Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Construction de tableaux Microdrive pour les enregistrements de neurones chroniques chez la souris Behaving Awake

doi: 10.3791/50470 Published: July 5, 2013

Summary

La conception et l'assemblage de micromoteurs pour des enregistrements électrophysiologiques in vivo des signaux du cerveau de la souris est décrite. En attachant des faisceaux de microélectrodes aux transporteurs carrossables robustes, ces techniques permettent des enregistrements de neurones à long terme et stable. Le design léger permet une performance comportementale sans restriction par l'animal implantation d'entraînement suivant.

Abstract

Enregistrements électrophysiologiques State-of-the-art des cerveaux des animaux se comportent librement permettent aux chercheurs d'examiner simultanément les potentiels de champ locaux (LFP) à partir de populations de neurones et les potentiels d'action des cellules individuelles, que l'animal se livre à des expérimentalement tâches pertinentes. Microdrive chroniquement implantés permettent des enregistrements du cerveau pour durer sur des périodes de plusieurs semaines. Durs miniaturisés et des composants légers permettent à ces enregistrements à long terme de se produire chez les petits mammifères comme les souris. En utilisant tétrodes, qui sont constitués de faisceaux étroitement tressées de quatre électrodes, dans lequel chaque fil a un diamètre de 12,5 um, il est possible d'isoler des neurones physiologiquement actifs dans des régions du cerveau superficielles telles que le cortex cérébral, l'hippocampe dorsal, et subiculum, ainsi que les régions plus profondes telles que le striatum et l'amygdale. En outre, cette technique assure des enregistrements de neurones stables, de haute fidélité que l'animal est contestée par un varieté de tâches comportementales. Ce manuscrit décrit plusieurs techniques qui ont été optimisés pour enregistrer à partir du cerveau de la souris. Tout d'abord, nous montrons comment fabriquer tétrodes, les charger dans des tubes de rouler, et plaqué or leurs conseils afin de réduire leur impédance de MQ à la gamme de kQ. Deuxièmement, nous montrons comment construire un ensemble de microdrive personnalisé pour porter et déplacer les tétrodes verticalement, avec l'utilisation de matériaux peu coûteux. Troisièmement, nous montrons les étapes de l'assemblage d'un microdrive disponible dans le commerce (Neuralynx VersaDrive) qui est conçu pour transporter tétrodes mobiles indépendamment. Enfin, nous présentons des résultats représentatifs des potentiels de champs locaux et les signaux mono-parts obtenues dans le subiculum dorsal de souris. Ces techniques peuvent être facilement modifiés pour s'adapter à différents types de réseaux d'électrodes et des systèmes d'enregistrement dans le cerveau de souris.

Introduction

L'utilisation de la technique de micro-électrodes pour enregistrer des signaux neuronaux extracellulaires in vivo a une longue et précieuse tradition en neurosciences 1, 2. La capacité d'enregistrer l'activité électrique de plusieurs régions du cerveau chez les animaux se comportent librement est, cependant, une technologie plus récente qui est de plus en plus fréquent que les logiciels pour l'acquisition, l'analyse et la discrimination des signaux neuronaux devient plus sophistiqué et convivial 3, 4. Les avancées technologiques sur le plan logiciel ont également été accompagné par des réductions dans le poids et l'encombrement des dispositifs implantables, qui ont été revus à la baisse suffisamment pour l'enregistrement dans les petits mammifères comme les souris. En utilisant des composants légers (souvent en plastique), les chercheurs sont en mesure de construire des micromoteurs qui permettent de positionnement indépendant des électrodes ou tétrodes pour cibler un large éventail de régions du cerveau 5-7. Même structures cérébrales profondes, telles que l'amygdale 6 et le striatum 5, peuvent être régulièrement pris pour cibles par la sélection d'une vis d'entraînement suffisamment longue. Ces techniques d'enregistrement permettent aux chercheurs d'obtenir des signaux neuronaux de haute fidélité et sont en correspondance avec l'activité électrique de neurones isolés enregistrés intracellulaire 8, 9. L'utilisation de ces types de micromoteurs, nous avons enregistré des succès simples unités de souris jusqu'à deux mois après l'implantation 10. En outre, la nature léger des appareils (environ 1,5-2,0 g) a abouti à la performance comportementale qui est comparable aux souris non implantés dans de nombreuses tâches comportementales. En particulier, nous avons démontré que les souris implantées présentent des performances normales dans le roman tâche de reconnaissance d'objet 10 et le lieu tâche d'objet (données non publiées).

L'utilisation de micromoteurs couplés à de multiples tétrodes permet aux chercheurs de surveiller et d'analyser l'activité neuronale au niveau du réseautout en enregistrant à partir de multiples unités individuelles dans le cerveau. Enregistrement avec ces tétrodes a plusieurs avantages importants à des fins d'identification d'unité et permet l'acquisition de haute précision et de la discrimination de plusieurs unités individuelles 11. Nous décrivons comment fabriquer et faisceaux de tétrodes or plaque, puis charger ensuite dans les supports d'électrodes pouvant être entraînés. Un type de support de disque nous décrivons est disponible dans le commerce et l'autre est une conception simple, mais facilement extensible, un lecteur qui peut accueillir plusieurs transporteurs et les modalités de tétrodes sans un investissement important de ressources.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Tetrode Fabrication

  1. Commencez par utiliser isolés 12,5 um (0,0005 ") de diamètre noyau de fil de platine-iridium de la Californie Fine Wire. La longueur du fil doit être coupé à la longueur appropriée pour la structure cible. Par exemple, couper le fil à au moins 30 cm de long pour cibler le subiculum dorsal ou hippocampe.
  2. Plier le fil sur au centre de sorte qu'il existe deux fils parallèles, qui sera de 15 cm de longueur. Drapé du point médian de ce fil sur un bras horizontal pour former quatre fils parallèles de 7,5 cm de longueur. Suivant attacher la pince de caoutchouc à proximité du fond de la toile drapée, la création d'un faisceau de quatre conducteurs.
  3. Placez le clip en caoutchouc dans le Tetrode Spinner motorisé, en s'assurant que le fil est tendu, mais le poids n'est pas trop tendue ou roulement, car cela casserait durant le processus de filage.
  4. Mettez le Spinner Tetrode en mode "Manuel" et appuyez sur le joystick pour "Droite" pour faire tourner le fil dans le sens horaire. La fileuseva tourner à environ 2 Hz, la création d'un faisceau serré de quatre fils pour former la tétrode.
  5. Appliquer 80 rotations dans le sens horaire, puis arrêter en appuyant sur "Up" sur le joystick. Cela fera une pause au spinner motorisé. Ensuite, appliquez 20 dans le sens antihoraire («Gauche») rotations afin de relâcher la tension sur la tétrode. Le nombre final de rotations par unité de longueur de fil doit être de 8 rotations par micron.
  6. Utilisation du pistolet de chauffage sur le cadre inférieur 1, qui atteint un maximum de 400 degrés, afin de fusionner les fils ensemble par fusion de la couche de liaison VG. Tenez le pistolet à air chaud ~ 2 cm du fil et exécutez le pistolet vers le haut et vers le bas la longueur droite du fil pendant environ 5 sec à partir de plusieurs angles différents. Assurez-vous de balayer constamment le pistolet de chaleur et pas tenir tout seul endroit car cela va faire fondre l'isolation HML et provoquer les fils à fusionner dans le bundle.
  7. Effectuer une coupe dans la partie supérieure de la tétrode (près de la branche horizontale) puis relâcher la tétrode de la pince à la partie inférieure. Couper la boucle unique, de sorte qu'il existe quatre fils séparés sur une extrémité de la tétrode, ces fils doivent être connectés électriquement à des broches d'or ou d'une carte de circuit à une étape ultérieure.
  8. Placez la tétrode terminé dans une boîte de détention sans poussière pour le stockage jusqu'à ce que le disque a été terminé.

2. Assemblée Microdrive personnalisée

  1. D'abord construire la base qui va contenir le microdrive (s). La base du microdrive implanté est généralement plus stable si elle est fixée et positionnée le long de la ligne médiane du crâne. Ce protocole décrit les étapes pour construire une base avec une seule microdrive de tenir quatre transporteurs de tubes en polyamide. Micromoteurs et tubes supplémentaires peuvent être facilement ajoutés au besoin.
  2. Commencez avec un 20 mm environ morceau carré de plexiglas acrylique (5 mm d'épaisseur) et le sable acrylique dans une forme qui permettra à la souris de se déplacer librement à l'entraînement après qu'il se soit implanté sur la tête.
  3. Ensuite, assembler l'unité d'entraînement. Utilisez personnalisé 30,3 x 6,3 mm guides en laiton qui porteront la vis d'entraînement. Tout d'abord, souder deux guides en laiton ainsi que perpendiculairement. Le guidage vertical de laiton tiendra la vis d'entraînement et des électrodes, tandis que la pièce horizontale sera collée dans le fond de l'acrylique.
  4. Après souder les pièces de laiton ainsi, commencer l'assemblage du lecteur lui-même en passant une vis en laiton à tête cylindrique à travers le haut du guide et dans un bloc de plastique Delrin. Le bloc carré est conçue de telle sorte que le trou de vis est légèrement excentré (de 0,2 mm), ce qui entraîne une face du bloc en saillie très légèrement par rapport au guide. C'est le côté où les tubes en polyamide portant les électrodes vont s'asseoir.
  5. Avec le bloc Delrin l'intérieur du guide, et la vis tout au long, enfiler un écrou en laiton hexagonale jusqu'à ce que l'écrou est près de toucher le fond du guide. Ne pas serrer l'écrou, mais plutôt fondre un peu de soudure sur la fin afin de se joindre à l'écrou et la vis mais en faisant attention de ne pas souder anything au guide. Or, la rotation de la vis doit se déplacer vers le haut le bloc de Delrin (sens horaire) et le bas (vers la gauche) verticalement le long du filetage de la vis. Coupez fil qui dépasse derrière l'écrou soudé.
  6. Une fois que le lecteur a été assemblé, revenir à la base en acrylique et couper une fente 3 mm de large où le lecteur électrode sera. Passez le guide de laiton horizontale à travers la fente, puis utiliser de la colle cryanoacrylate à fixer la pièce à la base.
  7. Placez la base acrylique dans un étau pour la maintenir en place. Placez une carte d'interface électronique (BEI) au-dessus de la base et marquer l'emplacement des deux trous de vis. Eibs sont micropuces qui fournissent une connexion de signal entre les fils d'électrode et un headstage pré-amplificateur. L'utilisation d'un mm foret de 1,5 pointe, percer des trous soigneusement les marques pour les vis qui tiendront la BEI en place sur le dessus de la base. Placez la BEI et le fil deux vis en laiton dans les trous.
  8. Utilisez micro ciseaux de dissection pour couper quatre longs morceaux 7 mm de polyamtubes ide. Aligner les quatre tubes les uns à côté des autres sur un morceau de bande pliée en laboratoire. Appliquer cyanoacrylate au centre pour les réunir, mais prenez garde de ne pas mettre de colle dans les tubes eux-mêmes. Laisser les tubes reliés à sécher complètement.
  9. Faire pivoter la base d'entraînement de 90 degrés de sorte que la puce BEI est vertical et le lecteur est positionné horizontalement avec le bloc de Delrin faisant saillie vers le haut. En regardant à travers une loupe binoculaire, en tamponnant doucement une petite quantité de cyanoacrylate sur le visage Delrin puis placez les quatre tubes reliés à la colle. Laisser sécher la colle complètement avant de tenter de déplacer le lecteur.
  10. Test que les tubes de polyamide sont solidement fixés et que la totalité de l'ensemble se déplace en douceur sans toucher le guide ou rencontrer de résistance.
  11. Ensuite, préparez la vis de terre et le fil de terre à la BEI. Faire une vis de terre en prenant une vis en laiton (3/32 ") et poncer les fils jusqu'à ce que les discussions demeurent 1-2. Cela devrait être ~1 mm, car cette vis sera assis à l'intérieur du crâne et n'est pas destinée à pénétrer dans le tissu cérébral.
  12. Couper une longueur de 30 mm de fil de cuivre (la durée exacte dépendra de l'endroit où le crâne de placer le sol des animaux). Le fil de cuivre doit être de 100 à 500 um (0,004 à 0,02 ") de diamètre, c'est à peu près équivalent à 38 AWG à 24 AWG Appliquer flux de soudure aux deux extrémités du fil de cuivre sur une de ses extrémités, à souder la vis à la masse.. le fil. De l'autre côté, souder une épinglette en or BEI. Ce fil de terre peut être annulée et relié à la BEI plus tard au cours de la chirurgie d'implantation.
  13. L'étape suivante consiste à guider les électrodes à travers les tubes de polyamide et de les connecter aux trous de canal sur la puce BEI. Tourner la vis d'entraînement entièrement dans le sens horaire de sorte que les tubes sont à leur première position.
  14. Pour les électrodes simples, couper une longueur de 50 mm de Stableohm 50 fils pm et le guider à travers un tube en polyamide, ce qui lui permet de dépasser d'au moins 2,0 mm passé l'extrémité du tube (pour le ciblage subiculum ouhippocampe). Appliquer une petite goutte de cyanoacrylate dans la partie supérieure du tube, fixer le fil au tube et à empêcher tout mouvement du fil. Ensuite, connectez l'extrémité libre du fil à un trou de canal BEI aide d'une épingle d'or. Coupez l'excédent de fil avec des ciseaux fins. Répéter pour les autres microélectrodes.
  15. Pour le raccordement tétrodes, prendre un achevés tetrode hors de la boîte de rangement. Guide de l'extrémité fusionnée de la tétrode à travers un tube en polyamide et lui permettre de prolonger au moins 2,0 mm passé l'extrémité du tube (pour subiculum ou hippocampe). Appliquez une petite goutte de cyanoacrylate dans la partie supérieure du tube, l'apposition du tetrode au tube et empêchant tout mouvement. Prendre les quatre fils séparés, à l'autre extrémité de la tétrode et raccorder chaque fil d'un trou de rigole BEI en utilisant une broche d'or. Coupez l'excédent de fil. Répétez l'opération pour les autres tétrodes.

3. Assemblée VersaDrive

  1. Commencer à construire une tétrode VersaDrive quatre, ce qui comprend une base, enceinte, et le bouchon pieces.
  2. Couper une tubulure de polyamide et 10 mm et de le guider à travers le petit trou sur un porte-tétrode. Laisser le tube dépasser de la porte très légèrement (0,5 mm). Utilisez 5 min époxy pour coller le tube de polyamide en place, en faisant attention de ne pas permettre à l'époxy pour aller dans le tube lui-même. Répétez cette opération pour les trois autres tubes et les transporteurs.
  3. Après l'époxy est entièrement fixé, guider chaque tube de polyamide à travers l'un des quatre trous de la base VersaDrive. Une fois tous les quatre tubes sont dans leurs trous, pousser une goupille à travers le trou d'insecte externe, ce qui va maintenir le support d'tétrode en ligne et servir comme un rail pour le support de se déplacer sur. Répétez cette opération pour les trois autres transporteurs.
  4. Prenez un bouchon et l'aligner avec les quatre broches insectes de sorte que le capuchon recouvre la base et les transporteurs tétrodes réside dans le bouchon. Fil vis de la machine x 5 mm à 1 mm dans le trou approprié dans le bouchon et dans le porte-tétrode. Ce sera la vis d'entraînement pour déplacer le support vers le haut et vers le bas. Repmanger ce pour les trois autres vis.
  5. Mettez toutes les vis dans le sens horaire jusqu'à ce que les transporteurs tétrodes sont à leur position de tête et les tubes de polyamide sont visibles à travers l'ouverture du bouchon. Utilisation de fines micro ciseaux de dissection, couper le tube juste au-dessous (1 mm) de la base de telle sorte que les quatre tubes de polyamide sont de la même longueur.
  6. En utilisant un microscope à dissection, enfiler avec soin une tétrode à travers un tube en polyamide. Il est important de garder le fil de tetrode parfaitement droite à mesure qu'il avance dans le tube que tout plié ou écrasé, il sera très difficile d'enfiler entièrement la tétrode à travers. Répétez l'opération pour les trois autres tétrodes.
  7. Une fois toutes les tétrodes sont dans leurs tubes, appliquer soigneusement une petite goutte de cyanoacrylate au sommet de chaque tube, la sécurisation des tétrodes dans leurs tubes respectifs. Prenez garde à ne pas mettre cyanoacrylate entre les transporteurs ou sur les fils de tétrodes lâches qui font saillie à travers le bouchon.
  8. Couper les tétrodes sorte qu'ils ne s'étendent que passé les tubes2,0 mm (pour subiculum ou hippocampe). Ensuite, placez la base d'entraînement (avec les quatre broches insectes insérés) dans le gabarit VersaDrive. L'autre moitié du gabarit tiendra le cap VersaDrive qui a tous les trous de réceptacle pour faire les connexions de canal.
  9. Tourner la vis d'entraînement complètement dans le sens antihoraire afin que les tétrodes sont dans leur position la plus basse.
  10. Avant de raccorder les fils de tétrodes aux récipients d'or, d'abord connecter les fils de terre au bouchon. Le capuchon VersaDrive a deux trous de broche pour le raccordement au sol à la position centrale des deux rangées de trous. Couper un fil de cuivre d'au moins 30 mm (dépend où sur le crâne de placer le sol) et le guider à travers l'un de ces trous centraux. Le fil de cuivre doit être 100 - 500 um (0,004 à 0,02 ") de diamètre, c'est à peu près équivalent à 38 AWG à 24 AWG Pousser un récipient d'or dans le trou pour attraper le fil de cuivre en place et couper tout excès de fil.. Sur l'autre extrémité du fil de cuivre, et appliquer flux solder cette extrémité de fil à une vis de terre (voir 2.11.). Répétez l'opération pour le second fil de terre.
  11. Ensuite, guider tous les câbles de tétrode vrac (il faudrait seize au total) à travers leurs trous réceptacles respectifs sur le capuchon. Il est préférable de commencer avec une tétrode et enfilez les fils individuels aux quatre trous appropriés qui finira juste au-dessus. Les fils de tétrodes individuels doivent être manipulés avec une légère pression car ils sont fragiles et peuvent facilement sertir si serré trop fort. Remettre le bouchon en alignant les broches d'insectes trous et appuyez sur raccord à la base.
  12. Avec les fils de tétrodes saillie à travers le couvercle, appuyez répondre aux récipients en or à saisir les fils de tétrodes en place et effectuer les raccordements électriques. Environ 50% des fils sera rognée (au-dessus du cap) une fois le réceptacle de l'or est poussé vers le bas. Couper l'excédent de fil qui reste en saillie de la partie supérieure du capuchon. Dans de rares cas (moins de 5%), en poussant le réceptacle de l'or vers le bas va écraser le filet de le briser en dessous réceptacle, résultant dans un canal déconnecté. Cette déconnexion ne peut être réalisée tant que le test d'impédance et les étapes de galvanoplastie (voir 4.7).
  13. Répétez le processus d'emmanchement pour les trois autres tétrodes. Tourner les vis d'entraînement vers la droite pour les déplacer vers le haut et faire en sorte que le mouvement d'entraînement est lisse.

4. Plaqué or de pointes d'électrodes

  1. Indépendamment de ce type de microélectrodes utilisées, les pointes des électrodes doivent être plaqués or afin de réduire l'impédance de pointe. Cela permettra de maximiser la capacité d'enregistrer de manière fiable et discriminer des potentiels d'action seule unité. Testez l'impédance d'électrode en utilisant le dispositif nanoZ Neuralynx. Le nanoZ est un dispositif informatique qui mesure l'impédance et permet de galvanoplastie automatisé.
  2. Première tourner les vis Microdrive vers le bas (sens antihoraire) à leur position la plus basse. Montez ensuite solidement le microdrive sur une pince qui permet l'abaissement dules pointes des électrodes dans la solution de placage or.
  3. Remplissez un tour Delrin avec une solution d'or SIFCO et l'autre tour avec de l'eau distillée. Abaisser les pointes d'électrodes dans la solution d'or.
  4. Branchez le câble USB nanoZ dans un ordinateur basé sur Windows et puis ouvrez le programme nanoZ. Ce programme permettra de donner des lectures d'impédance et d'effectuer la dorure sur chaque canal connecté sur le microdrive.
  5. Accédez au périphérique déroulant et sélectionner le nanoZ, après quoi il affichera "Connexion établie" au bas de la fenêtre. Ensuite, sélectionnez l'adaptateur approprié pour tester dans le menu déroulant. Cliquez sur "impédances de test" et régler la fréquence de test à 1004 Hz (40 cycles, 0 msec pause). Cliquez sur "sonde de test", qui ouvrira la fenêtre "Probe Report" qui affiche tous les canaux disponibles avec leurs MQ lectures. Enregistrer ces valeurs d'impédance en cliquant sur l'icône du disque ou en sélectionnant "Fichier", puis "Enregistrer le rapport".
  6. Ensuite, cliquez sur "CC plaquent" et assignerles valeurs suivantes: Mode = impédances de match, plaquant courant = -1.0 pA, Target = 350 kQ à 1.004 Hz, 5 courses, 5 sec intervalle, 2 sec de pause.
  7. Cliquez sur "Autoplate". Le programme va d'abord lire l'impédance de chaque canal, puis appliquer le courant spécifié à ce canal, re-tester l'impédance et appliquer un courant que nécessaire jusqu'à ce que l'impédance de la cible (ou d'une valeur inférieure) est atteint. Bien que l'objectif est de réduire l'impédance de l'électrode, il est possible que les canaux seront galvanoplastie en dessous des valeurs de 100 kQ. Dans de tels cas, il est possible que les fils voisins sur la tétrode ont été court-circuitées. Dans ce cas, inverser la polarité du courant (+ 1,0 mA) pour éliminer les particules d'or excédentaires, re-tester l'impédance de ce canal, puis répétez la galvanoplastie. Valeurs d'impédance finales typiques sur un faisceau de quatre fils 12,5 uM vont de 150 à 325 kQ.
  8. S'il ya un seul canal qui n'a pas plaqué en dessous de 350 kQ, répétez le processus de galvanoplastie.Le programme vous permet de sauter les canaux qui ont déjà atteint la cible et ne sera canaux de plaque qui ne l'ont pas.
  9. Une fois tous les canaux ont été plaqués à une impédance acceptable, fermez le programme nanoZ et débranchez l'appareil. Soulevez les électrodes sur la solution de placage et de réduire les pointes dans la tour Delrin de l'eau distillée pour rincer les particules d'or excédentaires.
  10. Tournez les vis du disque dans le sens horaire jusqu'à ce que les électrodes sont portées à leur position supérieure. Maintenant, le microdrive et les électrodes sont prêts pour l'implantation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Nous avons décrit un ensemble de techniques pour la construction de micromoteurs légers et compacts pour l'enregistrement de l'unité extracellulaire et l'activité de potentiel de champ chez la souris. En construisant des micromoteurs personnalisés avec des bases façonné en verre acrylique (méthacrylate de méthyle), le système de base peut être facilement adapté pour plusieurs lecteurs et pour le ciblage d'un large éventail de régions neurales. Nous avons réussi à modifier le système pour l'enregistrement de plusieurs cibles du cerveau et avec de grandes baies pour les enregistrements chez la souris. Avec d'autres modifications, des éléments d'entraînement motorisés peuvent être incorporés pour permettre à distance, et le placement des électrodes potentiellement plus précis 7.

Nous tenons à souligner que ces dispositifs d'enregistrement donnent la flexibilité de chercheur en utilisant soit microfils simples ou faisceaux de fils, comme tétrodes. Diamètre microfils uniques plus importantes sont plus robustes et mieux adaptés pour l'enregistrement de LFPs dans le tissu cérébral. WHILE tétrodes peuvent également être utilisés pour enregistrer LFPs, ils sont optimisés pour l'isolement de l'action seule unité potentiels 8, 11. Dans notre laboratoire, des enregistrements stables de simples unités ont été obtenus pour jusqu'à 8 semaines après l'implantation. Toutefois, ces enregistrements ne sont pas les mêmes unités putatives sur toute cette période. Dans nos mains, une seule unité peut être suivie sur plusieurs sessions d'enregistrement (30 minutes chacun) qui s'étendent sur ​​une période de 3 jours, ce qui reflète une stabilité inter-session 10. D'autre part, LFPs robustes et des oscillations du réseau peuvent être enregistrées pendant toute la période post-implantation, notamment avec l'utilisation de fil de plus grand diamètre comme 50 um (0,002 ") fil. Notez que les méthodes décrites ici s'appliquent à l'enregistrement unilatérale d' structures cérébrales, mais ils peuvent être facilement modifiés pour les enregistrements bilatéraux. Par exemple, lors de la construction Microdrive personnalisés, la distance appropriée entre les entraînements doit être déterminé à l'avance afin de soutenirstructures cérébrales cibles nes âgées bilatérale.

Comme composants microdrive devenir plus léger et le logiciel pour analyser des signaux neuronaux s'améliore, la banque de cibles potentielles du cerveau et des hypothèses testables dans les neurosciences continue à se développer. Il est clair que, depuis leur création, 1, 12, les enregistrements du cerveau des animaux qui se comportent éveillés ont considérablement fait progresser notre compréhension de la façon dont les neurones et les réseaux de neurones codent comportemental événements pertinents 3, 4,13,14. En particulier, les enregistrements de cerveau de souris génétiquement modifiées ont permis l'identification des cascades moléculaires qui sont fondamentalement impliqués dans le codage neuronal 15-17. Surtout, la technique a été récemment appliquée aux problèmes cliniquement orientées 17, 18.

Les progrès dans la fabrication de tétrodes et la disponibilité accrue de solutions manufacturés faciliteront encore davantage le mouvement de cette technology en lutte contre les maladies et affections humaines 19, 20. Et tandis que la pénétration des électrodes dans le tissu cérébral est envahissante dans la nature, ces enregistrements offrent des informations précieuses à partir de neurones individuels qui ne peuvent être obtenues avec des technologies telles que l'imagerie fonctionnelle. Ainsi, dans des modèles animaux et les humains, les enregistrements se comporter éveillé en utilisant Microdrive mobiles continueront à fournir des informations indispensables sur les ensembles de neurones, le codage neuronal, la spécificité topographique, et les oscillations du réseau dans le cerveau.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents.

Acknowledgments

Nous remercions Daniel Carpi pour son aide et des premières contributions à ce projet. Nous remercions également Lucrecia Novoa pour son aide avec des illustrations et des images. Ce travail a été soutenu par le NIH / NIAID programme de subvention 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).
Construction de tableaux Microdrive pour les enregistrements de neurones chroniques chez la souris Behaving Awake
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