Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Opførelse af Microdrive Arrays for kroniske Neural Recordings i Awake Behaving Mus

doi: 10.3791/50470 Published: July 5, 2013

Summary

Udformningen og montage af Microdrives til in vivo elektrofysiologiske optagelser af hjernens signaler fra musen er beskrevet. Ved at binde mikroelektrode bundter til robuste køreklare luftfartsselskaber giver disse teknikker for langsigtede og stabile neurale optagelser. Det lette design giver mulighed for ubegrænset adfærdsmæssige resultater af dyret følgende drev implantation.

Abstract

State-of-the-art elektrofysiologiske optagelser fra hjerner frit opfører dyr give forskere til samtidig at undersøge de lokale feltpotentialer (LFPs) fra populationer af neuroner og handling potentialer fra individuelle celler, som dyret engagerer sig i eksperimentelt relevante opgaver. Kronisk implanterede Microdrives tillader hjernen optagelser til strække sig over perioder på flere uger. Miniaturiserede drev og lette komponenter tillader disse langsigtede optagelser forekomme i små pattedyr, såsom mus. Ved hjælp tetrodes, der består af tæt flettede bundter af fire elektroder, hvor hver ledning har en diameter på 12,5 um, er det muligt at isolere fysiologisk aktive neuroner i overfladiske områder af hjernen, såsom hjernebarken, dorsal hippocampus, og subiculum, samt som dybere regioner som striatum og amygdala. Desuden er denne teknik sikrer stabile, high-fidelity neurale optagelser, da dyret udfordres med en variety adfærdsmæssige opgaver. Dette håndskrift beskriver flere teknikker, som er blevet optimeret til at optage fra musen hjernen. Først viser vi, hvordan at fabrikere tetrodes, indlæse dem i køreklare rør og guld-plade deres tips for at reducere deres impedans fra MOhm til kQ rækkevidde. For det andet, vi vise, hvordan man konstruere en brugerdefineret mikrodrev samling til transport og bevæge tetrodes lodret, med brug af billige materialer. For det tredje, vi viser trinene for at samle en kommercielt tilgængelig mikrodrev (Neuralynx VersaDrive), der er designet til at bære selvstændigt bevægelige tetrodes. Endelig præsenterer vi repræsentative resultater af lokale feltpotentialer og single-unit signaler opnået i den dorsale subiculum af mus. Disse teknikker kan let modificeres til at rumme forskellige typer af elektrode arrays og optagelse ordninger i musehjernen.

Introduction

Anvendelsen af mikroelektrode teknik til optagelse ekstracellulære neurale signaler in vivo har en lang og værdsat tradition i neurovidenskab 1, 2. Evnen til at optage elektriske aktivitet fra mange områder af hjernen i frit opfører dyr er dog en nyere teknologi, der bliver mere og mere almindeligt som de softwarepakker til erhvervelse, analyse og diskrimination af neurale signaler bliver mere sofistikerede og brugervenlige 3, 4.. De teknologiske fremskridt på software siden er også blevet ledsaget af reduktioner i vægt og hovedparten af ​​implantabelt udstyr, som er blevet skaleret ned tilstrækkeligt til optagelse i små pattedyr, såsom mus. Ved at bruge letvægts (hovedsagelig plast) komponenter, er forskere i stand til at konstruere Microdrives der giver mulighed for uafhængig positionering af elektroder eller tetrodes at målrette en bred vifte af hjernen regioner 5-7. Selv dybe hjernens strukturer, såsomamygdala 6 og striatum 5 kan rutinemæssigt målrettet med udvælgelsen af en passende lang drivskrue. Disse optagelse teknikker give forskere til at opnå high-fidelity neurale signaler, og er i register med den elektriske aktivitet i enkelte neuroner indspillet intracellulært 8, 9. Ved hjælp af disse typer af Microdrives, har vi med succes indspillet single-enheder fra mus i op til to måneder efter implantation 10. Desuden har den lette karakter af indretningerne (ca. 1,5-2,0 g) resulterede i adfærdsmæssige ydeevne, der er sammenlignelig med ikke-implanterede mus i mange adfærdsmæssige opgaver. Især har vi påvist, at implanterede mus udviser normale udførelse i den nye objekt anerkendelse opgave 10 og objektet sted opgave (upublicerede data).

Brugen af ​​Microdrives koblet til flere tetrodes giver forskerne at overvåge og analysere neurale aktivitet på netværksniveausamtidig optagelse fra flere single-enheder i hjernen. Optagelse med disse tetrodes har flere store fordele for unit identifikation og gør det muligt høj nøjagtighed erhvervelse og diskrimination af multiple single-enheder 11. Vi beskriver, hvordan at fabrikere og guld-plade tetrode bundter og efterfølgende indlæse dem i køreklare elektrode luftfartsselskaber. En type drev luftfartsselskab, vi beskriver, er kommercielt tilgængelige, og den anden er en enkel, men let udvides, drev design, der kan rumme flere luftfartsselskaber og tetrode arrangementer uden en betydelig investering af ressourcer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Tetrode Fabrication

  1. Start med at bruge isolerede 12,5 um (0,0005 ") diameter core platin-iridium wire fra Californien Fin Wire. Længden af ​​wiren skal skæres i passende længde for målet struktur. F.eks tråden skæres til mindst 30 cm lang til målretning ryggens subiculum eller hippocampus.
  2. Fold tråden over på midten, så at der er to parallelle tråde, der vil være 15 cm i længden. Drapere midtpunktet af denne ledning over en vandret arm til dannelse fire parallelle tråde på 7,5 cm i længden. Næste fastgøre gummibelagte klip nær bunden af ​​draperet tråd, skaber et bundt af fire ledninger.
  3. Placer gummi klippet ind i motoriserede tetrode Spinner, og sørg for, at wiren er stram, men ikke for stramt eller bærende vægt, da den vil bryde under spinning processen.
  4. Skift tetrode Spinner til "Manual" mode og skub joysticket til "højre" for at dreje tråden i urets retning. Spinderenvil rotere ved ca 2 Hz, skaber en stram bundt af fire tråde til dannelse af tetrode.
  5. Påfør 80 uret rotationer derefter stoppe ved at trykke "Up" på joysticket. Dette vil pause den motoriserede spinner. Dernæst gælder 20 mod uret ("Venstre") rotationer for at frigøre spændinger på tetrode. Det endelige antal omdrejninger pr længden af ​​wiren skal være på 8 rotationer pr micron.
  6. Bruge opvarmning pistolen på lavere indstilling 1, som når et maksimum på 400 grader, for at sammensmelte trådene sammen ved smeltning af VG bindingscoatingen. Hold varmepistol ~ 2 cm fra tråden og køre pistolen op og ned lige længde af kablet ca 5 sekunder fra flere forskellige vinkler. Sørg for at konstant at feje varmepistol og ikke holde det en enkelt placering, da dette vil smelte HML isolering og forårsage ledningerne til at smelte sammen i pakken.
  7. Lav et snit i toppen af ​​tetrode (nær den horisontale arm), og derefter slippe tetrode fra klippet i bunden. Skær enkelt løkke, så at der er fire separate ledninger på den ene ende af tetrode, vil disse ledninger være elektrisk forbundet med guld stifter eller et kredsløb på et senere trin.
  8. Placer afsluttede tetrode i en støv-fri bedrift boks til opbevaring, indtil drevet er afsluttet.

2.. Brugerdefineret Microdrive Assembly

  1. Først konstruere base, der vil holde mikrodrev (r). Bunden af ​​den implanterede Microdrive er generelt mest stabil, hvis den er sikret og placeret langs midterlinien af ​​kraniet. Denne protokol beskriver skridt til at opbygge en base med en enkelt mikrodrev til at holde fire polyamid rør luftfartsselskaber. Yderligere Microdrives og rør kan nemt tilføjes efter behov.
  2. Begynd med en ca 20 mm firkantet stykke plexiglas akryl (5 mm tyk) og sand akryl i en form, der vil gøre det muligt for musen til at bevæge sig frit med drevet efter det er implanteret på hovedet.
  3. Dernæst samle drivenheden. Brug tilpassede 3.3 X 6,3 mm messing guider, der vil bære drivskruen. Først, lodde to messing guider sammen vinkelret. Den lodrette messing guide vil holde drivskrue og elektroder, mens den vandrette stykke vil blive limet ind i acrylbaseret.
  4. Efter lodning af messing stykker sammen, begynder samling af selve drevet ved at passere en fillister head messingskrue gennem toppen af ​​guiden og ind i en Delrin plastik blok. Den firkantede blok er udformet således, at tråden hullet er lidt off-center (med 0,2 mm), hvilket resulterer i den ene side af blokken stikker meget lidt fra guiden. Dette er den side, hvor polyamid rør bærer elektroderne vil sidde.
  5. Med Delrin blokken inde i styret, og skruen hele vejen igennem, tråd en sekskantet messing møtrik, indtil møtrikken næsten rører bunden af ​​guiden. Spænd ikke møtrikken fuldt i stedet smelte en lille mængde af loddetin på enden for at slutte sig til møtrik og skruen, men være omhyggelig med ikke at lodde anything til hjælpelinjen. Nu skal dreje skruen bevæge Delrin blok op (med uret) og ned (mod uret) vertikalt langs gevindet. Skær tråden, der rager forbi den loddede møtrik.
  6. Når drevet har været samlet, gå tilbage til akryl base og skære en 3 mm bred slot, hvor elektroden drevet vil være. Pass den vandrette messing guide gennem sprækken og derefter bruge cryanoacrylate lim til at fastgøre den brik til basen.
  7. Placer akryl base i et skruestik for at sikre det på plads. Placer en elektronisk grænseflade bord (EIB) oven på basen og markere placeringen af ​​de to skruehuller. EIBS er mikrochips, der giver et signal forbindelse mellem elektrodetrådene og en forforstærker hovedtrin. Ved hjælp af en 1,5 mm spids boret, omhyggeligt bore huller på karakterer for skruer, der vil holde EIB på plads på toppen af ​​basen. Placer EIB og tråden to messing skruer i hullerne.
  8. Brug mikro dissekere saks til at klippe fire 7 mm lange stykker polyamidide slange. Linje de fire rør ved siden af ​​hinanden på et stykke foldet laboratorium tape. Påfør cyanoacrylat til centret for at slutte sig til dem sammen, men tage forsigtighed for ikke at få lim inden rørene selv. Lad forenede rør at tørre helt.
  9. Drej drevet basen 90 grader, så at EIB chippen er lodret og drevet placeres med den fremspringende Delrin blokken opad. Ser man gennem et dissektionsmikroskop, en lille mængde af cyanoacrylat på Delrin ansigt omhyggeligt ising derefter placere fire forenede rør på limen. Lad limen at sætte helt, inden du forsøger at flytte drevet.
  10. Test at polyamid rørene er forsvarligt fastgjort, og at hele samlingen bevæger sig jævnt uden at røre vejledning eller møde nogen modstand.
  11. Dernæst gøde jorden skruen og tilslut jordledning til EIB. Lav en jordskruen ved at tage en messing skrue (3/32 ") og slibning ned trådene, indtil kun 1-2 tråde tilbage. Dette bør være ~1 mm som denne skrue vil sidde i kraniet og er ikke beregnet til at trænge hjernevæv.
  12. Skær en 30 mm længde af kobbertråd (den nøjagtige længde vil afhænge af, hvor på kraniet for at placere dyret jorden). Kobbertråd bør være 100-500 uM (0,004-0,02 ") i diameter, det svarer omtrent til 38 AWG thru 24 AWG Anvend loddeflusmiddel til begge ender af kobbertråd På den ene ende, lodde jorden skruen.. wiren. På den anden ende, lodde et EIB guldnål. Denne jordledningen kan blive afsat og tilsluttes til EIB senere under implantation kirurgi.
  13. Det næste skridt er at vejlede elektroderne gennem polyamid rør og forbinde dem til den kanal huller på EIB chip. Drej drivskrue fuldt uret, så rørene er på deres top position.
  14. For enlige elektroder, skære en 50 mm længde på Stableohm 50 uM tråd og lede den gennem en polyamid rør, som gør det muligt at udvide mindst 2,0 mm forbi rørenden (til målretning subiculum ellerhippocampus). Påfør en lille dråbe cyanoacrylat i toppen af ​​røret, anbringe tråden til røret og forhindre enhver tråd bevægelse. Dernæst tilsluttes den løse ende af ledningen til en EIB-kanal hul med et guldnål. Skær overskydende ledning med fine saks. Gentag for andre mikroelektroder.
  15. Til tilslutning tetrodes, tage et afsluttet tetrode ud af opbevaringskasse. Guide smeltet ende af tetrode gennem et polyamid rør og tillade den at strække sig mindst 2,0 mm forbi rørenden (til subiculum eller hippocampus). Påfør en lille dråbe cyanoacrylat i toppen af ​​røret, anbringe tetrode til røret og forhindre enhver bevægelse. Tag de fire løse ledninger i den anden ende af tetrode og forbinde hver ledning til en EIB-kanal hul med et guldnål. Skær overskydende ledning. Gentag for de andre tetrodes.

3.. VersaDrive Assembly

  1. Begynd konstruere en fire tetrode VersaDrive, hvilket består af en base, kabinet, og hætte pieces.
  2. Skær et polyamid slange til 10 mm, og før den gennem de mindste hul på en tetrode luftfartsselskab. Tillade røret at strække sig forbi transportøren meget lidt (0,5 mm). Brug 5-min epoxy til at lime polyamid rør på plads, være omhyggelig med ikke at lade epoxyen til at gå ind i selve slangen. Gentag dette for tre andre rør og transportører.
  3. Når epoxyen fuldt ud har indstillet, vejlede hver polyamid rør gennem en af ​​de fire huller på VersaDrive basen. Når alle fire rør er gennem deres huller, skubbe et insekt ben gennem det yderste hul, og dette vil holde tetrode luftfartsselskab i linje og fungere som en skinne for luftfartsselskabet at rejse på. Gentag dette for de tre andre luftfartsselskaber.
  4. Tag en kasket og line det op med de fire insekt ben så at låget dækker base og tetrode luftfartsselskaber opholde sig hætten. Tråd en 1 mm x 5 mm maskine skruen gennem passende hul i hætten og ind i tetrode luftfartsselskab. Dette vil være drevet skrue til at bevæge bæreren op og ned. Repspise dette for de andre tre skruer.
  5. Drej alle uret skruer indtil tetrode luftfartsselskaber er på deres øverste position og polyamid rør er synlige gennem hætten åbning. Brug fine mikro dissekere saks, klippe slangen lige under (1 mm) på soklen, så alle fire polyamid rør er af samme længde.
  6. Hjælp af et dissektionsmikroskop, omhyggeligt tråde én tetrode gennem en polyamid rør. Det er vigtigt at holde tetrode wire helt lige, da det fremskridt gennem røret som enhver knæk og buk vil gøre det meget vanskeligt fuldt tråde tetrode igennem. Gentag for tre andre tetrodes.
  7. Når alle tetrodes er på rør, omhyggeligt anvende en lille dråbe cyanoacrylat til toppen af ​​hvert rør, sikring tetrodes inden for deres respektive rør. Tage forsigtighed for ikke at få nogen cyanoacrylat mellem luftfartsselskaberne eller på de løse tetrode ledninger, der stikker ud gennem hætten.
  8. Skær tetrodes så de kun strækker sig forbi rørene2,0 mm (til subiculum eller hippocampus). Derefter placere drevet base (med de fire insekt stifter indsat) i VersaDrive jig. Den anden halvdel af jig vil holde VersaDrive hætte, der har alle beholderforskrifterne huller til fremstilling af kanalforbindelserne.
  9. Drej drivskrue helt mod uret, så tetrodes er i deres laveste position.
  10. Før du tilslutter tetrode ledningerne til guld beholdere, tilslut først jorden ledninger til hætten. Det VersaDrive cap har to små huller til jordforbindelser i centrum placeringen af ​​de to rækker af huller. Skær en kobbertråd på mindst 30 mm (afhænger af, hvor på kraniet for at placere jorden) og lede det gennem et af disse centre huller. Kobbertråd bør være 100-500 uM (0,004-0,02 ") i diameter, det svarer omtrent til 38 AWG thru 24 AWG Skub en guld beholder gennem hullet for at fange kobbertråd på plads og trim overskydende ledning.. På den anden ende af kobbertråd, anvende flux og SOLDEr denne ledning ende til en stelskruen (se 2.11).. Gentag for den anden jordledning.
  11. Dernæst lede alle de løse tetrode ledninger (der bør være seksten i alt) gennem deres respektive beholder huller på hætten. Det er bedst at starte med en tetrode og før de enkelte tråde til de relevante fire huller, der vil ende lige over den. De enkelte tetrode ledninger bør håndteres med let tryk, som de er skrøbelige og kan krympe nemt, hvis grebet for hårdt. Monter hætten ved foring op insekt stifter hullerne og tryk montering på basen.
  12. Med tetrode ledninger stikker ud gennem den fælles landbrugspolitik, skal du trykke passer guldet beholdere at fange tetrode ledninger i sted og gøre de elektriske forbindelser. Ca. 50% af trådene vil blive klippet af (over hætten), når guldet beholderen er skubbet ned. Trim overskydende ledning der forbliver stikker ud fra toppen af ​​hætten. I sjældne tilfælde (mindre end 5%), vil skubbe ned guld beholderen knuse wirenog bryde det under beholderen, hvilket resulterer i en afbrudt kanal. Denne afbrydelse kan ikke realiseres, før impedans test og galvanisering trin (se 4.7).
  13. Gentag tryk-tilpasningsprocessen for de tre øvrige tetrodes. Drej drev skruer med uret for at flytte dem tilbage til toppen, og sikre, at drevet bevægelse er glat.

4.. Guldbelægning elektrode Tips

  1. Uanset hvilken type af mikroelektroder anvendes, bør spidserne af elektroderne være guldbelagte for at reducere tip impedans. Dette vil maksimere evnen til pålideligt registrere og skelne single-unit handling potentialer. Test elektrodeimpedans vha. Neuralynx nanoZ enheden. Den nanoZ er en computer-baseret enhed, der måler impedans og giver mulighed for automatiseret galvanisering.
  2. Drej først Microdrive skruer ned (mod uret) til deres laveste position. Så sikkert montere mikrodrev på en klemme, der vil tillade sænkning afelektroden tips ind i forgyldning løsning.
  3. Fyld en Delrin tårn med SIFCO Guld opløsning og det andet tårn med destilleret vand. Sænk elektrodespidserne i guld løsning.
  4. Sæt nanoZ USB-kablet til en Windows-baseret computer og derefter åbne nanoZ programmet. Dette program vil give impedans aflæsninger og udføre forgyldning på hver tilsluttet kanal mikrodrev.
  5. Gå til Device drop-down og vælg nanoZ, hvorefter det vil vise "Forbindelse oprettet" nederst i vinduet. Dernæst skal du vælge den passende adapter til test i drop-down menuen. Klik på "Test impedanser" og sæt prøvefrekvensområdet til 1004 Hz (40 cykler, 0 ms pause). Klik på "Test probe", som vil åbne "Probe Report" vindue, der viser alle tilgængelige kanaler med deres MOhm aflæsninger. Gem disse impedansværdier ved at klikke på diskette-ikonet eller ved at vælge "File" og derefter "Gem rapporten".
  6. Næste, klik på "DC elektroplet" og tildelerfølgende værdier: mode = match impedanser, plating strøm = -1.0 uA, Target = 350 kohm ved 1.004 Hz, 5 kørsler, 5 sek interval, 2 sek pause.
  7. Klik på "Autoplate". Programmet vil først læse impedans hver kanal, derefter anvende den angivne strøm til den kanal, re-teste impedans og anvende den nuværende efter behov, indtil Target impedans (eller en lavere værdi), er nået. Mens målet er at reducere elektrode impedans, er det muligt, at kanalerne vil galvanisere nedenfor værdier på 100 kohm. I sådanne tilfælde er det muligt, at tilstødende ledninger på tetrode har været kortsluttet sammen. Hvis dette sker, vende den nuværende polaritet (+ 1,0 uA) for at fjerne overskydende guldpartikler, re-teste impedans denne kanal, og derefter gentage galvanisering. Typiske endelige impedansværdier på et bundt af fire 12,5 uM ledninger spænder fra 150 til 325 kohm.
  8. Hvis der er nogen enkelt kanal der har ikke dubleret under 350 kohm, gentages galvanisering proces.Programmet vil springe over kanaler, der allerede har nået målet og vil kun plade kanaler, der ikke har.
  9. Når alle kanaler er belagt til et acceptabelt impedans, lukke nanoZ programmet og frakoble enheden. Hæv elektroderne ud af klædningen løsningen og sænke spidserne ned i destilleret vand Delrin tårn for at skylle overskydende guldpartikler.
  10. Drej drev skruer med uret, indtil elektroderne er hævet til deres øverste position. Nu mikrodrev og elektroder er klar til implantation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi har beskrevet en række teknikker til konstruktion lette og kompakte Microdrives til optagelse af ekstracellulære enhed og marken potentielle aktivitet i mus. Ved at bygge brugerdefinerede Microdrives med baser gammeldags fra akrylglas (methylmethacrylat), kan det centrale system, der let tilpasses til flere drev og for målretning af en bred vifte af neurale områder. Vi har med succes ændret systemet til optagelse fra flere hjerne targets og med større arrays til optagelser i mus. Med yderligere modifikation kan motoriserede drivelementer indarbejdes for at muliggøre fjernbetjening, og potentielt mere præcise, elektrodeplacering 7..

Vi vil gerne understrege, at disse optageudstyr giver forskeren fleksibiliteten i at udnytte enten enkelte microwires eller tråd bundter, såsom tetrodes. Større enkelt microwires er mere robust og bedre egnet til optagelse af LFPs inden hjernevæv. While tetrodes kan også bruges til at optage LFPs, er de optimeret til isolering af en enkelt enhed handling potentialer 8, 11. I vores laboratorium har stabile optagelser af single-enheder opnået i op til 8 uger efter implantation. Men disse optagelser ikke er af de samme formodede enheder over det hele tiden. I vores hænder, kan en enkelt enhed skal følges over flere indspilningerne (30 min hver), der spænder en periode på 3 dage, hvilket afspejler en inter-session stabilitet 10.. På den anden side, kan robuste LFPs og netværk svingninger registreres hele post-implantation periode, især med anvendelse af større diameter tråd såsom 50 um (0,002 ") wire. Bemærk, at de metoder, der er beskrevet her, gælder for ensidig registrering af hjernens strukturer, men de kan let ændres for bilaterale optagelser. For eksempel, når bygge brugerdefinerede Microdrives skal passende afstand mellem drevene bestemmes i forvejen for at properly mål hjernens strukturer bilateralt.

Som microdrive komponenter bliver mere let og software til at analysere neurale signaler forbedrer, biblioteket af potentielle hjerne mål og testbare hypoteser inden neurovidenskab fortsætter med at ekspandere. Det er klart, at siden starten 1, 12, hjerne optagelser fra vågen opfører dyr i høj grad har fremmet vores forståelse af, hvordan neuroner og netværk af neuroner indkode adfærdsmæssigt relevante begivenheder 3, 4,13,14. Især har hjernen optagelser fra genetisk modificerede mus tillod identifikation af molekylære kaskader der er afgørende involveret i neurale kodning 15-17. Vigtigere er det, har teknikken først for nylig blevet anvendt til klinisk orienterede emner 17, 18.

Fremskridt i fremstillingen af ​​tetrodes og den øgede tilgængelighed af fremstillede løsninger vil yderligere lette omsætningen af ​​denne teknoloy ind fat humane sygdomme og lidelser 19, 20. Og mens indtrængen af ​​elektroder i hjernevæv er invasiv i naturen, disse optagelser tilbyde uvurderlige oplysninger fra de enkelte neuroner, som ikke kan opnås med teknologier såsom funktionel billeddannelse. Således både dyremodeller og mennesker vil vågne opfører optagelser med bevægelige Microdrives fortsat levere uundværlige oplysninger om neurale ensembler, neurale kodning, topografiske specificitet og netværk svingninger i hjernen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Vi takker Daniel Carpi for hans hjælp og tidlig bidrag til dette projekt. Vi takker også Lucrecia Novoa for hendes hjælp med illustrationer og billeder. Dette arbejde blev støttet af NIH / NIAID programmet tilskud 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).
Opførelse af Microdrive Arrays for kroniske Neural Recordings i Awake Behaving Mus
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

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).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).

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