Bir kablosuz fareler serbestçe davranışlar içinde stimülasyon ve çok kanallı sinirsel kayıtları için çift yönlü sistemi tanıttı. Hafif ve küçük, böylece animal´s davranış repertuar üzerinde en az etkiye sistemidir. Ayrıca, bu çift yönlü sistem beyin harekete geçirmek desen ve davranışı arasındaki nedensel ilişkileri değerlendirmek için gelişmiş bir araç sağlar.
Vivo Elektrofizyoloji beyin aktivitesi ve davranış milisaniyelik ve mikrometre ölçekte arasındaki ilişkiyi araştırmak için güçlü bir tekniktir. Ancak, geçerli yöntemleri çoğunlukla gergin kablo kayıtlarda güvenmek veya sadece tek yönlü sistemleri, kayıt veya uyarı sinir aktivitesinin ayarlayabilirsiniz, ancak aynı zamanda veya aynı hedef izin kullanabilirsiniz. Burada, yeni bir kablosuz, çift yönlü cihaz aynı anda çok kanallı kayıt ve fareler serbestçe davranışlar içinde sinirsel aktivite uyarılması için tanımlanır. Hem kayıtlı etkinlik iletir ve içinde hedeflenen bir tek taşınabilir baş sahne sistem çalışır bir telemetri tabanlı çok kanallı yazılım kullanarak beyin stimülasyonu için gerçek zamanlı. Baş sahne bir Pre amplifikatör ve istikrarlı uzun vadeli kayıtları veya uyarı için ilâ 1 h. önemlisi izin a rechargeable batarya ile donatılmış, baş sahne kompakt, tartmak 12 g (pil dahil) ve böylece animal´s üzerinde çok az etkisi vardır davranış repertuar, yapım yöntemi geniş bir dizi davranışsal görevi için geçerli. Ayrıca, yöntemde beyin stimülasyonu etkisi sinirsel aktivite ve davranışı üzerinde aynı anda, belirli beyin harekete geçirmek desen ve davranışı arasındaki nedensel ilişkileri değerlendirmek için bir araç sağlayan ölçülebilir en büyük avantajı var. Bu özellik özellikle derin beyin stimülasyonu, kesin değerlendirme, izleme ve stimülasyon parametreleri ayarlama uzun vadeli davranışsal deney sırasında izin alan için değerli yöntem sağlar. Sistemin uygulanabilirliği düşük kaliteli olacaklar bir modeli yapısı kullanılarak doğrulandı.
Nörolojik bir temel soru tanımlanmış sinir devreleri nasıl elektrik etkinliktir davranışının bazı formları oluşturur. Vivo Elektrofizyoloji kaydetmek veya hayvan davranış belirli görevleri gerçekleştirirken beyinde elektriksel aktivite teşvik için bir araç sağlayan bu soruyu çözmek için güçlü bir tekniktir. Ancak, mevcut sistemleri sık sık büyük olasılıkla hareket kısıtlayan ve tam olarak ifade animal´s davranış repertuar önleme hayvan zinciri kablo kayıtları1,2‘ de, güveniyor. Ayrıca, çoğunlukla tek yönlü sistemleri, ya3,4,5 veya uyarı6,7 / sinirsel aktivite kayıt, ama aynı zamanda veya aynı hedef o yapmıyor izin kullanılır belirli beyin harekete geçirmek desen ve davranışı arasındaki nedensel ilişkileri disentangle zor. Sadece birkaç kablosuz, in vivo hazırlıkları için çift yönlü sistemleri şu anda kullanılabilir. Ancak, genellikle ağır bunlar (40-50 g) ve iki ayrı taşınabilir ünite, Yani baş bir sahne ve onları daha az işleme pil tabanlı güç kaynağı8,9,10, bağlı sırt çantası oluşur esnek ve davranış kendi kendine bakım sırasında örneğin kablo kopması riski artan. Söz konusu kablosuz sistemlerin hiçbiri implante edilebilir elektrot birimleri entegre bir kavramı sinirsel aktivite sırasında tüm ethologically geçerli davranışı deneysel koşullar yüksek tekrarlanabilirlik ile elde etmek için sunuyoruz.
Burada, yeni bir kablosuz fareler serbestçe davranışlar içinde sinirsel aktivite uyarılması ve in vivo kayıtları için çift yönlü cihaz tanıttı. Thomas kablosuz sistem (TWS) çok kanallı etkinliği dört bağımsız kayıt kanallarını kullanarak aktarabilir ve yönlendirilebilir bir tek çıkarılabilir kafa sahne için elektrik beyin stimülasyonu gerçek zamanlı olarak çalışır. Ayrıca, bir kronik implante edilebilir elektrot birim TWS ile uyumlu sinir stimülasyonu ve kayıt sağlayan geliştirilmiştir. Bir TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü, kayıt ve stimülasyon için de sunulmaktadır. Bu çalışmada tüm cihaz doğrulama ve in vivo uygulamasını açıklar.
TWS sistem geçerliliğini denetlemek aşağı olacaklar çünkü açık bir davranışsal yanıt tarafından elektrik stimülasyonu elicited hedef sinirsel yapısı seçildi. Aşağı olacaklar elektriksel stimülasyon fareler, uyanıklığı, yana doğru duruş, arka kemer, donma ve kaçış (uçuş) davranış gibi koşulsuz ‘korku ‘ gibi davranışsal tepkiler ortaya çıkarır yaygın olarak bilinir. Bu yanıt desen reaksiyonlar tarafından algılanan zararlı olay, saldırı veya tehdit hayatta kalma11,12,13gibi çevre sorunları uyarılmış korku taklit eder. Açık ve kesin bir davranış temin güçlü olmak gerçek bir meydan okuma için TWS sağlayacak kabul edildi.
Burada, yaygın olarak erişilebilir kablosuz sistem serbestçe hayvanlar hareketli Elektrofizyolojik ve davranışsal çalışmaları için kayıt ve stimülasyon sunuldu. TWS davranış deneyleri aşağı olacaklar bir modeli yapısını kullanarak doğrulandı. TWS yaklaşım varolanları üzerinde çeşitli avantajları vardır. Öncelikle, bir tek taşınabilir TWS baş-bir Pre amplifikatör ve istikrarlı uzun süreli kayıtlar için en fazla 1 saat ile aynı pil ve kablosuz işlemleri mesafe 5 m. ikincisi için izin a rechargeable batarya ile donatılmış kademeli sistem kullanır, TWS baş sahne hafif ve kompakt, pil, dahil olmak üzere 12 g ağırlığında ve baş sahne kaldırma ve teller çiğneme sıçan engellemek için geliştirilmiştir. Bu iyi animal´s davranış repertuar ile üzerinde hiçbir etkisi beri hayvanlar tarafından tolere ve TWS baş sahne, sistem davranış görevlerin geniş bir dizi için geçerli hale gözlendi. Üçüncü olarak, sistemi gerçek zamanlı olarak iletir. Dördüncüsü, aynı anda iki yönlü kayıt ve sinirsel aktivite uyarılması yoluyla, belirli beyin harekete geçirmek desen ve davranış, böylece eksiklikleri üstesinden arasındaki nedensel ilişkileri değerlendirmek için gelişmiş bir araç sistemi sağlar Tek yönlü sistemleri. Bu özellik genellikle kesin değerlendirme, izleme ve uzun vadeli davranışsal deney sırasında stimülasyon parametreleri ayarlama gerektiren derin beyin stimülasyonu alan için özellikle önemli bir yöntem sağlar. Son olarak, bir kronik implante edilebilir elektrot birim entegre kayıt, uyarılma ve kolayca geleneksel stereotaksik cerrahi sırasında implante olması referans elektrot ile geliştirilmiştir. Bu bakış açısından TWS stimülasyon ve kayıt deneyler tekrarlanabilirlik artıran bir tümleşik Kablosuz sistemidir. TWS kayıt kalitesini bir ticari olarak mevcut kablolu kayıt sistemi ile vermiştir kayıt kalitesi için benzer olduğu gösterilmiştir (bkz şekil 5).
Fareyi aşağı olacaklar elektrik stimülasyon aydınlığa çıkartıyor açık kaçış davranış çalıştıran veya atlama, çevre sorunları11,12‘elicited korku tepkileri taklit eden karakterize yaygın olarak Bilindiği, 13. Bu davranış da çalışmanın TWS veya geleneksel hayvan zinciri sistemi kullanarak aşağı olacaklar uyararak akımıdır. TWS uyarımı etkinliğini test etmek için kaçış eşikleri-çalıştıran veya atlama üreten en az geçerli yoğunluğu-her iki sistemi kullanarak karşılaştırıldı. Fareler TWS baş sahne ile hızlı bir şekilde çalıştırabilen, atlama ve dışarı açık alan tırmanma, yani tipik kaçış davranış, hareketin daha fazla özgürlük ile görüntüler. Önemlisi, kaçış eşikleri geleneksel hayvan zinciri sisteme göre benzer. Birlikte, oldukça zorlu bir paradigma sorunsuz bir şekilde hakim TWS direncini test etmek için kullanılmıştır.
İmplante elektrot birim kronik kullanımı sağlar beri TWS da kronik elektriksel stimülasyon deneyler için uygundur. TWS doğru bir davranış yanıt temin etkili olan stimülasyon geçerli miktarı ve sıklığı algılamak için çok hassas bir şekilde stimülasyon geçerli parametrelerini ayarlama sağlar. Ayrıca, aynı hayvan 3 gün sonra aynı geçerli eşik ile uyarılmış ve aynı istenilen davranış yanıtı elde edildi. Bu uyarımı elektrot uç etrafında doku genellikle aynı davranışsal yanıt temin için artan stimülasyon geçerli genlikleri tekrarlanan elektrodlar ile gereken stimülasyon geçerli tarafından zarar değil göstermektedir.
Ayrıca, deneyci onları grafik kullanıcı arabirimi ile değiştiğinde TWS mikro-uyarıcı stimülasyon parametreleri gerçek zamanlı güncelleştirmeleri için deneysel süresini önemli ölçüde azaltmak mümkündür. Diğer elektrik uyarıcılar19 preklinik araştırma ihtiyacını uyaran parametre güncelleştirme için yeniden programlanan eskiden. Bu gibi durumlarda, cihazın kablo programlama birimine ile hayvan hayvan zinciri tarafından programlanmıştır. Bu TWS kullanırken gerekli değildir.
Son olarak, pil TWS baş Sahne Alanı’nın üst ve elektriksel olarak pil kolay değişim için bir iki-iğneleri mıknatıs bağlayıcı üzerinden sahne baş bağlı için sabittir. Deneme sırasında hayvan için çok daha rahat implante elektrot biriminden TWS baş sahne kesmeden pil değiştirmek mümkün avantajdır. Sırasında da çalışmanın sadece 1 h olan işlem zamanı bir pil kullandık. Deneme 1 h uzun sürer diye, bir ek şarj edilmiş bir batarya kullanılabilir olması önerilir. TWS yedek şarj edilebilir pil kapasitesi (i) 230 mA 1s operasyon süresi için veya (ii) 450 mA yaklaşık 2.5 saat çalışma süresi için bağlanabilir. Her iki tipte pilleri tam 15 dk içinde şarj edilebilir.
Özet olarak, bu da çalışmanın sinir stimülasyonu için tasarlanmış ve küçük hayvanlar özgürce davranmaya üzerinden kayıt TWS işleyişini açıklar. İmplante edilebilir elektrot birim, baş sahne, alıcı ve yazılım tamamen entegre bir dizi de sunulur. Kablosuz kayıt ve stimülasyon kalitesini gergin kayıt sistemi daha rahat, hafif ve güvenli hayvan olmanın avantajı ile benzer. Bu nedenle, TWS Bu hayvanın hareketlilik kısıtlamaz ve stimülasyon ve şartlar altında sinirsel kayıt kontrol etmek için esnek bir yöntem sağlar gergin sistem yerine nerede diğer yaklaşımlar zor veya imkansız olurdu kullanılabilir. Bu nedenle, TWS-ebilmek var olmak davranış, nörolojik bir temel soru belirli biçimleri içinde tanımlanmış sinir devreleri nasıl elektriksel aktivite araştırmak için önemli bir araç oluşturur.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser Almanca Federasyon endüstriyel araştırma dernekler gelen hibe araştırma tarafından desteklenmiştir (AIF; numarası vermek: KF2780403JL3).
Thomas Wireless System (TWS) version 2.0 | Thomas RECORDING GmbH | AN001165 | The Thomas Wireless System (TWS) version 2.0 is a portable multichannel telemetry system with laptop computer, a preinstalled Microsoft Windows operating system and TWS control software. The TWS includes: low noise 4 channel pre– and programmable main amplifier with fixed bandwidth, single channel constant–current stimulator for application of biphasic current pulses, software programmable micro stimulator, implantable connector system and a basic head stage unit for mounting to an animal. The system is delivered with a transceiver with USB port connection for laptops or desktop personal computers, the control software running under Microsoft operating system Windows. The TWS system can be used for extracellular neural stimulation and recording in freely behaving small animals (e.g. rats, guinea pigs). This system can be adapted to be used in larger animals (e.g. primates) as well. |
Software for Thomas Wireless System (TWS) | Thomas RECORDING GmbH | inlcuded in AN001165 | The software for the Thomas wireless system is running under Microsoft Windows operating system and provides the graphical user interface (GUI) for the Thomas Wireless System (TWS). The TWS GUI offers complete control of the TWS functions 4 channel recording and 1 channel stimulation. |
Implantable tetrode for recording (4 channels) and stimulation (single channel) | Thomas RECORDING GmbH | AN001132 | Implantable tetrode for recording (4 channels) and stimulation (single channel) for use with Thomas Wireless Systems (TWS). Recording tetrode specifications: tetrode fiber material: quartz glass insulated platinum tungsten fiber, tetrode fiber outer diameter: 100µm, tip shape D, impedance 0.5-0.8MOHm; Reference electrode: tip shape: D; Impedance: 300-500kOhm; Material: quartzglass insulated platinum/tungsten; Stimulation electrode specification: fiber material: platinum/iridium, diameter: 125µm, lacquer insulated, tip shape : D, impedance: < 10kOhm, dimensions of the electrode can be specified by the end user |
Implantable microelectrode for recording (single channel) and stimulation (single channel) | Thomas RECORDING GmbH | AN001118 | Implantable microelectrode for recording (single channel) and stimulation (single channel) for use with Thomas Wireless Systems (TWS). Recording electrode specifications: electrode fiber material: quartz glass insulated platinum tungsten fiber, electrode fiber outer diameter: 80µm/250µm (please specify), tip shape D, impedance 0.5-0.8MOHm; Reference electrode: tip shape: D; Impedance. 300-500kOhm; Material: quartzglass insulated platinum/tungsten; Stimulation electrode specification: fiber material: platinum/iridium, diameter: 125µm, lacquer insulated, tip shape : D, impedance: < 10kOhm |
Holder for electrode implantation | Thomas RECORDING GmbH | AN000838 | Special bent metal rod for microelectrode implantation for standard electrode holders. The rod is used to hold an implantable electrode. The implantable electrode is fixed to the rod with special Thomas RECORDING water soluable glue (AN001080). (Electrode holder is not included) |
Replacement accumulator power supply for the Thomas Wireless System (3,7V/230mAh) | Thomas RECORDING GmbH | AN001208 | Replacement rechargeable battery (accumulator) for Thomas Wireless System with a capacity of 230mA for approximately 1h operation time. (size: 27mm x 20mm x 6mm, weight app. 6g) |
Replacement accumulator power supply for the Thomas Wireless System (3,7V/450mAh) | Thomas RECORDING GmbH | AN001209 | Replacement rechargeable battery (accumulator) for Thomas Wireless System with a capacity of 450mA for more than 1h operation time. (size: 48mm x 30mm x 4mm, weight app. 11g) |
Accumulator charger for Thomas Wireless System (TWS) rechargable accumulator | Thomas RECORDING GmbH | AN001207 | Mains powered charger for the Thomas Wirless System (TWS) rechargable accumulators (AN001209 and AN001209) |
Water soluble glue | Thomas RECORDING GmbH | AN001080 | Thomas RECORDING water soluble electrode glue is a specially selected product for use with implantable microelectrodes in neuroscientific research. Its unique properties ensure a rigid connection between electrode and mounting device although it is easily removable with warm water. The Thomas RECORDING water soluble electrode glue can be used out-of-the-box, without any time consuming preparation. Thomas RECORDING water soluble electrode glue is not harmful to humans, animals or the environment. Quantity: 1 box of 10 gramms |
Miniature differential preamplifier | Thomas RECORDING GmbH | AN000329 | The Miniature Differential Pre-Amplifier, Model MDPA-2 is a 2-channel, differential input preamplifier that is designed for low noise recordings from excitable tissue. It is intended for extracellular recording in conjunction with the implantation of implantable microelectrodes for freely moving animal appliactions with the Thomas Wireless System (TWS). The 2-Channel Miniature Differential Preamplifier (MDPA-2) is connected to the implantable microelectrodes for providing the initial tenfold amplification stage. Ideally Thomas RECORDING quartz glass insulated platinum/tungsten electrodes are used to yield optimal recording results with high signal amplitudes and low noise levels. The MDPA-2 has additional common ground and reference electrode inputs. |
Connection cable | Thomas RECORDING GmbH | AN000330 | Connection cable to connect the Thomas Miniature differential preamplifier (MDPA-2) to a main amplifier and an accumulator power supply. |
Rechargeable power supply for the miniature preamplifier | Thomas RECORDING GmbH | AN000328 | Rechargeable accumulator power supply for the Miniature differential preamplifier (MDPA-2). |
Accumulator charger (US) | Thomas RECORDING GmbH | AN000167 | Accumulator charger for the power supply AN000328 (US mains power outlet conenctor) |
Accumulator charger (EU) | Thomas RECORDING GmbH | AN000168 | Accumulator charger for the power supply AN000328 (EU mains power outlet connector) |
Differential preamplifier/main amplifier/bandpass filter | Thomas RECORDING GmbH | AN000677 | TREC AC Main Amplifier (LabAmp-03) is a single-channel, differential main amplifier for neurophysiological applications (e.g. extracellular recording with microelectrodes). This Instrument is designed to work with the miniature Differential Pre-Amplifier, Model MDPA-2. The single channel of the LabAmp-03 contains a high-gain, low-noise differential amplifier stage followed by low frequency and high-frequency filters. The amplifier has two different filter amplifiers, a single unit activity (SUA) filter –amplifier and a local field potential (LFP) filter amplifier, both are connected parallel in the signal path. Record Mode offers two levels of signal gain (x10, x100) in a first stage and 4 additional levels (x5, x10, x25 and x50) in a final amplifier stage. Each amplifier has different bandpass characteristics for single unit activity (SUA) 500Hz…20kHz and local field potentials (LFP) 0,1Hz…140Hz. An audio monitor and a window discriminator is integrated in the device. The LabAmp-03 has an integrated audio monitor with loudspeaker. This unit provides audio reproduction of electrophysiological signals. The unit combines an audio amplifier in a compact, rugged package. This is especially suited to monitoring neural firing and muscle contractions. The audio monitor input is internally connected to the SUA-Filter amplifier output. The LabAmp-03 is delivered with external power supply for a mains power operation voltage range of 100-240V AC/50-60Hz. |
USB Oscilloscope | Thomas RECORDING GmbH | AN001096 | USB PC Oszilloskop, 2 Kanal. This 2-channel PC oscilloscope is perfect suitable for mobile use on a laptop and permanent installation in control cabinets, industrial equipment and many other applications where a small, lightweight and powerful oscilloscope is required. This oscilloscope is connected to the signal output of the main amplifier is for display of recorded extracellular activity during the implanation of the implantable microelectrodes for the Thomas Wireless System (TWS). The user can acquire the measurement data over the several data-interfaces directly on the PC with includes PC software. |
Stimulus generator | Multichannel Systems | STG3008-FA | Stimulus Generator for Current (STG) and Voltage Driven Stimulation fulfill three functions: current driven stimulation, voltage driven stimulation, controlling and timing. The STG is available with 2, 4 or 8 independet output channels. Featuring integrated isolation units for each output channel, the STG is able to provide any arbitrary waveform. |
Cap protector for the electrode | Thomas RECORDING GmbH | AN001193 | Protective cap for implantable electrode unit for the Thomas Wireless System |
Surgical equipment | Scissors, blunt-end forceps, spatulas, surgical clippers, dental drill, and cotton buds | ||
Drugs and chemicals | Isoflurane, xylocaine, tramadol hydrochloride (Tramadol-CT, AbZ-Pharma GmbH, Ulm, Germany), dexpantenol eye salve (Bepanthen, Bayer AG, Leverkusen, Germany), 3% hydrogen peroxide, povidone-Iodine (Betaisodona, Mundipharma GmbH, Limburg, Germany) and 70% ethanol; | ||
Fixation material including | Stainless steel screws (BN650 M1.2×5; 4.7 mm ), acrylic resin (Paladur, Heraeus Holding GmbH, Hanau, Germany), ultraviolet glue (Cyberbond U3300, Cyberbond Europe GmbH, Germany) and cap protector (Thomas Recording GmbH, Giessen, Germany); | ||
Additional material | Gloves, heating pad, syringes, and physiological saline. | ||
Small Animal Stereotaxic Instrument (SASI) | Thomas RECORDING GmbH | AN000287 | The model should be chosen according to the animal (rat, guinea pig, monkeys, etc) used in the study |
Video camera | EverFocus | EverFocus, model: EQ150 | |
Open field | Made of transparent or gray acrylic, having round shape measuring 40x40x40cm | ||
Elevated plus maze | Made of gray acrylic and consisted of two open arms (50 cm long x 10 cm wide) and two closed arms (50 cm long x 10 cm wide, with 40 cm high walls) that extended from a central platform elevated 50 cm above the floor. |