Bu çalışmada, üretan anestezi altında hiperdirect yolaktan çoklu saha in vivo elektrofizyolojik kayıtların nasıl gerçekleştirileceği üzerine metodoloji sunulmuştur.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Bu çalışmada, üretan anestezi altında hiperdirect yolaktan çoklu saha in vivo elektrofizyolojik kayıtların nasıl gerçekleştirileceği üzerine metodoloji sunulmuştur.
Yakın geçmişteki kanıtlar birçok nöropsikiyatrik hastalığın geniş ölçekli nöronal ağların bozuklukları olarak anlaşılması gerektiğini göstermektedir. Bu hastalıkların patofizyolojik temelini daha iyi anlamak için, hangi işleme yönteminin devrenin farklı nöronal kısımları arasında bozulduğunu kesin olarak belirtmek gerekir. Ekstraselüler in vivo elektrofizyolojik kayıtları kullanarak, bir nöronal ağ içindeki nöronal aktiviteyi doğru bir şekilde çizmek mümkündür. Bu yöntemin uygulanması, benzersiz bir zamansal ve mekansal çözünürlüğe izin verdiği ve genetiği değiştirilmiş organizmalara dayanmadığı için, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve kalsiyum görüntüleme gibi alternatif teknikler üzerinde birçok avantaja sahiptir. Bununla birlikte, hücre dışı in vivo kayıtların kullanımı, evrensel olarak uygulanamayan invaziv bir teknik olduğu için sınırlıdır. Bu yazıda basit ve kullanımı kolay bir yöntem sunulmaktadır.Yerel alan potansiyelleri ve multi-unit aktivite gibi hücre dışı potansiyellerin bir ağın birden çok yerinde aynı anda kaydedilmesi mümkündür. Sterotaktik cerrahi ile çok üniteli kayıtların online analizinin bir kombinasyonu kullanılarak subkortikal çekirdeklerin kesin bir hedeflemesinin nasıl başarılabileceği detaylandırılmıştır. Böylece, hiperdirect kortiko-bazal ganglia döngüsü gibi eksiksiz bir ağın in vivo anestezi altındaki hayvanlarda nasıl çalışılacağı gösterilmektedir.
Parkinson hastalığı (PD) ve şizofreni gibi farklı nöropsikiyatrik bozukluklarla ilgili yeni kümülatif bulgular, patofizyolojisinin, genellikle kortikal ve subkortikal yapıları içeren 1 , 2 , 3 nolu geniş nöronal devrelerin kritik bir işlev bozukluğuna dayandığını ileri sürmektedir. Bu teoriye göre, hastalıkların klinik bulguları, tek hücre veya belirli nöronal elemanlar yerine 1 , 2 , 3 nolu hücrelerin bilgi işlem kapasitesinin bozulmasının bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Nepropsikiyatrik hastalıkların bu karmaşık grubunun anlaşılmasını arttırmak ve yeni tedavi seçenekleri bulmak için, insan hastalarında ve hayvan modellerinde bu bozuk ağların nöronal dinamiklerini ayrıntılı bir şekilde karakterize etmek zorunludur. Mükemmel bir mükemmellikEntelektüel potansiyellerin çok bölgedeki elektrofizyolojik kayıtları 4'tür . Bu yöntemi kullanarak, esasen, presinaptik potansiyeller tarafından üretilen, uyarıcı ve inhibe edici postsinaptik akımların ve çok birim aktivitenin (MUA) geçici olarak toplamını temsil eden yerel alan potansiyellerini (LFP'ler) aynı anda değerlendirmek mümkündür. Hücre dışı potansiyellerin kaydı, ağları incelemek için alternatif yöntemlere kıyasla birkaç avantaja sahiptir, örneğin işlevsel manyetik rezonans görüntüleme ve kalsiyum görüntüleme, çünkü daha yüksek zamansal ve mekansal çözünürlük sağlar ve genetik olarak düzenlenmiş organizmalara bağımlı değildir 5 . Bununla birlikte, hücre dışı in vivo kayıtların kullanımı, evrensel olarak uygulanamayan invaziv bir teknik olduğu için sınırlıdır.
In vivo elektrofizyolojik kayıtAnestezi altındaki hayvanlarda olduğu kadar uyanık halde de yapılabilir 6 . Her iki yöntem de belirli artı ve eksileri beraberinde getirir. Uyanık hayvanlar üzerindeki çalışmalar, tanımlanmış davranışsal görevlerin gerçekleştirilmesi sırasında beyin sinyallerinin kaydedilmesine izin verir, ancak hareketle ilgili ve diğer eserlere 7 , 8 eğilimlidir. Anestezi uygulanmış hayvanlardaki kayıtlar, LFP'leri ve MUA'yı, yüksek tanımlı kortikal senkronizasyon durumlarında asgari düzeyde eser ile değerlendirme fırsatı sunar; ancak sonuçlar, bir dereceye kadar uyanık olan 9 , 10 ve 11'de bulunanlara göre de farklılık gösterir.
Son yıllarda, LFP örneklemesinin ağ etkinliğinin patolojik değişimlerini tanımlamak için özellikle yararlı olduğu gösterilmiştir. Bunun önemli bir örneği, insan hastada PD'nin patofizyolojisi üzerine bir araştırmadırS ve hayvan modellerinde, kortiko-bazal gangliyon halkasında gelişmiş beta salınımlarının parkinson motor belirtileri 12 , 13 ile bağlantılı olduğu gösterilebilir. Bu araştırmanın bir sonucu olarak, beta salınımlarının kapalı döngü derin beyin stimülasyonu için çevrimiçi geribildirim biomarkeri olarak kullanılabilmesi şu anda araştırılmaktadır 14,15.
Bu çalışmada, üretandan anestezi uygulanan sıçanlarda LFP'lerin ve MUA'nın in vivo elektrofizyolojik kayıtlarının akut çoklu bölgesinin ayrıntılı bir tarifi verilmiştir. Hiperdirect kortiko-bazal gangliyon yolu gibi komple bir ağın standart ve özelleştirilmiş elektrotları kullanarak elektrofizyolojik olarak karakterize edilebileceği ve bu elektrotların nasıl oluşturulabileceği gösterilmiştir. Özellikle, bazal gangliyon çekirdeğinin kesin bir şekilde hedeflenmesinin co tarafından nasıl başarılabileceği vurgulanmaktadır.Stereotaktik ameliyatı MUA'ların çevrimiçi kaydı ile birlikte birleştirdik.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Deneysel prosedürler, Alman Hayvan Refahı Yasası'na (son olarak 2014'de revize edilmiştir) ve Avrupa yönetmeliklerine (2010/63 / AB) uygun olarak yürütülmüştür. Deneyler, yerel hayvan refahı otoritesi (LaGeSo, Berlin) tarafından onaylandı ve yerel departmanlara ve uluslararası kurallara uyuyordu.
NOT: Sunulan yöntemde primer motor korteksi (M1) subtalamik çekirdeği (STN) ve substantia nigra pars reticulate (SNr) ile bağlayan hiperdirect kortiko-bazal gangliyon yolundan kayıt yapmak için iki elektrot modeli kullanılır. Epidural elektrokortikogram (ECoG) kayıtları için M1 ısmarlama düşük empedanslı Ag / AgCl elektrodları kullanılmıştır. STN ve SNr'den alınan kayıtlar piyasada bulunan yüksek empedanslı tungsten elektrotlarla gerçekleştirilir.
1. Epidural Ag / AgCl Epidural Elektrodların Yapımı
2. Elektrotları bir Stereotaksik Tutucuya Yapıştırma
NOT: MUA ve LFP'leri aynı anda kaydetmek için, 1.5 MΩ empedanslı tungsten mikrowire elektrotları kullanın. Kayıtların odağı tek bir ünitenin yüksek kalitede kayıtlarına dayanıyorsa, daha yüksek empedansa (> 5 MΩ) sahip mikrowire elektrotları seçin. Çalışmanın amacı yalnızca LFP'lere yönelikse, daha düşük empedanslı elektrotlar kabul edilebilir. Dorsoventral stereotaksik ayarlamalar çoğunlukla gerekli olan küçük yapılar için, uygun bir dorsoventral uç ayrımı olan (bu durumda 250 μm) elektrot çifti kullanın. Ayrıca, gerekirse, daha yerel bir referans elektrotu avantaj sağlar. Stereotaksik koordinatlar her zaman en alttaki elektrottan ölçülür veBregma'ya referansla hesaplanmıştır.
3. Cerrahi
4. Elektrofizyolojik Haritalama ve Kayıtlar
NOT: Bu adım için, bir Faraday kafesi ve çevrimiçi filtreleme ve online sivri sıralama yapabilen kayıt yazılımı olan çok kanallı bir elektrofizyolojik kayıt sistemi gereklidir. Elektrik gürültüsünü ve eserlerini mutlak bir minimum seviyede tutmak için tercihen hayvanların başına yakın bir preamplifikatörle çalışan bir sistem kullanın. Tungsten mikro elyaf elektrotlarının yanı sıra, hiperdirekt yolağının kayıtlarını yapmak için en az bir epidural ve bir referans elektrot gereklidir. Epidural ve referencin eklenmesi önerilirElektrotları birbirlerine dokunmadan ikili olarak tutmak, bu arızalardan dolayı yardımcı olur ve veri analizinde farklı referans türlerine izin verir.
5. Deneyin Sonu
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada kullanılan kayıt elektrotları ile birincil motor korteks, subtalamik çekirdek ve substantia nigra pars reticulata ve MUA'dan gelen LFP'leri STN ve SNr'den örneklemek mümkündür. Başlangıçta, LFP'ler ve çok üniteli etkinlik geniş bant sinyaliyle birlikte kaydedilir. Bundan sonra, LFP'ler ve MUA'lar bant geçiren filtrelerle ayrılır (LFP'ler için 0,05-250 Hz ve MUA için 300-4,000 Hz).
Subkortikal...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Mevcut çalışmada, yöntem, kemirgenlerde M1'i STN ve SNr'ye bağlayan hiperdirect kortiko-bazal gangliyon yolunun örneğini kullanarak, belirli bir ağın birden fazla bölgesinden eşzamanlı olarak hücre dışı elektrofizyolojik sinyallerin nasıl kaydedileceği gösterilmiştir.
STN gibi küçük subkortikal yapıların kayıt altına alınmasında kritik bir adım, kayıt elektrotlarının hedefe tam olarak rehberlik ettirilmesidir. Sunulan yöntemde, iki önemli adıma dikkat ederek hedeflemenin yüksek doğru...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Çalışmamızı finanse etmek için Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), KFO 247'ye teşekkür ediyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Ag/AgCl özel epidural elektrotlar | Goodfellow GmbH D-61213 Bad Nauheim, Almanya info@goodfellow.com | %99,99 gümüş telli | Ag/AgCl elektrotları için Ürün Kimliği AG005127 daha iyi sinyal kalitesi sağlar, ancak yalnızca akut deneylerde kullanılabilir. Olası değiştirme: Paslanmaz çelik elektrotlar |
| Akrilik bloklu stereotaksik tutucu | David Kopf Instruments, 7324 Elmo Street, Tujunga, CA 91042, ABD | Ürün Kodu Model 1770 Standart Elektrot Tutucu | Akrilik bloğun, istenen hedef için elektrot kurulumuna uygun girintilere sahip olduğundan emin olun. Akrilik bloklar, istenen konfigürasyonu elde etmek için bir dosya ile kolayca değiştirilebilir. Olası değiştirme: Kendi kendine inşa edilen elektrot tutucular |
| Tungsten mikro tel elektrotlar 1.5 M & Omega; empedans | Microprobes.com 18247-D Flower Hill Way Gaithersburg, Maryland, 20879 ABD | Ürün Kimliği WE3ST31.5A5-250um | 1.5 MΩ MUA ve LFP'yi aynı anda kaydetmek için gereklidir. Olası değiştirme: Farklı malzemelerden mikroelektrotlar kullanılabilir. Elektrotlar düz, sağlam ve mümkün olduğunca ince olmalıdır. |
| Sıçan hizalama aleti | David Kopf Instruments, 7324 Elmo Street, Tujunga, CA 91042, ABD | Ürün Kimliği Model 944 Sıçan Hizalama Aracı | Beynin tam oryantasyonunun stereotaksik atlaslarla eşleşmesini sağlar. Olası değiştirme: Kanüllü stereotaksik tutucu |
| İki bileşenli dental akrilik | Associated Dental Products Ltd. Kemdent Works, Purton, Swindon Wiltshire, SN5 4HT, Birleşik Krallık | Simplex Rapid Powder Clear 225g, Ürün kodu: ACR803; Simplex Rapid Liquid 150ml, Ürün kodu: ACR920 | Kullanılan elektrotlara bağlı olarak, elektrotlar küçük ve hafifse, süper yapıştırıcı kolay bir alternatif olabilir. Olası değiştirme: Süper yapıştırıcı (Siyanakrilat bazlı) |
| Faraday kafesi | Kendi kendine yapılanma | Uygun bir Faraday kafesi, elektromanyetik artefaktlardan en iyi koruma olacaktır, ancak bir kutu şeklinde oluşturulabilen veya bir çerçeveye uygulanabilen ve iletken malzemeden yapılmış her şey yardımcı olabilir. Olası değiştirme: Alüminyum folyo veya bakır ağ | |
| Kayıt yazılımı ve çevrimiçi ani sıralama yetenekleri ile elektrofizyolojik kurulum | OmniPlex® Sinirsel Veri Toplama Sistemi Plexon Inc 6500 Greenville Avenue, Suite 700 Dallas, Teksas 75206 ABD | Çevrimdışı sıralama yazılımı potansiyel bir alternatiftir, açık kaynak topluluğunda birden fazla komut dosyası ve yazılım ücretsiz olarak bulunabilir. |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.