Summary
마우스의 뇌 신호의 생체 전기 생리학 기록에 대한 마이크로 드라이브의 설계와 어셈블리가 설명되어 있습니다. 튼튼한 driveable 캐리어 미세 번들을 부착하여,이 기술은 장기적이고 안정적인 신경 녹음을 허용합니다. 경량 디자인은 동물 다음과 같은 드라이브 주입에 의한 제한 행위 성능을 할 수 있습니다.
Abstract
동물 실험 관련 업무에 종사하는대로 자유롭게 행동 동물의 두뇌에서 최첨단의 전기 생리학 녹음, 연구자가 동시에 각각의 세포에서 신경 및 행동 잠재력의 인구에서 현지 필드 잠재력 (LFPs) 검사 할 수 있습니다. 만성 이식 마이크로 드라이브는 몇 주간의 기간 동안 지속하는 두뇌 녹음을 허용합니다. 소형 드라이브 및 경량의 구성 요소는 마우스와 같은 작은 포유 동물에서 발생하는 이러한 장기 녹음을 허용합니다. 각 전선은 12.5 ㎛의 직경을 가지고있는 네 개의 전극을 단단히 꼰 번들로 구성 tetrodes를 사용하여, 그것은 이러한 대뇌 피질, 해마, 그리고 subiculum의 등의 표면 뇌 영역에서 생리 활성 뉴런을 분리 할 수 있습니다뿐만 아니라, 이러한 선조체와 편도로 깊은 지역으로. 동물이 varie를 가진 도전으로 또한,이 기술은 안정성, 고 충실도 신경 녹음을 확실히행동 작업의 타이. 이 원고는 마우스 뇌에서 기록하는 최적화 된 여러 가지 기술에 대해 설명합니다. 첫 번째 KΩ의 범위 MΩ에서 자신의 임피던스를 줄이기 위해 자신의 팁을, 우리는 tetrodes를 조작 driveable 튜브에로드하는 방법을 보여줍니다, 골드 플레이트. 둘째로, 우리는 휴대하고 저렴한 재료의 사용과 수직 tetrodes 이동에 대한 사용자 지정 마이크로 드라이브 어셈블리를 구성하는 방법을 보여줍니다. 셋째, 우리는 독립적으로 이동 tetrodes을 수행하도록 설계 시판의 마이크로 드라이브 (Neuralynx VersaDrive)을 조립하는 단계를 보여줍니다. 마지막으로, 우리는 생쥐의 등쪽 subiculum의에서 얻은 현지 필드 잠재력과 하나의 단위 신호의 대표적인 결과를 제시한다. 이 기술은 쉽게 전극 배열과 마우스 뇌의 녹화 계획의 다른 유형을 수용하기 위해 변경 될 수 있습니다.
Introduction
생체 내에서 세포 신경 신호를 기록하기위한 미세 기술의 사용은 신경 과학 1, 2 긴 소중한 전통을 가지고있다. 자유롭게 행동 동물에있는 많은 뇌 영역에서 전기적 활동을 기록하는 기능은, 그러나, 3보다 정교하고 사용자 친화적되고 수집, 분석 및 신경 신호의 차별에 대한 소프트웨어 패키지로 점차 일반화되고 더 최근의 기술 4. 소프트웨어 측면에서 기술 진보는 또한 쥐와 같은 작은 포유 동물에 녹음 충분히 조정 된 이식 장치의 무게와 부피의 감소, 동반되었다. 경량 (주로 플라스틱) 구성 요소를 사용하여, 연구진은 전극 또는 뇌 영역의 다양한 5-7를 대상으로 tetrodes의 독립적 인 위치를 허용 마이크로 드라이브를 구성 할 수 있습니다. 등으로도 깊은 두뇌 구조편도 6 선조체 5, 일상적으로 적절 긴 드라이브 나사의 선택으로 타겟팅 할 수 있습니다. 이 기록 기술은 9 연구진은 고 충실도 신경 신호를 얻을 수 있도록하고 단일 뉴런의 전기적 활동과 등록에 세포 내 8을 기록했다. 이식 10 후 최대 2 개월에 대한 마이크로 드라이브의 이러한 유형을 사용하여, 우리는 성공적으로 생쥐 단일 단위를 기록했다. 또한, 장치 (약 1.5 ~ 2.0 g)의 가벼운 특성은 많은 행동 작업의 비 이식 마우스에 필적 행동 성과 귀착되었다. 특히, 이식 생쥐 소설 물체 인식 작업 (10)와 객체 장소 작업 (게시되지 않은 데이터)의 정상 성능을 나타내는 것을 증명하고있다.
여러 tetrodes에 결합 마이크로 드라이브의 사용은 연구자 네트워크 수준에서 신경 활동을 모니터링하고 분석 할 수 있습니다또한 두뇌에서 여러 단일 장치에서 녹화하는 동안. 이 tetrodes와 녹음 장치 식별을 위해 몇 가지 주요 장점을 가지고 있으며, 높은 정확도의 수집 및 여러 단일 유닛 (11)의 차별을 할 수 있습니다. 우리는 제조 및 골드 플레이트 사극 번들하고 이후 driveable 전극 사업자에로드하는 방법에 대해 설명합니다. 우리가 설명하는 드라이브 캐리어의 한 종류 시중이고 다른 하나는 자원의 상당한 투자하지 않고 여러 사업자와 사극 준비를 수용 할 수있는 간단하지만 쉽게 확장 드라이브 디자인입니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 사극 제작
- 캘리포니아 미세 와이어에서 절연 12.5 μm의 (0.0005 ") 직경의 코어 백금 - 이리듐 와이어를 사용하여 시작합니다. 전선의 길이가 목표 구조에 대한 적절한 길이로 절단해야합니다. 예를 들어, 적어도 30 ㎝ 길이로 선을 자르 지느러미 subiculum의 또는 해마를 대상으로합니다.
- 길이 15cm 될 두 개의 병렬 전선이 있도록 중앙에 와이어를 접습니다. 길이 7.5 cm의 네 개의 평행 한 선을 형성하는 수평 팔을 통해이 와이어의 중간 점을 주름 잡아 드리운다. 다음 네 개의 와이어 번들을 생성, 주름 잡아 드리 워진 전선의 아래쪽에있는 고무 코팅 클립을 첨부합니다.
- 고무 철사 긴장되어 있는지 확인하는 모터 사극 스피너에 클립,하지만 회전 과정에서 중단되므로 너무 팽팽하거나 베어링없는 무게를 놓습니다.
- "수동"모드로 사극 스피너를 전환하고 시계 방향으로 와이어를 회전하는 "오른쪽"으로 조이스틱을 누릅니다. 회사극을 형성하는 네 개의 와이어 꽉 번들을 만들고, 약 2 Hz로 회전합니다.
- 조이스틱 "최대"를 눌러 정지 후 80 시계 방향으로 회전을 적용합니다. 이 일시 정지 모터 회 전자됩니다. 다음으로, 사극에 긴장을 해제하기 위해 20 반 시계 방향 ( "왼쪽") 회전을 적용합니다. 와이어의 길이 당 회전의 마지막 숫자는 미크론 당 8 회전해야합니다.
- VG 채권 코트를 용융하여 함께 전선을 융합하기 위해, 400도 최대가 낮은 설정 1에 가열 총을 사용합니다. 히트 건과 와이어에서 1 ~ 2 cm의 보유 및 여러 다른 각도에서 약 5 초 동안 와이어의 직선 길이를 아래로 총을 실행합니다. 지속적으로 열 총을 청소하고이 HML 절연 녹아 와이어 번들 내에서 함께 융합하는 원인이되므로 단일 위치를 유지하지 있는지 확인하십시오.
- 사극 (수평 팔) 근처의 상단에 상처를 만든 다음 하단에있는 클립에서 사극을 해제. 사극의 한 쪽 끝에서 네 개의 개별 전선이 있도록 단일 루프를 잘라,이 와이어는 전기적 이후 단계에서 골드 핀 또는 회로 기판에 연결됩니다.
- 드라이브가 완료 될 때까지 저장을위한 먼지가없는 지주 상자에 완성 된 사극을 놓습니다.
2. 사용자 정의 마이크로 드라이브 어셈블리
- 먼저 마이크로 드라이브 (들)을 보유 할 기반을 구축합니다. 그것은 보안 및 두개골의 정중선을 따라 배치되어있는 경우 이식 마이크로 드라이브의 기본은 일반적으로 가장 안정적이다. 이 프로토콜은 네 개의 폴리 아미드 튜브 캐리어를 개최하는 단일 마이크로 드라이브와 기반을 구축하는 단계를 설명합니다. 필요에 따라 마이크로 드라이브와 튜브를 쉽게 추가 할 수 있습니다.
- 그것은 머리에 이식 한 후 마우스 드라이브 자유롭게 이동 할 수 모양으로 약 20mm 사각형 플렉시 유리 아크릴의 조각 (두께 5mm)과 모래 아크릴로 시작합니다.
- 다음으로, 드라이브 유닛을 조립합니다. 3 사용자 정의 사용드라이브 나사를 수행한다 0.3 X 6.3 mm 황동 가이드. 수직 함께 첫째, 솔더 두 황동 가이드. 수평 조각은 아크릴베이스에 붙어있을 것입니다 반면 수직 황동 가이드는, 드라이브 나사와 전극을 개최한다.
- 함께 납땜 황동 조각 한 후, 가이드의 상단을 통해 델 플라스틱 블록으로 납작 머리 황동 나사를 전달하여 드라이브 자체 조립을 시작합니다. 사각형 블록은 스레드 구멍이 가이드에서 아주 약간 튀어 나온 블록의 한면의 결과로, 약간 오프 센터 (0.2 mm)에 의해되도록 설계되어 있습니다. 이 전극을 들고 폴리 아미드 튜브 앉을 측면입니다.
- 너트가 거의 가이드의 하단을 터치 할 때까지 가이드 내부 델린 블록 및 모든 방법을 통해 나사, 육각 황동 너트에 실을 꿰다. 완전히 너트를 조이지 말고 너트와 나사를 조인하기 위해 끝에 솔더의 소량 용해하지만 조심하지에 납땜 anyt되고가이드 힝. 이제 나사를 따라 수직, 나사를 돌리면 델 블록 업 (시계 방향)으로 이동해야하고 아래 (시계 반대 방향). 납땜 너트 과거 돌출하는 스레드를 잘라.
- 드라이브가 조립되면, 아크릴베이스로 돌아가서 전극 드라이브에있을 것이다 3mm 폭 슬롯을 잘라. 슬롯을 통해 수평 황동 가이드를 통과하고베이스에 조각을 확보하기 위해 cryanoacrylate 접착제를 사용합니다.
- 그 자리에 확보하기 위해 바이스에 아크릴베이스를 놓습니다. 베이스의 상단에 전자 인터페이스 보드 (EIB)을 배치하고 두 개의 나사 구멍의 위치를 표시합니다. EIBs은 전극 와이어와 프리 앰프의 headstage 사이의 신호 연결을 제공하는 마이크로 칩이다. 1.5 mm 팁 드릴 비트를 사용하여 조심스럽게베이스의 상단에 위치에 EIB를 개최한다 나사 자국에 구멍을 뚫습니다. 구멍에 EIB 및 스레드 개의 황동 나사를 놓습니다.
- POLYAM 네 7mm 길이의 조각을 잘라 마이크로 해부 가위를 사용하여IDE 튜브. 접힌 실험실 테이프 조각에 서로 옆에 네 개의 튜브 라인입니다. 튜브 자체 내에서 접착제를 얻을 수없는 그들을 함께 결합하지만,주의를 취할 중심으로 시아 노 아크릴 레이트 적용됩니다. 결합 된 튜브가 완전히 건조하도록 허용합니다.
- EIB 칩이 수직 및 드라이브가 위로 향하게 튀어 나온 델 블록과 수평으로 위치하도록 90도 이렇게 드라이브 기반을 돌립니다. 주의 덩어리는 접착제에있는 네 개의 결합 튜브를 배치, 해부 현미경을 통해 델의 얼굴에 시아 노 아크릴 레이트의 소량 찾고있다. 접착제가 드라이브를 이동하기 전에 완전히 설정할 수 있습니다.
- 폴리 아미드 튜브가 단단하게 고정하고 전체 어셈블리 가이드를 만지거나 어떤 저항을 충족하지 않고 부드럽게 이동하는 것을 테스트합니다.
- 다음 접지 나사를 준비하고 EIB에 접지선을 연결합니다. 황동 나사 (3 / 32 ")를 복용하고 단지 1-2 스레드가 유지 될 때까지 스레드를 연마하여 접지 나사를 확인합니다.이 있어야합니다 ~이 나사 등의 1mm는 두개골 내에서 앉을 뇌 조직을 침투하기위한 것이 아닙니다.
- 구리 와이어의 30 mm 길이 (여기서 동물 땅을 배치 두개골의 정확한 길이에 따라 달라집니다)을 잘라. 구리 와이어는 100이어야한다 - 500 μM (0.004-0.02 ") 직경이 38 AWG 통해 24 AWG 와이어에 거의 동일 구리 와이어의 양쪽에 땜납 플럭스를 적용 한 쪽 끝에서, 솔더 접지 나사가 있습니다.. 와이어. 다른 쪽 끝에서, 솔더 EIB 골드 핀입니다.이 접지선은 따로 설정할 수 있으며 이식 수술시 이후 EIB에 연결되어 있습니다.
- 다음 단계는 폴리 아미드 튜브를 통해 전극을 안내하고 EIB 칩 채널 구멍에 연결하는 것입니다. 완전히 튜브가 위쪽 위치에되도록 시계 방향으로 드라이브 나사를 돌립니다.
- 단일 전극의 경우, Stableohm 50 μM 와이어의 50 mm 길이를 잘라 한 폴리 아미드 튜브를 통해 안내, 그것 (subiculum의를 대상으로 또는 튜브 끝을지나 최소 2.0 mm를 확장 할 수 있도록해마). 튜브에 와이어를 부착하고 와이어의 움직임을 방지 튜브의 상단에있는 시아 노 아크릴 레이트의 작은 방울을 적용합니다. 다음으로, 골드 핀을 사용하여 EIB 채널 구멍에 와이어의 느슨한 끝을 연결합니다. 좋은 가위 초과 와이어를 잘라. 다른 미세 전극을 반복합니다.
- tetrodes를 연결, 하나의 사극을 저장 상자에서 완료 가라. 하나의 폴리 아미드 튜브를 통해 사극의 융합 끝을 안내하고 튜브 끝 (subiculum의 또는 해마)을지나 최소 2.0 mm를 확장 할 수 있습니다. 튜브에 사극을 부착하고 이동을 방지 튜브의 상단에있는 시아 노 아크릴 레이트의 작은 방울을 적용합니다. 사극의 다른 쪽 끝에서 네 개의 느슨한 전선을 타고 골드 핀을 사용하여 EIB 채널 구멍에 각각 와이어를 연결합니다. 초과 와이어를 잘라. 다른 tetrodes을 반복합니다.
3. VersaDrive 조립
- 이베이스 인클로저 구성 및 모자 piec를, 네 사극의 VersaDrive 구축 시작에스.
- 10mm 한 폴리 아미드 튜브를 잘라 사극 캐리어의 작은 구멍을 통해 안내합니다. 튜브가 아주 약간 캐리어 (0.5 mm)을지나 확장 할 수 있습니다. 에폭시 튜브 자체에 갈 수 있도록 않도록주의하면서 자리에 접착제 폴리 아미드 튜브에 5 분 에폭시를 사용합니다. 다른 세 튜브 및 사업자에 대해이 단계를 반복합니다.
- 에폭시 완전히 설정 한 후, VersaDrive 자료에있는 네 개의 구멍 중 하나를 통해 각각의 폴리 아미드 튜브를 안내합니다. 네 개의 튜브가 구멍을 통해 일단, 외부 구멍을 통해 곤충 핀을 누르면,이 라인에서 사극 캐리어를 누른 상태에서 이동하는 캐리어 레일 역할을합니다. 세 가지 다른 사업자에 대해이 단계를 반복합니다.
- 캡 기지를 커버 사극 항공사는 뚜껑에 상주하도록 캡을 가지고 네 개의 곤충 핀으로 줄. 모자에 적절한 구멍을 통해와 사극 캐리어에 실 1mm × 5 mm 기계 나사. 이 캐리어를 아래로 이동 드라이브 나사 될 것입니다. 대표다른 세 개의 나사를 위해 이것을 먹는다.
- 사극 사업자가 자신의 최고 위치에 있으며 폴리 아미드 튜브 캡 구멍을 통해 표시 될 때까지 시계 방향으로 나사를 모두 켭니다. 미세 마이크로 해부 가위를 사용하여, (1 ㎜) 바로 아래 네 개의 폴리 아미드 튜브 같은 길이가되도록 기반을 튜브를 잘라.
- 해부 현미경을 사용하여 조심스럽게 폴리 아미드 튜브를 통해 하나의 사극에 실을 꿰다. 그것은 어떤 꼬임이나 굴곡이 매우 어려운 완전히 통해 사극을 스레드로 할 것 같은 튜브를 통해 완벽하게 똑바로 전진으로 사극 선을 유지하는 것이 중요합니다. 다른 세 tetrodes을 반복합니다.
- 모든 tetrodes가 튜브에 한 번 신중하게 각각의 튜브 내에서 tetrodes을 확보, 각 튜브의 상단에 시아 노 아크릴 레이트의 작은 방울을 적용합니다. 사업자 간 또는 캡을 통해 튀어 나와있는 느슨한 사극 와이어에 대한 시아 노 아크릴 레이트 (cyanoacrylate)를 얻을 수없는주의를 가져 가라.
- 그들은 단지 관을지나 확장되도록 tetrodes를 잘라2.0 mm (subiculum의 또는 해마). 다음 VersaDrive 지그에 드라이브베이스 (네 곤충 핀 삽입으로) 배치합니다. 지그의 나머지 절반은 채널 연결을 만들기위한 모든 콘센트 구멍이 VersaDrive 뚜껑을 개최한다.
- 완전히 tetrodes가 가장 낮은 위치에 있도록 시계 반대 방향으로 드라이브 나사를 돌립니다.
- 금 콘센트에 사극 와이어를 연결하기 전에 먼저 캡 접지 와이어를 연결합니다. VersaDrive 캡 구멍의 두 행의 중앙 위치에서 접지 연결을위한 두 개의 핀 구멍이 있습니다. 최소 30mm (여기서 땅을 배치 두개골에 따라 다름)의 구리 전선을 절단하고 이러한 가운데 구멍 중 하나를 통해 안내합니다. 구리 와이어는 100이어야한다 - 500 μM (0.004-0.02 ") 직경이 38 AWG 통해 24 AWG 와이어에 거의 동일 장소에있는 구리 와이어를 잡아 초과 와이어를 트림 구멍을 통해 골드 소켓을 누릅니다.. 구리 와이어의 다른 끝에, 플럭스 및 solde을 적용접지 나사에 R이 선 끝 (2.11를 참조하십시오.). 두 번째 접지 와이어에 대해이 단계를 반복합니다.
- 다음으로, 모든 느슨한 사극 와이어 (총 여섯이 있어야한다) 캡 각각의 콘센트 구멍을 통해 안내합니다. 그것은 하나의 사극으로 시작하고 바로 위에 끝날 적절한 네 개의 구멍에 각각 와이어를 스레드하는 것이 좋습니다. 그들은 허약 너무 단단히 사로 잡혔다하면 쉽게 압착 수있는 개별 사극 와이어는 가벼운 압력으로 취급되어야한다. 곤충 핀 구멍을 일렬로 캡을 설치하고 기본 피팅을 누릅니다.
- 사극 선이 캡을 통해 튀어 나온 자리에 사극 와이어를 캡처하고 전기 연결을 만들기 위해 금 콘센트에 맞게 키를 누릅니다. 금 콘센트가 푸시 다운되면 전선의 약 50 % (캡 이상) 잘립니다 될 것입니다. 캡의 상단에서 튀어 유지 초과 와이어를 잘라. 드문 경우에 (5 % 미만), 아래로 금 소켓을 추진하는 것은 선을 분쇄한다와 연결 채널의 결과로, 콘센트 아래를 휴식. 이 분리는 임피던스 테스트 및 전기 단계 (4.7 참조)까지 실현되지 않을 수 있습니다.
- 세 가지 다른 tetrodes에 대한 압입 과정을 반복합니다. 상단으로 다시 이동하기 위해 시계 방향으로 드라이브 나사를 돌려 드라이브 움직임이 부드러운 있는지 확인합니다.
4. 전극 팁의 금 도금
- 에 관계없이 어떤 사용되는 미세 전극의 종류, 전극 팁 팁 임피던스를 줄이기 위해 금으로 도금해야한다. 이 안정적으로 기록하고 하나의 단위 활동 전위를 구별 할 수있는 능력을 극대화 할 것입니다. Neuralynx nanoZ 장치를 사용하여 전극 임피던스를 테스트합니다. nanoZ 임피던스를 측정하고 자동으로 전기를 허용하는 컴퓨터 기반의 장치입니다.
- 먼저 가장 낮은 위치 (시계 반대 방향)으로 다운 마이크로 드라이브 나사를 켜십시오. 그런 다음 안전의 저하 있도록 클램프 마이크로 드라이브를 마운트금 도금 용액에 전극의 끝.
- SIFCO 금 용액 및 증류수로 다른 타워 하나 델린 탑을 입력합니다. 금 용액에 전극의 끝 부분을 낮 춥니 다.
- 다음 nanoZ USB Windows 기반 컴퓨터에 케이블을 연결하십시오 nanoZ 프로그램을 엽니 다. 이 프로그램은 임피던스 측정 값을 제공하고 마이크로 드라이브의 연결된 각 채널에 금 도금을 수행합니다.
- 드롭 다운 장치로 이동 한 후이 창의 하단에 "연결이 설정"이 표시됩니다 nanoZ을 선택합니다. 다음 드롭 다운 메뉴에서 테스트에 대한 적절한 어댑터를 선택합니다. "테스트 임피던스"를 클릭 1,004 Hz에서 (40 회, 0 밀리 초 일시 정지)에 테스트 주파수를 설정합니다. 그들의 MΩ 판독 가능한 모든 채널을 보여줍니다 "검사 보고서"창을 엽니 다되는, "테스트 프로브"를 클릭하십시오. 디스크 아이콘을 클릭하거나 "파일"을 선택하여 이러한 임피던스 값을 저장 한 후 "보고서 저장"을 선택합니다.
- 다음으로, "DC 전기"를 클릭하고 할당다음 값 : 모드 = 경기 임피던스, 전류 = -1.0 μA, 목표 = 350 KΩ 1,004 Hz에서 5 실행, 5 초 간격, 2 초 일시 정지 도금.
- "Autoplate"을 클릭합니다. 이 프로그램은 먼저 해당 채널에 지정된 전류를 적용 한 후 각 채널의 임피던스를 읽을 것이다, 임피던스를 다시 테스트 대상 임피던스 (또는 낮은 값)에 도달 할 때까지 필요에 따라 현재 적용됩니다. 목표는 전극 임피던스를 줄일 수 있지만, 그것은 채널 100 KΩ의 값 이하로 전기 않을 수 있습니다. 이러한 경우에는, 그것은 사극에 인접한 전선이 함께 단락되었을 가능성도 있습니다. 이 경우, 초과하는 금 입자를 제거하는 채널의 임피던스를 다시 테스트하고 전기 도금을 반복하는 현재의 극성 (+ 1.0 μA) 역. 325 KΩ - 네 12.5 μM 와이어 번들 대개 마지막 임피던스 값은 150에서 다양합니다.
- 350 KΩ 이하로 도금되지 않은 단일 채널이있는 경우, 전기 도금을하는 과정을 반복합니다.이 프로그램은 이미 목표에 도달 한 채널을 통해 건너 뛰고하지 않은 것입니다 만 플레이트 채널합니다.
- 일단 모든 채널이 허용 임피던스 도금 된, nanoZ 프로그램을 닫고 장치를 분리합니다. 도금 용액의 전극을 올리고 과잉 금 입자를 씻어하기 위해 증류수 델 타워에 팁을 낮 춥니 다.
- 전극이 그들의 최고 위치로 발생하는 때까지 시계 방향으로 드라이브 나사를 돌립니다. 이제 마이크로 드라이브와 전극 이식을위한 준비가되어 있습니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
우리는 세포 단위와 마우스 필드 잠재력 활동의 기록을 위해 빛과 소형 마이크로 드라이브를 구성하는 기술의 집합을 설명했습니다. 아크릴 유리 (메틸 메타 크릴 레이트)에서 유행 기지와 사용자 정의 마이크로 드라이브를 구축하여, 핵심 시스템은 쉽게 여러 드라이브 및 신경 영역의 다양한 배열의 타겟팅 적용 할 수 있습니다. 우리는 성공적으로 여러 뇌의 대상에서 녹음 및 마우스에서 레코딩을위한 큰 어레이 시스템을 수정했습니다. 추가 수정과, 동력 구동 요소는 원격 있도록 통합 될 수 있으며, 잠재적으로 더 정확한 전극 배치 7.
우리는이 기록 장치 단일 microwires 또는 tetrodes 같은 와이어 번들 중 하나를 활용에서 연구원 유연성을 제공 것을 강조하고 싶습니다. 큰 직경의 단일 microwires 더 강력하고 뇌 조직 내 LFPs의 기록에 더 적합합니다. WHI르 tetrodes도 LFPs을 기록하는 데 사용할 수 있습니다, 그들은 하나의 단위 작업의 분리 가능성 8, 11에 최적화되어 있습니다. 우리 연구실에서는 단일 단위의 안정적인 기록은 이식 후 주에서 8 주를 위해 얻어졌다. 그러나 이러한 기록은 전체 시간에 같은 추정 단위 없습니다. 우리 손에, 단일 단위 간 세션 안정성 10을 반영하여 3 일의 기간에 걸쳐 여러 녹음 세션 (30 분마다)에 따라 할 수있다. 반면에, 강력한 LFPs 및 네트워크 진동은 특히 50 μm의 (0.002 ") 와이어와 같은 큰 직경 와이어의 사용으로, 전체 착상 기간 동안 기록 할 수 있습니다. 참고 여기에 설명 된 방법의 일방적 녹음에 적용 뇌 구조,하지만 그들은 쉽게 양자 녹음이 변경 될 수 있습니다. 예를 들어, 사용자 정의 마이크로 드라이브를 구축 할 때, 드라이브 사이에 적절한 거리를 버티기 위해 미리 결정해야한다양측 erly 대상 뇌 구조.
마이크로 드라이브 구성 요소가 더 가볍고되고 신경 신호를 분석하는 소프트웨어 향상으로, 신경 과학에서 잠재적 인 뇌 목표와 검증 가능한 가설의 라이브러리는 확장을 계속하고 있습니다. 그것은 년 이후 처음 1, 12, 깨어있는 행동 동물의 뇌 기록은 크게 신경 뉴런과 네트워크 행동으로 관련 이벤트 3, 4,13,14를 인코딩하는 방법에 대한 우리의 이해를 진행했습니다 분명하다. 특히, 유전자 변형 생쥐에서 뇌 녹음 결정적으로 신경 인코딩 15-17에 관여하는 분자 폭포의 식별을 허용했다. 중요한 기술은 최근에 임상 중심의 문제 17, 18에 적용되었습니다.
tetrodes의 제작 및 제조 솔루션의 가용성 향상의 발전은 더 이상이 technolog의의 이동을 용이하게인간의 질병 및 질병 19 일 20 주소에 y를 입력합니다. 뇌 조직에 전극의 침투 자연의 침략하면서,이 녹음은 기능적 이미징 기술로 얻을 수없는 개별 뉴런에서 귀중한 정보를 제공합니다. 따라서, 동물 모델과 인간 모두에서 움직일 수있는 마이크로 드라이브를 사용 깨어 행동 기록은 뇌 내 신경 앙상블, 신경 코딩, 지형 특성, 네트워크 진동에 대한 필수 정보를 제공 할 것입니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
Acknowledgments
우리는 그의 도움이 프로젝트 초기에 공헌 다니엘 카르 감사합니다. 우리는 또한 삽화와 이미지 그녀의 도움 루크레시아 노 보아 주셔서 감사합니다. 이 작품은 NIH / NIAID 프로그램에 부여 5P01AI073693-03에 의해 지원되었다.
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. |
|||
References
- Recce, M. L., O'Keefe, J. The tetrode: a new technique for multi-unit extracellular recording. Soc. Neurosci. Abstr. 15, 1250 (1989).
- O'Keefe, J., Recce, M. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3, 317-330 (1993).
- Chen, G., Wang, L. P., Tsien, J. Z. Neural population-level memory traces in the mouse hippocampus. PLoS ONE. 4 (12), e8256 (2009).
- 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).
- 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).
- Seidenbecher, T., Laxmi, R., et al. Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval. Science. 301 (5634), 846-850 (2003).
- Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).
- 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).
- 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).
- Chang, E. H., Huerta, P. T. Neurophysiological correlates of object recognition in the dorsal subiculum. Front. Behav. Neurosci. 6, 46 (2012).
- 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).
- 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).
- Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
- Buzsáki, G. Rhythms of the Brain. , Oxford University Press. Oxford, U.K. (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sigurdsson, T., Stark, K. L., et al. Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia. Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).
- 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).
- Cash, S. S., Halgren, E., et al. The human K-complex represents an isolated cortical down-state. Science. 324 (5930), 1084-1087 (2009).
