxic निर्देशांक, समायोजित किया जाना चाहिए, क्योंकि जांच करने के लिए एक बड़े जहाजों से मुक्त क्षेत्र में मस्तिष्क घुसना है.

आरोपण के लिए ड्राइव विधानसभा stereotaxic धारक से जुड़ी एक मगरमच्छ क्लिप के साथ आयोजित किया जा सकता है. मस्तिष्क की सतह की निर्बाध दृश्यता और जांच की युक्तियाँ सफल प्रवेश के लिए महत्वपूर्ण हैं.

  1. जांच धीरे धीरे कम नीचे इरादा लक्ष्य से ऊपर लगभग 1 मिमी, जबकि लगातार खारा साथ कपाल - उच्छेदन सिंचाई. Neocortical रिकॉर्डिंग के लिए, सुझाव जांच प्रांतस्था लगभग 0.5 मिमी में कम कर रहे हैं और सतह के पास वापस उठा लिया. मोम और तेल तेल की एक गर्म पिघल मिश्रण (10 एमएल तेल तेल में मोम की 10-20g, 65 डिग्री सेल्सियस पर गर्म) एक सुई के माध्यम से लागू करने के द्वारा कपाल - उच्छेदन सील. आवेदन करने से पहले 30 डिग्री सेल्सियस तक मिश्रण शांत और घनत्व परीक्षण. यह काफी नरम करने के लिए आसान जांच आंदोलन के अनुमति) होना चाहिए. पूर्ण कवरेज की सुविधा के लिए, मिश्रण एक cauterizer सूक्ष्म की नोक के साथ कठोर मोम आ बगल में पिघल जा सकता है.
  2. खोपड़ी पकड़ सीमेंट के साथ ड्राइव के नीचे संलग्न अखरोट बारी करने के लिए मुक्त छोड़ सावधान किया जा रहा है. यह अत्यंत महत्व का है इस स्तर पर ड्राइव की किसी भी आकस्मिक "टक्कर" से बचने के लिए, अन्यथा जांच प्रांतस्था नुकसान होगा. के बाद ड्राइव खोपड़ी के लिए सुरक्षित है, जांच की चिकनी आंदोलन सत्यापित किया जाना चाहिए.
  3. खोपड़ी के लिए जांच की संबंधक हिस्सा सीमेंट.

7. सिर पर फैराडे पिंजरे

  1. ऊपर खींचो और जांच और dri के आसपास एक सुरक्षात्मक सिलेंडर में तांबे के जाल के फ्लैप को इकट्ठाve. सिलेंडर भी पर्यावरण शोर और धीमी गति से लहर बर्ताव जानवर में चार्ज मूंछ द्वारा निर्मित कलाकृतियों के खिलाफ एक बिजली ढाल के रूप में कार्य करता है.
  2. दूर अतिरिक्त सामग्री में कटौती इतना तांबे जाल जांच संबंधक के शीर्ष के साथ स्तर है द्वारा सिलेंडर ऊंचाई समायोजित करें.
  3. मिलाप संदर्भ और जमीन शिकंजा से संबंधक के पिन करने के लिए उपयुक्त तार. इसके अलावा मिलाप आसन्न तांबा जाल flaps के साथ अपने बिजली निरंतरता सुनिश्चित करने के लिए, और मिलाप जमीन तांबा जाल तार.
  4. तांबा इसे मजबूत और धातु और पशुओं की त्वचा के बीच कोई सीधा संपर्क को रोकने के जाल पर पकड़ सीमेंट की एक परत लागू करें. वैकल्पिक रूप से, आगे टोपी को सुदृढ़ करने के लिए epoxy राल की एक परत लागू होते हैं.
  5. टेस्ट ड्राइव पेंच का आंदोलन.
  6. एक रबर के दस्ताने से एक टुकड़ा काट के साथ टोपी के शीर्ष कवर.

8. आज़ादी से चलती जानवर में रिकॉर्डिंग

  1. उपयुक्त के बादपोस्ट ऑपरेटिव देखभाल खाया, रिकॉर्डिंग एक उच्च प्रतिबाधा headstage के और एक हल्के, ultraflexible की बहु भूग्रस्त केबल का उपयोग कर प्रणाली के लिए पशु कनेक्ट. टोपी के वजन counterbalance.
  2. Homecage में प्रत्येक दिन रिकॉर्डिंग की गुणवत्ता का परीक्षण करें. रिकॉर्डिंग साइटों की स्थिति दोनों इकाई फायरिंग पैटर्न और स्थानीय क्षेत्र की क्षमता के आकार के द्वारा माना जाता है. जांच के निचले हिस्से में धीरे - धीरे छोटे वेतन वृद्धि (आमतौर पर 1/8 प्रति दिन 1/4 बारी, यानी 35-70 micrometers) के द्वारा पेंच बदल रहे हैं जब तक लक्ष्य संरचना तक पहुँच जाता है.

9. प्रतिनिधि परिणाम

Electrophysiological संकेतों (स्थानीय क्षेत्र और संभावित इकाई गतिविधि) दर्ज की संरचना और जानवर के वर्तमान व्यवहार पर निर्भर है. चित्रा 1 32 चैनल CA1 hippocampal रिकॉर्डिंग के उदाहरण से पता चलता है, जबकि चूहे एक खुले मैदान की तलाश कर रही है. नोट: प्रमुख समर्थन के साथ अन्वेषण के दौरान 8 हर्ट्ज (थीटा बैंड) स्थानीय क्षेत्र की क्षमता का दोलनकई टांगों और साइटों (तीर द्वारा संकेत spikes के उदाहरण) पर spiking erimposed. Neuronal इकाई गतिविधि का विश्लेषण करने के लिए, spikes के पता चला रहे हैं और एकल इकाइयों में उनके 15-16 waveforms गुच्छ विश्लेषण का उपयोग कर हल.

चित्रा 1
चित्रा 1 बर्ताव चूहे का उपयोग कर एक 4 x 8 साइटों सिलिकॉन जांच टांगों में CA1 hippocampal रिकॉर्डिंग. रिकॉर्डिंग wideband और 20 000 हर्ट्ज, जो दोनों स्थानीय संभावित क्षेत्र (उदाहरण के लिए "थीटा" बैंड 8 हर्ट्ज ताल के) दोलनों और neuronal spiking गतिविधि का अध्ययन करने की अनुमति देता है पर नमूना हैं.

तालिका 1
तालिका 1 अभिकर्मकों और उपकरणों का इस्तेमाल किया विकल्प.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

इस फिल्म बर्ताव चूहे में पुरानी बड़े पैमाने पर रिकॉर्डिंग के लिए सिलिकॉन जांच के आरोपण की प्रक्रिया दिखाता है. महत्वपूर्ण कदम neuronal गतिविधि की गुणवत्ता रिकॉर्डिंग सुनिश्चित दोनों (मस्तिष्क ऊतक) जैविक और तकनीकी सामग्री (सिलिकॉन जांच) की कमजोरी से उत्पन्न होती हैं. विशेष देखभाल जबकि जांच से निपटने के लिए किसी भी दूर से "" मुश्किल सतह (उदाहरण के लिए, टांगों तोड़ना होगा यदि एक के ड्यूरा को हटाने के बिना मस्तिष्क में उन्हें प्रत्यारोपण करने की कोशिश की) के साथ टांगों के किसी भी संपर्क से बचने लिया जाना चाहिए. इसी प्रकार, मस्तिष्क के ऊतकों (जबकि आरोपण के लिए मस्तिष्क की सतह की तैयारी, या जांच या ड्राइव में bumping से एक बार यह प्रत्यारोपित किया जाता है) किसी भी चोट कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए और इकाई गतिविधि की रिकॉर्डिंग को खतरे में डाले पर नतीजा होगा. इसके अलावा, ग्राउंडिंग की बिजली पथ Connecto पर मस्तिष्कमेरु द्रव, जमीन पेंच, तांबे के तार, तांबा जाल फ्लैप और जमीन पिन के बीच किसी भी सर्किट रुकावट के रूप में, जाँच की जानी चाहिएr, एक बड़े आंदोलन कलाकृतियों और / या लाइन शोर (50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज) में नतीजा होगा. अगर फैराडे पिंजरे पर्याप्त उच्च नहीं है, उभड़नेवाला सूक्ष्म ड्राइव एक एंटीना के रूप में कार्य कर सकते हैं. ऐन्टेना प्रभाव के रूप में अच्छी तरह से ड्राइव (मिलाप ड्राइव और तांबे के जाल के बीच एक और तांबे के तार) ग्राउंडिंग से रोका जा सकता है. संदर्भ संकेत पथ इसी तरह से जाँच की जानी चाहिए.

हम एक सिलिकॉन जांच का आरोपण सचित्र, लेकिन एकाधिक साइट एकाधिक जांच और ड्राइव का उपयोग करते हुए रिकॉर्डिंग में कुछ अभ्यास के बाद आसानी से पूरा किया जा सकता है. इसके अतिरिक्त, हम माउस मस्तिष्क में सिलिकॉन जांच दाखिल करने के लिए समान है लेकिन छोटे ड्राइव का उपयोग कर रहे हैं. व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सिलिकॉन जांच और जांच - फ्लेक्स केबल संबंधक घटकों, multichannel preamplifiers के छोटे आकार के साथ साथ काफी तैयारी पिछले तकनीकों की तुलना में प्रक्रिया सरल है. आज, यह के रूप में आसान है के लिए 64 से 128 साइटों को एक साथ के साथ 2 साइटों से के रूप में एक बर्ताव कृंतक में रिकॉर्डतार इलेक्ट्रोड सिर्फ एक दशक पहले.

सिलिकॉन, प्रौद्योगिकी जांच में तेजी से विकास और व्यापक उपयोग 17 के दौर से गुजर रहा है. Preamplifiers 18 जांच के साथ एकीकृत किया जा सकता है, और छोटे headstages है, multiplexers या टैलिमीटर का सिस्टम वाणिज्यिक निर्मित किया जा रहा है, शारीरिक रिकॉर्डिंग की सीमा के आगे सीमा को धक्का.

सिलिकॉन जांच के साथ हाल ही में सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन 17,19 से संकेत मिलता है कि ठीक से परिष्कृत बड़े पैमाने पर रिकॉर्डिंग तरीकों के साथ, नए अंतर्दृष्टि और गणितीय मॉडलिंग अध्ययनों के साथ संयुक्त, एक मस्तिष्क की मात्रा से एक प्रतिनिधि बड़ा अंश या शायद हर न्यूरॉन से रिकॉर्ड करने में सक्षम हो जाएगा कई टांग सिलिकॉन जांच (, 5-17 कोशिकाओं की ~ 1 3 माइक्रोन में हजारों) द्वारा सर्वेक्षण किया. हालांकि, इन मापों के correlational प्रकृति को देखते हुए, कारण प्रभाव रिश्ता neuronal गतिविधि पैटर्न के बीच अनिवार्य रूप से अस्पष्ट बनी हुई है. की एक पूरी तरह से समझकैसे समन्वित पहनावा गतिविधि neuronal घटकों से उभर रहे हैं कम से कम दो अतिरिक्त कदम की आवश्यकता है. सचमुच एक ऑर्केस्ट्रा के सदस्यों की तरह पहले एक कई neuronal सेल प्रकार, प्रत्येक जिनमें से विशिष्ट विधानसभा व्यवहार के लिए योगदान देता है की पहचान है. दूसरा, और पूरक कदम की पहचान की कोशिकाओं या सेल समूहों के spiking गतिविधि के एक सैद्धांतिक हेरफेर तरीके इंजीनियरों इलेक्ट्रॉनिक सर्किट 20 से पूछताछ में है. हाल ही में विकसित आणविक optogenetic उपकरण स्थानीय प्रकाश 20-22 उत्तेजना के द्वारा विशेष सेल आबादी में हेरफेर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. सिलिकॉन 23 जांच के साथ संयोजन बड़े पैमाने पर रिकॉर्डिंग कुशल और ऑप्टिकल तरीकों दोनों की पहचान करने और चुनिंदा विशेष सेल आबादी ड्राइविंग, इसलिए मस्तिष्क नेटवर्क में संबंधों का पता करने के लिए साधन प्रदान करता है.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

मैरी क्यूरी इंटरनेशनल आउटगोइंग (यूरोपीय संघ FP/2007-2013 अनुदान समझौतों # २,२१,८३४ और 254,780) फैलोशिप, जद McDonnell फाउंडेशन, NSF के अनुदान SBE 0,542,013 स्वास्थ्य अनुदान NS034994 के राष्ट्रीय संस्थानों, राष्ट्रीय मानसिक स्वास्थ्य MH5467 अनुदान के संस्थान और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट (Janelia फार्म रिसर्च परिसर अनुदान).

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
Silicon probe Buzsaki32, 4 shanks x 8 sites. Packaging: flexible polyamide cable Material NeuroNexus Technologies Probe: buzsaki32 Packaging: HC32 Recording probe
Round Brass Screw, 00-90 x 1/2 Round Brass Screws Material JIMorris R0090B500 Drive part
Brass Hex Nut, 00-90 Material JIMorris N0090B Drive part
Brass C260 Strip, ASTM-B36 Thickness: 0.025", Length: 12", Width: 1/2" Material Small Parts, Inc. B000FMYU72 Drive part
Connector Header, pitch 2mm, male, single row, straigt, 36 positions Material Digi-Key 2163S-36-ND Drive part
2-part Sylgard silicon Elastomer Material World Precision Instruments, Inc. SYLG184 To extra-insulate the probe
Decon Contrad 70 Liquid Detergent Reagent Fisher Scientific 04-355 Decon Laboratories No.:1002 To clean the recording sites
Impedance Conditioning Module Equipment FHC, Inc. 55-70-0 Impedance meter
niPOD - 32 channels Equipment NeuroNexus Technologies niPOD -32 Impedance meter
Grip Cement Industrial Grade Material Caulk Dentsply 675571 (powder) 675572 (solvent) Grip cement
1,1’-dioctadecyl-3,3,3’,3’-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (’DiI’; DiIC18(3)) Reagent Invitrogen D282 To stain the probe track in the brain
Stainless Steel Machine Screw, Binding Head, Slotted Drive, #00-90, 1/8" Material Small Parts, Inc. MX-0090-02B Ground and reference screws
Magnet wire, 20G, nylon-polyurethane coating, MW80 Material Small Parts, Inc. B000IJYRP2 Ground and reference wire
Stainless Steel Machine Screw, Binding Head Slotted Drive, #000-120, 1/16" Material Small Parts, Inc. MX-000120-01B Anchor screws
N-3 All purpose Flux Liquid Reagent La-Co (Markal) 23512 Allows to solder stainless-steel
MicroGrid Precision Expanded Copper Material Dexmet 3 CU6-050 FA Copper mesh for on-head Faraday cage
C&B-METABOND Quick! Cement System - Dentin Activator Material Parkell S380
C&B-METABOND Quick! Cement System - Dental cement Material Parkell S380
Sharp point tungsten needle and holder Tool Roboz Surgical Instruments Co. RS-6064 and RS-6061 To make the hook to lift the dura
Carbide Bur HP 1/4 Tool Henry Schein 9990013
Paraffin (Granules) Material Fisher Scientific P31-500
Mineral Oil, Light (NF/FCC) Material Fisher Scientific O121-1
GC ELECTRONICS 10-114 2-Part Epoxy Adhesive Material Newark Inc 00Z416
Type 1 LITZ 21 AWG 40/36 Red Single Polyurethane-Nylon (MW80-C) TO 0.041"+/-0.002" OD Material New England Biolabs N28-36E-400-2 To make the cable between the headstage and the amplifier
32-channel Very Large Scale Integration headstage, 20x gain Equipment Plexon HST/32V-G20 Headstage

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Buzsáki, G. High-frequency network oscillation in the hippocampus. Science. 256, 1025-1027 (1992).
  2. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261, 1055-1058 (1993).
  3. Buzsáki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).
  4. Buzsáki, G. Visualizing Large-Scale Patterns of Activity in the Brain: Optical and Electrical Signals. Society for Neuroscience. Washington, DC. (2004).
  5. Nicolelis, M. A. L. Methods for Neural Ensemble Recordings. 2nd edition, CRC Press. Boca Raton, FL. (2008).
  6. Hatsopoulos, N. G., Donoghue, J. P. The science of neural interface systems. Annu. Rev. Neurosci. 32, 249-266 (2009).
  7. Battaglia, F. P. The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals. J. Neurosci. Methods. 178, 291-300 (2009).
  8. Kloosterman, F., Davidson, T. J. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication. J. Vis. Exp. 26, e1094-e1094 (2009).
  9. Nguyen, D. P., Layton, S. P. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly. J. Vis. Exp. (26), e1098-e1098 (2009).
  10. Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, C. A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats. J. Neurosci. Methods. 187, 67-72 (2010).
  11. Cerf, M. On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons. Nature. 467, 1104-1108 (2010).
  12. Kohn, D. F. Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. American College of Laboratory Animal Medicine. series, (1997).
  13. Schjetnan, A. G. P., Luczak, A. Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat. J. Vis. Exp. (56), e3282-e3282 (2011).
  14. Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain. Stereotaxic Coordinates. Elsevier Academic. Amsterdam. (1982).
  15. Harris, K. D. Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements. J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).
  16. Hazan, L., Zugaro, M., Buzsáki, G. Klusters, NeuroScope, NDManager: a Free Software Suite for Neurophysiological Data Processing and Visualization. J. Neurosci. Methods. 155, 207-216 (2006).
  17. Kipke, D. R. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).
  18. Csicsvari, J. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).
  19. Sodagar, A. M., Wise, K. D., Najafi, K. A fully integrated mixed-signal neural processor for implantable multichannel cortical recording. IEEE Trans. Biomed. Eng. 54, 1075-1088 (2007).
  20. O'Connor, D. H., Huber, D., Svoboda, K. Reverse engineering the mouse brain. Nature. 461, 923-929 (2009).
  21. Boyden, E. S. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
  22. Zhang, F. Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems. Nat. Rev. Neurosci. 8, 577-581 (2007).
  23. Royer, S. Multi-array silicon probes with integrated optical fibers: light-assisted perturbation and recording of local neural circuits in the behaving animal. Eur. J. Neurosci. 31, 2279-2291 (2010).
कृन्तकों व्यवहार में बड़े पैमाने पर चल सिलिकॉन जांच से न्यूरॉन्स की रिकॉर्डिंग
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Vandecasteele, M., M., S., Royer, S., Belluscio, M., Berényi, A., Diba, K., Fujisawa, S., Grosmark, A., Mao, D., Mizuseki, K., Patel, J., Stark, E., Sullivan, D., Watson, B., Buzsáki, G. Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents. J. Vis. Exp. (61), e3568, doi:10.3791/3568 (2012).More

Vandecasteele, M., M., S., Royer, S., Belluscio, M., Berényi, A., Diba, K., Fujisawa, S., Grosmark, A., Mao, D., Mizuseki, K., Patel, J., Stark, E., Sullivan, D., Watson, B., Buzsáki, G. Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents. J. Vis. Exp. (61), e3568, doi:10.3791/3568 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter