여러 뇌 구조에서 동시에 생체 내 녹음을위한 로컬 필드 잠재적 인 미세 전극 구축
Summary
본 프로토콜은 다수의 뇌 구조로부터 생체 내 국소 장 전위를 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로전극 어레이의 구축을 기술한다.
Abstract
연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 동시에 국소 필드 잠재력 (LFP)을 기록해야합니다. 원하는 여러 뇌 영역에서 기록하려면 서로 다른 미세 전극 설계가 필요하지만 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 이러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서 본 프로토콜은 여러 뇌 구조의 LFP를 서로 다른 깊이에서 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로 전극 어레이의 간단한 설계를 간략하게 설명합니다. 이 연구는 양측 피질, striatal, ventrolateral thalamic, 및 nigral microelectrodes의 건설을 예로 설명합니다. 개략적인 설계 원리는 유연성을 제공하며, 미세전극은 입체형 좌표를 계산하고 자유롭게 움직이거나 마취된 마우스의 다른 뇌 영역을 대상으로 하기 위해 구조를 신속하게 변경하여 모든 구조에서 LFP를 기록하도록 수정하고 사용자 정의 할 수 있습니다. 마이크로 전극 어셈블리에는 표준 공구 및 공급 장치가 필요합니다. 이러한 맞춤형 마이크로 전극 어레이를 통해 조사관은 뉴런 활동을 추적하기 위해 모든 구성에서 마이크로 전극 어레이를 쉽게 설계 할 수 있으므로 LFP 기록에 밀리 초 분해능을 제공합니다.
Introduction
국부장 전위 (LFPs)는 뇌의 세포외 공간에서 기록 된 전기 전위입니다. 이들은 뉴런 외부의 이온 농도 불균형에 의해 생성되며 작고 국부적 인 뉴런 집단의 활동을 나타내며 거대 규모의 EEG 기록1과 비교하여 특정 뇌 영역의 활동을 정확하게 모니터링 할 수 있습니다. 추정치로서, 1 mm로 분리된 LFP 미세전극은 완전히 상이한 두 개의 뉴런 집단에 상응한다. 뇌파 신호는 뇌 조직, 뇌척수액, 두개골, 근육 및 피부에 의해 필터링되는 반면, LFP 신호는 국소 신경 활동의 신뢰할 수있는 마커입니다1.
연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 LFP를 동시에 기록해야하지만, 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 그러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서, 본 프로토콜은 서로 다른 깊이에서 원하는 뇌 영역으로부터의 LFP를 동시에 기록하기 위해 완전히 사용자 정의 가능하고 쉽게 구성된 미세전극을 기술한다. LFP가 특정 뇌 영역 2,3,4,5,6,7,8,9의 신경 활동을 기록하는 데 광범위하게 사용되었지만, 현재의 쉬운 사용자 정의 가능한 설계는 여러 표면 또는 심부 뇌 영역으로부터 LFP를 기록 할 수있게합니다 11,12 . 프로토콜은 또한 뇌 영역의 입체택시 좌표를 결정하고 그에 따라 어레이를 조립함으로써 임의의 원하는 마이크로전극 어레이를 구성하도록 변형될 수 있다. 10kHz 샘플링 속도와 60-70kΩ 저항(2cm 길이)을 갖춘 이 미세전극을 통해 LFP를 밀리초 정밀도로 기록할 수 있습니다. 그런 다음 데이터를 16채널 증폭기로 증폭하고, 필터링하고(저역 통과 1Hz, 하이 패스 5kHz) 디지털화할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
역사적으로, 마이크로전극 어레이는 관심 2,3,4,5,6,7,8,9,13의 특정 뇌 영역으로부터의 뉴런 활동을 기록하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나, 우리의 쉬운 마이?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 국립 보건원 (RO1 NS120945, R37NS119012에서 JK까지)과 UVA Brain Institute의 지원을 받았습니다.
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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