En prosedyre for Implanting Organiserte Arrays av Microwires for Single-unit Recordings i Awake, Oppfører Dyr

Summary

Implantere organisert matriser av microwires for bruk i enkelt enhet elektrofysiologiske opptak presenterer en rekke tekniske utfordringer. Metoder for utførelse av denne teknikk og utstyr som er nødvendig, er beskrevet. Dessuten er den reelle bruken av organiserte Micro arrays for å spille inn fra forskjellige nevrale underregioner med høy romlig selektivitet diskutert.

Abstract

In vivo elektrofysiologiske opptak i våken, oppfører dyret gi en kraftig metode for å forstå nevrale signal på enkelt-celle-nivå. Den teknikken tillater forskere å undersøke timelig og regionalt bestemte avfyring mønstre for å korrelere innspilte aksjonspotensialer med pågående oppførsel. Videre kan enkelt enhet opptak kombineres med en mengde andre teknikker for å produsere omfattende forklaringer av nervefunksjoner. I denne artikkelen beskriver vi anestesi og forberedelse for mikrotråden implantasjon. Deretter vi nummerere nødvendig utstyr og kirurgiske tiltak for å nøyaktig sette inn en mikrotråden matrisen i en målstruktur. Til slutt, vi kort beskrive det utstyret som brukes til å ta opp fra hver enkelt elektrode i rekken. De faste Micro arrays beskrevet er godt egnet for kronisk implantasjon og gir mulighet for langsgående opptak av nevrale data i nesten eventuelle atferds forberedelserpå. Vi diskuterer tracing elektrode spor å triangulere Micro stillinger samt måter å kombinere mikrotråden implantasjon med immunhistokjemiske teknikker for å øke den anatomiske spesifisitet av innspilte resultater.

Introduction

Elektrofysiologiske opptak tillate forskere å undersøke de elektriske egenskapene til biologiske celler. I sentralnervesystemet, hvor elektriske impulser tjene som en signaleringsmekanisme, disse platene er av særlig betydning for forståelse av neural funksjon ^1-2. Under enkelt enhet opptak i oppfører dyr, en microelectrode som har blitt satt inn i hjernen er i stand til å registrere endringer i en nevron generasjon av aksjonspotensialer over tid.

Mens mange teknikker tillater en å ta opp hjerneaktivitet, er enkeltenhet elektro en av de mest presise metoder ved at oppløsningen i én nervecelle-nivå. Når en høy grad av romlig spesifisitet ønskes, kan microwires anvendes til å målrette diskrete sub-nuclei eller ensembler av celler i brain3. Single-unit innspillinger også dra nytte av høy tidsoppløsning som opptak er nøyaktig på mikronivå. Og in vivo entelefonopptak tillate intakte krets, med det naturlige miljøet av afferente og efferente projeksjoner, systemisk kjemiske og hormonelle påvirkninger, og fysiologiske parametre. Nevrale signaler er utledet fra sanseinntrykk, motorisk adferd, kognitiv behandling, nevrokjemi / farmakologi, eller en kombinasjon. Følgelig, segregering av sensoriske, motoriske, kognitive, og kjemisk påvirkning nødvendiggjennomtenkt eksperimenter med effektive situasjoner og kontroller som kan gi rom for vurdering av hver av de nevnte påvirkninger. Alt i alt, opptak i oppfører dyr tillate forskere å observere integrering av flere kilder til informasjon innen en fungerende krets og å utlede en mer omfattende modell av kretsen funksjon.

Single-unit innspillinger også lider av en rekke ulemper som noen eksperimentator bør være klar over. Først og fremst, kan opptak være vanskelig å gjennomføre. Faktisk egenskaper the heads forsterkere og de ​​implanterte microwires som gir mulighet for romlig og tidsmessig spesifisitet i disse innspillingene gjør også opptak utsatt for påvirkning av utenforliggende elektriske signaler (dvs. elektrisk "støy"). Følgelig, evnen til å feilsøke problemer i en elektrosystem krever et velutviklet teknisk forståelse av elektrofysiologiske prinsipper og apparater. Det er også viktig å merke seg at, under visse omstendigheter, kan registrerte elektriske signaler i ekstracellulære opptak representerer summering av flere nervesignaler. Dessuten kan generalizability av enkelt-enhet aktivitet for å populasjon aktivitet innenfor et målområde ofte være begrenset av graden av cellulær heterogenitet innenfor målområdet (men se Cardin ^4). For eksempel kan elektrodene være forutinntatt mot opptak av høy amplitude utgang nevroner i stedet for andre celler. Interpretability av single-enhet opptak økesved å kombinere opptak med andre teknikker, inkludert, men ikke begrenset til, elektrisk (orthodromic eller antidromic), kjemiske (f.eks iontoforetisk eller designer reseptor) eller optogenetic stimulering ^4, midlertidige nevrale inactivations, motoriske undersøkelser ^5, frakoblingsprosedyrer, eller immunhistokjemi ^tre.

I den protokoll som følger vil vi nummerere materialene og trinnene som er nødvendig for å implantere en organisert mikrotråd matrise hos rotte (selv protokollen kan tilpasses for bruk i andre arter). Prosedyren og stil av faste matriser brukes i vårt laboratorium har vist seg pålitelig for langsgående opptak og kan opprettholde innspillinger av samme nervecellen i over en måneds tid ^6-8. Dette gjør denne prosedyren ideell for å undersøke phasic responser til eksperimentelle stimuli, plast endringer i nevrale responser, eller mekanismer for læring og motivasjon.

Protocol

Den ytterste forsiktighet må tas for å opprettholde aseptiske forhold (som beskrevet i Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr ⁹⁾ mens forbereder og gjennomfører følgende prosedyre. Følgende protokoll er i samsvar med Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr, og har blitt godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité, Rutgers University. Det er anslått at de etterfølgende fremgangsmåter krever 3-6 timer for å fullføre.

Implantering av Micro Array:

1. Plasser dyr under anestesi ved bruk av 50 mg / kg natrium-pentobarbital (ip) og administrere 10 mg / kg atropin metyl nitrat (IP; glycopyrrolate kan være substituert) og 0,25 mg penicillin (300 000 U / ml im) for å holde åndedrettsfunksjonen og hindre smitte , henholdsvis.
   Merk: Med 3-6 timers lengde på denne implantasjon kirurgi, er natrium pentobarbital brukes fordi det er kostnadseffektivt og begrenser menneskers eksponering forbedøvelsesmidler (som kan oppstå ved langvarig bruk av gass bedøvelse) samtidig gir langvarig bedøvelse. Substitusjon av andre anestetika er akseptabelt.
2. Kontroller at bedøvelsen har virket ved hjelp av halen klype test før du fortsetter.
3. Når det er nødvendig, gir vekslende injeksjoner av ketamin-hydroklorid (60 mg / kg IP) og natrium pentobarbital (5-10 mg / kg IP) for å opprettholde anestesi i løpet av operasjonen.
4. Barbere hodebunnen med en # 22 skalpell blad.
5. Desinfiser barbert hodebunn med povidonjodid.
6. Gi subkutane injeksjoner av bupivacaine (~ 1 mg / kg SC spredt over 4 injeksjonssteder) til lokalt bedøve hodebunnen. Tillat 5-10 min for lokalbedøvelse for å tre i kraft.
7. Plasser en ophthalmic smøremiddel over øynene for å opprettholde fuktigheten under anestesi.
8. Sikre dyret inn i øret barer og nese klemme av en stereotaksisk apparat.
9. Bruk visuelle landemerker (for eksempel en horisontal bar på stereotaxic ramme) til ca nivå dyrets hode. Dette trinnet er kun ment til ca nivå skallen.
10. Lag et snitt langs midtlinjen av hodebunnen ved hjelp av en # 11 skalpellblad montert på en skalpell holderen. Snittet skal strekke seg fra like bak ørene til den bakre del av nesebenet.
11. Ved hjelp av en disseksjon spatel, tømme skallen av all gjenværende vev til begge laterale skallen rygger og bakre skalle ridge er nådd.
12. Trekk tilbake huden rundt snittet hjelp av en rekke hemostats (6x).
13. Rengjør skallen på noe blod og la den tørke. Hvis noen gjenværende blødning oppstår, avslutte rest blødning med en liten cauterizing verktøy. Å sikre at hodeskallen forblir rent og tørt tillater dental akryl benyttes i etterfølgende trinn for å binde til skallen permanent.
14. Mark bregma og lambda (figur 2D) ved å interpolere krysset av skallen sting. En dissekere microscope er det nødvendig å nøyaktig markere disse stillinger.
15. Fest en liten spiss gjenstand (f.eks en nål eller dental drill bit) til en stereotaxic arm og senke den for å fastslå dorsal / ventral (DV) koordinere av bregma og lambda.
16. Juster neseklemmen til DV-koordinatene for bregma, og lambda er innenfor 100 mikrometer (0,1 mm) fra hverandre.
17. Når flatet, registrerer anterior / posterior (AP), medial / lateral (ML) og DV-koordinater for bregma sammen med posisjonen til neseklemmen. Doble kontrollere koordinatene for nøyaktighet, da resten av operasjonen er avhengig av nøyaktigheten av disse koordinater.
18. Bruk målte koordinater å beregne ML og AP-koordinatene for de fire hjørnene av den «skull vindu" i forhold til bregma (dvs. kraniotomi, Fig. 1). Skallen vinduet er en nøyaktig plassert rektangel gjennom som mikrotråden array vil passere.
19. Bruk de beregnede koordinatene for å markereskallen vindu koordinater på skallen med en spiss stereotaksisk vedlegg og fyllepenn blekk. For å oppnå presise merker, anvende bare en liten mengde blekk til spissen av merkeverktøy med en bomullsklut.
20. Bor ut skallen vinduet ved å fjerne bein i en rekke små lag.
    1. Start med å bore de merkede hjørnene av vinduet hvor merkene har blitt plassert.
    2. Deretter kobler hjørnene og skissere vinduet.
    3. Endelig klart ut området innenfor omrisset ned til dybden av dura mater. Hullet må være bredere (dvs. skrå) under de overfladiske lag av skallen for å sikre at vinduet opprettholder en passende bredde fra topp til bunn.
21. Bruk microforceps å forsiktig fjerne eventuelle gjenværende bein chips, rusk, eller dura mater inne i skallen vinduet. Dette trinn er meget viktig, da disse biter av materiale som kan kompromittere integriteten av matrisen under senking. Når ryddet, må man holde the vindu fuktig med bakteriostatisk saltvann for den resterende del av operasjonen.
22. Plasser merkene på skallen for 5 skallen skruer og en jordledning (Figur 1). Disse stillingene vil variere avhengig av målrettet hjernen regionen. Den heads blir sikreste hvis ene skrue er plassert på hver av de fem kraniet. Plasser begge skallen skruer og jordledningen på steder som ikke vil forstyrre mikrotråden rekke plassering.
23. Bor hull for skallen skruene og fest skruene på plass. Må senkes Skruer til bare 3-4 tråder viser (eller, hvis ved hjelp av andre enn de som er anbefalt skruer, er dypt nok til å traversere tykkelsen av skallen for å fremme matrise stabilitet, men ikke er for dypt, slik som å ødelegge cortex). Rengjør gjengene på skruene etter plassering.
24. Bor et hull for jordledningen. Senk ledningen sakte (over 1-2 min) til målet DV koordinere og fikse ledningen på plass ved hjelp av tann akryl.
25. Legg akryl rundt gjengeneav skallen skruer. Før akryl tørker, fjerne overflødig sement som renner bort fra jordledningen eller skallen skruer. Tillat 15 min for dental akryl tørke / herde.
26. Fest array til stereotaxic arm. Nivå matrisen og innrette den slik at det vil holdent passere gjennom rammen i skallen vinduet.
27. Plasser saltvann i skallen vinduet slik at den er på nivå med skallen. Senk matrisen før det opprettes en fordypning i saltvann. Dette koordinatsystem benyttes som skallen nivået for rekken. Bruk denne verdien til å beregne den endelige DV koordinere av tabellen.
28. Senk rekke sakte til den når sin endelige DV koordinere. Stopp hver 1mm til å senke og vente i flere minutter for å tillate hjernevev for å komme seg fra dimpling og å oppløse den nederste delen av polyetylenglykol (PEG) i matrisen (PEG benyttes for midlertidig å holde ledningene i sin konformasjon samtidig som man reduserer , og oppløser sakte i saltvann).
29. Når matrisen er 1mmbort fra målet, senk den langsommere inntil den endelige målet er nådd. Senking på 0,1 til 0,2 mm i en tid før tillater vevet å hvile i en periode på 5 min er ment å bevare vev ved målstedet samt proksimale synaptiske forbindelser. Hvis utstyret er tilgjengelig, kan presisjons senke i matrisen bli assistert ved hjelp av en motorstyrt manipulator.
30. Løs opp de resterende PEG og bruker tann akryl til å sementere de microwires på plass. Legg av flere lag av sement for å sikre at ledningene er sikre og deretter tillate 15-20 min for sementen å herde før fortsetter. Dette sikrer at ledningene ikke vil bli dyttet fra deres endelige plassering.
31. Bygg resten av dyrets heads bruker tann akryl. Bruk akryl til å støpe inn skallen skruer, jordledning, og kontakten for microwires. La akryl lue å herde tilstrekkelig før du går videre.
32. Sutur skalp snitt bruker absorberbare suturer og administrere 2 ml of bakteriostatisk saltvann (sc) for å gjenopprette hydrering av kirurgi.
33. Ta dyret fra øret barer og plasser emnet i et rent område. Observere dyret ofte under den postoperative til termoregulering og bevegelse er restituert. Etter oppvåkning fra anestesi, beveger dyret inn i enkeltramme for resten av post-kirurgiske utvinning.
34. Gi dyrene daglig postoperativ overvåking og omsorg i dagene etter inngrepet. Utvinning fra denne prosedyren er optimal når sju eller flere dager er tillatt.
35. Gi dyrene injeksjoner av carprofen (5mg/kg) og Enrofloxacin (5-10 mg / kg) eller deres ekvivalenter i løpet av utvinningen henhold til tidsplan som anbefales av den behandlende veterinær.

Representative Results

En oversikt over utstyr som brukes ved dette laboratoriet for opptak av elektromagnetiske signaler kan bli funnet i tabell 3. Etter utvinning fra kirurgi, er single-enheter registrert ved å koble en enhet-gevinst heads inn i implantert kontakten. Denne heads er forbundet via en kabel til en kommutator, som er i stand til fri rotasjon uten brudd i elektro opptaket ved bruk av elektriske sleperinger. Den kommutatoren tillater fag for å bevege seg fritt under opptak ved opptreden, noe som er en av de prinsipielle fordeler med dette preparatet. Signalene blir så matet gjennom en forforsterker (10x gain) som brukes til å differensielt forsterke signalet på hver elektrode mot omgivelsesstøy på en elektrode som er valgt fordi den ikke oppviser en enhetssignal. Differensial opptak blir brukt til å forsterke den øyeblikkelige forskjellen mellom de to spenninger. Fordi begge ledningene registrere omgivelsesstøy omtrent likt, deres opposisjonTe polarities effektivt aktivere subtraksjon av ambient støy fra nevrale opptak (figur 2). Endelig signaler er band-pass filtrert (450 Hz til 10 kHz, roll off -1,5 dB / oktav ved 1 kHz og -6 dB / oktav ved 11 kHz) og forsterket 700x før de blir digitalisert ved hjelp av en maskin med en A / D-kort (50 kHz samplingsfrekvens / ledning) og lagret for offline analyse.

I programvare, blir ofte bølgeformer samplet ved hjelp av en terskeldeteksjonsmetode. Således signaler som passerer et gitt spenningsterskel er digitalisert og lagret. Likevel er det en iboende frekvensen av falske positiver, i hvilket elektriske gjenstander passerer gjennom terskelen, filtrering og differensialforsterkning, og blir samplet. Disse ikke-nevrale bølgeformer er trukket post-hoc bruker pigg-sortering programvare som lar samplet utslipp skal sorteres basert på deres parametere (f.eks amplitude, peak og dal spenninger, osv..) Og deretter åpner for eliminering av elen strøm "støy" og valg av den neuronale signal (figur 3). Bølgeformer blir tatt for analyse om en) Waveforms stede med kanoniske mønster av neural aktivitet, inkludert en klart definert aksjonspotensial og etter hyperpolarisering (figur 3, høyre panel), 2) en amplitude for en antatt nevrale kurve utstillinger minst et 2:1 signal : støy-forhold (dvs. er klart adskilt fra kanalens støy band; amplitude støy bandet = ca .. 50 μV), 3) Parametere forblir stabil gjennom hele økten, og 4) en interspike intervall (ISI) histogram viser at ingen utslipp skjedde løpet av nervecellen naturlige refraktærperiode (dvs. ~ 2 msek; Figur 3 venstre panel).

Neural utslipp kan da være korrelert med atferds hendelser (f.eks spaken reagerer) som er registrert som tidsstempler via bruk av en digital input-output (I / O) kortet. Disse tid-stempler kan brukes til å lage peri-arrangement tids histogrammer (PETHs; Figur 4a), som brukes til å vise nevronale utladninger som forekommer i en bestemt tidsområde rundt en bestemt atferds hendelse. Vårt laboratorium har vanligvis undersøkt nevrale avfyring på rekkefølgen av timer (Tonic ^10), minutter (Slow-fasisk ^11), og sekunder / millisekunder (Rapid-fasisk ^12). Tonic avfyring brukes vanligvis til å undersøke de fleste globale hendelser i en sesjon. For eksempel, vi ofte bruker denne til å sammenligne avfyring priser av nerveceller når dyr er selv administrere medikament, dvs. predrug versus på narkotika avfyring priser. Slow phasic analyser blir ofte brukt til å undersøke avfyring under langsom skiftende hendelser som den farmakologiske forfallet av et medikament i løpet minutter. Endelig er raske phasic analyser brukes til mer øyeblikkene som en operant respons eller utbruddet av en eksperimentell kø.

Fig. 4 viser et histogram av tonisk avfyringmed et tall for utslipp i 30 andre binger over en hel innspillingsøkt i løpet av kokain selvadministrering. Eksempelet cellen vist er følsom for endringer i kroppsnivåene av kokain og blir hemmet (figur 4A) som dyrets kroppsnivå av kokain øker (figur 4B), men går tilbake til sin opprinnelige skuddtakt som nivået av kokain faller etter den selv administrasjons eventualiteter har endt. Avhengig av target-området, kan neuroner være følsomme for farmakologiske effekter, eller en rekke av atferdsmessige arrangementer inkludert belønning-assosiert pekepinner ^6, sensorimotor inngang ^13, eller motivert tilnærming ^3.

Under riktige forhold, er det mulig å ta opp samme nervecellen for mange økter. I striatum, er homogent fordelt nevroner (80% av ledninger gi kun en enkelt enhet, og cellene ikke er lagdelte eller tett grupperte) og produserer relativt små signaler som hurtig forråtnelse over avstand. Under disse forholdene, har vårt laboratorium vært i stand til å ta opp samme nervecelle i striatum for flere uker. Viktigere, kan ikke alle nevroner verifiseres over økter og ikke alle nervecellene blir opprettholdt over tid. Å bestemme en evne til å oppnå slike langsgående opptak krever grundig testing av elektro system. For eksempel er det mulig å estimere opptaks avstand på microwires ved hjelp av kjørbare elektroder. Når det vurderes sammen med de fysikalske egenskaper for de ledninger, regional anatomi, og bølgeformparameterne for neuron tvers sesjoner, kan man fastslå med rimelig tiltro til at en bølgeform har blitt opprettholdt på tvers av sesjoner ^7,8,13.

Figur 1. Representasive plasseringer for "skull vinduet" (dvs. kraniotomi), skallen skruer, og jordledningen. A) En dorsal visning av skallen som viser plassering av en hodeskalle skrue på hver plate av skallen (rød), en hodeskalle vindu (kvadrat), og en motsatt hull for jordledningen (grønn). Ved planlegging av skallen vinduet, må koordinatene være definert ved å bestemme B) fremre og C) bakre mediale og laterale koordinatene for målområdet (f.eks dorsolateral striatum). D) Disse koordinatene kan så brukes til å bestemme plasseringen av vinduet på den dorsale overflate av skallen. Legg merke til at skalle vinduet svarer til den mediale og laterale mål identifisert i B og C, og strekker seg over det angitte området på anteroposteriøre planet mellom B og C også. Disse koordinater vil være spesifikke for den enkelte målområdet. Representant locasjoner av de microwires i en 2 x 8 matrise er vist ved hjelp av små prikker i skallen vinduet vist i D. Den endelige dorsoventral koordinaten på ledningene vil avhenge av den dybde hvortil de er senket. Tall endret fra Paxinos & Watson ^14. Klikk her for å se større bilde.

Figur 2. En illustrasjon av fremgangsdifferensialforsterkning. Det øverste panelet representerer en nevral signal før forskjells forsterkning (Signal + Noise). Etter differensial forsterkning, utenforliggende elektriske signaler som finnes på alle kanaler (støy; midtre panelet) kan være effektivt trekkes fra innspilling wires via bruk av et spesifisert differensial elektrode for å forbedre isolering av det nevrale bølgeform (Signal, nedre panel).

Figur 3. Et eksempel nevrale bølgeform (til høyre) registrert fra en ledning av en mikrotråden array. Histogrammet (til venstre) viser antall aksjonspotensialer i millisekunder foregå hver observert nevrale utflod i økten. Hver bin representerer en 1 millisekund periode. Histogrammet viser at ingen aksjonspotensialer skjedde i nervecellen naturlige refraktærperiode (2 msek).

Figur4.. Et eksempel på et nevron som tonically inhiberes under kokain selv-administrering. A) Et avfyringssats (Spikes/30 sek) av et nevron over et dyp-tilgangs kokain selvadministrering økt i 30 andre binger. B) Den tilsvar beregnet narkotika nivå over den samme økten. I kombinasjon, er en økning i medikament-nivå korreleres med en forsenkning i signalimpulsene. Følgelig, når økten ender på ~ 425 min, gjensignalimpulsene som kroppens nivåer av kokain fall.

Figur 5. Histologiske skiver fra to dyr med Micro implantater. A) En Nissl beiset seksjon ved hjelp av nøytral rød kombinert med et kaliumferrocyanid teller flekken avslørende lesioned Micro tips (blå).En mikrotråden kan spores fra hjernebarken ned til ledningen tips (blå) ved å følge trådspor i vevet. Spor kan føres i et enkelt stykke eller en serie av tilstøtende skiver. B) En del farget for Substance P, som avdekker den ventrale pallidum, kombinert med et kaliumferrocyanid telleren flekken. Ved hjelp av immunhistokjemi teknikker, kan enkelte mikro ledninger lokaliseres innenfor bestemte områder av hjernen, eller selv innenfor spesifikke sub-regioner i en bestemt kjerne. Fig. viser en mikrotråd spissen (blå) lokalisert innenfor den ventrale pallidum hjelp av Substans P flekken.

Discussion

Ekstracellulære opptak representerer en kraftig eksperimentell teknikk som kan bli innlemmet i nesten hvilken som helst eksperimentell forberedelse i nevrovitenskap. Ledninger som har blitt implantert i organisert matriser kan spores som sine aksler passerer gjennom hjernen og inn i deres målområdet (figur 5A). Når en liten, etter eksperimentell lesjon opprettes ved noninsulated mikrotråd spissen for å skape en liten jern innskudd fra rustfri ståltråd, kan man nøyaktig markere plasseringen av uisolert mikrotråd spissen (hvor én enhet ble tatt opp) ved hjelp av en løsning av 5% kaliumferrocyanid og 10% HCl (figurene 5A og 5B, blå punkter). Således kan en lett å bruke en serie av etterfølgende hjernen skiver for å gjenskape den stilling av hele matrisen i hjernen. Endelig kan de ovennevnte teknikker kan lett kombineres med immunhistokjemi for å øke den romlige spesifisiteten av opptak, forå verifisere målplasseringer, og til og med for å studere subregionalt forskjeller innen et enkelt mål kjernen ³ (figur 5B).

For å oppnå ønsket romlig spesifisitet, Micro arrays må være utformet og implantert med omhu. Først og fremst, må avstanden mellom rader og kolonner i matrisen være designet spesielt for regionen av interesse. Arrays som er for langt eller for bredt for den ønskede målet kan redusere nøyaktigheten eller produsere et stort antall ledninger som faller på grensen mellom to tilstøtende kjerner. På samme tid, kan microwires mellomrom for tett sammen forby en separat avgrensning av hver elektrode. For det andre må Micro arrays håndteres med forsiktighet for å opprettholde integriteten av matrisen. Enkeltelektrode arrays er produsert ved hjelp av tynne, hår-lignende ledninger som lett kan ødelegges eller blir skumpet fra deres konfigurasjon når kontaktet. Kvalitetene av disse ledningene er ideelle for å redusere skade to vev på banen for tilnærming til ens mål og også tillate ledningene å skifte i konsert med små bevegelser i hjernen. Således er det vanligvis tilrådelig å lagre matriser på et trygt sted, og unngå å fjerne matriser fra de beskyttende eskene før like før implantering. Dessuten må man være forsiktig når man steriliserer Micro arrays. I noen tilfeller kan autoklavering av elektrodene være akseptabelt. Imidlertid kan etylenoksyd eller UV sanitization være å foretrekke å beskytte skjøre matriser. Endelig elektrodemetall og isolasjon, og diameteren av hver, bør vurderes nøye. For eksempel vil bare elektroder som inneholder jern (for eksempel rustfritt stål) være i stand til å produsere Preussen blå reaksjoner for individuell avgrensning av hver mikrotråden i matrisen.

Noen ganger vil microwires i matrisen bort fra deres konfigurasjon ved senking på grunn ubemerket hindringer (f.eks skallen fragmenter i skallen vindu) eller dårlig handling. I disse tilfellene, slik mikrotråden kan ofte fortsatt spores til spissen sin (selv om det vil trolig være utenfor målområdet). Skulle en forekomst oppstå hvor en hvilken som helst mikrotråd nummerert i rekken ikke kan verifiseres, er det viktig for integriteten av forsøket at dette dyret fjernes fra datasettet. Feiltolkning av en individuell mikrotråden posisjon kan aktivere sine nevrale signaler å komplisere eller korrupte tolkning av dataene.

Under implantasjon, presisjonen av skallen vinduet og rekke justering er også avgjørende for å målrette nøyaktighet. Jente vinduer må gjøres bred nok til å tillate at matrisen til å passere uten å bøye eller skadelige ledninger. På den annen side, blir vinduet også brukt til å nøyaktig styre array til målposisjonen, og må derfor bli boret med presisjon i enhver dimensjon. Når du er klar for implantasjon, må man også være sikker på at matrisen er i lodd med skallen vinduet i alle dimensjoner. Det vil si,en svak skråstilling i matrisen i en hvilken som helst dimensjon kan føre matrisen til enten delvis eller helt savner målet kjernen. Endelig bør man være spesielt forsiktig når du senker den første 1-3 mm. Det er under den første senking at biter av rusk som har gått ubemerket i skallen vinduet kan kompromittere integriteten i matrisen og opprørt banen microwires. Hvis banen av microwires er hindret mens de sakte senket, kan man se microwires bøye eller bøye under lett forstørrelse før matrisen pådrar seg skader (f.eks ved hjelp av et forstørrelsesglass). På dette punktet, kan microwires trekkes tilbake og rusk kan slettes fra vinduet før du fortsetter med implantasjon.

Sist men ikke minst, vellykket implantere av Micro arrays krever spesiell oppmerksomhet for å opprettholde en aseptisk operasjonsstuen og gi grundig postoperativ behandling. I kombinasjon med de ovenfor nevnte forholdsregler, kan levedyktige opptak fåsregioner av interesse for i overkant av en måned, vi har bekreftet opptak opp til 40 dager etter operasjonen ^seks. Kanskje viktigst, lang av disse innspillingene gir mulighet til å studere diskrete funksjonelle kretser innenfor komplekset miljøet av elektrisk, kjemisk, og hormonelle påvirkninger og besvare viktige spørsmål om hvilken rolle disse kretsene i læring og motivasjon.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Table 1. List of Surgical Materials.
Gauze	Fisher (MooreBrand)	19-898-144
Cotton Swabs	Fisher (Puritan)	S304659
Nembutal (Pentobarbital)	Sigma Aldrich	P3761
Atropine Methyl Nitrate	Sigma Aldrich	A0382
Baytril (Enrofloxacin)	Butler Shein (Bayer)	1040007
Ketamine Hydrochloride	Butler Shein	SKU# 023061
Betadine (Povidone-Iodine)	Fisher (Perdue)	19-066452
Stereotax	Kopf	Model 900
Cauterizing Tool	Stoelting	59017
Dissecting Microscope	Nikon	SMZ445
Dental Drill	Buffalo	37800
Bacteriostatic Saline	Bulter Schein	8973
Jewlers Screws	Stoelting	51457
Microwire Array	Microprobes	Custom (Flexible)
Ground Wire	Omnetics	Custom Plug
Dental Acrylic	Fisher (BAS)	50-854-402
Absorbable Sutures	Fisher (Ethicon)	NC0258473
Puralube (Opthalamic Ointment/Lubricant)	Fisher (Henry Schein)	008897
Table 2. List of Surgical Instruments.
2x Microforceps	George Tiemann Co.	#160-57	Multi-use (e.g. clearing debris in skull window)
2x Forceps	George Tiemann Co.	#160-93	Multi-use (e.g. tying sutures)
6x Hemostats	George Tiemann Co.	#105-1125	Clamp and open incision
1x Small scissors	George Tiemann Co.	#105-411	Cut sutures after tying
1x Tissue forceps	George Tiemann Co.	#105-222	Holding tissue while suturing
1x Needle holder	George Tiemann Co.	#105-1259	Holding suture needle
1x Scalpel holder (with #11 blade)	George Tiemann Co.	#105-80 (w/ #105-71 blade)	Making skull incision
1x #22 Scalpel blade	George Tiemann Co.	#160-381	Shaving scalp
1x Surgical Spatula	George Tiemann Co.	#160-718	Scraping skull to clear tissue on skull
Machine/Jewelers Screws	Various	N/A	0/80 x 1/8”
Table 3. List of Equipment for Recording Electrophysiological Signals.
Microwire Array & Connector	Micro Probe, Inc. (Gaithersburg, MD)	N/A (Part No. based on array characteristics)	Cranially implanted in target recording region. Arrays are customized based on desired wire spacing, length, etc.
Unity-Gain Harness/Headstage	M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ)	Proj 1200	Initial amplification of neural signal; allows for propagation of small neural signals.
Commutator (and Optional Fluid Swivel)	Plastics One, Inc. (Roanoke, VA)	SL18C	Allows animals to freely rotate while propagating electrical signal to preamp
Pre-amplifier	M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ)	Proj 1198	Differentially amplifies neural signals against a reference electrode.
Filter and Amplifier	M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ)	Proj 1199	Band-pass filters and further amplifies the differentially amplified signal.
Acquisition Computer	EnGen (Phoenix, AZ)	N/A (Custom Build)	Runs software and hardware for behavioral and neural data acquisition.
A/D Card	Data Translation (Marlboro, MA)	DT-3010	Digitizes neural signals for computer sampling.
Digital I/O Card	Measurement Computing (Norton, MA)	PCI CTR-05	Acquires behavioral inputs and outputs