Name: Genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
Description: Öğrenin, genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant yöntemiyle sinir ağlarının gelişimini nasıl inceleyebilirsiniz. Bu teknik, nörogelişimsel bozuklukların mekanizmalarını anlamaya yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri R01 NS104829 (B.E.P.), R01 MH117149 (L.J.V.) ve F99NS12053 (L.D.Q.) ve UT Güneybatı GSO Bağış Ödülü (R.J.P. ve L.D.Q.) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, teknik yardım için Jenny Scaria'ya (Texas Tech Üniversitesi Sağlık Bilimleri Merkezi Eczacılık Fakültesi) ve metodolojik öneriler için Dr. Brendon Watson'a (Michigan Üniversitesi) teşekkür eder.

Genç farelerde günlük nöral aktiviteyi kaydetmek için mikro sürücülü implant

<ol><li>Konrad, K., Firk, C., Uhlhaas, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+development+during+adolescence%5BTitle%5D)+AND+%22Deutsches+Arzteblatt+International%22%5BJournal%5D)">Brain development during adolescence.</a> Deutsches Arzteblatt International. 110 (25), 425-431 (2013).</li>
<li>Silbereis, J. C., Pochareddy, S., Zhu, Y., Li, M., Sestan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cellular+and+molecular+landscapes+of+the+developing+human+central+nervous+system%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The cellular and molecular landscapes of the developing human central nervous system.</a> Neuron. 89 (2), 248-268 (2016).</li>
<li>Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., Noble-Haeusslein, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+development+in+rodents+and+humans%3A+Identifying+benchmarks+of+maturation+and+vulnerability+to+injury+across+species%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species.</a> Progress in Neurobiology. 106-107, 1-16 (2013).</li>
<li>Volk, L., Chiu, S. -L., Sharma, K., Huganir, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutamate+synapses+in+human+cognitive+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Glutamate synapses in human cognitive disorders.</a> Annual Review of Neuroscience. 38, 127-149 (2015).</li>
<li>Lord, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autism+spectrum+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Disease+Primers%22%5BJournal%5D)">Autism spectrum disorder.</a> Nature Reviews Disease Primers. 6, 5(2020).</li>
<li>McCutcheon, R. A., Reis Marques, T., Howes, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Schizophrenia+-+An+overview%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Schizophrenia - An overview.</a> JAMA Psychiatry. 77 (2), 201-210 (2020).</li>
<li>Hopfield, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+networks+and+physical+systems+with+emergent+collective+computational+abilities%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 79 (8), 2554-2558 (1982).</li>
<li>Heeger, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+cortical+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Theory of cortical function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (8), 1773-1782 (2017).</li>
<li>Pouget, A., Dayan, P., Zemel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Information+processing+with+population+codes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Information processing with population codes.</a> Nature Reviews Neuroscience. 1, 125-132 (2000).</li>
<li>Averbeck, B. B., Latham, P. E., Pouget, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlations%2C+population+coding+and+computation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural correlations, population coding and computation.</a> Nature Reviews Neuroscience. 7 (5), 358-366 (2006).</li>
<li>Bey, A. L., Jiang, Y. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overview+of+mouse+models+of+autism+spectrum+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Protocols+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Overview of mouse models of autism spectrum disorders.</a> Current Protocols in Pharmacology. 66, 1-26 (2014).</li>
<li>Kazdoba, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+mouse+models+of+autism%3A+Advancing+toward+pharmacological+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Topics+in+Behavioral+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">Translational mouse models of autism: Advancing toward pharmacological therapeutics.</a> Current Topics in Behavioral Neurosciences. 28, 1-52 (2016).</li>
<li>Mendoza, M. L., Quigley, L. D., Dunham, T., Volk, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((KIBRA+regulates+activity-induced+AMPA+receptor+expression+and+synaptic+plasticity+in+an+age-dependent+manner%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">KIBRA regulates activity-induced AMPA receptor expression and synaptic plasticity in an age-dependent manner.</a> iScience. 25 (12), 105623(2022).</li>
<li>Bernardet, M., Crusio, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fmr1+KO+mice+as+a+possible+model+of+autistic+features%5BTitle%5D)+AND+%22The+Scientific+World+Journal%22%5BJournal%5D)">Fmr1 KO mice as a possible model of autistic features.</a> The Scientific World Journal. 6, 1164-1176 (2006).</li>
<li>Weaving, L. S., Ellaway, C. J., Gécz, J., Christodoulou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rett+syndrome%3A+Clinical+review+and+genetic+update%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Genetics%22%5BJournal%5D)">Rett syndrome: Clinical review and genetic update.</a> Journal of Medical Genetics. 42 (1), 1-7 (2005).</li>
<li>Krawczyk, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+hyperexcitability+in+fetal+alcohol+spectrum+disorder%3A+Pathological+sharp+waves+and+excitatory%2Finhibitory+synaptic+imbalance%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Hippocampal hyperexcitability in fetal alcohol spectrum disorder: Pathological sharp waves and excitatory/inhibitory synaptic imbalance.</a> Experimental Neurology. 280, 70-79 (2016).</li>
<li>Jaramillo, T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+striatal+synaptic+function+and+abnormal+behaviour+in+Shank3+exon4-9+deletion+mouse+model+of+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Autism+Research%22%5BJournal%5D)">Altered striatal synaptic function and abnormal behaviour in Shank3 exon4-9 deletion mouse model of autism.</a> Autism Research. 9 (3), 350-375 (2016).</li>
<li>Suh, J., Foster, D. J., Davoudi, H., Wilson, M. A., Tonegawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+hippocampal+ripple-associated+replay+in+a+mouse+model+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Impaired hippocampal ripple-associated replay in a mouse model of schizophrenia.</a> Neuron. 80 (2), 484-493 (2013).</li>
<li>Altimus, C., Harrold, J., Jaaro-Peled, H., Sawa, A., Foster, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disordered+ripples+are+a+common+feature+of+genetically+distinct+mouse+models+relevant+to+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Neuropsychiatry%22%5BJournal%5D)">Disordered ripples are a common feature of genetically distinct mouse models relevant to schizophrenia.</a> Molecular Neuropsychiatry. 1 (1), 52-59 (2015).</li>
<li>Marcotte, E. R., Pearson, D. M., Srivastava, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+schizophrenia%3A+A+critical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Psychiatry+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Animal models of schizophrenia: A critical review.</a> Journal of Psychiatry and Neuroscience. 26 (5), 395-410 (2001).</li>
<li>Makuch, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+AMPA+receptor+function+by+the+human+memory-associated+gene+KIBRA%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Regulation of AMPA receptor function by the human memory-associated gene KIBRA.</a> Neuron. 71 (6), 1022-1029 (2011).</li>
<li>Dutta, S., Sengupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Men+and+mice%3A+Relating+their+ages%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sciences%22%5BJournal%5D)">Men and mice: Relating their ages.</a> Life Sciences. 152, 244-248 (2016).</li>
<li>Kloosterman, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording%3A+Drive+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Micro-drive array for chronic in vivo recording: Drive fabrication.</a> Journal of Visualized Experiments. (26), e1094(2009).</li>
<li>Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nature Neuroscience. 7 (5), 446-451 (2004).</li>
<li>Farooq, U., Dragoi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+preconfigured+and+plastic+time-compressed+sequences+in+early+postnatal+development%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Emergence of preconfigured and plastic time-compressed sequences in early postnatal development.</a> Science. 363 (6423), 168-173 (2019).</li>
<li>Langston, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+spatial+representation+system+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Development of the spatial representation system in the rat.</a> Science. 328 (5985), 1576-1580 (2010).</li>
<li>Wills, T. J., Cacucci, F., Burgess, N., O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+hippocampal+cognitive+map+in+preweanling+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Development of the hippocampal cognitive map in preweanling rats.</a> Science. 328 (5985), 1573-1576 (2010).</li>
<li>Bjerknes, T. L., Moser, E. I., Moser, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Representation+of+geometric+borders+in+the+developing+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Representation of geometric borders in the developing rat.</a> Neuron. 82 (1), 71-78 (2014).</li>
<li>Bjerknes, T. L., Dagslott, N. C., Moser, E. I., Moser, M. -B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Path+integration+in+place+cells+of+developing+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Path integration in place cells of developing rats.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (7), E1637-E1646 (2018).</li>
<li>Jansen, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+%CE%B8-%CE%B3+coupling+indicates+inhibitory+dysfunction+and+seizure+risk+in+a+Dravet+syndrome+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Impaired θ-γ coupling indicates inhibitory dysfunction and seizure risk in a Dravet syndrome mouse model.</a> Journal of Neuroscience. 41 (3), 524-537 (2021).</li>
<li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording%3A+Tetrode+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Micro-drive array for chronic in vivo recording: Tetrode assembly.</a> Journal of Visualized Experiments. (26), e1098(2009).</li>
<li>Voigts, J., Siegle, J., Pritchett, D. L., Moore, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+flexDrive%3A+An+ultra-light+implant+for+optical+control+and+highly+parallel+chronic+recording+of+neuronal+ensembles+in+freely+moving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The flexDrive: An ultra-light implant for optical control and highly parallel chronic recording of neuronal ensembles in freely moving mice.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 7, 8(2013).</li>
<li>Voigts, J., Newman, J. P., Wilson, M. A., Harnett, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+easy-to-assemble%2C+robust%2C+and+lightweight+drive+implant+for+chronic+tetrode+recordings+in+freely+moving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">An easy-to-assemble, robust, and lightweight drive implant for chronic tetrode recordings in freely moving animals.</a> Journal of Neural Engineering. 17 (2), 026044(2020).</li>
<li>Guardamagna, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Hybrid+Drive%3A+A+chronic+implant+device+combining+tetrode+arrays+with+silicon+probes+for+layer-resolved+ensemble+electrophysiology+in+freely+moving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">The Hybrid Drive: A chronic implant device combining tetrode arrays with silicon probes for layer-resolved ensemble electrophysiology in freely moving mice.</a> Journal of Neural Engineering. 19 (3), (2022).</li>
<li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> Journal of Neurophysiology. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li>
<li>Vora, S. R., Camci, E. D., Cox, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postnatal+ontogeny+of+the+cranial+base+and+craniofacial+skeleton+in+male+C57BL%2F6J+mice%3A+A+reference+standard+for+quantitative+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Postnatal ontogeny of the cranial base and craniofacial skeleton in male C57BL/6J mice: A reference standard for quantitative analysis.</a> Frontiers in Physiology. 6, 417(2016).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

Kemirgenlerde in vivo nöral devre fonksiyonunu araştıran modern deneyler, bireysel nöronların (yani, tek birimler) veya yerel popülasyonların (yerel alan potansiyelleri, LFP aracılığıyla) aktivitesini izlemek için kalıcı olarak implante edilmiş elektrotlar aracılığıyla hücre dışı elektrofizyolojiyi sıklıkla kullanır, ancak bu tür yöntemler teknik zorluklar nedeniyle genç farelere nadiren uygulanır. Bu makalede, p20'den p60'a ve ötesine gelişimsel olarak kritik pencerelerde farelerde in vivo elektrofizyolojik kayıtlar elde etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu metodoloji, bir mikro sürücü implantının basımı ve yapımı için bir üretim sürecini, cerrahi bir implantasyon prosedürünü ve ameliyat sonrası bir iyileşme stratejisini içerir ve bunların hepsi özellikle genç farelerde kullanılmak üzere uyarlanmıştır. Bu protokolün geliştirilmesinde, genç farelerin yetişkin meslektaşlarına kıyasla küçük boyutları ve göreceli zayıflıklarının yanı sıra, mikro sürücünün takılması gereken yavru fare kafatasının kemikleşmesinin azalması da dahil olmak üzere çeşitli hususlar etkili olmuştur.
İn vivo elektrofizyolojiyi gerçekleştirmek için yaygın olarak kullanılan iki temel yöntem, elektrot dizileri (örneğin, tetrodlar) ve silikon problardır. Silikon problar hafiftir, birim ağırlık başına çok sayıda kayıt alanı sağlayabilir ve daha önce yavru sıçanlarda kullanılmıştır25. Bununla birlikte, silikon problar birim başına nispeten pahalıdır. Buna karşılık, bu makalede açıklanan mikro sürücü, hammaddelerde 50 ABD Doları'ndan daha az kullanılarak inşa edilebilir ve bu da onu in vivo kayıt için uygun maliyetli bir seçenek haline getirir. Ek olarak, silikon problar genellikle mekansal olarak farklı beyin bölgelerinin kaydedilmesini yasaklayan sabit çizgilere implante edilmelidir. Buna karşılık, bu makalede açıklanan mikro sürücü tasarımı, 16 farklı konuma kadar eşzamanlı kayıtları barındırmak için bağımsız olarak ayarlanabilir tetrodlar kullanır ve bu konumlar arasındaki uzamsal ilişki üzerinde neredeyse hiçbir kısıtlama yoktur. Bu mikro sürücü tasarımı, kanül deliği ekstrüzyonlarını istenen herhangi bir anterior/posterior ve medial/distal konuma taşıyarak burada tarif edilenlerden farklı konumların hedeflenmesine izin verecek şekilde kolayca değiştirilebilir. Alternatif beyin bölgelerini hedeflerken, tetrodlar genellikle düz hareket ederken, bu ince tellerin mikro sürücü kanülünden çıktıklarında hafifçe sapmasının mümkün olduğunu not etmek önemlidir. Bu nedenle, bir beyin bölgesi ne kadar küçük veya ventral olursa, bölgeyi tetrodlarla başarılı bir şekilde hedeflemek o kadar zor olacaktır.
Bu makalede açıklanan mikro sürücü implantı, temel olarak, her bir tetrodun kayıt derinliğinin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlayan vidalara yapıştırılmış tek tek tetrodların vidalara tutturulması bakımından 23,32,33,34,35 önceki birkaç tetrod tabanlı mikro sürücü tasarımına temel olarak benzemektedir. Mevcut mikro sürücü tasarımının çeşitli özellikleri, mekansal olarak dağılmış beyin bölgelerini hedefleme kolaylığı da dahil olmak üzere benzersiz olsa da, mevcut makalenin birincil yeniliği, hala gelişmekte olan genç farelerde ağ aktivitesinin kronik çalışmalarına izin veren cerrahi implantasyon ve ameliyat sonrası iyileşme stratejilerinin tanımıdır. Gerçekten de, burada açıklanan cerrahi ve iyileşme metodolojileri, genç farelerde diğer implantları desteklemek için uyarlanabilir.
Birkaç gün boyunca tutarlı bir kayıt sağlamak için, teller veya problar kafatasına sağlam bir şekilde yapıştırılmalıdır. Fare kafatasının genel yapısı p20'den sonra sadece küçük değişikliklere uğrarken, kafatası p20 ve p4536 yaşları arasında önemli ölçüde kalınlaşır. Gerçekten de, p20'deki kafatası, takılı bir implantı hasar görmeden desteklemek için yeterince sert değildir. Bu biyolojik sınırlamanın üstesinden gelmek için, bu protokol implantasyon ameliyatı sırasında kafatasını siyanoakrilat yoluyla yapay olarak kalınlaştırır. Bu stratejiyi kullanarak p20'den küçük farelerde implantasyon muhtemelen mümkündür, ancak fare kafatası kabaca p2036'ya kadar önemli boyut ve şekil değişikliklerine uğrar. Bu nedenle, p20'den daha genç farelerde uzun süre implantasyon önerilmez, çünkü hala gelişmekte olan kafatasındaki siyanoakrilat ve sabit kemik vidaları, kafatasının doğal büyümesini ve altta yatan beyin dokusu gelişimini önemli ölçüde etkileyebilir. Önemli olarak, bu çalışmada, p20'den başlayan kronik implantasyonu takiben kafatası veya beyin büyüklüğünün brüt ölçümleri üzerinde herhangi bir etki gözlenmemiştir (Şekil 5C).
Bu makalede açıklanan yöntemde kritik bir adım, ameliyat sonrası iyileşme stratejisidir; Bu stratejiye göre, fare olgunlaştıkça ve kas-iskelet sistemi gelişimine maruz kaldıkça implantın ağırlığı sürekli olarak dengelenmelidir. İmplantasyondan hemen sonra, fareler karşı denge olmadan implantın ağırlığını başarılı bir şekilde taşıyamazlar, bu da fare kafesindeki yiyecek ve su kaynaklarına yeterince ulaşamadığı için yetersiz beslenmeye ve dehidrasyona neden olur. Karşı denge sisteminin inşası kolay ve ucuzdur, uygulanması önemsizdir ve implante edilebilir herhangi bir yaştaki farelerin ev kafeslerinin tamamını özgürce keşfetmelerine izin verir, böylece yeterli beslenme ve hidrasyon sağlar. Fareler yaşlandıkça, yetişkin farelerde tamamen çıkarılana kadar karşı denge miktarı azaltılabilir; Bununla birlikte, karşı denge sisteminin sürekli kullanımı, deney süresince her zaman en az nominal bir karşı ağırlık eklenmiş olarak tavsiye edilir. Yetişkin bir fare, zaman içinde mikro sürücünün boyutunu ve ağırlığını taşıyabilse de, iyileştirici bir karşı ağırlık olmadan serbest davranış sırasında devam eden doğal hareket, mikro sürücüyü kafatasına sabitleyen kemik vidaları üzerinde tork ve kesme kuvveti üretir ve bu da özellikle daha uzun kronik deneyler sırasında ayrılma olasılığını artırır.
Mevcut çalışma için iki önemli sınırlama dikkat çekicidir. İlk olarak, p20'de implantasyonun kafatası ve beyin gelişimi üzerindeki etkisini değerlendirmek için, uzun süreli implantasyondan sonra birkaç fare kohortu feda edildi (Şekil 5C). Bu analizler, implantasyonun kafatası boşluğu büyüklüğü veya beyin kütlesi üzerinde anlamlı bir etkisi olmadığını ortaya koysa da (Şekil 5C), mevcut çalışma, kafatası boyutunu veya beyin kütlesini p20-p60'ın erken gelişim dönemi boyunca birden fazla zaman noktasında incelememiştir. Önceki çalışmalar beyin boşluğunun gelişiminin p2036 ile tamamlandığını gösterse de, bu erken penceredeki implantasyonun, burada değerlendirilen yetişkin yaşları tarafından düzeltilen veya telafi edilen beklenmedik değişiklikler üretmesi mümkündür. İkincisi, Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterilen elektrofizyolojik verileri üreten deneyler, hücre verimini en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmamıştır. Bu nedenle, burada sunulan veriler kararlı, kronik kayıtlar ve iyi izole edilmiş tek üniteler gösterirken, bu cihaz için maksimum potansiyel verimi temsil eden kişiler olarak alınmamalıdır.
Birçok insan nörolojik ve psikiyatrik bozukluğu, otizm ve şizofreni de dahil olmak üzere erken gelişim dönemlerinde veya ergenlik döneminde ortaya çıkar. Bununla birlikte, mevcut fare modellerinin bolluğuna rağmen, bu hastalıkların altında yatan devre seviyesi işlev bozukluğu hakkında çok az şey bilinmektedir. Bu ilk ağ değişikliklerinin tanımlanması, erken teşhis stratejileri ve tedavi paradigmaları oluşturmak için kritik öneme sahiptir. Yine de, teknik zorluklar nedeniyle, nöropsikiyatrik hastalıkların fare modellerinde ağ işlevinin gelişim boyunca nasıl bozulduğu belirsizliğini korumaktadır. Burada açıklanan mikro sürücü ve kurtarma stratejisi, fare beynindeki çok bölgeli beyin ağı gelişimine yönelik araştırmaları desteklemek ve böylece araştırmacıların sağlıklı beyin gelişimini ölçmelerine ve fare hastalık modellerinde bu gelişimdeki değişiklikleri belirlemelerine izin vermek için tasarlanmıştır.

Beyin, çocukluk ve ergenliğin kritik gelişim pencerelerinde büyük ölçekli değişikliklere uğrar 1,2,3. Otizm ve şizofreni de dahil olmak üzere birçok nörolojik ve psikiyatrik hastalık, ilk olarak çocuk ve ergen beyin gelişiminin bu döneminde davranışsal ve biyolojik olarak kendini gösterir 4,5,6. Erken gelişim boyunca meydana gelen hücresel, sinaptik ve genetik değişiklikler hakkında çok şey bilinmesine rağmen, devre veya ağ seviyesindeki süreçlerin bu zaman penceresi boyunca nasıl değiştiği konusunda nispeten az şey bilinmektedir. Daha da önemlisi, nihayetinde karmaşık davranışların, hafızanın ve bilişin altında yatan devre düzeyinde beyin fonksiyonu, hücresel ve sinaptik fonksiyonun öngörülemez, ortaya çıkan bir özelliğidir 7,8,9,10. Bu nedenle, ağ düzeyinde beyin fonksiyonunu tam olarak anlamak için, nöral aktiviteyi sağlam bir sinir devresi seviyesinde doğrudan incelemek gerekir. Ek olarak, nöropsikiyatrik bozuklukların ilerlemesi boyunca beyin aktivitesinin nasıl değiştiğini belirlemek için, hastalığın davranışsal fenotiplerinin ortaya çıktığı spesifik zamansal pencere sırasında ağ aktivitesini geçerli bir hastalık modelinde incelemek ve gözlemlenen değişiklikleri yetişkinliğe kadar devam ettikçe izlemek çok önemlidir.
En yaygın ve güçlü bilimsel model organizmalardan biri, davranışsal ve / veya anımsatıcı fenotiplerin yaşa bağlı başlangıcı ile nörogelişimsel bozuklukları modelleyen çok sayıda benzersiz genetik suşa sahip faredir 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21 . İnsanların ve farelerin beyinleri arasındaki kesin gelişimsel zaman noktalarını ilişkilendirmek zor olsa da, morfolojik ve davranışsal karşılaştırmalar, p20-p21 farelerinin 2-3 yaş arası insan yaşlarını temsil ettiğini ve p25-p35 farelerinin 11-14 yaş arasındaki insan yaşlarını temsil ettiğini, farelerin muhtemelen 20 yaşındaki bir insan yetişkininin gelişimsel eşdeğerine p603 ile ulaştığını göstermektedir. 22. Bu nedenle, genç beynin nasıl geliştiğini daha iyi anlamak ve beynin sinir ağlarının otizm veya şizofreni gibi hastalıklarda nasıl işlevsiz hale geldiğini belirlemek için, 20 günlük ila 60 günlük yaşlar arasındaki farelerde beyin aktivitesini in vivo olarak doğrudan izlemek ideal olacaktır.
Bununla birlikte, farelerde erken gelişim boyunca beyin aktivitesini izlemede temel bir zorluk, genç farelerin küçük boyutu ve göreceli zayıflığıdır. Beyin gelişiminin uzunlamasına çalışmaları için gerekli olan elektrotların kronik implantasyonu, ince elektrot tellerini ve arayüz kartlarını23,24 korumak için tipik olarak büyük, hacimli bir muhafaza gerektirir ve implantlar, kemikleşmenin azalması nedeniyle genç farelerde daha ince ve daha az sert olan fare kafatasına sıkıca tutturulmalıdır. Bu nedenle, in vivo kemirgen fizyolojisi ile ilgili hemen hemen tüm çalışmalar, göreceli büyüklükleri, güçleri ve kafatası kalınlıkları nedeniyle yetişkin deneklerde gerçekleştirilmiştir. Bugüne kadar, in vivo juvenil kemirgen beyin fizyolojisini araştıran çoğu çalışma, vahşi tip genç sıçanlarda gerçekleştirilmiştir; bu, bir insan bozukluğunun serbestçe davranan bir modelinde genç beyin fonksiyonunu deneysel olarak izleme yeteneğini mutlaka sınırlar 25,26,27,28,29,30.
Bu makalede, gelişimsel olarak kritik bir zaman penceresinde (p20 ila p60 ve ötesi) genç farelerin uzun vadeli (4 veya daha fazla haftaya kadar) in vivo beyin fonksiyonlarını kronik olarak incelemek için yeni implant yuvası, cerrahi implantasyon prosedürü ve ameliyat sonrası iyileşme stratejisi açıklanmaktadır. İmplantasyon prosedürü, elektrotların genç farelerin kafataslarına güvenilir, kalıcı bir şekilde yapıştırılmasını sağlar. Ayrıca, mikro sürücü tasarımı hafiftir, çünkü bu mikro sürücü tamamen monte edildiğinde ~ 4-6 g ağırlığındadır ve implantın ağırlığını dengelemek için gereken minimum dengeleme nedeniyle, tipik davranışsal paradigmalar sırasında genç farelerin davranışsal performansını etkilemez.

<table><tbody><tr><td>10 V video izleme LED'leri</td><td>Neuralynx</td><td>HS-LED-Kırmızı/Yeşil-omni-10V</td><td>Headstage ön ile kullanım için Hareket izleme amacıyla LED soketleri içeren amplifikatörler</td></tr><tr><td>16TT EIB Kartı</td><td>Neuralynx</td><td>EIB-36-16TT</td><td>Elektronik arayüz kartı-omnetik konektör</td></tr><tr><td>16TT headstage ön amplifikatör</td><td>Neuralynx</td><td>HS-36-LED</td><td>Kayıt uygulamaları için EIB kartı ile bağlantı kablosu arasında Omnetics 44 soketli sinyal amplifikatörü; hareket izleme amaçlı headstage LED'leri için konektörler içerir</td></tr><tr><td>Baby-Mixter kanama durdurucu</td><td>FST</td><td>13013-14</td><td>İnce kavisli kanama durdurucu</td></tr><tr><td>Kemik ankraj vidası</td><td>Stoelting</td><td>51457</td><td>EIB kartını ana sürücü gövdesine takmak için kullanılır</td></tr><tr><td>Burpenorphine</td><td>ZooPharm</td><td>Lot #BERLAB0.5-221207</td><td>Burpenorfin (0.5 mg/mL) 5mL adet</td></tr><tr><td>Kablo bağı</td><td>Neuralynx</td><td>HS-36 Litz Tether</td><td>Omnetics headstage için hafif korumalı tel bağı; 1 m/2 m/3 m/5 m uzunluk seçenekleri</td></tr><tr><td>Carprofen/Rimadyl</td><td>Bio-Serve</td><td>MD150-2</td><td>Ameliyat sonrası anti-inflamatuar ajan</td></tr><tr><td>Şeffaf reçine v4</td><td>Formlabs</td><td>FLGPGR04</td><td>3D baskı işlemi sırasında 3D yazıcı ile fotopolimerize edilen sıvı reçine</td></tr><tr><td>Özel (mekik) vida</td><td>Gelişmiş İşleme ve Takım, Inc.</td><td>Özel</td><td>İşlenmiş ve dişli özel vidalar</td></tr><tr><td>Dental akrilik sıvı bileşen</td><td>Teets protez malzemesi</td><td>Lot # 329801</td><td>sıvı&nbsp; protez malzemesinin bileşeni (yukarıya bakın)</td></tr> <tr><td>Dental akrilik toz bileşeni</td><td>Teets protez malzemesi</td><td>Lot # 583987</td> <td>"soğuk kürlenen" protez malzemesi, metil metakrilat; kayıt cihazını yerinde</td></tr> <tr><td>sabitlemek için uygulama için sıvı bileşenle karıştırılırDietGel Boost</td><td>ClearH2O</td><td>72-04-5022</td><td>Genç/iyileşen fareler için yüksek kalorili besin takviyesi</td></tr><tr><td>Digital Lynx 16SX</td><td>Neuralynx</td><td>DigitalLynx 16SX Base</td><td>512 adede kadar kayıt kanalı için 16 birleşik kart yuvasına sahip ana kayıt cihazı</td></tr><tr><td>Dissektör makası - ağır bıçaklar</td><td>FST</td><td>14082-09</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Dumont # 5 seramik kaplı forseps</td><td>FST</td><td>11252-50</td><td>Tetrode taşıma/diş açma/sabitleme</td></tr><tr><td>Dumont #5SF forseps</td><td>FST</td><td>11252-00</td><td>Çok amaçlı montaj kullanımı</td></tr><tr><td>Dumont #5SF forseps</td><td>FST</td><td>11252-00</td><td>Çok amaçlı cerrahi kullanım</td></tr><tr><td>Dumont #7 ince forseps (kavisli)</td><td>FST</td><td>11274-20</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Dumont #7 ince forseps (kavisli)</td><td>FST</td><td>11274-20</td><td>Çok amaçlı cerrahi kullanım</td></tr><tr><td>EIB-36 kaplama adaptörü</td><td>Neuralynx</td><td>EIB-36 kaplama adaptörü</td><td>Kaplama/montaj kullanımı</td></tr><tr><td>EIB-36 kaplama adaptörü</td><td>Neuralynx</td><td>EIB-36 kaplama adaptörü</td><td>Ameliyat sırasında sürücüyü kafatasına indirmek için stereotaktik aksesuar</td></tr><tr><td>Ötenazi için Euthasol</td><td>Virbac</td><td>710101</td><td>Pentobarbital sodyum</td></tr><tr><td>Ekstra ince Bonn makas</td><td>FST</td><td>14083-38</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Ekstra ince graefe forseps</td><td>FST</td><td>11150-10</td><td>Küçük düz tırtıklı forseps</td></tr><tr><td>Ekstra ince graefe forseps</td><td>FST</td><td>11150-10</td><td>Küçük düz tırtıklı forseps</td></tr><tr><td>İnce kanama durdurucular</td><td>FST</td><td>13006-12</td><td>İnce kanama durdurucular</td></tr><tr><td>İnce makas- CeramaCut</td><td>FST</td><td>14958-09</td><td>Tetrode kesme</td></tr><tr><td>İnce makas- ToughCut</td><td>FST</td><td>14058-09</td><td>Çeşitli</td></tr><tr>Tüm basılı parçaların/malzemelerin imalatı için <td>Form 3+</td><td>Formlabs</td><td>PKG-F3-P-WS-SVC-BASIC</td><td>3D yazıcı; düşük kuvvetli stereolitografi 3D yazıcı (LFS)</td></tr><tr><td>Jel süper yapıştırıcı</td><td>Loctite</td><td>1363589</td><td>Çeşitli adımlar</td></tr><tr><td>Graefe forseps</td><td>FST</td><td>11049-10</td><td>Küçük açılı tırtıklı forseps</td></tr><tr><td>Topraklama kablosu</td><td>A-M Sistemleri</td><td>Lot # 582335</td><td>Paslanmaz çelik çıplak tel, .005" çap, tavlanmış, 100 feet</td></tr><tr><td>Epilasyon jeli</td><td>Jenerik</td><td>Ticari olarak temin edilebilir</td><td>Fare kafasının üstünden tüylerin ameliyat öncesi çıkarılması için</td></tr><tr><td>Isı tabancası</td><td>Dewalt</td><td>D26960K</td><td>Eğirme sonrası Tetrode füzyonu</td></tr><tr><td>Yüksek sıcaklık koter kiti</td><td>FST</td><td>18010-00</td><td>Varsa kemik mumu ile kullanım için</td></tr><tr><td>Sıcak boncuk sterilizatörü</td><td>FST</td><td>18000-45</td><td>Cerrahi prosedürler sırasında özel alet sterilizasyonu için elektrikli sterilizasyon aparatı</td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>Covetrus</td><td>11695067771</td><td>İzofluran buharlaştırıcıda kullanım için standart izofluran sıvı anestezi, maksimum% 5'e kadar</td></tr> <tr><td>İzopropil alkol% 91</td> <td>Jenerik</td><td>Ticari olarak temin edilebilir</td><td>Standart ameliyat öncesi sterilizasyon prosedürü için</td></tr><tr><td>Takı vidası (genç fareler için kemik vidaları)</td><td>Bileşen tedarik co.</td><td>MX-000120-02SFL</td><td>S/S makine vidası # 000-120 x 1/8 '' filister kafalı, oluklu tahrik</td></tr><tr><td>LaGrange makas</td><td>FST</td><td>14173-12</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Büyük poliimid boru</td><td>Nordson tıbbi</td><td>Lot # 13564</td><td>Poliimid boru - iç çap 0.0071 "; dış çap 0.0115 "; uzunluk 36 "</td></tr><tr><td>Sıvı süper yapıştırıcı</td><td>Loctite</td><td>1365882</td><td>Çeşitli adımlar</td></tr><tr><td>Mikro matkap</td><td>Foredom</td><td>K.1070</td><td>K.1070 yüksek hızlı döner mikromotor kiti; kontrol kutusu, 3/32" pens, değişken hızlı ayak kontrolü, başlık beşiği ile; stereotaktik olarak uygun; 100 inç; 115 V kullanım</td></tr><tr><td>Mikro matkap çapağı (0,5 mm+)</td><td>FST</td><td>19007-05/07/09</td><td>Kraniyotomi</td></tr><tr><td>Mineral yağ</td><td>Sigma</td><td>Pcode 1002076577; M5904-500mL</td><td>Çeşitli adımlar</td></tr><tr><td>Mineral yağ</td><td>Sigma</td><td>Pcode 1002076577; M5904-500mL</td><td>Kraniyotomi deliklerini açık tutmak için</td></tr><tr><td>Minyatür düz uçlu tornavida</td><td>FST</td><td>30051-10</td><td>Kemik vidalarının takılması/sıkılması</td></tr><tr><td>Neosporin Üçlü Antibiyotik Merhem</td><td>Johnson & Johnson</td><td></td><td>512373700 Antibiyotik merhem</td></tr><tr><td>Omnetics 44 soket nano konektör</td><td>Neuralynx</td><td>Neuralynx parça #A70427-801</td><td>STANDART OLMAYAN ÖĞE- omnetics 44 soket (dişi) 2 kılavuz pimli çift sıralı düz bacaklı nano konektör (erkek) ısmarlama dengeleme aparatı ile kullanım için</td></tr><tr><td>Platin% 10 iridyum tel</td><td>California ince tel</td><td>MO# M374710</td><td>Terode montaj istasyonu ve döndürücü 2.0 kullanılarak kayıt sırasında kullanılmak üzere tetrodlara döndürülen ince kayıt teli (aşağıya bakın); HML NATRL VG BAĞ KAPLAMA; BOYUT: .0007 X 200FT</td></tr><tr><td>Platin siyah kaplama çözeltisi</td><td>Neuralynx</td><td>Platin siyah kaplama çözeltisi</td><td>Kaplama</td></tr><tr><td>Polikarbonat kafes tabanı</td><td>Thomas Scientific / Maryland plastikleri</td><td>1113M35; mfr. Hayır. E0270</td><td>Standart kafes tabanı; Üstüne tel örgü aparatı takılabilir İmplante edilmemiş fareler için yemek + su şişesi içeren</td></tr><tr><td>N10 mikro filtreli polikarbonat kafes üstü</td><td>Ancare</td><td>N/A</td><td>Karşı denge aparatı için PVC boru ile modifiye edilecek standart kafes üstü</td></tr><tr><td>Povidone iyot %10</td> <td>Jenerik</td><td>Ticari olarak temin edilebilir</td><td>Standart ameliyat öncesi sterilizasyon prosedürü için</td></tr><tr><td>PVC boru</td><td>Charlotte boru</td><td>N/A</td><td>1/2" x 600 PSI programı 40 beyaz PVC boru; fare kurtarma sırasında karşı denge aparatına kullanım/montaj için</td></tr><tr><td>Neşter bıçakları- #4</td><td>FST</td><td>10060-00</td><td>İnsizyon </td></tr><tr><td>Neşter kolu kullanın - # 4 brüt anatomi</td><td>FST</td><td>10060-13</td><td>İnsizyon kullanımı</td></tr><tr><td>Kendinden tutma pimi ve kemik vidası forseps</td><td>FST</td><td>26100-00</td><td>Kafatasına yerleştirirken kemik ve topraklama vidaları için tutucu</td></tr><tr><td>Küçük EIB pimleri</td><td>Neuralynx</td><td>Küçük EIB pimleri</td><td>Tetrode tellerin EIB kartına</td></tr><tr><td>bağlanması Küçük poliimid boru</td><td>Nordson tıbbi</td><td>Lot # 19102423</td><td>Poliimid boru - iç çap 0.004 ''; dış çap 0.0044 ''; uzunluk 36"</td></tr> <tr><td>SolidWorks</td><td>Dassault Systemes</td><td></td><td>Mikro sürücü tasarımı için SolidWorks 3D CAD programı</td></tr><tr><td>Spatula ve prob</td><td>FST</td><td>1090-13</td><td>Vazelin/mineral yağ aplikatörü + ad hoc tetrode doğrultma için isteğe bağlı kullanım</td></tr><tr><td>Yaylı makas - 8 mm</td><td>FST</td><td>15024-10</td><td>Kraniyal doku kesileri için makas</td></tr><tr><td>Yaylı makas - 8 mm</td><td>FST</td><td>15024-10</td><td>İlk kesiler</td></tr><tr><td>Standart desen forseps</td><td>FST</td><td>11000-12</td><td>Büyük tırtıklı forseps</td></tr><tr><td>Cerrahi makas - keskin-künt</td><td>FST</td><td>14001-12</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Cerrahi makaslar - ToughCut</td><td>FST</td><td>14054-13</td><td>Çeşitli</td></tr><tr><td>Tetrode montaj istasyonu</td><td>Neuralynx</td><td>Tetrode montaj istasyonu</td><td>Tetrode Montajı</td></tr><tr><td>Tetrode spinner 2.0</td><td>Neuralynx</td><td>Tetrode spinner 2.0</td><td>Tetrode Montajı</td></tr><tr><td>İki parçalı epoksi</td><td>Gorilla marka</td><td>4200102</td><td>Çeşitli adımlar</td></tr></tbody></table>

genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant

A Lightweight Drive Implant for Chronic Tetrode Recordings in Juvenile Mice

İn vivo elektrofizyoloji, bozulmamış beynin ikinci seviye altı devre dinamiklerine benzersiz bir bakış açısı sağlar ve insan nöropsikiyatrik bozukluklarının fare modellerini incelemek için özel öneme sahip bir yöntemi temsil eder. Bununla birlikte, bu tür yöntemler genellikle erken gelişimsel zaman noktalarında farelerde kullanılamayan büyük kranial implantlar gerektirir. Bu nedenle, bu kritik pencerede nörolojik gelişimin daha iyi anlaşılmasının otizm veya şizofreni gibi yaşa bağlı gelişimsel bozukluklara benzersiz bir bakış açısı sağlayacağı gerçeğine rağmen, serbestçe davranan bebek veya genç farelerde in vivo fizyoloji ile ilgili neredeyse hiçbir çalışma yapılmamıştır. Burada, doğum sonrası gün 20'den (p20) doğum sonrası gün 60'a (p60) ve ötesine kadar yaşlandıkça farelerde aynı anda birden fazla beyin bölgesinden kronik alan ve tek üniteli kayıtlara izin veren bir mikro sürücü tasarımı, cerrahi implantasyon prosedürü ve ameliyat sonrası iyileşme stratejisi açıklanmaktadır. kabaca 2 yaşından yetişkinliğe kadar insan yaşlarına karşılık gelen bir zaman penceresi. Kayıt elektrotlarının ve son kayıt bölgelerinin sayısı kolayca değiştirilebilir ve genişletilebilir, böylece gelişim boyunca davranış veya hastalıkla ilgili beyin bölgelerinin in vivo izlenmesinin esnek deneysel kontrolüne izin verilir.

Yukarıda açıklanan protokol, farelerde aynı anda birden fazla beyin bölgesinden yerel alan potansiyel sinyallerini ve tek birimleri kaydetmek için kullanıldı ve aynı farelerde p20'den p60'a kadar günlük kayıtlar yapıldı. Burada iki fareden elde edilen temsili elektrofizyolojik kayıtlar ve son kayıt yerlerini gösteren deney sonrası histoloji bildirilmiştir.
Mikro sürücünün p20 farelere cerrahi implantasyonu Bir mikro sürücü (Şekil 1) inşa edildi (Şekil 2) ve yukarıda açıklandığı gibi cerrahi olarak bir p20 fareye implante edildi. Ameliyattan hemen sonra, fare karşı denge sistemine bağlandı (Şekil 2G-I) ve iyileşmesine izin verildi. Fare tamamen hareketli olduğunda, mikro sürücü in vivo elektrofizyoloji kayıt sistemine takıldı. Mikro sürücüyü kayıt ekipmanına bağlayan kablolar farenin üzerine asıldı. Elektrofizyolojik kayıtlar (32 kHz) tüm kanallarda 1 saat boyunca elde edilirken, fare ev kafesinde doğal davrandı. Kaydın ardından, fare kayıt sisteminden çıkarıldı, karşı denge sistemine yeniden bağlandı ve suya ve chow'a serbest erişim ile vivaryuma geri döndü.
Nöral aktivitenin günlük kaydı Elektrofizyolojik kayıtlar, p20-p60'ın kritik gelişimsel pencereleri boyunca aynı beyin bölgesinin kronik olarak izlenmesini sağlamak için birkaç hafta boyunca günlük olarak elde edildi. Kronik kayıtlar boyunca örnek ham yerel alan potansiyelleri (LFP) Şekil 3A, C'de gösterilmiştir. İzole edilmiş tek birimler aynı anda çoklu tetrodlardan elde edildi (Şekil 3B). Benzer dalga formlarına sahip birimler birden fazla gün boyunca tanımlandı (Şekil 3B, orta ve sağ), ancak kayıt elektrodunun potansiyel sürüklenmesi nedeniyle, aynı birimin günler boyunca tanımlandığını kesin olarak iddia etmek mümkün değildi. P20'ye implante edilen ve birkaç hafta boyunca günlük olarak kaydedilen ayrı bir farede, dorsal bölge CA1'i hedefleyen bir tetrod üzerinde nöral aktivite incelendi. Kaydın her gününde büyük genlikli dalgalanmalar ve iyi izole edilmiş tek birimler tanımlanmıştır (Şekil 4). Bu veriler, kararlı, yüksek kaliteli in vivo elektrofizyolojik kayıtların erken gelişim boyunca aynı fareden olabileceğini göstermektedir.
Kayıt bölgelerinin histolojik olarak doğrulanması ve kronik implantasyonun gelişimsel etkisi Son kayıt gününü takiben, fare izofluran anestezisi ile iyice uyuşturuldu, ardından ölümcül bir pentobarbital sodyum enjeksiyonu yapıldı ve kayıt bölgelerinde küçük lezyonlar üretmek için elektrot uçlarından bir akım geçirildi. Fare beyninin deney sonrası histolojik kesitlenmesi, son kayıt bölgelerinin görselleştirilmesine izin vermiştir (Şekil 5A, B). Ayrı bir kohortta, üç erkek ve üç dişi fare, yukarıda tarif edildiği gibi cerrahi olarak p20'ye implante edildi. Eşit sayıda çöp arkadaşı implante edilmeden bırakıldı ve aynı barınma koşullarında tutuldu. Fareler p62'de kurban edildi (implante edilen kohort için ameliyattan 6 hafta sonra). Kafatasları dikkatlice temizlendi ve lambda'daki bregma-lambda mesafesinin (Şekil 5C, sol üstte) ve lambda'daki dış maksimal kafatası genişliğinin (Şekil 5C, sağ üst) dış ölçümleri alındı. Kafatasının orta çizgisi boyunca bir kesi yapıldı ve kütle ölçümü için beyni eksize etmek için kafatasının yarısı çıkarıldı (Şekil 5C, sağ altta). Bregma'daki kafatası boşluğunun yüksekliği sağlam kafatası yarısından ölçüldü (Şekil 5C, sol altta). İmplante edilmiş ve implante edilmemiş kohortlar arasında hiçbir ölçü anlamlı olarak farklı değildi (Wilcoxon rank-sum testi), p20'den başlayan uzun süreli implantasyonun kafatasının veya beyin hacminin doğal gelişimi üzerinde brüt bir etkisi olmadığını göstermektedir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65228/65228fig01.jpg"> Resim 1: Mikro sürücü bileşenleri. (A) mikro sürücü gövdesinin, (B) kanülün, (C) koninin, (D) kapağın, (E) vida ataşmanlarının ve (F) tetrod ilerleyen vidanın üç boyutlu görüntüleri. Her bileşenin kritik özellikleri belirtilmiştir. Ölçüm ayrıntıları, https://github.com/Brad-E-Pfeiffer/JuvenileMouseMicroDrive/'de bulunan model dosyalarından çıkarılabilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65228/65228fig01large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65228/65228fig02.jpg"> Resim 2: Mikro sürücü yapısı . (A) Yan ve (B) üst ve alt vida ataşmanları bağlı olarak tetrod ilerleyen vidanın üstten görünümü. (C) Gövde ve kanül takılı mikro sürücünün yan ve (D) üstten görünümü ve her kanül deliğinden geçen ve kanülün dibine kesilmiş büyük poliimid boru. (E) Mikro sürücünün vidalar ve küçük poliimid boru ile yandan görünümü. Küçük poliimid tüplerin üst kısımları, tetrod yüklemesinden hemen önce kesilir. (F) Stereotaksik cihaza bağlı tamamlanmış mikro sürücü. Normalde mikro sürücüyü çevreleyen koruyucu koni, görselleştirme amacıyla çıkarılmıştır. Bazı vidalı ataşmanların bu mikro sürücü için siyah bir reçine içinde basıldığını unutmayın. (G) Karşı denge destek sistemi. (H) Yan ve (I) karşı denge destek sistemi takılı bir fare kafesinin üstten görünümü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65228/65228fig02large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65228/65228fig03.jpg"> Şekil 3: Temsili elektrofizyolojik kayıtlar. Bir p20 fare, yukarıda açıklandığı gibi bir mikro sürücü ile implante edildi. P21'den başlayarak ve bundan sonraki 2 hafta boyunca her gün, fare kayıt cihazına bağlandı ve nöral aktivite en az 1 saat boyunca kaydedildi. (A) İki taraflı (L = sol; R = sağ) anterior singulat korteks (ACC), hipokampal alan CA3 (CA3) ve hipokampal alan CA1 (CA1). Veriler her gün toplandı; Netleştirmek için, yalnızca tek günlere ait veriler görüntülenir. Tüm izler ev kafesinde hareketsizlik dönemlerinde alındı. Ölçek çubuğu: 1 mV, 2 s. (B) Panel A'daki kayıtlar için hipokampal alan CA3 (solda) ve CA1'den (sağda) izole edilmiş temsili tek birimler. Her elektrot üzerindeki tüm ham dalga formları siyah renkte gösterilir; ortalama kırmızı renktedir. Ölçek çubuğu: 50 μV, 0,2 ms. (C) p20'ye implante edilmiş ikinci bir fare için p60'taki son kayıt gününe kadar her 10. gün için temsili ham LFP izleri. Veriler her gün toplandı; Netleştirmek için, yalnızca her 10. güne ait veriler görüntülenir. Tüm izler ev kafesinde hareketsizlik dönemlerinde alındı. Ölçek çubuğu: 1 mV, 2 sn. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65228/65228fig03large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65228/65228fig04.jpg"> Şekil 4. Kronik kayıtların stabilitesi. Bir p20 fare, yukarıda açıklandığı gibi bir mikro sürücü ile implante edildi. P21'den başlayarak ve daha sonra 4 hafta boyunca, fare kayıt cihazına bağlandı ve nöral aktivite en az 1 saat boyunca kaydedildi. Dorsal hipokampal CA1'i hedef alan tetrodlardan elde edilen veriler gösterilmiştir. (A) p21, p30 ve p40'ta tanımlanan dalgalanma olayları için ham (üstte) ve dalgalanma filtreli (altta) LFP. Dalgalanma olaylarını tanımlamak için, ham LFP 125 Hz ile 300 Hz arasında bant geçişi filtrelendi ve dalgalanma olayları, dalgalanma bandı gücünde ortalamanın üzerinde 3 standart sapmadan daha büyük geçici artışlar olarak tanımlandı. Her dalgalanmanın başlangıcı ve bitişi, dalgalanma bandı gücünün ortalamaya geri döndüğü nokta olarak tanımlandı. Tanımlanan dalgalanmalar kırmızı renkle gösterilir. Ölçek çubuğu: 100 ms, yukarıdan aşağıya: 1.000 μV, 140 μV, 1.800 μV, 180 μV, 9.000 μV, 1.200 μV, 10.000 μV, 1.000 μV. (B) Panel A'daki kayıtlar için CA1 hedefli tetroddan her gün temsili tek bir birim. Her elektrot üzerindeki tüm ham dalga formları siyah renkte gösterilir; ortalama kırmızı renktedir. Ölçek çubuğu 0,2 ms, yukarıdan aşağıya: 50 μV, 100 μV, 100 μV. (C) B panelindeki tek birimler için tüm ani artışların otokorelogramı. Bu veriler, birkaç hafta boyunca hipokampal piramidal tabaka içinde kararlı elektrot yerleşimini göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65228/65228fig04large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65228/65228fig05.jpg"> Şekil 5: Temsili histoloji ve kafatası gelişimi üzerindeki etkisi. Bir p20 fare, yukarıda açıklandığı gibi bir mikro sürücü ile implante edildi. P60'taki son kayıt gününü takiben, kayıt bölgelerinde elektrolitik lezyonlar üretildi ve beyin% 4 paraformaldehit ile perfüze edildi. Kayıt alanlarını belirlemek için 50 μm kesitler üretildi. (A) Hipokampusun CA1 ve CA3'ündeki lezyonlar. Ok ucu CA3 kayıt sitesini gösterir; çift ok ucu CA1 kayıt sitesini gösterir. Ölçek çubuğu: 0.5 mm. (B) Bilateral AKK'daki lezyonlar. Ok uçları ACC kayıt sitelerini gösterir. Ölçek çubuğu: 0,5 mm. (C) P20'de (gri) bir mikro sürücü ve implante edilmemiş çöp arkadaşları (beyaz) ile implante edilen p62 farelerinin kafatası boyutu ve beyin kütlesi ölçümleri. Wilcoxon rank-sum testinin p-değeri her ölçüm için raporlanır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65228/65228fig05large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Burada, doğum sonrası gün 20'den (p20) doğum sonrası gün 60'a (p60) ve ötesine kadar kritik bir gelişimsel pencerede aynı anda birden fazla beyin bölgesinden kronik alan ve tek üniteli kayıtlara izin veren bir mikro sürücü tasarımı, cerrahi implantasyon prosedürü ve ameliyat sonrası iyileşme stratejisini açıklıyoruz.

Genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant

In vivo electrophysiology provides unparalleled insight into the sub-second-level circuit dynamics of the intact brain and represents a method of ...

Beynin ağ düzeyinde nasıl çalıştığını anlamakla ilgileniyoruz. Bu yöntem, otizm, şizofreni veya bipolar bozukluk gibi yaşa bağlı hastalıklardaki gelişimsel değişiklikleri tanımlamak için beyin ağlarının gelişimini keşfetme girişimimizdir. Silikon prob teknolojisi, ağ aktivitesini in vivo olarak kaydetmek için daha basit ve daha tutarlı bir yöntem sağlar.Ancak buna rağmen, kronik tetra kayıtları, beyin bölgelerinin daha geniş bir uzamsal dağılımı üzerinde aynı anda kayıt yapmak gibi silikon problara göre bazı avantajlar sunar. Kronik kayıtlar, kayıt bölgelerindeki glioz, kayıt bölgesinin zaman içindeki hareketi veya bağlanma yönteminin başarısızlığı gibi çeşitli faktörler nedeniyle in vivo elektrofizyoloji için benzersiz bir zorluk oluşturmaktadır. Son çalışmamız, hayvanın her yüz milisaniyede bir aktif hareketi sırasında hipokampüsün teta salınımı ile kodlanan süpürmelerin, gelecekteki olası durumları ileriye dönük olarak değerlendirerek ve geriye dönük olarak geriye dönük olarak önceki eylemleri değerlendirerek, yinelemeli olarak ileri doğru döndüğünü göstermiştir.Bu in vivo kayıtların yavru farelerde gerçekleştirilmesi, farelerin küçük boyutları, göreceli zayıflıkları ve kafataslarındaki gelişme eksikliği nedeniyle çeşitli mühendislik zorlukları ortaya çıkarmaktadır. Metodolojimiz bu sınırlamaların üstesinden gelir ve gelişmekte olan fare beyninde günlük olarak ağ düzeyindeki etkinliği kronik olarak kaydetmemizi sağlar. Genç farelerde kronik olarak kayıt yapmanın yanı sıra, yöntemimiz, bu bölgelerin mekansal ilişkisine bakılmaksızın 16 farklı bilateral beyin bölgesinden kayıt yapmamızı sağlar.Bu gelişmeler, ağların hem sağlıklı beyinde hem de otizm spektrum bozuklukları gibi nörogelişimsel bozuklukların fare modellerinde gelişmeler arasında işlevsel iletişimi nasıl kurduğunu belirlememizi sağlayacaktır.

a-lightweight-drive-implant-for-chronic-tetrode-recordings-juvenile

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Bu protokolde sıçanlarda kronik elektrofizyolojik kayıtlar için bir mikro-sürücü dizi nasıl imal göstermektedir.

Micro-sürücü Kronik Array In vivo Kayıt: Sürücü Fabrikasyon

Bu protokolde sıçanlarda kronik elektrofizyolojik kayıtlar için tasarlanmış bir mikro-sürücü dizi ile kullanılmak için imal ve durumu tetrodes nasıl göstermektedir. Buna ek olarak, mikro-sürücü yüklemeden yer teller ve koruyucu bir koni içeren dizi inşaat, son aşamaya göstermektedir.

Micro-sürücü Kronik Array In vivo Kayıt: Tetrode Meclisi

Tasarım, imalat ve ultra-hafif motorlu Microdrive montajı açıklanmıştır. Cihaz küçük davranıyor hayvanlarda tek birimler kronik kayıtlar için bir maliyet-etkin ve kolay kullanımlı bir çözüm sağlar.

Küçük Hayvanlar Kronik Sinir Kayıtlar için Ultra-hafif Motorlu Microdrive Tasarımı ve Montajı

Fare beyin sinyallerinin in vivo elektrofizyolojik kayıtları için mikro sürücünün tasarım ve montaj açıklanmıştır. Sağlam driveable taşıyıcılara mikroelektrot demetleri takılarak, bu tekniklerin uzun vadeli ve istikrarlı bir sinir kayıtları için izin verir. Hafif tasarım hayvan aşağıdaki sürücü implantasyonu ile sınırsız davranış performans sağlar.

Uyanık davranmak Fare Kronik Sinir Kayıtlar için Microdrive Diziler İnşaatı

Biz on sekiz bağımsız olarak ayarlanabilir tetrodes ile 3D yazdırılabilir bir hipersürücü inşaatı mevcut. Hiper-sürücüyü özgürce bir birkaç hafta boyunca fareler davranışlar içinde beyin etkinliklerini kaydetmek için tasarlanmıştır.

Bir geliştirilmiş çoklu tetrot hiper motor yapımı fareler davranışlar içinde büyük ölçekli sinirsel kayıt için

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.

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

Burada, sıçanlar için benzersiz, 3D yazdırılabilir bir implant sunuyoruz, TD Drive adlı, simetrik, iki taraflı tel elektrot kayıtları yapabilen, şu anda aynı anda on dağıtılmış beyin bölgesinde bulunuyor.

TD Drive: Davranan ve Uyuyan Sıçanlarda Çok Alanlı Elektrofizyolojik Kayıtlar için Parametrik, Açık Kaynaklı Bir İmplant

Burada, kemirgenlerde kronik elektrofizyoloji için kullanım kolaylığı, prob geri kazanımı, deneysel çok yönlülük ve davranışla uyumluluk için optimize edilmiş hafif, uygun maliyetli bir prob implant sistemi sunuyoruz.

DREAM implant: Başa sabitlenmiş ve serbest hareket eden farelerde kronik elektrofizyoloji için hafif, modüler ve uygun maliyetli bir implant sistemi

İzole hipokampi akut beyin kesitleri, hem de astrosit ve nöronların eşzamanlı elektrofizyolojik...

Akut Hipokampal Dilimler içinde Synaptically-uyarılmış astroglial ve Nöronal Cevaplarının İkili Elektrofizyolojik Kayıtlar

Biz manipüle akustik sinyal ile songbird doğal işitsel geribildirim değiştirmek için uygun minyatür kulaklık tasarımı ve montajı anlatılmaktadır. Çevrimiçi ses işleme donanımı, şarkı çıkış işlemek kulaklık aracılığıyla işitsel geribildirim gerçek zamanlı hataları tanıtmak ve vokal motor öğrenme sürmek için kullanılır.

Songbirds İşitsel Geribildirim kurgulama için Hafif, Kulaklıklar tabanlı Sistemi

Öğrenin, genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant yöntemiyle sinir ağlarının gelişimini nasıl inceleyebilirsiniz. Bu teknik, nörogelişimsel bozuklukların mekanizmalarını anlamaya yardımcı olur.

Genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant

Daha fazla video keşfet