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 geliştirilmiştir5,6,7,8 ve fareler9, 10.000 , 11.11.20 , 12. Bununla birlikte, mevcut mikrosürücü tasarımları genellikle birden fazla prob türünün kullanımına izin vermez, araştırmacıları belirli yararları ve sınırlamaları olan tek bir elektrot türünü seçmeye zorlar. Örneğin, tetrode dizileri dorsal hipokampus CA1gibiyoğun nüfuslu beyin bölgeleri için iyi çalışır1 ,13, silikon problar anatomik bağlantıları incelemek için daha iyi bir geometrik profil vermek ise14 , 15. yıl.
Tetrodes ve silikon problar genellikle in vivo kronik kayıt için kullanılır, ve her biri kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Tetrodes maliyet etkinliği ve mekanik sertlik ek olarak, tek elektrotlar16,17daha iyi tek birim izolasyon önemli avantajları olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca microdrives8,18,19,20ile kombine edildiğinde tek birim faaliyetlerinin daha yüksek verim sağlar. Nöral devrelerin işlevini anlamak için aynı anda kaydedilen nöronların sayısını artırmak esastır21. Örneğin, zamana bağlı22 veya 23 hücreyi ödüllendirmek gibi işlevsel olarak heterojen hücre türlerinin küçük popülasyonlarını araştırmak için çok sayıda hücre gerekir. Başak dizilerinin kod çözme kalitesini artırmak için çok daha yüksek hücre numaraları gereklidir13,24,25.
Tetrodes, ancak, mekansal olarak dağıtılmış hücreleri kayıt bir dezavantaj var, korteks veya talamus gibi. Tetrodes aksine, silikon problar mekansal dağıtım ve yerel alan potansiyelleri etkileşim sağlayabilir (LPS) ve yerel bir yapı içinde spiking faaliyetleri14,26. Çok saplı silikon problar kayıt sitelerinin sayısını daha da artırır ve tek veya komşu yapılar arasında kayıt sağlar27. Ancak, bu tür diziler tetrodes göre elektrot sitelerinin konumlandırma daha az esnektir. Buna ek olarak, karmaşık başak sıralama algoritmaları tetrodes28,29,30tarafından elde edilen verileri yansıtmak için komşu kanalların eylem potansiyelleri hakkında bilgi ayıklamak için yüksek yoğunluklu problar gereklidir. Bu nedenle, tek birimlerin genel verim genellikle tetrodes daha azdır. Ayrıca, silikon problar kırılganlık ları ve yüksek maliyeti nedeniyle dezavantajlıdır. Bu nedenle, tetrodes vs silikon probların seçimi kayıt amacına bağlıdır, hangi kayıt sitelerinde tek birim veya mekansal profilleme yüksek verim elde edilmesi öncelikli olup olmadığı bir sorudur.
Nöral aktivite kayıt ek olarak, optogenetik manipülasyon belirli hücre tipleri ve / veya yolların nöral devrefonksiyonları 13,31katkıda nasıl incelemek için nörolojidaha güçlü araçlardan biri haline gelmiştir, 32,33. Ancak, optogenetik deneyler uyarım ışık kaynaklarına fiber konektör eklemek için mikrosürücü dizi tasarımı ek dikkate gerektirir34,35,36. Genellikle, fiber optik bağlantı beyinde sonda mekanik bir kayma yol açabilir nispeten büyük bir kuvvet gerektirir. Bu nedenle, geleneksel microdrive dizileri için implante edilebilir bir optik fiber birleştirmek için önemsiz bir görev değildir.
Yukarıdaki nedenlerden dolayı, araştırmacıların elektrot türünü optimize etmesi veya kaydın amacına bağlı olarak optik fiber yerleştirmeleri gerekmektedir. Örneğin tetrodes hipokampus daha yüksek birim verim elde etmek için kullanılır1,13, silikon problar kortikal alanların laminar derinlik profilini araştırmak için kullanılır, medial entorinal korteks gibi (MEC)37. Şu anda, tetrodes ve silikon probların eşzamanlı implantasyonu için mikrosürücüler sıçanlar için bildirilmişti5,11. Ancak, mikrosürücülerin ağırlığı, fare başında sınırlı alan ve farklı problar istihdam etmek için mikrosürücünün tasarımı için mekansal gereksinimler nedeniyle farelere birden fazla tetrode ve silikon prob yerleştirmek son derece zordur. Bir mikrosürücü olmadan silikon problar implant mümkün olmasına rağmen, Bu prosedür prob ayarı için izin vermez ve silikon-prob kurtarma başarı oranını düşürür12,38. Ayrıca, optogenetik deneyler microdrive dizi tasarımı ek hususlar gerektirir. Bu protokol, serbestçe hareket eden farelerde kronik kayıt için bir mikrosürücü dizisinin nasıl inşa edilip yerleştirilebildiğini göstermektedir, bu da dokuz bağımsız olarak ayarlanabilir tetrode ve bir ayarlanabilir opto-silikon probun implantasyonuna olanak sağlar. Bu mikrosürücü dizisi aynı zamanda optogenetik deneyleri ve silikon sondanın kurtarılmasını da kolaylaştırır.