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Behavior

Construcción de Matrices Microdrive para grabaciones neuronales crónicas en Awake Ratones Behaving

Published: July 5, 2013 doi: 10.3791/50470

Summary

Se describe el diseño y montaje de microdrives en registros electrofisiológicos in vivo de las señales del cerebro del ratón. Uniendo paquetes de microelectrodos a los transportistas accionables resistentes, estas técnicas permiten grabaciones neuronales a largo plazo y estable. El diseño ligero permite un rendimiento conductual sin restricciones por el animal después de la implantación en coche.

Abstract

Registros electrofisiológicos State-of-the-art de los cerebros de los animales comportarse libremente permiten a los investigadores examinar simultáneamente los potenciales de campo locales (LFPs) de poblaciones de neuronas y los potenciales de acción de las células individuales, ya que el animal se dedica a experimentalmente tareas pertinentes. Microdrives crónicamente implantados permiten grabaciones del cerebro para durar por períodos de varias semanas. Unidades miniaturizados y componentes ligeros permiten estas grabaciones a largo plazo para los pequeños mamíferos, tales como ratones. Mediante el uso de tetrodos, que consisten en paquetes herméticamente trenzados de cuatro electrodos en el que cada cable tiene un diámetro de 12,5 micras, es posible aislar neuronas fisiológicamente activos superficiales en regiones del cerebro tales como la corteza cerebral, hipocampo dorsal, y subículo, así como regiones más profundas, tales como el cuerpo estriado y la amígdala. Además, esta técnica asegura, alta fidelidad grabaciones neuronales estables como el animal se enfrenta con una variedad de las tareas de comportamiento. Este manuscrito describe varias técnicas que han sido optimizados para grabar desde el cerebro del ratón. En primer lugar, se muestra cómo fabricar tetrodos, cargarlos en tubos accionables, y la placa de oro sus consejos con el fin de reducir su impedancia de mW a la gama kW. En segundo lugar, se muestra cómo construir un conjunto de microdrive personalizada para el transporte y movimiento de los tetrodos vertical, con el uso de materiales de bajo costo. En tercer lugar, se muestran los pasos para el montaje de un microdrive disponible comercialmente (Neuralynx VersaDrive) que está diseñado para llevar a tetrodos independientemente movibles. Finalmente, se presentan resultados representativos de los potenciales de campo locales y las señales de una sola unidad obtenidos en el subiculum dorsal de los ratones. Estas técnicas pueden ser fácilmente modificados para adaptarse a diferentes tipos de conjuntos de electrodos y los sistemas de registro en el cerebro del ratón.

Introduction

El uso de la técnica de microelectrodos para registrar las señales neuronales extracelulares in vivo tiene una larga tradición y se valora en neurociencia 1, 2. La capacidad para registrar la actividad eléctrica a partir de muchas regiones del cerebro en animales comportarse libremente es, sin embargo, una tecnología más reciente que se está volviendo cada vez más común como los paquetes de software para la adquisición, el análisis y la discriminación de las señales neurales se hace más sofisticada y fácil de usar 3, 4. Los avances tecnológicos en el lado de software también han ido acompañadas de reducciones en el peso y el volumen de los dispositivos implantables, que se han ampliado lo suficiente para grabar en pequeños mamíferos, como ratones. Mediante el uso de componentes ligeros (en su mayoría de plástico), los investigadores son capaces de construir microdrives que permiten el posicionamiento independiente de electrodos o tetrodos para apuntar una amplia variedad de regiones cerebrales 5-7. Incluso las estructuras cerebrales profundos, tales como laamígdala 6 y el cuerpo estriado 5, pueden ser dirigidos de forma rutinaria con la selección de un tornillo de accionamiento apropiadamente larga. Estas técnicas de grabación permiten a los investigadores para obtener señales neuronales de alta fidelidad y están en registro con la actividad eléctrica de las neuronas individuales registradas intracelularmente 8, 9. El uso de estos tipos de microdrives, hemos registrado con éxito las unidades individuales de los ratones de hasta dos meses después de la implantación 10. Además, la naturaleza de peso ligero de los dispositivos (aproximadamente 1,5-2,0 g) ha dado como resultado en el rendimiento de comportamiento que es comparable a los ratones no implantados en muchas tareas de comportamiento. En particular, hemos demostrado que los ratones implantados presentan el rendimiento normal en la novela tarea de reconocimiento de objetos 10 y el lugar tarea objeto (datos no publicados).

El uso de microdrives junto a varios tetrodos permite a los investigadores monitorear y analizar la actividad neuronal a nivel de redmientras que también se graba desde múltiples unidades individuales dentro del cerebro. Grabación con estos tetrodos tiene varias ventajas importantes para fines de identificación de la unidad y permite la adquisición de alta precisión y la discriminación de las múltiples unidades individuales 11. Se describe cómo fabricar y paquetes tetrodo oro placa y, posteriormente, a cargar en portaelectrodos accionables. Un tipo de soporte de la unidad que describimos está disponible comercialmente y el otro es un diseño simple, pero fácilmente ampliable, una unidad con capacidad para múltiples operadores y arreglos tetrodo sin una inversión significativa de recursos.

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Protocol

1. Tetrode Fabrication

  1. Iniciar mediante el uso de aislantes 12,5 micras (0,0005 ") diámetro del núcleo de alambre de platino-iridio de California de alambre fino. La longitud del alambre debe ser cortado a la longitud apropiada para la estructura de destino. Por ejemplo, cortar el alambre a por lo menos 30 cm de largo para la orientación del subículo dorsal o hipocampo.
  2. Doble el alambre sobre en el centro de manera que hay dos alambres paralelos que serán 15 cm de longitud. Coloque el punto medio de este alambre sobre un brazo horizontal para formar cuatro alambres paralelos de 7,5 cm de longitud. Siguiente adjuntar el clip recubierto de caucho cerca de la parte inferior del alambre de drapeado, la creación de un conjunto de cuatro cables.
  3. Coloque el clip de goma en el Tetrodo Spinner motorizado, asegurándose de que el cable se tensa, pero el peso no demasiado tenso o cojinete como se romperá durante el proceso de hilado.
  4. Cambie el Spinner Tetrode al modo "Manual" y pulse el joystick para "Derecha" para girar el cable en sentido horario. El spinnergirará en aproximadamente 2 Hz, la creación de un paquete apretado de cuatro alambres para formar el tetrodo.
  5. Aplicar 80 rotaciones en sentido horario y luego se detiene pulsando la tecla "Up" en el joystick. Esto hará una pausa en la ruleta motorizado. A continuación, aplique 20 giros hacia la izquierda ("Left") con el fin de liberar la tensión en el tetrodo. El número final de revoluciones por longitud de alambre debe ser de 8 revoluciones por micras.
  6. Utilice la pistola de calefacción en el ajuste más bajo 1, que alcanza un máximo de 400 grados, con el fin de fusionar los cables juntos por fusión de la capa de unión VG. Sostenga la pistola de aire caliente ~ 2 cm del alambre y ejecutar el arma hacia arriba y abajo de la longitud recta del hilo durante unos 5 segundos desde varios ángulos diferentes. Asegúrese de que para barrer constantemente la pistola de calor y lo sostenga cualquier ubicación única ya que esto fundir el aislamiento HML y hace que los cables se fusionan dentro del haz.
  7. Hacer un corte en la parte superior de la tetrodo (cerca del brazo horizontal) y luego liberar el tetrodo de la pinza en la parte inferior. Cortar el de un solo bucle de manera que hay cuatro cables separados en un extremo de la tetrodo, estos cables se conectan eléctricamente a las patillas de oro o una placa de circuito en un paso posterior.
  8. Coloque el tetrodo completado en una caja de explotación libre de polvo para su almacenamiento hasta que la unidad se ha completado.

2. Asamblea Microdrive personalizada

  1. En primer lugar la construcción de la base que sostendrá el microdrive (s). La base de la microdrive implantado es generalmente más estable si se asegura y se coloca a lo largo de la línea media del cráneo. Este protocolo describe los pasos para construir una base con un solo microdrive para sostener cuatro portadores de tubos de poliamida. Microdrives y tubos adicionales se pueden agregar fácilmente cuando sea necesario.
  2. Comience con una pieza de 20 mm aproximadamente cuadrada de plexiglás acrílico (5 mm de espesor) y arena el acrílico en una forma que permita que el ratón se mueva libremente con la unidad después de que se implante en la cabeza.
  3. A continuación, montar la unidad de accionamiento. Use personalizado 30,3 x 6,3 mm guías de bronce que llevarán el tornillo de accionamiento. En primer lugar, dos guías de soldadura de latón junto perpendicularmente. La guía de latón vertical sostener el tornillo de la unidad y los electrodos, mientras que la pieza horizontal será pegada en la base acrílica.
  4. Después de soldar las piezas de metal juntos, comenzar el montaje de la unidad en sí, pasando un tornillo de bronce cabeza cilíndrica ranurada a través de la parte superior de la guía y en un bloque de plástico Delrin. El bloque cuadrado está diseñado de modo que el agujero de rosca es ligeramente fuera del centro (por 0,2 mm), lo que resulta en una cara del bloque que sobresale muy ligeramente de la guía. Este es el lado en el que los tubos de poliamida que llevan los electrodos se sentarán.
  5. Con el bloque de Delrin dentro de la guía y el tornillo hasta el final, enhebrar una tuerca de latón hexagonal hasta que la tuerca está casi tocando la parte inferior de la guía. No apriete la tuerca completamente, sino fundir una pequeña cantidad de soldadura en el extremo con el fin de unirse a la tuerca y el tornillo, pero teniendo cuidado de no soldar anytHing a la guía. Ahora, girando el tornillo debe mover el bloque hasta Delrin (a la derecha) y hacia abajo (hacia la izquierda) verticalmente a lo largo de la rosca. Corte el hilo que sobresale más allá de la tuerca soldada.
  6. Una vez que la unidad se ha montado, vaya de nuevo a la base de acrílico y corte una ranura de 3 mm de ancho, donde la unidad de electrodo será. Pase la guía de latón horizontal a través de la ranura y el uso de pegamento cryanoacrylate para asegurar la pieza a la base.
  7. Colocar la base de acrílico en una prensa de tornillo para fijarlo en su lugar. Coloque una tarjeta de interfaz electrónica (BEI) en la parte superior de la base y marcar las ubicaciones de los dos orificios de los tornillos. EIBS son microchips que proporcionan una conexión de señal entre los cables de los electrodos y un headstage de pre-amplificador. El uso de un mm punta de broca 1.5, perfore cuidadosamente agujeros en las marcas de los tornillos que llevará a cabo el BEI en su lugar en la parte superior de la base. Coloque el BEI y el hilo dos tornillos de latón en los orificios.
  8. Utilice micro tijeras de disección para cortar cuatro trozos largos de 7 mm de jaula en poliamidatubo ide. Línea de los cuatro tubos uno al lado del otro sobre un trozo de cinta de laboratorio doblado. Aplicar cianoacrilato al centro para unirlas pero tenga cuidado de no hacer cola en los propios tubos. Dejar que los tubos unidos se sequen completamente.
  9. Girar la base de accionamiento 90 grados, de manera que el chip BEI es vertical y la unidad se coloca horizontalmente con el bloque de Delrin que sobresale hacia arriba. Mirando a través de un microscopio de disección, con cuidado aplique una pequeña cantidad de cianoacrilato en la cara Delrin luego colocar los cuatro tubos unidos en la cola. Deje que el pegamento fragüe completamente antes de mover la unidad.
  10. Prueba de que los tubos de poliamida están bien conectados y que todo el conjunto se mueve suavemente sin tocar la guía o encontrar resistencia alguna.
  11. A continuación, preparar el tornillo de tierra y conecte el cable de tierra al BEI. Hacer un tornillo de tierra mediante la adopción de un tornillo de bronce (3/32 ") y lijar los hilos hasta que solo 1-2 hilos permanecen. Esto debería ser ~1 mm, como este tornillo se sentará dentro del cráneo y no está destinada a penetrar en el tejido cerebral.
  12. Cortar una longitud de 30 mm de alambre de cobre (la longitud exacta dependerá del lugar donde en el cráneo para colocar el suelo de origen animal). El alambre de cobre debe ser 100 - 500 micras (0,004-0,02 ") de diámetro, esto es más o menos equivalente a 38 AWG al 24 AWG Aplicar flujo de la soldadura a ambos extremos del alambre de cobre en un extremo, soldar el tornillo de tierra a.. el alambre. En el otro extremo, soldadura un alfiler de oro BEI. Este cable de tierra se puede ajustar a un lado y se conecta a la BEI más tarde durante la cirugía de implantación.
  13. El siguiente paso es guiar a los electrodos a través de los tubos de poliamida y conectarlos a los orificios de los canales en el chip BEI. Gire el tornillo de accionamiento totalmente hacia la derecha de modo que los tubos están en su posición más alta.
  14. Para los electrodos individuales, cortar una longitud de 50 mm de alambre Stableohm 50 mM y guiarla a través de un tubo de poliamida, lo que permite que se extienda al menos 2,0 mm más allá del extremo del tubo (para la orientación o subículohipocampo). Aplicar una pequeña gota de cianoacrilato en la parte superior del tubo, la colocación del alambre en el tubo y la prevención de cualquier movimiento de alambre. A continuación, conecte el extremo suelto del cable a un agujero de canal EIB con un broche de oro. Recorte el hilo sobrante con unas tijeras finas. Repita el proceso para otros microelectrodos.
  15. Para conectar tetrodos, tome uno completó tetrodo de la caja de almacenamiento. Introduzca el extremo fundido del tetrodo través de un tubo de poliamida y deje que se extienda al menos 2,0 mm más allá del extremo del tubo (por subiculum o hipocampo). Aplicar una pequeña gota de cianoacrilato en la parte superior del tubo, la colocación del tetrodo al tubo y la prevención de cualquier movimiento. Tome los cuatro cables sueltos en el otro extremo de la tetrodo y conectar cada cable a un orificio de canal BEI utilizando un alfiler de oro. Recorte el exceso de cable. Repita el procedimiento para los otros tetrodos.

3. Asamblea VersaDrive

  1. Comienza la construcción de un tetrodo VersaDrive cuatro, lo que consiste en una base, carcasa y tapa pieces.
  2. Cortar un tubo de poliamida de 10 mm y lo guiará a través del orificio más pequeño en un soporte tetrodo. Permitir que el tubo se extienda más allá de la portadora muy ligeramente (0,5 mm). Utilice 5 min epoxi para pegar el tubo de poliamida en el lugar, teniendo cuidado de no permitir que la resina entre en el propio tubo. Repita este procedimiento para otros tres tubos y soportes.
  3. Después de que el epoxi se ha establecido plenamente, guiar a cada tubo de poliamida a través de uno de los cuatro orificios de la base VersaDrive. Una vez que los cuatro tubos son a través de sus agujeros, empujar a un pin de insectos a través del orificio externo, lo que llevará a cabo la compañía tetrodo en línea y servir como un carril para el transporte para viajar en. Repita este procedimiento para las otras tres compañías.
  4. Tome una gorra y alinearla con los cuatro pasadores de insectos de manera que la tapa cubre la base y los portadores tetrodo residen dentro de la tapa. Tema a 1 mm x 5 mm tornillo de la máquina a través del orificio correspondiente en la tapa y en el soporte tetrodo. Este será el tornillo de accionamiento para mover el soporte hacia arriba y abajo. Repcomer esto para los otros tres tornillos.
  5. Apague todos los tornillos en sentido horario hasta que las compañías tetrodo están en su posición superior y los tubos de poliamida son visibles a través de la abertura de la tapa. Usando tijeras finas micro disección, cortar el tubo justo por debajo de (1 mm) de la base de modo que todos los cuatro tubos de poliamida son de la misma longitud.
  6. El uso de un microscopio de disección, enhebrar una tetrodo cuidadosamente a través de un tubo de poliamida. Es importante mantener el cable tetrodo perfectamente recta a medida que avanza a través del tubo como dobleces o curvas harán muy difícil enhebrar plenamente el tetrodo través. Repita el proceso para otros tres tetrodos.
  7. Una vez que todos los tetrodos están en sus tubos, aplicar cuidadosamente una pequeña gota de cianoacrilato a la parte superior de cada tubo, asegurando los tetrodos dentro de sus respectivos tubos. Tenga cuidado de no obtener ninguna cianoacrilato entre los transportistas o de los cables tetrodo sueltos que sobresalen a través de la tapa.
  8. Cortar las tetrodos de modo que sólo se extienden más allá de los tubos2,0 mm (para subiculum o hipocampo). A continuación, coloque la base de la unidad (con los cuatro pasadores de insectos insertados) en la plantilla VersaDrive. La otra mitad de la plantilla se mantenga la tapa VersaDrive que tiene todos los agujeros del receptáculo para hacer las conexiones de canal.
  9. Girar el tornillo de accionamiento completamente contrario, de manera que los tetrodos están en su posición más baja.
  10. Antes de conectar los cables tetrodo a los receptáculos de oro, conecte primero los cables de tierra a la tapa. La tapa VersaDrive tiene dos orificios de pasador para conexiones a tierra en la posición central de las dos filas de agujeros. Cortar un alambre de cobre de al menos 30 mm (depende donde en el cráneo para colocar el suelo) y guiarla a través de uno de estos agujeros centrales. El alambre de cobre debe ser 100 a 500 micras (0,004 a 0,02 ") de diámetro, esto es más o menos equivalente a 38 AWG al 24 AWG Empujar un recipiente de oro a través del agujero para coger el hilo de cobre en su lugar y recortar cualquier exceso de cable.. En el otro extremo del cable de cobre, aplique fundente y solder este extremo del cable a un tornillo de tierra (véase 2.11.). Repita para el segundo cable de tierra.
  11. A continuación, guiar a todos los cables sueltos tetrodo (debe haber dieciséis en total) a través de sus respectivos orificios de receptáculo en la tapa. Lo mejor es empezar con un tetrodo y enhebrar los hilos individuales de los cuatro orificios apropiados que terminarán directamente sobre él. Los cables tetrodo individuales deben ser manejados con una ligera presión, ya que son frágiles y pueden doblar fácilmente si agarrado demasiado fuerte. Instale la tapa alineando las clavijas de insectos agujeros y pulse ajuste a la base.
  12. Con los cables de tetrodo sobresale a través de la tapa, ajuste a presión de los recipientes de oro para capturar los cables tetrodo en su lugar y hacer las conexiones eléctricas. Aproximadamente el 50% de los hilos quedará cortada (por encima de la tapa) una vez que el receptáculo de oro es empujado hacia abajo. Recortar cualquier exceso de hilo que queda sobresaliendo de la parte superior de la tapa. En casos raros (menos del 5%), empujando el recipiente de oro por aplastará el alambrey romper por debajo de receptáculo, lo que resulta en un canal desconectado. Esta desconexión no puede realizarse hasta que las pruebas de impedancia y medidas de galvanoplastia (véase el apartado 4.7).
  13. Repetir el proceso de ajuste a presión para los otros tres tetrodos. Gire los tornillos de la unidad hacia la derecha para mover de nuevo a la parte superior y asegúrese de que el movimiento del motor es suave.

4. Baño de oro de puntas de electrodos

  1. Independientemente de qué tipo de microelectrodos que se utilizan, las puntas de los electrodos deben estar revestidos de oro con el fin de reducir la impedancia de punta. Esto maximizará la capacidad de grabar de forma fiable y discriminar los potenciales de acción de una sola unidad. Prueba de la impedancia de los electrodos con el dispositivo nanoZ Neuralynx. El nanoZ es un dispositivo computarizado que mide la impedancia y permite galvanoplastia automatizado.
  2. Primero girar los tornillos microdrive hacia abajo (hacia la izquierda) a su posición más baja. A continuación, monte firmemente el microdrive en una pinza que le permitirá bajar delas puntas de los electrodos en la solución de chapado en oro.
  3. Llene una torre de Delrin con una solución de oro SIFCO y la otra torre con agua destilada. Bajar las puntas de los electrodos en la solución de oro.
  4. Conecte el cable USB nanoZ en un equipo basado en Windows y abra el programa nanoZ. Este programa dará lecturas de impedancia y realizar sobrerregulación en cada canal conectado del Microdrive.
  5. Vaya al Device desplegable y seleccione el nanoZ, tras lo cual se mostrará "Conexión establecida" en la parte inferior de la ventana. A continuación, seleccione el adaptador adecuado para probar en el menú desplegable. Haga clic en "impedancias de prueba" y ajuste la frecuencia de la prueba de 1004 Hz (40 ciclos, 0 milisegundos de pausa). Haga clic en "Punta de prueba", que se abrirá la ventana "Sonda Report" que muestra todos los canales disponibles con sus mW lecturas. Guarde estos valores de impedancia haciendo clic en el icono del disco o seleccionando "Archivo", luego "Guardar informe".
  6. A continuación, haga clic en "DC electrochapa" y asignarlos siguientes valores: Modo = impedancias partido, platean actual = -1,0 μA, Target = 350 kW a 1004 Hz, 5 carreras, 5 segundos de intervalo, pausa de 2 segundos.
  7. Haga clic en "Autoplate". El programa leerá primero la impedancia de cada canal, a continuación, aplicar la corriente especificada para ese canal, vuelva a probar la impedancia y corriente aplicar según sea necesario hasta que se alcance la impedancia del objetivo (o un valor inferior). Mientras que el objetivo es reducir la impedancia del electrodo, es posible que los canales se electroplate debajo de los valores de 100 kW. En tales casos, es posible que los cables vecinos en el tetrodo han sido cortocircuitados juntos. Si esto sucede, invertir la polaridad de corriente (+ 1,0 μA) para eliminar el exceso de partículas de oro, vuelva a probar la impedancia de ese canal, y luego repetir la galvanoplastia. Valores de impedancia finales típicos de un paquete de cuatro cables de 12,5 mu M van desde 150 hasta 325 kW.
  8. Si hay cualquier canal único que no ha laminado por debajo de 350 kW, repetir el proceso de galvanoplastia.El programa saltará a través de canales que ya han alcanzado el objetivo y sólo canales de placa que no tienen.
  9. Una vez que todos los canales se han plateado con una impedancia aceptables, cierre el programa nanoZ y desconecte el dispositivo. Elevar los electrodos de la solución de deposición y bajar las puntas en la torre de Delrin agua destilada con el fin de enjuagar el exceso de partículas de oro.
  10. Gire los tornillos de la unidad hacia la derecha hasta que los electrodos se levantan a su posición superior. Ahora el microdrive y los electrodos están listos para su implantación.

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Representative Results

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Discussion

Hemos descrito un conjunto de técnicas para la construcción de microdrives ligeros y compactos para la grabación de la unidad extracelular y la actividad potencial de campo en ratones. Con la construcción de microdrives personalizados con bases Hecha de vidrio acrílico (metacrilato de metilo), el núcleo del sistema se puede adaptar fácilmente para múltiples unidades y para la orientación de una amplia gama de regiones neuronales. Hemos modificado con éxito el sistema de registro de múltiples dianas cerebrales y con matrices más grandes para grabaciones en ratones. Con la modificación adicional, los elementos de accionamiento motorizados pueden ser incorporados para permitir a distancia, y, colocación de los electrodos potencialmente más preciso 7.

Nos gustaría hacer hincapié en que estos dispositivos de grabación dan la flexibilidad investigador en la utilización de cualquiera de microhilos individuales o haces de cables, como tetrodos. Diámetro microhilos individuales más grandes son más robustos y más adecuado para la grabación de LFPs dentro del tejido cerebral. While tetrodos también se pueden utilizar para grabar LFPs, que están optimizados para el aislamiento de la acción de una sola unidad potenciales de 8, 11. En nuestro laboratorio se han obtenido grabaciones estables de las unidades individuales de hasta 8 semanas después de la implantación. Sin embargo, estas grabaciones no son de las mismas unidades putativos en todo ese tiempo. En nuestras manos, una sola unidad puede ser seguido en varias sesiones de grabación (30 minutos cada uno) que abarcan un período de 3 días, lo que refleja una estabilidad entre sesiones 10. Por otro lado, LFPs robustos y oscilaciones de la red pueden ser grabadas a lo largo de todo el período posterior a la implantación, especialmente con el uso de alambre de diámetro más grande tal como 50 micras (0,002 ") de alambre. Tenga en cuenta que los métodos descritos aquí se aplican a la grabación unilateral de estructuras cerebrales, pero pueden ser fácilmente modificados para grabaciones bilaterales. Por ejemplo, cuando se construye microdrives personalizados, la distancia adecuada entre las unidades debe ser determinado de antemano con el fin de apoyaryores estructuras cerebrales objetivo bilateralmente.

Como componentes microdrive se vuelven más ligeros y el software para analizar las señales neuronales mejora, la biblioteca de objetivos potenciales cerebrales e hipótesis comprobables dentro de la neurociencia sigue creciendo. Es evidente que, desde su inicio 1, 12, grabaciones de cerebro de animales que se comportan despierto han avanzado en gran medida nuestra comprensión de cómo las neuronas y las redes de neuronas codifican conductualmente de eventos pertinentes 3, 4,13,14. En particular, grabaciones de cerebro de ratones modificados genéticamente han permitido la identificación de las cascadas moleculares que están implicados en la codificación crucialmente neuronal 15-17. Es importante destacar que, la técnica se ha aplicado sólo recientemente a los problemas clínicamente orientadas 17, 18.

Los avances en la fabricación de tetrodos y el aumento de la disponibilidad de soluciones prefabricadas facilitarán aún más el movimiento de este technology en hacer frente a las enfermedades humanas y las enfermedades 19, 20. Y mientras que la penetración de los electrodos en el tejido cerebral es invasiva en la naturaleza, estas grabaciones ofrecen información muy valiosa de las neuronas individuales que no se pueden obtener con tecnologías tales como la obtención de imágenes funcionales. Así, tanto en modelos animales como en humanos, las grabaciones se comportan despierto con microdrives móviles seguirán proporcionando la información indispensable sobre conjuntos neuronales, codificación neural, especificidad topográfica, y oscilaciones de la red dentro del cerebro.

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Disclosures

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Acknowledgments

Damos las gracias a Daniel Carpi por su ayuda y los primeros aportes a este proyecto. También agradecemos a Lucrecia Novoa por su ayuda con las ilustraciones y las imágenes. Este trabajo fue apoyado por el NIH / NIAID subvención programa 5P01AI073693-03.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.0005" (12.5 μM) diameter Platinum-Iridium wire California Fine Wire CFW#100-167 HML VG insulated www.calfinewire.com
0.002" (50 μM) diameter Stableohm 675 wire California Fine Wire CFW# 100-188 HML insulated Ni-Cr
polyamide tubing Polymicro Technologies 1068150020 99 micron I.D., 166 micron O.D. www.polymicro.com
brass guides World Plastics Inc 3.3 x 6.6 mm
Delrin blocks World Plastics Inc 3.13 x 2.5 mm
Fillister head brass screws J.I. Morris Co. 00-90 x 1/2 drive screw www.jimorrisco.com
hex brass nuts J.I. Morris Co. 00-90
Fillister head brass screws J.I. Morris Co. 000-120 x 3/32 EIB mount and ground screw
plexiglass acrylic Canal Street Plastics 5 mm thick, clear, www.cpcnyc.com
cyanoacrylate Krazy Glue 2 g tube
electronic interface board Neuralynx EIB-18 www.neuralynx.com
non-cyanide gold solution SIFCO SIFCO 5355 www.sifcoasc.com
VersaDrive 4 Neuralynx four tetrode model
tetrode assembly station Neuralynx
motorized tetrode spinner Neuralynx tetrode spinner 2.0
VersaDrive jig Neuralynx
soldering iron Radio Shack 64-2802B www.radioshack.com
nanoZ Neuralynx
small bit drill/driver Ram Products Rampower 35 with footpedal controller, www.ramprodinc.com
drill bits Small Parts, Inc. 3/32" bits, www.smallpartsinc.com
dissecting microscope Olympus SZ-60 www.olympusamerica.com
heat gun Alphawire Fit gun 3 use setting "1" only, www.alphawire.com
26 AWG copper wire Arcor Electronics F26 for ground wires, www.arcorelectronics.com
soldering flux Eagle 2 oz, #205
0.02" diameter solder Kester 24-6337-0010 www.kester.com
benchtop vise Vacu-Vise Model 300
fiber optic light Nikon MKII dual light arms, www.nikon.com
5-min epoxy Allied Electronics 25 ml, www.alliedelec.com
fine tweezers Roboz Surgical Instrument Co. RS-4907, RS-5010 INOX material, www.roboz.com
micro dissecting scissors Roboz Surgical Instrument Co. RS-5880

Table 1. Materials and reagents used for constructing tetrodes and microdrives.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Recce, M. L., O'Keefe, J. The tetrode: a new technique for multi-unit extracellular recording. Soc. Neurosci. Abstr. 15, 1250 (1989).
  2. O'Keefe, J., Recce, M. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3, 317-330 (1993).
  3. Chen, G., Wang, L. P., Tsien, J. Z. Neural population-level memory traces in the mouse hippocampus. PLoS ONE. 4 (12), e8256 (2009).
  4. Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents -- EEG, ECoG, LFP, and spikes. Nat. Rev. Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).
  5. Tort, A. B., Kramer, M. A., et al. Dynamic cross-frequency coupling of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 105 (51), 20517-20522 (2008).
  6. Seidenbecher, T., Laxmi, R., et al. Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval. Science. 301 (5634), 846-850 (2003).
  7. Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).
  8. Harris, K. D., Henze, D. A., et al. Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements. J. Neurophysiol. 84 (1), 401-414 (2000).
  9. Henze, D. A., Borhegyi, Z., et al. Intracellular features predicted by extracellular recordings in the hippocampus in vivo. J. Neurophysiol. 84 (1), 390-400 (2000).
  10. Chang, E. H., Huerta, P. T. Neurophysiological correlates of object recognition in the dorsal subiculum. Front. Behav. Neurosci. 6, 46 (2012).
  11. Gray, C. M., Maldonado, P. E., et al. Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex. J. Neurosci. Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).
  12. O'Keefe, J., Dostrovsky, J. The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain Res. 34 (1), 171-175 (1971).
  13. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
  14. Buzsáki, G. Rhythms of the Brain. , Oxford University Press. Oxford, U.K. (2006).
  15. McHugh, T. J., Blum, K. I., et al. Impaired hippocampal representation of space in CA1-specific NMDAR1 knockout mice. Cell. 87 (7), 1339-1349 (1996).
  16. Resnik, E., McFarland, J. M., et al. The effects of GluA1 deletion on the hippocampal population code for position. J. Neurosci. 32 (26), 8952-8968 (2012).
  17. Cacucci, F., Yi, M., et al. Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (22), 7863-7868 (2008).
  18. Sigurdsson, T., Stark, K. L., et al. Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia. Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).
  19. Engel, A. K., Moll, C. K., et al. Invasive recordings from the human brain: clinical insights and beyond. Nat. Rev. Neurosci. 6 (1), 35-47 (2005).
  20. Cash, S. S., Halgren, E., et al. The human K-complex represents an isolated cortical down-state. Science. 324 (5930), 1084-1087 (2009).

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Construcción de Matrices Microdrive para grabaciones neuronales crónicas en Awake Ratones Behaving
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Chang, E. H., Frattini, S. A.,More

Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice. J. Vis. Exp. (77), e50470, doi:10.3791/50470 (2013).

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