Yöntem makalesi

Kablosuz, Vivo içinde kayıt ve fareler serbestçe davranışlar içinde sinirsel aktivite uyarılması için çift yönlü arayüzü

DOI:

10.3791/56299

⸱

7 Kasım 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Behavioral Neuroscience, Experimental and Biological Psychology, Philipps-Universität Marburg, 2Behavioral Neurosciences Institute (INeC), 3Thomas RECORDING GmbH, 4Department of Neurophysics, Philipps-Universität Marburg

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

tüm protokolleri ve deneyler şu anki Avrupa kılavuzlarınıza uygun olarak were (2010/63/AB) ve bölgesel yetkililer tarafından onaylanan (Regierungspräsidium Gießen, Bay 20/35 Nr.25/2015).

1. hayvanlar

  1. erkek yetişkin Wistar (200-250 g) gruplar halinde 3-4 iklimlendirme izin vermek için ameliyattan önce en az bir hafta için standart laboratuvar koşullarında rats evi.
  2. İki gün sonra ameliyat, ev fareleri çiftler halinde. Yüksek akrilik kapaklar ile tek kafesleri kapsar. Geleneksel kapakları implantlar sıkışır, metal ızgara yapılan zarar görmüş ve/veya kararsız üzerinden zaman haline risk artan kaçının.

2. Stereotaktik cerrahi

  1. ameliyat başlamadan önce düzenlemek ve aşağıdaki ekipman ve malzeme hazırlamak:
    1. elde edilir steril cerrahi ekipman oluşan steril makas, künt uçlu forseps, spatula, cerrahi kesme makineleri, diş matkap ve pamuk tomurcukları.
    2. almak ilaçlar ve kimyasallar da dahil olmak üzere isoflurane, xylocaine, tramadol hidroklorür, dexpantenol göz merhemi, %3 hidrojen peroksit, povidone iyot ve % 70 etanol.
    3. Paslanmaz çelik vidalar, Akrilik Reçine, ultraviyole tutkal ve kap koruyucusu gibi fiksasyon malzemesi elde etmek.
    4. Elde etmek (ı) bir kayıt tek elektrot oluşan bir elektrot birim (kuvars cam yalıtımlı Platin tungsten elektrot, konik uç şeklinde, dış çap: 80 µm, konik uç, empedans, 1 kHz: 500 kOhm) veya bir tetrot (kuvars cam yalıtımlı Platin/tungsten 4 çekirdek elektrot, dış çap: 100 µm, konik uç, empedans 1 kHz: 500-800 kOhm); (ii) bir stimülasyon elektrot (Platin/iridyum tel (% 90 platin, % 10 iridyum), core çapı 125µm, dış çap 150 µm, empedans < 10 kOhm) bağlı bir platin tel referans elektrot (mil çapı, 100 bir kişi plaka ve (III) µm; şekil 1A).
    5. Elektrot birimine suda eriyen yapıştırıcı ile yapıştırılmış ve işlevleri için en az 2 s önceden test elde edilir elektrot tutucu ( şekil 1B).
    6. Geleneksel bir hayvan zinciri sistemi diferansiyel Pre amplifikatör oluşan elde etmek için bir ana amplifikatör ve bir bant amplifikatör kayıtlar için filtre.
    7. Isıtma yastığı, şırınga ve fizyolojik serum eldiven gibi ek malzeme elde.
    8. Ev kafesleri elde etmek (L x g x y: 42 cm x 26 cm x 38 cm).
  2. Yordam
    Not: elektrot implantasyon geleneksel stereotaksik cerrahi isoflurane anestezi altında gerçekleştirilir.
    1. Deneyci eldiven, ameliyat maskesi ve laboratuar önlüğünü giyiyor olun.
    2. Başlatmak bir indüksiyon odasında hayvan yerleştirme anestezi (isoflurane 4-%5, oksijen akışı 1 L/dak, süresi ~ 5 min).
    3. Derin anestezi doğrulamak için sınama kaybı refleksler (kuyruk ve ayak refleks) Forseps ile için.
    4. Baş hayvan stereotaksik çerçeve üst kesici barın etrafında sabit bir anestezi maskesi gerçekleşti ve anestezi ayarlayın (isoflurane % 2-3, oksijen akışını 0,7-0,8 L/dk).
    5. Tamir ve yatay olarak hizalama hayvan ' kulak çubukları ve üst kesici bara kullanma stereotaktik cihaz kafasından s
    6. Cerrahi makas veya makas kullanarak cerrahi alan tıraş ve povidone iyot ile sterilize.
    7. Hayvan hipotermi önlemek ve onları kurumasını önlemek için dexpantenol göz merhemi gözlerle tedavi için bir Isıtma yastığı yerleştirin.
    8. Xylocaine enjekte (0.3-0.4 mL, subkutan, SC) cerrahi alan Merkezi.
    9. Test refleksleri daha kaybı için.
    10. Kafatası ortaya çıkarmak için cerrahi alanın ortasında bir neşter ile küçük bir insizyon attım (1.5 cm) olun. Cildi nazikçe ayrı ve pens, makas ve spatula kullanarak kalan dokuyu.
    11. Dikkatle hidrojen peroksit kaplı pamuk tomurcukları kullanarak kafatası temizleyin.
    12. 4-5 küçük delikler (4,7 mm) paslanmaz çelik vida fiksasyonu için kafatası.
    13. Elektrot birim/elektrot tutucu için Pre amplifikatör bağlamak ve ekleme stereotaksik micromanipulator ( şekil 1B ve 1 C).
    14. Bir (yaklaşık 7 mm) kafatası beyin Atlas kullanılan hayvan göre koordinatları kullanarak hedef alan üzerinde içinde delik. Bu da çalışmanın, referans olarak hizmet veren bregma ile aşağıdaki koordinatları kullanarak aşağı olacaklar amaçlı elektrot ipuçları pozisyon: ön/arka, − 8.8 mm; medial/lateral, 1.5 mm; ve dorsal/ventral, 3.5 mm 14.
    15. Pamuk tomurcukları ile herhangi bir kan emmek.
    16. Hedef alan elektrot ipuçları ulaşana kadar dikey elektrot birim tanıtmak.
    17. Yere kablo boyunca paslanmaz çelik vida ve deri altına konumlandırın.
    18. Monitör spike etkinlik ve dikkatli bir bölgenin hedef yapısındaki aktif nöron erişene dek micromanipulator ile elektrot pozisyonunu ayarlayýn ve spike'ı sıralamak için uygun bir sinyal-gürültü oranı ile sinirsel aktivite tespit.
    19. Kafatası elektrot birimine ultraviyole yapıştırıcı ile düzeltmek ve kişi plaka ve vida akrilik reçine ile kapak.
    20. Enjekte fizyolojik serum (1 mL ı.p.) ve tramadol (25 mg/kg, SC) su kaybı önlemek ve ameliyat sonrası analjezi, sırasıyla emin olmak için.
    21. Bir fırça kullanarak elektrot tutucu elektrot biriminden suya batırılmış Bağlantıyı Kes'i.
    22. Stop anestezi, dikkatli bir şekilde stereotaksik çerçevesinden sıçan çıkarın. Pre amplifikatör elektrot--dan kesmek Gordon
    23. Kap koruma implante elektrot ünitedeki bağlanmak ve sadece deneysel işlemler sırasında kesin.
    24. Ameliyat sonrası ikinci günden itibaren hayvanların çiftleri ev kafeste unutmayın.
    25. Monitör hayvanlar günlük olası yara enfeksiyonu, vücut ağırlığı, sağlık durumu ve genel davranış ameliyattan sonra 7 günlük bir süre için. Vivo Elektrofizyoloji ve davranışsal deney bu iyileşme döneminde sonra gerçekleştirmek.
      Not: Cerrahi işlem 60-90 dakika arasında sürer. Ameliyat sırasında kuyruk hareketiyle refleksleri sürekli izlenmesi gerekir ve anestezi ayarlanır, gerekirse.

3. Vivo Elektrofizyoloji

  1. ekipman ve yordam
    Not: Elektrofizyolojik kayıtlar ve stimülasyon TWS kullanarak gerçekleştirilir.
    1. Elde bir tümleşik Pre amplifikatör ve bağlı pil ile baş bir sahne (dört kayıt kanalları; analog giriş aralığı kayıt: 0-12 mV pk-pk; stimülasyon çıkış: ±625 µA; L x g x y: 24 x 22 x 12 mm; Ağırlık: 6 g pil, pil ile; 12 g çalışan pil süresi en fazla 1 saat). Kafa bu aşamada doğrudan implante elektrot birim yolu ile bir minyatür çoklu kutup bağlayıcı ( Şekil 2) bağlanması uygundur.
    2. Elde edilir bir pil (lityum iyon akü, 3.7-4,2 V DC, 230 mAh, 27 mm x 20 mm x 6 mm, 1 h operasyon süresi) baş sahne ( şekil 2C) üzerine monte edilebilir. Gerekirse yedek şarj edilebilir pil kapasitesi 450 ile kullanın yaklaşık 2.5 saat çalışma süresi için anne. Pil için onu bağlı olduğu sırada bir yeşil ışık kafa aşamasında geldiğini emin olun
    3. Bir alıcı verici (alıcı-verici) bir kişisel bilgisayara standart USB bağlantı noktası üzerinden bağlı ve ilâ 5 m ( 2E rakam) için kablosuz kullanım sağlar elde edilir.
    4. Elde etmek bir kişisel bilgisayar elektriksel stimülasyon ve sinirsel aktivite kaydı için TWS yazılım ile ( şekil 3 ve şekil 4 < / strong>).
    5. Elde gergin bir Pre amplifikatör ve ameliyat sırasında kullanılan veri Koordinat Belirleme Sistemi (öğeye 2.1.5 bakın) kayıtları ve uyarılması için bir uyarıcı jeneratör için TWS efficaciousness karşılaştırmak üzere uyanık ameliyat sonrası bir hafta sıçanlar.
      Not: Elektriksel stimülasyon sağlanır ve hücre dışı faaliyet tek nöronlar üzerinden her iki sistemi kullanarak implante elektrot biriminden kaydedilir. Stimülasyon parametreleri (geçerli yoğunluğu, nabız ve frekans) hedef beyin bölgesi göre her hayvan için ayarlanmalıdır. Bu da çalışmanın, 150-250 µA 2500 Hz akım aşağı olacaklar uyarmak için kullanıldı.
  2. Davranış deneyi
    Not: bir kez alıcı ve hayvan baş sahne arasında hiçbir metal bariyer tanıttı, TWS geniş bir dizi davranışsal görevi için geçerlidir. Örnek davranış testleri olarak ölçüm genel davranış etkinliği ve yükseltilmiş artı Labirent, anksiyete gibi davranış kemirgenler 15 değerlendirmek için standart bir test için aç alanında kullanıldı. Bir video kamera merkezi olarak yerleştirilen üstündeki açık alan ve artı labirent davranış kayıtları için yüksek.
    1. Davranış test önce her hayvan üç gün üst üste üzerinde (5 dk her gün) işlemek. Her işleme döneminden önce baş sahne ile batarya daha önce implante elektrot birimine bağlayın. Herhangi bir kayıt veya işleme sırasında uyarı gerçekleştirmeyin.
    2. Açık alan
      1. fare açık alanın merkezine yerleştirin (40 cm x 40 cm x 40 cm; ~ 30 Lux ışık kırmızı) ve cihazları için en az 5 dk sinirsel kayıt altında keşfetmek izin.
      2. Kaçış eşik - çalıştıran veya atlama üreten en az geçerli yoğunluğunu belirlemek. Bu da çalışmanın, yüksek frekanslı 2500 Hz stimülasyon teslim (darbe genişliği: 100 µs; nabız aralığı: 100 µs) fareler görününceye kadar adımları davranış kaçış için geçerli yoğunluğu artan tarafından 20-50 µA 1 dk aralıklarla aşağı olacaklar.
      3. Fareyi ev onun kafes dönmek, açık alan (% 0,1 Asetik asit çözüm) temiz ve onu kuru
        Not: her iki sistemi kullanarak TWS yukarıda açıklanan yordamı geleneksel hayvan zinciri sistemi ile uyarımı etkinliğini karşılaştırmak üzere gerçekleştirildi.
    3. Labirent yüksek
      Not: artı labirent bu deneylerde kullanılan gri akrilik yapılan ve iki açık kolu oluşuyordu (50 cm uzun x 10 cm genişliğinde) ve iki silah kapalı (50 cm uzun x 10 cm genişliğinde, 40 cm yüksek duvarlar ile) merkezi bir pla genişletilmiş tform 16 kat yukarıda 50 cm yüksek.
      1. Fareye artı labirent bakan açık bir kol doğru ortasına yerleştirin ve serbestçe altında devam eden kayıt sırasında 5 dk. aparatı araştırmak sağlar
      2. İçine girişleri kaydedin ve zaman geçirdim açık ve kapalı kollarının 5 dk süre içinde.
      3. Ev onun kafes, temiz (% 0,1 Asetik asit çözüm) fare dönmek ve labirent önce her test Makinası
    4. Perfüzyon ve Histoloji
      1. xylazine/ketamin fareyle anestezi (150 mg/kg ve 100 mg/kg, sırasıyla; ı.p.).
      2. İmplante elektrot birim stimülasyon kablosunu ve elektrik stimülasyon uygulanır (geçerli yoğunluk 50 µA, darbe genişliği: 100 µs; nabız aralığı: 100 µs) 90 sırasında elektrot uç etrafında küçük bir lezyon üretmek için s.
      3. Uyarım kablosunu çıkarın ve fizyolojik serum 200 mL 0.1 M sodyum fosfat tampon pH %7,3 4 paraformaldehyde ardından ile hayvan ile sol ventrikül sıvı (ayrıntılı bir açıklama için bkz: başvurusu 17 ).
      4. Beyin kaldırmak ve 4'te 4 h içinde taze sabitleştirici için bırakın ° C.
      5. Ana cryostat Oda sıcaklığı -20 olduğundan emin olun ° C.
      6. Beyin kuru buz dondurmak ve bir cryostat kullanarak 50 µm seri koronal bölüme kesin.
      7. 14 Paxinos ve Watson tarafından atlas göre elektrot ipuçları, konumlarını bulmak için cresylviolet bölümlerle leke.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

TWS teknik veriler

Kablosuz sistem 4 bağımsız kayıt kanalı ve 1 stimülasyon kanalı sunar. Hücre dışı aktivite kaydı tek çekirdekli elektrot tarafından aldı ve kablosuz sistem yüksek empedans sinyal girişine devredildiler. Kaydedilen sinyali bir AC birleştiğinde, fark giriş Pre amplifikatör ve filtre bant (Sabit sinyal bant genişliği, 500 Hz... tarafından önceden güçlendirilmiş (x200) yapıldı. 5 kHz) yalnızca çoklu birim faaliyet, çünkü bu da çalışmanın ana faiz kayıt birim faaliyet ve yerel alan potansiyelleri kaydetmek için. Entegre programlanabilir kazanç ana-amplifikatör dört kayıt kanallar (x1, x2, x4, x8, x16, x32, x64) için yazılım ayarlanabilir kazanç sunmaktadır. Genel kazanç değerlerini x200, x400, x800, x1600, 3200, x kablosuz sistemi tam sinyal zincirinin sunulan x6400 ve x12800. Amplifikasyon süzme sonra analog sinyal bir analog dijital dönüştürücü tarafından sayısallaştırılmış, yüksek frekanslı taşıyıcı üzerinde modüle ve 2.4-2.5 GHz ISM bandı kullanarak bir radyo alıcısı tarafından iletilen. Aynı alıcı verici türü iletim yoluna öbür ucunda kullanıldı. Bu ikinci alıcı verici bir kişisel bilgisayar yolu ile USB liman bağlı. İletim yolu çift yönlü veri iletimi için hücre dışı kaydedilen sinyal sinyal güçlendirme ve bilgisayardan uyarmaya hayvan denetim parametrelerini hayvandan bir bilgisayara göndermek için kullanıldı.

TWS kullanarak, başarılı bir şekilde çoklu birim beyin etkinliklerini kaydetmek ve fare aç alanında serbestçe hareket halindeyken aşağı olacaklar uyararak hayvanın davranışını değiştirmek mümkün. Alıcı verici 5 metreye kadar hayvan uzak yerleştirildi ve bir USB üzerinden bilgisayara bağlı (bkz. Şekil 2) bağlantı noktası. Kaydedilen sinyali nitelikleri karşılaştırılması ile hayvan zinciri vermiştir ve kablosuz sistem şekil 5' te gösterilmiştir. TWS benzer bir sinyal kalitesi ile çoklu birim faaliyet kablolu kayıt sistemi olarak kaydeder. Gerçek zamanlı, stimülasyon sinyali parametreleri TWS yazılımı ile tanımlanan Yani parametrelerinde stimülasyon güncellemeleri gerçek bir kablosuz uyarıcı bazı içinde baş sahneye bağlı stimülasyon elektrot geçirilir mikro-uyarıcı olduğunu stimülasyon düğmeye sonra milisaniye. Bu nedenle, dışarı kafes hayvan almadan stimülasyon parametreleri değiştirmek mümkün. Bu özellik bir stimülasyon deneyler için tam zamanı en aza indirebilirsiniz avantajı vardır.

TWS yazılımı özel bir grafik kullanıcı arayüzü üzerinden (şekil 3 ve şekil 4) (kayıt ve stimülasyon) kablosuz sisteminin tüm özelliklerini kontrolünü sağlamak için tasarlanmıştır. Mikro-stimülasyon, stimülasyon sinyali kullanılmıştır TWS yazılım grafik kullanıcı arabirimini kullanarak geliştirilmiştir. TWS in Stimülatörü bir ücret dengeli sabit akım stimülasyon modunda kullanıldı. Stimülasyon desen kablosuz olarak baş sahne radyo birim entegre sabit akım Stimülatörü gönderildi. Stimülasyon geçerli hedef faiz (gelince örneği mevcut çalışmada aşağı olacaklar) ve TWS zemin veya referans elektrot hizmet daha büyük bir uzak sayaç elektrot yerleştirilir bir çalışma elektrot arasında uygulandı. Bir çok daha düşük geçerli eşik mevcut deneylerde gerekli, ancak stimülasyon elektrot empedans ve sabit akım Stimülatörü gerilim uyum bağlı olarak, bu ±625 µA, maksimal stimülasyon geçerli aralığını kullanmak mümkündür. Burada, bifazik şarj dengeli sabit akım stimülasyon ile en yüksek akımlar 300 µA kadar kullanıldı. Bifazik stimülasyon, durumunda ilk darbe fizyolojik etkisi temin için kullanılır ve ikinci darbe genellikle stimülasyon darbe18sırasında meydana gelen elektrokimyasal işlemleri tersine çevirir. Gerçek zamanlı uyarımı desenleri TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü üzerinden ayarla TWS baş sahne malzemeleri (bkz. şekil 4).

TWS yazılım üç ana bölüme ayrılır: (i) stimülasyon sinyali parametreleri ve tekrarlama için (III) replayer penceresi için tüm ayar seçenekleri ile kayıt ve stimülasyon, (ii) uyarıcı jeneratör pencere için kontroller ile ana penceresi kaydedilen veri dosyaları. Ana pencere kaydedilen sinyalleri 4 kayıt kanalları görüntülemek, tüm kanallar için kazanç ayarla ve Başlat/Durdur görüntülenen sinyalleri kayıt düzenlemesine olanak sağlar. Sinyal veri bilgisayar sabit disk üzerinde bir dosyada depolanır. Dosya yolunu yapılandırma menüsünde ayarlayın. Kayıt parametreleri yanı sıra, ana penceresinde uyarılması işlemi durdurmak ve başlatmak için izin verir. Hayvan beyin stimülasyonu elektrot geçişi sağlanır sürekli stimülasyon geçerli gerçek zamanlı ana penceresi ekranda görüntülenir. Stimülasyon sinyali parametrelerini uyarıcı parametre ayarları penceresinde önceden ayarlanmış olur. Mono - veya bifazik stimülasyon darbe trenler tanımlamak ve tüm yaygın olarak kullanılan stimülasyon gibi örneğin genişliği, darbe genlik, nabız nabız parametrelerini ayarlamak için (Ayrıntılar için bakınız şekil 4) darbeleri, vb arasında zaman mümkündür. Önceden seçili parametre değerleri sonuç stimülasyon darbe işlevi bir grafik ekran stimülasyon jeneratör penceresinde gösterilir.

TWS yazılımı kullanılabilirlik yönleri göre tasarlanmıştır. Yazılım kullanılabilirliğini kablosuz stimülasyon/kayıt deney ve güvenli ve rahat çalışma ortamı sorunsuz ilerlemesini güvence altına almak için önemli bir faktördür. Ayrıca deneme tekrarlanabilirlik geliştirmeye yardımcı olur.

Tek-unit kayıt veri ve elektriksel stimülasyon

Hücre dışı çoklu birim faaliyet gittikçe TWS ve geleneksel hayvan zinciri kayıt sistemi kullanarak aynı implante elektrot üzerinden aşağı olacaklar kaydedildi. Şekil 5 hayvan bir aç alanında serbestçe hareket iken her iki sistemi kullanarak kaydedilen temsilcisi ham verileri gösterir. Sinyallerin doğrudan karşılaştırma benzer spike dalga biçimleri ve gürültü seviyeleri (şekil 5A ve 5B) öneriyor. Bir gösteri spike formunun A tasvir edilir 've B'.

Fareler TWS baş sahne sonraki günleri sırasında ve ameliyat sonrası kaldırma girişiminde bulunmadı beri bu önemli ölçüde onların hareketleri ile müdahale değil ve rahatsızlık neden olmadı kabul edildi. Böylece, TWS kullanarak, kaldırma gibi kaçınılması ve kablolar ve konektörler çiğneme sıçan hayvan zinciri kayıtları ortak bir sorun oldu. Nitekim, farelerle TWS baş sahne açık alanı keşfetmek başardık ve artı labirent (syetiştirme ve davranışları damat ee film 1) sergileri normal geçişleri.

Ayrıca, aynı davranış sonucu TWS veya geleneksel hayvan zinciri sistemi ile kullanılan stimülasyon parametreler uyarılmış, burada davranış kaçış. 100 µA başlayarak, stimülasyon geçerli genlik adım adım - çalıştıran veya atlama üreten en az geçerli yoğunluğu - kaçış eşiğe ulaşıldığı ve kaçış davranış elde edildi kadar artış. Her iki sistemin (şekil 5C) bireysel kaçış eşikleri 4 sıçan benzer idi.

figure-results-1
Şekil 1: TWS elektrot Gordon (1) tek elektrot tetrot/kayıt, (2) stimülasyon elektrot, (3) elektrot fiber bağlantı masa, (4) esnek bağlantı kabloları, (5) zemin tel, bağlayıcı (6) yönetim kurulu, (7) erkek veya dişi konektör TWS sistemi (A); TWS elektrot birim bağlı (8) Pre amplifikatör ve tutucu (9); (B) stereotaksik çerçeveyi (C) bağlanmak hazır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-2
Resim 2 : Üstten Görünüm TWS baş Sahne Alanı'nın modülü(a)akü güç kaynağı monte edilebilir. Toplam Boyut: Yükseklik 12,5 m, derinliği 24 mm (19.3 mm + 4.7 mm) genişliği 22.1 mm, ağırlık: elektrot birim konnektör; gösterilen 5.96 g. alt görünümü (B) akümülatör güç kaynağı, yüksekliği 9 mm, derinlik 26 mm, genişliği 20 mm, ağırlığı 6 g (C); Bu test için kullanılan TWS bileşenleri genel bir bakış: (1) baş animal´s kafatası, bilgisayara USB bağlantı noktası, (3) TWS yazılım (D); bağlı (2) alıcı/verici ünitesi monte akümülatör ile birim sahne Fotoğraf serbestçe hareket ve TWS baş sahne gösterilen bir sıçan daha önce implante elektrot birimi (E) ve örnek kaydedilen sinyalleri (F) gösterilen TWS yazılım bağlı. TWS baş sahne gerçek zamanlı uyarımı desenleri TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü üzerinden ayarlamak sağlar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-3
Şekil 3: TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü, ekran kayıt. TWS içinde aşağı olacaklar, implante bir tek kutuplu kayıt elektrot ile kayıt performansını ekranda tasvir edilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-4
Şekil 4: TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü. stimülasyon ekran(a)ve stimülasyon parametre belirtme (B). Nabız gecikme (IPD) gibi darbe genişliği (PxW), darbe genlik (PxA), stimülasyon sinyali parametreleri (C) Inter, bakliyat (TBP), darbe tren (PPT) ve trenler (TBT) arasında saat başı arasındaki süre TWS yazılım grafik kullanıcı arayüzü üzerinden ayarlanabilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-5
Şekil 5 : Çoklu birim sinyal arasında nitel karşılaştırma extracellularly TWS(a)ve (B) Kablolu kayıt kurulum ile kaydedildi. Her iki kayıtları aşağı olacaklar implante aynı TWS elektrot birimi (empedans 0.5MOhm) elde edilmiştir. İki kayıt elektrot kişiler arasında Aksiyel mesafe yaklaşık 400 µm vardı. Kablolu sistem ve TWS kayıt bant genişliği vardı aynı (500 Hz... 5 kHz), sinyalleri örneklenmiş 40 kHz (sistem kablolu) ve 32 kHz (TWS) ile. Her iki sistemin çoklu birim faaliyet benzer bir sinyal kalitesi ile kaydedildi. Oranları TWS ve kablolu kayıtları arasında ateş içinde açık hiçbir fark yoktur. Her iki kayıtlarından nöron aksiyon potansiyeli dalga A gösterilir 've B'. Benzer stimülasyon parametreleri 4 fareler için hayvan zinciri sistemi (TS) kullanılarak Kaçış eşik ulaşmak gerekli veya TWS (C). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-6
Film 1: Artı labirent test sırasında normal bir keşif davranış sergileyen bir örnek teşkil eden fare TWS hayvan karışık küçük henüz test cihazları, yukarı ve sadece minimal görev kendisini engelleyen böylece yeterli ışık teller olmadan açık ve kapalı silah girmek izin verir. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Co-yazar Uwe Thomas ve Sascha Thomas "Thomas kayıt bu çalışmada kullanılan ve bu makalede açıklanan genel araştırma konusu ile ilgili ürün geliştirme GmbH", sahipleri. Buna ek olarak, co-yazar Dirk Hoehl gelir "Thomas kayıt GmbH" alır. Şirket bu araştırma için ilişkili ürünleri pazarlama başarılı olursa bu durum mali olarak yararlanabilir. Bu çalışmada kullanılan "Thomas kayıt" cihazları davranışsal Nöroloji, deneysel ve biyolojik psikoloji - herhangi bir ücret olmadan Universität Marburg Philipps bölümü ithaf edilmiştir.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu eser Almanca Federasyon endüstriyel araştırma dernekler gelen hibe araştırma tarafından desteklenmiştir (AIF; numarası vermek: KF2780403JL3).

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Thomas Kablosuz Sistem (TWS) sürüm 2.0Thomas RECORDING GmbHAN001165Thomas Kablosuz Sistem (TWS) sürüm 2.0, dizüstü bilgisayar, önceden yüklenmiş bir Microsoft Windows işletim sistemi ve TWS kontrol yazılımı içeren taşınabilir çok kanallı bir telemetri sistemidir. TWS şunları içerir: düşük gürültülü 4 kanal öncesi; ve sabit bant genişliğine sahip programlanabilir ana amplifikatör, tek kanal sabiti ve ndash; Bifazik akım darbelerinin uygulanması için akım stimülatörü, yazılımla programlanabilir mikro stimülatör, implante edilebilir konektör sistemi ve bir hayvana montaj için temel bir kafa aşaması ünitesi. Sistem, dizüstü bilgisayarlar veya masaüstü kişisel bilgisayarlar için USB bağlantı noktası bağlantılı bir alıcı-verici, Microsoft işletim sistemi Windows altında çalışan kontrol yazılımı ile birlikte teslim edilir. TWS sistemi, hücre dışı nöral stimülasyon ve serbestçe davranan küçük hayvanlarda (örn. sıçanlar, kobaylar) kayıt için kullanılabilir. Bu sistem, daha büyük hayvanlarda (örneğin primatlar) da kullanılmak üzere uyarlanabilir.
Thomas Wireless System (TWS) için YazılımThomasRECORDING GmbHAN001165 yılında kurulmuşturThomas kablosuz sistemi için yazılım, Microsoft Windows işletim sistemi altında çalışır ve Thomas Wireless System (TWS) için grafik kullanıcı arayüzü (GUI) sağlar. TWS GUI, TWS işlevleri, 4 kanal kayıt ve 1 kanal stimülasyonu üzerinde tam kontrol sunar.
Kayıt (4 kanal) ve stimülasyon (tek kanal) için implante edilebilir tetrodeThomasRECORDING GmbHAN001132Thomas Wireless Systems (TWS) ile kullanım için kayıt (4 kanal) ve stimülasyon (tek kanal) için implante edilebilir tetrode.
Kayıt tetrode özellikleri: tetrode elyaf malzemesi: kuvars cam izoleli platin tungsten elyaf, tetrode elyaf dış çap: 100 & mikro; m, uç şekli D, empedans 0.5-0.8MOHm; Referans elektrodu: uç şekli: D; Empedans: 300-500kOhm; Malzeme: kuvarscam yalıtımlı platin / tungsten; Stimülasyon elektrot özellikleri: fiber malzeme: platin / iridyum, çap: 125 ve mikro; m, lake yalıtımlı, uç şekli : D, empedans: < 10kOhm, elektrotun boyutları son kullanıcı tarafından belirlenebilir
Kayıt (tek kanal) ve stimülasyon (tek kanal) için implante edilebilir mikroelektrotThomasRECORDING GmbHAN001118Thomas Wireless Systems (TWS) ile kullanım için kayıt (tek kanal) ve stimülasyon (tek kanal) için implante edilebilir mikroelektrot.
Kayıt elektrot özellikleri: elektrot elyaf malzemesi: kuvars cam izoleli platin tungsten elyaf, elektrot fiber dış çapı: 80 ve mikro; M / 250 ve mikro; m (lütfen belirtin), uç şekli D, empedans 0.5-0.8MOHm; Referans elektrodu: uç şekli: D; Empedans. 300-500kOhm; Malzeme: kuvarscam yalıtımlı platin / tungsten; Stimülasyon elektrot özellikleri: fiber malzeme: platin / iridyum, çap: 125 ve mikro; m, lake yalıtımlı, uç şekli : D, empedans: < Elektrot implantasyonu için 10kOhm
TutucuThomas RECORDING GmbHAN000838Standart elektrot tutucular için mikroelektrot implantasyonu için özel bükülmüş metal çubuk. Çubuk, implante edilebilir bir elektrotu tutmak için kullanılır. İmplante edilebilir elektrot, özel Thomas RECORDING suda çözünür yapıştırıcı (AN001080) ile çubuğa sabitlenir. (Elektrot tutucu dahil değildir)
Thomas Wireless System (3,7V/230mAh) için yedek akümülatör güç kaynağıThomasRECORDING GmbHAN001208Thomas Wireless System için yaklaşık 1 saatlik çalışma süresi için 230mA kapasiteli yedek şarj edilebilir pil (akümülatör). (Boyut: 27mm x 20mm x 6mm, ağırlık yaklaşık 6g)
Thomas Kablosuz Sistemi için yedek akümülatör güç kaynağı (3,7V/450mAh)Thomas RECORDING GmbHAN001209Thomas Kablosuz Sistemi için 1 saatten fazla çalışma süresi için 450mA kapasiteli yedek şarj edilebilir pil (akümülatör). (Boyut: 48mm x 30mm x 4mm, ağırlık yaklaşık 11g)
Thomas Wireless System (TWS) için akümülatör şarj cihazı şarj edilebilir akümülatörThomas RECORDING GmbHAN001207Thomas Wirless System (TWS) için şebekeden güç alan şarj cihazı şarj edilebilir akümülatörler (AN001209 ve AN001209)
Suda çözünür yapıştırıcıThomas RECORDING GmbHAN001080Thomas RECORDING suda çözünür elektrot yapıştırıcısı, nörobilimsel araştırmalarda implante edilebilir mikroelektrotlarla kullanım için özel olarak seçilmiş bir üründür. Eşsiz özellikleri, elektrot ve montaj cihazı arasında sağlam bir bağlantı sağlar, ancak ılık su ile kolayca çıkarılabilir. Thomas RECORDING suda çözünür elektrot yapıştırıcısı, zaman alıcı bir hazırlık gerektirmeden kutudan çıkar çıkmaz kullanılabilir. Thomas RECORDING suda çözünür elektrot yapıştırıcısı insanlara, hayvanlara veya çevreye zararlı değildir. Miktar: 1 kutu 10 gramlık
Minyatür diferansiyel preamplifikatörThomas RECORDING GmbHAN000329Minyatür Diferansiyel Ön Amplifikatör, Model MDPA-2, uyarılabilir dokudan düşük gürültülü kayıtlar için tasarlanmış 2 kanallı, diferansiyel girişli bir ön yükselticidir. Thomas Kablosuz Sistemi (TWS) ile serbestçe hareket eden hayvan uygulamaları için implante edilebilir mikroelektrotların implantasyonu ile birlikte hücre dışı kayıt için tasarlanmıştır. 2 Kanallı Minyatür Diferansiyel Ön Yükseltici (MDPA-2), ilk on kat amplifikasyon aşamasını sağlamak için implante edilebilir mikroelektrotlara bağlanır. İdeal olarak, yüksek sinyal genlikleri ve düşük gürültü seviyeleri ile optimum kayıt sonuçları elde etmek için Thomas RECORDING kuvars cam yalıtımlı platin/tungsten elektrotlar kullanılır. MDPA-2, ek ortak topraklama ve referans elektrot girişlerine sahiptir.
Bağlantı kablosuThomas RECORDING GmbHAN000330Thomas Minyatür diferansiyel önünü bağlamak için bağlantı kablosuamplifier (MDPA-2) bir ana amplifikatöre ve bir akümülatör güç kaynağına.
Minyatür ön için şarj edilebilir güç kaynağıampkaldırıcıThomas RECORDING GmbHAN000328Minyatür diferansiyel ön için şarj edilebilir akümülatör güç kaynağıamplifier (MDPA-2).
Akümülatör şarj cihazı (ABD)Thomas RECORDING GmbHAN000167Güç kaynağı için akümülatör şarj cihazı AN000328 (ABD şebeke elektrik prizi konenktoru)
Akümülatör şarj cihazı (AB)Thomas RECORDING GmbHAN000168Güç kaynağı için akümülatör şarj cihazı AN000328 (AB şebeke elektrik prizi konektörü)
Diferansiyel önamplifier/ana amplifikatör/bant geçiren filtreThomas RECORDING GmbHAN000677TREC AC Ana Amplifikatör (LabAmp-03), nörofizyolojik uygulamalar (örn. mikroelektrotlarla hücre dışı kayıt) için tek kanallı, diferansiyel bir ana amplifikatördür. Bu Enstrüman, minyatür Diferansiyel Ön ile çalışmak üzere tasarlanmıştır. LabAmp-03'ün tek kanalı, yüksek kazançlı, düşük gürültülü bir diferansiyel amplifikatör aşaması ve ardından düşük frekanslı ve yüksek frekanslı filtreler içerir. Amplifikatörün iki farklı filtre amplifikatörü, tek bir birim aktivite (SUA) filtresi vardır – amplifikatör ve bir yerel alan potansiyeli (LFP) filtre amplifikatörü, her ikisi de sinyal yoluna paralel bağlanır. Kayıt Modu, ilk aşamada iki seviye sinyal kazancı (x10, x100) ve son amplifikatör aşamasında 4 ek seviye (x5, x10, x25 ve x50) sunar. Her amplifikatör, tek birim aktivitesi (SUA) 500Hz ve hellip için farklı bant geçiş özelliklerine sahiptir; 20kHz ve yerel alan potansiyelleri (LFP) 0,1Hz… 140Hz. Cihaza bir ses monitörü ve bir pencere ayırıcı entegre edilmiştir. LabAmp-03, hoparlörlü entegre bir ses monitörüne sahiptir. Bu ünite, elektrofizyolojik sinyallerin ses reprodüksiyonunu sağlar. Ünite, bir ses amplifikatörünü kompakt, sağlam bir pakette birleştirir. Bu özellikle nöral ateşlemeyi ve kas kasılmalarını izlemek için uygundur. Ses monitörü girişi dahili olarak SUA-Filter amplifikatör çıkışına bağlıdır. LabAmp-03, 100-240V AC/50-60Hz şebeke gücü çalışma voltajı aralığı için harici güç kaynağı ile birlikte teslim edilir.
USB OsiloskopThomas RECORDING GmbHAN001096USB PC Oszilloskop, 2 Kanal. Bu 2 kanallı PC osiloskopu, bir dizüstü bilgisayarda mobil kullanım ve kontrol kabinlerinde, endüstriyel ekipmanlarda ve küçük, hafif ve güçlü bir osiloskopun gerekli olduğu diğer birçok uygulamada kalıcı kurulum için mükemmeldir. Bu osiloskop, Thomas Kablosuz Sistemi (TWS) için implante edilebilir mikroelektrotların açıklanması sırasında kaydedilen hücre dışı aktivitenin görüntülenmesi için ana amplifikatörün sinyal çıkışına bağlanır. Kullanıcı, ölçüm verilerini, PC yazılımı içeren bir PC ile doğrudan PC'deki çeşitli veri arayüzleri üzerinden alabilir.
Uyaran jeneratörüÇok Kanallı SistemlerSTG3008-FAAkım için Uyaran Jeneratörü (STG) ve Voltaj Tahrikli Stimülasyon üç işlevi yerine getirir: akım tahrikli stimülasyon, voltaj tahrikli stimülasyon, kontrol ve zamanlama. STG, 2, 4 veya 8 bağımsız çıkış kanalıyla mevcuttur. Her çıkış kanalı için entegre izolasyon ünitelerine sahip olan STG, herhangi bir isteğe bağlı dalga formu sağlayabilir.
Elektrot için kapak koruyucuThomas RECORDING GmbHAN001193Thomas Wireless System için implante edilebilir elektrot ünitesi için koruyucu kapak
Cerrahi ekipmanMakaslar, künt uçlu forsepsler, spatulalar, cerrahi makaslar, diş matkabı ve kulak temizleme çubukları
İlaçlar ve kimyasallarİzofluran, ksilokain, tramadol hidroklorür (Tramadol-CT, AbZ-Pharma GmbH, Ulm, Almanya), dexpantenol göz merhemi (Bepanthen, Bayer AG, Leverkusen, Almanya), %3 hidrojen peroksit, povidon-İyot (Betaisodona, Mundipharma GmbH, Limburg, Almanya) ve %70 etanol;
Paslanmaz çelik vidalar (BN650 M1.2x5; 4.7 mm), akrilik reçine (Paladur, Heraeus Holding GmbH, Hanau, Almanya), ultraviyole yapıştırıcı (Cyberbond U3300, Cyberbond Europe GmbH, Almanya) ve kapak koruyucu (Thomas Recording GmbH, Giessen, Almanya)dahil olmak üzere
Ek malzemeEldivenler, ısıtma yastığı, şırıngalar ve fizyolojik tuzlu su.
Küçük Hayvan Stereotaksik Aleti (SASI)Thomas RECORDING GmbHAN000287Model, çalışmada kullanılan hayvana (sıçan, kobay, maymun vb.) göre seçilmelidir
Video kameraEverFocus EverFocus, model: EQ150
Açık alanŞeffaf veya gri akrilikten yapılmış, 40x40x40cm ölçülerinde yuvarlak şekle sahip
Yükseltilmiş artı labirentGri akrilikten yapılmıştır ve zeminden 50 cm yükseklikte merkezi bir platformdan uzanan iki açık kol (50 cm uzunluğunda x 10 cm genişliğinde) ve iki kapalı koldan (50 cm uzunluğunda x 10 cm genişliğinde, 40 cm yüksekliğinde duvarlı) oluşur.
sabitleme malzemesi;

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rao, R. P., Mielke, F., Bobrov, E., Brecht, M. Vocalization-whisking coordination and multisensory integration of social signals in rat auditory cortex. Elife. 3, e03185(2014).
  2. Tseng, W. T., Yen, C. T., Tsai, M. L. A bundled microwire array for long-term chronic single-unit recording in deep brain regions of behaving rats. J. Neurosci. Methods. 201 (2), 368-376 (2011).
  3. Ball, D., et al. Rodent scope: a user-configurable digital wireless telemetry system for freely behaving animals. PLoS One. 9 (2), e89949(2014).
  4. Chien, C. N., Jaw, F. S. Miniature telemetry system for the recording of action and field potentials. J. Neurosci. Methods. 147 (1), 68-73 (2005).
  5. Hawley, E. S., Hargreaves, E. L., Kubie, J. L., Rivard, B., Muller, R. U. Telemetry system for reliable recording of action potentials from freely moving rats. Hippocampus. 12 (4), 505-513 (2002).
  6. Alam, M., Chen, X., Fernandez, E. A low-cost multichannel wireless neural stimulation system for freely roaming animals. J. Neural. Eng. 10 (6), 066010(2013).
  7. Xu, S., Talwar, S. K., Hawley, E. S., Li, L., Chapin, J. K. A multi-channel telemetry system for brain microstimulation in freely roaming animals. J. Neurosci Methods. 133 (1-2), 57-63 (2004).
  8. Angotzi, G. N., Boi, F., Zordan, S., Bonfanti, A., Vato, A. A programmable closed-loop recording and stimulating wireless system for behaving small laboratory animals. Sci. Rep. 4, 5963(2014).
  9. Ativanichayaphong, T., He, J. W., Hagains, C. E., Peng, Y. B., Chiao, J. C. A combined wireless neural stimulating and recording system for study of pain processing. J. Neurosci. Methods. 170 (1), 25-34 (2007).
  10. Ye, X., et al. A portable telemetry system for brain stimulation and neuronal activity recording in freely behaving small animals. J. Neurosci. Methods. 174 (2), 186-193 (2008).
  11. Brandão, M. L., Tomaz, C., Leão-Borges, P. C., Coimbra, N. C., Bagri, A. Defense reaction induced by microinjections of bicuculline into the inferior colliculus. Physiol Behav. 44, 361-365 (1988).
  12. Brandão, M. L., Melo, L. L., Cardoso, S. H. Mechanisms of defense in the inferior colliculus. Behav Brain Res. 58, 49-55 (1993).
  13. Melo, L. L., Cardoso, S. H., Brandão, M. L. Antiaversive action of benzodiazepines on escape behavior induced by electrical stimulation of the inferior colliculus. Physiol Behav. 51, 557-562 (1992).
  14. Paxinos, G., Watson, P. The rat brain in stereotaxic coordinates. , 3rd ed, Academic Press. San Diego, CA. (2007).
  15. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
  16. Pellow, S., Chopin, P., File, S. E., Briley, M. Validation of open:closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat. J Neurosci Methods. 14, 149-167 (1985).
  17. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J. Vis. Exp. (65), e3564(2012).
  18. Merrill, D. R., Bikson, M., Jefferys, J. G. Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols. J Neurosci Methods. 141, 171-198 (2005).
  19. Ewing, S. G., Porr, B., Riddell, J., Winter, C., Grace, A. A. SaBer DBS: A fully programmable, rechargeable, bilateral, charge-balanced preclinical microstimulator for long-term neural stimulation. J Neurosci Methods. 213, 228-235 (2013).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Wireless Neural InterfaceBidirectional RecordingNeural StimulationFreely Behaving RatsTelemetric SystemInferior ColliculusMultichannel RecordingHead Stage ImplantationStereotaxic SurgeryOpen Field Assay

İlgili makaleler