Aynı Anda Birden Çok Beyin Yapısından İn vivo Kayıtlar için Yerel Alan Potansiyeli Mikroelektrotlarının İnşası
14 Mart 2022
Mevcut protokol, aynı anda birden fazla beyin yapısından in vivo olarak yerel alan potansiyellerini kaydetmek için özel yapım mikroelektrot dizilerinin yapımını açıklamaktadır.
Araştırmacıların genellikle aynı anda birden fazla yapıdan yerel alan potansiyellerini kaydetmeleri gerekir. Kolay mikroelektrot tasarımımız, aynı anda farklı derinliklerde çeşitli beyin yapılarından LFP'leri kaydetmemizi sağlar. Ticari olarak temin edilebilen mikroelektrotlar genellikle esneklikten yoksundur ve birden fazla beyin yapısından kayıt yapılmasına izin vermez.
Mikroelektrot tasarımımız, konstrüksiyonu istenen herhangi bir yapıya uyacak şekilde kolayca değiştirmenizi sağlar. 50 mikrometre çapında dianal kaplı nikel krom tel alarak başlayın. Telin bir ucunu platformun arkasına bantlayın ve teli platformdaki en yakın düğmenin etrafına üç kez sarın.
Düğmeler arasında iki döngü yapmak için teli en uzak ikinci düğmenin etrafına gerin. Teli yerine sabitlemek için teli ilk düğmenin etrafına üç kez daha sarın ve ucunun platformun arkasına bantlayın. Gergi çubuklarını, etraflarına sarılmış bant olacak şekilde tellerin altına yerleştirin.
Bir mikroskop ve ince forseps kullanarak, kortikal, ventral-lateral, talamik çekirdek mikroelektrotları yapmak için teller arasında üç milimetrelik bir boşluk veya striatal-nidral mikroelektrotlar yapmak için 4.5 milimetrelik bir boşluk açın. Mikroskopta büyütme kullanılıyorsa, büyütmedeki farkı ve teller arasındaki gerçek mesafeyi hesapladığınızdan ve ayarladığınızdan emin olun. Yaklaşık altı milimetre genişliğinde ve üç milimetre yüksekliğinde dört küçük 0,5 milimetre kalınlığında plastik parçasını kesin.
Plastik üzerine yapıştırıcı uygulayın. Plastik parçaları, gergi çubuğundan bir santimetre uzakta olan telin ortasından yaklaşık bir santimetre uzağa yerleştirin. Fazla yapıştırıcıyı pamuklu çubukla çıkarın.
Tutkal kuruduktan sonra, ince makas kullanarak teli kesin. Ticari olarak temin edilebilen bir kit kullanarak dört adet yedi milimetrelik cam tüpü kesin ve elektrot telini cam tüplere yerleştirin. Yapıştırıcıyı plastiğe bağlamak için cam tüplerin tabanına yerleştirin.
Tutkal kuruyana kadar bekleyin, ardından cam tüpleri ve telleri bir neşter kullanarak kesin. Plastikleri hedef bölgelerin istenen sırasına göre tutturmak için süper yapıştırıcı kullanın. Elektrotları birbirine bağlamak için plastiğin etrafına epoksi reçine uygulayın.
Kalın bir tel alın ve bir ucunda bir halka yapın, ilmeği epoksi çözeltisine batırın ve plastiğin üzerine yerleştirin, kalın telin düz durduğundan emin olun, böylece bu tel bir sap olarak kullanılabilir. Teli iki santimetreye kesin. Telleri gruplandırın ve izole uçların bir milimetresini bir neşterle kazıyın.
Kortikal elektrotları bükün ve telleri ayırın. İnce forseps kullanarak, her telin sonunda bir döngü yapın. Hemostatlı 10 pimli bir kulaklık tutun ve pimlere minimum miktarda akı uygulamak için pamuklu çubuğun ahşap ucunu kullanın.
Pamuklu çubuğun ahşap ucunu kullanarak, tel halkalara akı uygulayın. Tel halkaları 10 pimli kulaklığa lehimleyin. Pimler arasında kısa devre yapılmasını önlemek için kulaklığı kurutun.
Referans ve topraklama telleri için yaklaşık 0,05 ila 0,008 inçlik ince bir tel alın ve plastiği bir ucundan çıkarın. Telin diğer ucunda bir döngü yapın. Referansın ve topraklama tellerinin sıyrılmış tarafını ilgili pimlerine lehimleyin.
Kalın teli tutarak, özellikle tellerin pimlere bağlandığı yerlerde, mikroelektrotların etrafına kraniyoplasti çimentosu uygulayın. Çimento ile gerçek elektrot uçlarına dokunmaktan kaçının. Çimento kuruduktan sonra, epoksi reçinesini cam tüplerin tabanına, striatal mikroelektrot tellerine ve tüm elektrotun etrafına koyun.
Epoksi reçine ile elektrot uçlarına dokunmaktan kaçının. Lokal alan potansiyel kayıtları sağ pre-motor korteks, sol VL, striatum ve SNR'den yapıldı. Nöbet başlangıcı, voltaj izinin taban çizgisinin en az iki katı kadar sapması olarak tanımlandı.
Güç spektrumu grafiği, kaydedilen yerel potansiyel kayıtların frekans dağılımını gösterir. Nöbet başlangıçlı gecikmeler her yapı arasında milisaniye hassasiyetiyle karşılaştırılabilir. Kayıtların sonunda, lezyonu oluşturan elektrot uçlarının yerini işaretlemek ve doğrulamak için bir akım darbesi uygulandı.
Mikroelektrotlar farklı beyin yapıları için yapılmışsa, teller arasındaki boşlukları istediğiniz yapının stereotaktik koordinatlarına göre değiştirmeyi unutmayın. Derin yapı elektrotlarını cam tüplere yerleştirin ve mikroelektrotların uzunluklarını ayarlayın. Ardından, plastikleri gerekli sırayla takın.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, birden fazla beyin yapısından eş zamanlı olarak in vivo yerel alan potansiyellerini (LFP'ler) kaydedebilen özel mikroelektrot dizilerinin oluşturulması için bir protokol sunmaktadır. Bu metodoloji, ticari olarak mevcut mikroelektrotlara kıyasla esnekliği artırarak çeşitli derinliklerde eş zamanlı kayıtlar yapılmasına olanak tanır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Elektrofizyoloji
- Nörobilim
- Nörofizyoloji
Arka Plan
- Çeşitli beyin yapılarından LFP kayıtlarının alınması, nörobilim araştırmalarında kritik öneme sahiptir.
- Mevcut mikroelektrotlar, çoklu yapı kayıt yeteneklerini sınırlayabilmektedir.
- Bu tasarım, özelleştirilebilir yapı sayesinde söz konusu sınırlamaların üstesinden gelmeyi amaçlamaktadır.
- Bu araştırma, etkili veri toplama için geliştirilmiş elektrot tasarımına odaklanmaktadır.
Çalışmanın Amacı
- In vivo kayıtlar için çok yönlü bir mikroelektrot sistemi geliştirmek.
- Birden fazla beyin bölgesinden eşzamanlı kayıtlar yapılabilmesini sağlamak.
- Elektrofizyolojik çalışmalar için adapte edilebilir bir düzenek sunmak.
Kullanılan Yöntemler
- Yöntem, belirli boyutlardaki nikel krom tellerin kullanılarak mikroelektrotların oluşturulmasını içerir.
- Hedef düzenlemeler, stereotaktik koordinatlara göre özelleştirilir.
- Ayrıntılı talimatlar tel işleme, yapıştırma teknikleri ve başlıklara lehimleme işlemlerini kapsar.
- Kayıt kapasitesini artırmak amacıyla elektrotlar, farklı beyin derinliklerine uygun olarak tasarlanır.
- Stabiliteyi sağlamak için elektrotlar, kraniyoplasti çimentosu ve epoksi reçine kullanılarak sabitlenir.
Temel Sonuçlar
- Konstrükte edilen mikroelektrotlar, birden fazla beyin bölgesindeki LFP'leri etkili bir şekilde kaydetmiştir.
- Çalışma, nöbet başlangıcını belirten hassas voltaj defleksiyon ölçümünü kanıtlamıştır.
- Sonuçlar, yapılar arasındaki nöbet latanslarının karşılaştırmalı analizi için potansiyel olduğunu göstermektedir.
- İşaretli bir akım darbesi aracılığıyla onaylanan elektrot konumu, doğruluğu artırmaktadır.
Sonuçlar
- Bu araştırma, in vivo çalışmalar için özelleştirilebilir mikroelektrot dizilerinin oluşturulmasına yönelik bir yöntem kurmaktadır.
- Esnek yapı, çeşitli beyin bölgelerinden hedeflenmiş kayıtlar alınmasına olanak tanıyarak veri zenginliğini artırmaktadır.
- Bulgular, nöbetlerle ve diğer nörofizyolojik fenomenlerle ilişkili nöronal aktivitelerin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Yönetici Endüstriyel Uygunluk
Birden fazla beyin yapısından yerel alan potansiyellerinin (LFP'ler) eş zamanlı in vivo kaydı, nöroparma keşif sürecinde mekanistik risk azaltma ve hedef doğrulaması için kritik öneme sahiptir. Özelleştirilebilir mikroelektrot dizileri, hassas ve çok bölgeli elektrofizyolojik veri toplanmasına olanak tanıyarak erken aşamadaki MSS portföy kararlarında öngörüsel güveni destekler. Bu esnek yaklaşım, ticari dizilerin sınırlamalarını gidererek keşif aşamasından preklinik araştırmalara kadar olan translasyonel sürekliliği artırır.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Birden fazla beyin bölgesindeki nöronal devre fonksiyonlarının gerçek zamanlı olarak sorgulanmasına olanak tanır.
- Hastalıkla ilişkili olaylar sırasında aktivite paternlerinin doğrudan karşılaştırılmasına izin vererek mekanistik risklerin azaltılmasını destekler.
- LFP imzalarını farmakolojik veya genetik müdahalelerle ilişkilendirerek fonksiyonel hedef doğrulamasını kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Kantitatif, milisaniye çözünürlüklü çıktılara sahip elektrofizyolojik analizlerin geliştirilmesi ve doğrulanması için bir platform sağlar.
- Deneyler arasında analiz koşullarını standartlaştırmak amacıyla tekrarlanabilir, çok bölgeli kayıtlar yapılmasına olanak tanır.
- Bileşiklerin nöral aktivite üzerindeki bölgeye özgü etkilerinin taranmasını destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Preklinik modelleri, insan hastalıklarıyla ilgili nöral devre son noktalarıyla ilişkilendirir.
- Translasyonel çalışmalar için yapılar arası biyobelirteç keşfini ve validasyonunu sağlar.
- Beyin bölgeleri genelinde sağlam ve karşılaştırmalı nöral veriler sağlayarak riskten arındırılmış ilerlemeyi destekler.
İş Akışı ve Boru Hattı Entegrasyonu
Bu özelleştirilebilir mikroelektrot yöntemi, erken keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar olan süreci entegre ederek, sorunsuz hipotez testi ve veri sürekliliği sağlar.
- Keşif Biyolojisi: Hipotez odaklı nöral devre haritalamaya ve yolakların aydınlatılmasına kolaylık sağlar.
- Tarama: Bileşik değerlendirmesi için kantitatif, tekrarlanabilir LFP okumaları sunar.
- Analitik: Farklı koşullar ve bölgeler arasında istatistiksel karşılaştırma için yüksek çözünürlüklü voltaj ve frekans verileri sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Biyobelirteç uyumlandırmasını ve türler arası son nokta doğrulamasını mümkün kılarak keşif ve preklinik aşamalar arasında köprü kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Çeşitli MSS araştırma programları için modüler, uyarlanabilir bir platform sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: MSS hedef doğrulamasında öngörüsel güveni artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Elektrofyizyolojik iş akışlarının standardizasyonunu, tekrarlanabilirliğini ve ölçeklenebilirliğini geliştirir.
- Stratejik Değer: Güçlü, çok bölgeli veri toplama imkanı sağlayarak devam/dur kararlarının kalitesini ve sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: MSS varlıklarının riskten arındırılmış önceliklendirilmesini ve geliştirilmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Stereotaksik cerrahi ve mikroelektrot montajı konusunda uzmanlık gerektirir.
- Hassas araçlara, mikroskoplara ve elektrofizyolojik kayıt sistemlerine erişim gereklidir.
- Elektrot yapımı ve yerleştirme protokollerinin ekipler arasında titiz bir şekilde standartlaştırılmasını gerektirir.
- Stereotaksik koordinatlar ve elektrot konfigürasyonu ayarlanarak çeşitli kemirgen modellerine ve beyin bölgelerine uyarlanabilir.
- Potansiyel sınırlamalar arasında elektrot konumlandırmasındaki değişkenlik ve kayıt kalitesini korumak için dikkatli işlem yapma gerekliliği yer alır.
