एकाधिक मस्तिष्क संरचनाओं से विवो रिकॉर्डिंग में एक साथ के लिए स्थानीय क्षेत्र संभावित Microelectrodes का निर्माण
Summary
वर्तमान प्रोटोकॉल एक साथ कई मस्तिष्क संरचनाओं से विवो में स्थानीय क्षेत्र क्षमताओं को रिकॉर्ड करने के लिए कस्टम-निर्मित माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के निर्माण का वर्णन करता है।
Abstract
शोधकर्ताओं को अक्सर कई मस्तिष्क संरचनाओं से एक साथ स्थानीय क्षेत्र क्षमता (एलएफपी) रिकॉर्ड करने की आवश्यकता होती है। कई वांछित मस्तिष्क क्षेत्रों से रिकॉर्डिंग के लिए विभिन्न माइक्रोइलेक्ट्रोड डिजाइनों की आवश्यकता होती है, लेकिन व्यावसायिक रूप से उपलब्ध माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियां अक्सर इस तरह के लचीलेपन की पेशकश नहीं करती हैं। यहां, वर्तमान प्रोटोकॉल विभिन्न गहराई पर एक साथ कई मस्तिष्क संरचनाओं से एलएफपी रिकॉर्ड करने के लिए कस्टम-निर्मित माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के सीधे डिजाइन को रेखांकित करता है। यह काम एक उदाहरण के रूप में द्विपक्षीय कॉर्टिकल, स्ट्रिएटल, वेंट्रोलेटरल थैलेमिक और निग्राल माइक्रोइलेक्ट्रोड्स के निर्माण का वर्णन करता है। उल्लिखित डिजाइन सिद्धांत लचीलापन प्रदान करता है, और माइक्रोइलेक्ट्रोड्स को स्टीरियोटैक्सिक निर्देशांक की गणना करके किसी भी संरचना से एलएफपी रिकॉर्ड करने के लिए संशोधित और अनुकूलित किया जा सकता है और तदनुसार निर्माण को जल्दी से बदलने के लिए विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए या तो स्वतंत्र रूप से चलती या एनेस्थेटिक चूहों में। माइक्रोइलेक्ट्रोड असेंबली को मानक उपकरण और आपूर्ति की आवश्यकता होती है। ये कस्टम माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियां जांचकर्ताओं को न्यूरोनल गतिविधि को ट्रैक करने के लिए किसी भी कॉन्फ़िगरेशन में माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों को आसानी से डिजाइन करने की अनुमति देती हैं, जो मिलीसेकंड रिज़ॉल्यूशन के साथ एलएफपी रिकॉर्डिंग प्रदान करती हैं।
Introduction
स्थानीय क्षेत्र क्षमता (एलएफपी) मस्तिष्क में बाह्य कोशिकीय स्थान से दर्ज विद्युत क्षमताएं हैं। वे न्यूरॉन्स के बाहर आयन एकाग्रता असंतुलन द्वारा उत्पन्न होते हैं और न्यूरॉन्स की एक छोटी, स्थानीयकृत आबादी की गतिविधि का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिससे मैक्रोस्केल ईईजी रिकॉर्डिंग1 की तुलना में एक विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र की गतिविधि की सटीक निगरानी करने की अनुमति मिलती है। एक अनुमान के रूप में, 1 मिमी से अलग किए गए एलएफपी माइक्रोइलेक्ट्रोड न्यूरॉन्स की दो पूरी तरह से अलग-अलग आबादी के अनुरूप हैं। जबकि ईईजी सिग्नल को मस्तिष्क के ऊतकों, मस्तिष्कमेरु द्रव, खोपड़ी, मांसपेशियों और त्वचा द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, एलएफपी सिग्नल स्थानीय न्यूरोनल गतिविधि1 का एक विश्वसनीय मार्कर है।
शोधकर्ताओं को अक्सर कई मस्तिष्क संरचनाओं से एलएफपी को एक साथ रिकॉर्ड करने की आवश्यकता होती है, लेकिन व्यावसायिक रूप से उपलब्ध माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियां अक्सर इस तरह के लचीलेपन की पेशकश नहीं करती हैं। यहां, वर्तमान प्रोटोकॉल पूरी तरह से अनुकूलन योग्य, आसानी से निर्मित माइक्रोइलेक्ट्रोड्स का वर्णन करता है ताकि विभिन्न गहराई पर किसी भी वांछित मस्तिष्क क्षेत्र से एलएफपी को एक साथ रिकॉर्ड किया जा सके। यद्यपि एलएफपी का उपयोग बड़े पैमाने पर एक विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र 2,3,4,5,6,7,8,9 की न्यूरोनल गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया है, वर्तमान आसान अनुकूलन योग्य डिजाइन किसी भी कई सतही या गहरे मस्तिष्क क्षेत्रों से एलएफपी रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है 11,12 . प्रोटोकॉल को मस्तिष्क क्षेत्रों के स्टीरियोटैक्सिक निर्देशांक निर्धारित करके और तदनुसार सरणी को इकट्ठा करके किसी भी वांछित माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणी का निर्माण करने के लिए भी संशोधित किया जा सकता है। 10 kHz नमूना दर और 60-70 kΩ प्रतिरोध (2 सेमी लंबाई) के साथ ये माइक्रोइलेक्ट्रोड हमें मिलीसेकंड परिशुद्धता के साथ LFPs रिकॉर्ड करने की अनुमति देते हैं। डेटा को तब 16-चैनल एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित किया जा सकता है, फ़िल्टर किया जा सकता है (कम पास 1 हर्ट्ज, उच्च पास 5 किलोहर्ट्ज), और डिजिटाइज्ड।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऐतिहासिक रूप से, माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों का उपयोग बड़े पैमाने पर ब्याज के एक विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र से न्यूरोनल गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया है 2,3,4,5,6,7,8,9,13।<sup class="xr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (RO1 NS120945, R37NS119012 से JK) और UVA Brain Institute द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Amplifier 16-Channel | A-M Systems | Model 3600 | Amplifier |
| Cranioplasty cement | Coltene | Perm Reeline/Repair Resin Type II Class I Shade – Clear | Cement to hold microelectrodes |
| Cryostat Microtome | Precisionary | CF-6100 | To slice brain |
| Diamel-coatednickel-chromium wire | Johnson Matthey Inc. | 50 µm | Microelectrode wire |
| Dremel | Dremel | 300 Series | To drill holes in mouse skull |
| Epoxy | CEC Corp | C-POXY 5 | Fast setting adhesive |
| Hemostat | Any | To hold the headset | |
| Forceps | Any | To hold microelectrodes | |
| Light microscope | Nikon | SMZ-10 | To see alignment |
| Ohmmeter | Any | To measurre resistance | |
| Pins (Headers and matching Sockets) | Mill-Max | Interconnects, 833 series, 2 mm grid gull wing surface mount headers and sockets | To attach microelectrodes to |
| Polymicro Tubing Kit | Neuralynx | ID 100 ± 04 µm, OD 164 ± 06 µm, coating thickness 12 µm | Glass tubes |
| Pulse Stimulator | A-M Systems | Model 2100 | To mark the microelectrode location at the end of the recordings |
| Scissors | Any | To cut microelectrodes | |
| Superglue | Gorilla | Adhesive | |
| Thick wire 0.008 in. – 0.011 in. | A-M Systems | 791900 | Tick wire to hold the microelectrode array |
| Thin wire 0.005 in. – 0.008 in. | A-M Systems | 791400 | Thin wire for reference and ground |
References
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