Method Article

SerbestÇe Hareket Eden Farelerde Çift Alan Yüksek Yoğunluklu Kayıt için Kurtarılabilir Opto-Silikon Prob ve Tetrode ile Hibrid Microdrive Sistemi

DOI:

10.3791/60028

⸱

August 10th, 2019

 ,  , 
1Department of Psychiatry, University of Texas Southwestern Medical Center, 2Department of Neuroscience, University of Texas Southwestern Medical Center

In This Article

Summary

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

Bu protokol, serbestçe hareket eden farelerde iki beyin bölgesinde dokuz bağımsız olarak ayarlanabilir tetrode ve bir ayarlanabilir opto-silikon probu implantasyonu sağlayan bir hibrid microdrive dizisinin yapımını açıklar. Ayrıca güvenli bir şekilde kurtarma ve birden fazla amaç için opto-silikon probu yeniden kullanmak için bir yöntemdir gösterilmiştir.

Abstract

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

Çok bölgesel nöral kayıtlar, birden fazla beyin bölgesi arasındaki ince zaman ölçeğietkileşimlerini anlamak için önemli bilgiler sağlayabilir. Ancak, geleneksel mikrosürücü tasarımları genellikle tek veya birden fazla bölgeden kaydetmek için tek bir elektrot türünün kullanılmasına izin vererek tek birimli veya derinlikprofil kayıtlarının verimini sınırlar. Ayrıca genellikle yol ve / veya hücre tipi belirli aktivite hedef optogenetik araçları ile elektrot kayıtları birleştirmek için yeteneği sınırlar. Burada sunulan serbestçe hareket eden fareler için bir hibrid microdrive dizi verim ve üretim ve microdrive dizi yeniden bir açıklama optimize etmektir. Mevcut tasarım dokuz tetrodes ve serbestçe hareket eden fareler de aynı anda iki farklı beyin alanlarına implante bir opto-silikon prob kullanır. Tetrodes ve opto-silikon prob bağımsız birim ve salınım faaliyetlerinin verimi maksimize etmek için beyinde dorsoventral eksen boyunca ayarlanabilir. Bu mikrosürücü dizisi aynı zamanda uzun menzilli nöral devrelerin bölgesel veya hücre tipine özgü tepkilerini ve işlevlerini araştırmak için optogenetik manipülasyona aracılık eden ışık için bir kurulum da içerir. Buna ek olarak, opto-silikon prob güvenli bir şekilde kurtarılabilir ve her deneyden sonra yeniden kullanılabilir. Microdrive dizisi 3D baskılı parçalardan oluştuğundan, mikro sürücülerin tasarımı çeşitli ayarları barındıracak şekilde kolayca değiştirilebilir. İlk açıklanan mikrosürücü dizisinin tasarımı ve optogenetik deneyler için bir silikon prob optik fiber eklemek için nasıl, tetrode demeti ve bir fare beynine dizi implantasyonu imalatı izledi. Optogenetik stimülasyonla birlikte yerel alan potansiyellerinin ve birim spikingin kaydedilmesi, serbestçe hareket eden farelerde mikrosürücü dizi sisteminin fizibilitesini de göstermektedir.

Introduction

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

Farklı beyin bölgelerinin birbirleriyle nasıl dinamik olarak etkileşime girebildiğini araştırarak, nöronal aktivitenin öğrenme ve hafıza gibi bilişsel süreci nasıl desteklediğini anlamak çok önemlidir. Bilişsel görevlerin altında yatan nöral aktivitedinamiklerini açıklamak için, büyük ölçekli hücre dışı elektrofizyoloji mikrosürücüdizileri1 ,2,3yardımı ile serbestçe hareket eden hayvanlarda yapılmıştır, 4 . Son yirmi yılda, mikrosürücü dizi çeşitli fareler için birden fazla beyin bölgelerine elektrotlar implant geliştirilmiştir

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Burada açıklanan tüm yöntemler Texas Üniversitesi Güneybatı Tıp Merkezi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır.

1. Mikrosürücü dizi parçalarının hazırlıkları

  1. Mikrosürücü dizi parçalarını diş modeli reizini kullanarak 3D yazıcı kullanarak yazdırın (Şekil1A,B). Yazdırılan parçalardaki küçük delikleri açık ve uygulanabilir tutmak için tek tek 3B yazdırılan katmanların kalınlığının 50 μm'den az olduğundan emin olun.
    NOT: Mikrosürücü dizisi beş bölümden oluşur (Şekil1C):(1) tetrodes için dokuz mikrosürücü vidası ve bir silikon prob için bir vida içer....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Microdrive dizisi 5 gün içinde inşa edildi. Mikrosürücü hazırlama zaman çizelgesi Tablo2'de açıklanmıştır. Bu mikrosürücü kullanılarak, dokuz tetrodes ve bir silikon sonda hipokampal CA1 ve farenin MEC içine implante edildi [21 hafta eski/ 29 g vücut ağırlığı erkek pOxr1-Cre (C57BL/6 arka plan)], sırasıyla. Bu transgenik fare MEC tabaka III piramidal nöronlarda Cre ifade eder. Fareye elektrot implantından 10 hafta önce MEC'ye 200 nL AAV5-DIO-ChR2-YFP (titre: 7.7 x 1012 gc/mL) enjekte edildi. L.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Protokol, bağımsız ayarlanabilir tetrodelar ve serbestçe davranan farelerde silikon sonda kullanarak iki beyin alanından nöral aktivitelerin kaydedilmesine olanak tanıyan melez bir mikrosürücü dizisinin nasıl inşa edilip yerleştirilecek olduğunu gösteriyor. Ayrıca optogenetik deneyler ve deneylerden sonra silikon sonda kurtarma gösterir. Ayarlanabilir silikon probu33 veya opto-silikon probu36 implantasyonu daha önce farelerde gösterilmiş olsa da, bu protokol esnek sağlamak .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgements

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

Bu çalışma kısmen Japonya Bilim intidanSı Araştırma Burslarını Destekleme Derneği (HO), Donatılmış Bilgin Programı (TK), İnsan Sınırı Bilim Programı (TK), Beyin Araştırma Vakfı (TK), Fakülte Bilim ve Teknoloji Edinimi ve Tutma Programı (TK), Beyin ve Davranış Araştırma Vakfı (TK) ve Sumitomo Vakfı Araştırma Hibe (JY), NARSAD Genç Araştırmacı Araştırma Grant (JY) tarafından. Makalenin hazırlanması sırasında değerli yorum ve öneriler için W. Marks teşekkür ederiz.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
# 00-90 vidaJ.I. Morris# 00-90-1 / 8EIB vidalar
# 0-80 somunKüçük ParçalarB00DGB7CT2fiber yüksük tutucuyu tutmak için pirinç somun
# 0-80 vidaKüçük ParçalarB000FMZ57Gprob konektörü montajı, fiber yüksük tutucu ve koruyucu koni için pirinç makine vidası
22 Ga polietereterketon tüplerKüçük ParçalarSLPT-22-24mekiğe takmak için, 0.025 inç iç çap
23 Ga paslanmaz boruTetrode içinKüçük ParçalarHTX-23R
23 Ga paslanmaz telKüçük ParçalarHTX-23R-24-10L şekli/destek teli için
26 Ga paslanmaz telKılavuz direkler içinKüçük ParçalarGWX-0200
30 Ga paslanmaz telTetrode
için Küçük Parçalar HTX-30R3 boyutlu CAD yazılım paketiDassault Systè mesSolidWorks 2003
3D yazıcıFormLabForm2
5.5mil poliimid yalıtım tüpleriHPC Medical72113900001-012
alüminyum folyo bantTycoTyco Yapıştırıcılar617022 Alternatif koruyucu koni için
iletken macunYSHIELDHSF54koruyucu koni için
silikon problu mikro sürücüAMTUNM1.25-HalfMoonyarım ay paslanmaz vida, 1,5 mm çap, 300 ve mikro için özelleştirilmiş vidalar; m diş aralığı
tetrode microdriveAMTYamamoto_0000-160_9mmiçin özelleştirilmiş vidalar oluklu paslanmaz vida, 0,5 mm çap, 160 & m iplik aralığı, tasarımımız için sipariş üzerine özel yapım
dental akrilikStoelting51459
dental model reçineFormLabRS-F2-DMBE-02
Dremel döner aletDremelmodel 800a öğütücü
matkap ucuGüzel Bilim Aracı19007-05
elektrik arayüz kartıNeuralynxEIB-36-Dar
epoksiDevconGLU-735.905 dakika epoksi
göz merhemiDechraPuralube Ameliyatsırasında farelerin gözlerinin kurumasını önlemek için
fiber parlatma levhasıparlatmak içinThorlabsLFG5P
Silikon prob altınının yüklenmesi/geri kazanılması içinProtech International15-368
pimlerNeuralynxEIB Pimleri Küçük
topraklama kablosuSistemleri7815000.010 inç çıplak gümüş tel
headstage preampNeuralynxHS-36
empedans ölçerBAK elektroniğiModel IMP-21 kHz test frekansı
mineral yağZONA36-105vidalar ve teller yağlama için
optikDoricMFC_200/260-0.22_50mm_ZF1.25(G)_FLT
Kayıt sistemiNeuralynxDigital Lynx 4SX
yakut fiber çiziciThorlabsS90Rfiber optik silikon gresi parçalamak için
Güzel Bilim Aracı29051-45
silikon probNeuronexusA1x32-Edge-5mm-20-177Şekil 3, 4A, 4B, 5
silikon probNeuronexusA1x32-6mm-50-177Şek. 4C
silikon prob yıkama solüsyonuAlconAL10078844kontakt lens temizleyici
silikon yağlayıcıSmooth-OnDragon Skin 10 FASTmikrodrive kalıbının hazırlanması için
gümüş boyaGC elektronik22-023gümüş baskı II kaplama, topraklama kabloları için kullanılır
kafatası vidasıOtto Frei2647-10AC0,8 mm çap, 0,200 mm diş aralığı
standart cerrahi makasROBOZRS-5880
stereotaksik aparatKopfModel 942
süper yapıştırıcıLoctiteLOC230992kılavuz direkli
cerrahi cımbızlaraROBOZRS-5135
Tetrode TwisterJun YamamotoTT-01
tetrode tellerSandvikPX000004
Alüminyum Folyo BantOftalmik Merhem Optik fiber ince cımbızı fiber uygulamak için

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
  2. Gothard, K. M., Skaggs, W. E., Moore, K. M., McNaughton, B. L. Binding of hippocampal CA1 neural activity to multiple refere....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hybrid MicrodriveOpto Silicon ProbeTetrode RecordingDual Site RecordingFreely Moving MiceNeural Circuit RecordingOptogenetic StimulationLocal Field PotentialsSilicon Probe Recovery3D Printed Microdrive

Related Articles