A Lightweight Drive Implant for Chronic Tetrode Recordings in Juvenile Mice

Robert J. Pendry; Lilyana D. Quigley; Lenora J. Volk; Brad E. Pfeiffer

doi:10.3791/65228

Genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant

JoVE Journal
Neuroscience

This content is Free Access.

JoVE Journal Neuroscience

A Lightweight Drive Implant for Chronic Tetrode Recordings in Juvenile Mice

Genç farelerde kronik tetrod kayıtları için hafif tahrikli bir implant

Full Text

3,740 Views

06:34 min

June 2, 2023

DOI: 10.3791/65228-v

Robert J. Pendry^1,2, Lilyana D. Quigley^1,2, Lenora J. Volk^1,3,4, Brad E. Pfeiffer^1,3

¹Department of Neuroscience,UT Southwestern Medical Center, ²Neuroscience Graduate Program,UT Southwestern Medical Center, ³O’Donnell Brain Institute,UT Southwestern Medical Center, ⁴Department of Psychiatry,UT Southwestern Medical Center

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a micro-drive design and surgical procedure for chronic recordings in the developing mouse brain from postnatal day 20 to day 60. By addressing challenges associated with chronic electrophysiology, the methodology facilitates recording from multiple brain regions simultaneously, enabling the exploration of neural networks and developmental disorders.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Electrophysiology
Neurodevelopmental disorders

Background

Understanding brain networks and their development.
Identifying alterations linked to developmental disorders.
Challenges of chronic recordings in vivo.
Need for versatile recording methods across multiple regions.

Purpose of Study

To develop a reliable method for chronic neural recordings.
To investigate brain network establishment during key developmental phases.
To enhance understanding of neurodevelopmental disease mechanisms.

Methods Used

Micro-drive design for chronic neural recordings.
Juvenile mouse model focusing on postnatal development.
Detailed surgical implantation techniques for precise recording placement.
This method allows recording from up to 16 bilateral brain regions.

Main Results

The study successfully enabled chronic recordings of network activity.
Data gathered offers insights into the mechanics of theta oscillations during movement.
Validates the ability to track network communication across developmental stages.
Addresses challenges related to gliosis and recording site stability.

Conclusions

The methodology allows for significant advancements in chronic neural recording capabilities.
Provides a framework for future studies on neurodevelopmental disorders.
Facilitates an understanding of how brain networks develop and function.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of this micro-drive design?

The micro-drive is designed for flexibility and stability, enabling chronic recordings from multiple brain regions simultaneously, which is crucial for studying network dynamics.

How is the biological model implemented in this study?

Juvenile mice from postnatal day 20 to 60 are used to examine brain development, allowing researchers to investigate critical developmental changes.

What types of data are obtained through this method?

Data includes electrophysiological recordings of network activity and mechanistic insights related to theta oscillations during movement.

How can this method be adapted for other studies?

The micro-drive design can be modified for different species or brain regions, making it versatile for various neuroscience applications.

What are the key challenges addressed in this study?

The study tackles issues like gliosis at recording sites and stability of the recording apparatus during the developmental phases of the mice.

What implications does this research have for understanding neurodevelopmental disorders?

By elucidating network communication and development, this research may help identify mechanisms underlying disorders such as autism and schizophrenia.

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.

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.