Name: Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-16T13:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 44 s
Description: Öğrenin fare hipokampusu ve prefrontal kortekste ikili elektrot LFP kayıtları yapmayı. Bu yöntem, ilaçların sinirsel iletişim üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılır.

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 Royal Melbourne Hastanesi Nörobilim Vakfı (A2087) tarafından desteklenmiştir.

Bu çalışma, Florey Hayvan Etik Komitesi (Melbourne Üniversitesi, No. 22-025UM) tarafından, hayvanların bilimsel amaçlarla bakımı ve kullanımı için Avustralya yasasına uygun olarak onaylanmıştır. Bu çalışma için Hayvan Kaynakları Merkezi'nden (Avustralya) elde edilen C57BL / 6 erkek fareler (8 hafta) kullanıldı.
1. Headstage tasarımı ve imalatı
NOT: Headstage PCB kartı, doğrudan hayvanın kafasına yerleştirilmek üzere tasarlanmış kompakt 14 mm x 12 mm dört katmanlı bir karttır. Ticari bir amplifikatör çipi kullanır (Malzeme Tablosuna bakın) ve tüm tasarım ve Gerber dosyaları çevrimiçi olarak mevcuttur (GitHub bağlantısı: https://github.com/dechuansun/Intan-headstage/tree/main/pcbway).
<ol><li>Üreticiye aşağıdaki özellikleri sağlayın: Levha kalınlığı: 0,6 mm; Minimum izleme/aralık: 4 mil; Minimum delik boyutu: 0,2 mm.</li>
	<li>PCB montaj işlemi sırasında, şu sırayı izleyin:<ol><li>350 °C'ye ayarlanmış bir sıcak hava tabancası kullanarak amplifikatör çipini karta lehimleyin.</li>
		<li>Pasif bileşenleri lehimleyin.</li>
		<li>SPI konektörünü ve elektrot konektörünü lehimleyin ( Malzeme Tablosuna bakın).</li>
	</ol></li>
	<li>Kalite güvencesi için lehimlemeyi mikroskop altında inceleyin. Daha fazla stabilite için SPI konektörünü epoksi kullanarak yerine sabitleyin.</li>
	<li>Sinyal alımı için üçüncü taraf kayıt yazılımı ve bir kontrol panosu ( Malzeme Tablosuna bakın) kullanın. Ayrıntılı talimatlar için yazılım kullanım kılavuzuna bakın.</li>
	<li>Tasarlanan headstage 8 kanalı destekler. Yazılımda, kayıt için 8, 9, 12, 13, 20, 21, 22 ve 23 kanallarını etkinleştirin.</li>
</ol>2. Elektrot imalatı
<ol><li>PFA kaplı tungsten telleri ( Malzeme Tablosuna bakınız) farklı elektrot tipleri için belirli uzunluklarda kesin: prefrontal korteks elektrot (12 mm), hipokampus elektrot (10 mm) ve toprak elektrodu (6 mm).</li>
	<li>Pirinç boruyu ( Malzeme Tablosuna bakın) 3 mm'lik parçalar halinde kesin.</li>
	<li>Bir çakmak kullanarak her telin ucundaki kaplamanın 2 mm'sini çıkarın, ardından elektrot telini pirinç boruya güvenli bir şekilde lehimleyin. Pirinç borunun iç çapı 0,45 mm ve dış çapı 0,60 mm'dir.</li>
	<li>Toprak elektrodu için, elektroda bir M1.2 paslanmaz çelik vida ( Malzeme Tablosuna bakın) lehimleyin. Lehimlemeyi geliştirmek için vidaya fosforik asit bazlı akı uygulayın. Lehimlemeden sonra vidayı alkol kullanarak temizleyin. NOT: Lehimleme işlemi sırasında koruma için eldiven giyin.</li>
</ol>3. Cerrahi prosedür
<ol><li>Fareyi %3 izofluran ve 1 L/dk oksijen akışı olan bir anestezi odasında uyuşturun.</li>
	<li>Anestezi uygulanmış fareyi bir ısıtma yastığına yerleştirin ve stereotaksik bir çerçeveye sabitleyin (bkz.</li>
	<li>İzofluranın bakım oranını% 2.5-3'e ayarlayın ve oksijen akışını 500 mL / dk'ya düşürün. Ayak parmağını sıkıştırarak hayvanın hala derin anestezi altında olup olmadığını doğrulayın.</li>
	<li>Deri altına 0.5 mg / kg'da carprofen enjekte edin ve göz koruması için göz merhemi uygulayın.</li>
	<li>Povidon-iyot ve% 80 etanol kullanarak farenin kafasını tıraş edin ve sterilize edin.</li>
	<li>Kafa derisinin orta hattı boyunca 8 mm'lik bir kesi yapın ve kesi alanındaki bağ dokusunu çıkarın.</li>
	<li>Kafatasının yüzeyini temizlemek için hidrojen peroksit uygulayın, çevredeki cilde dokunmamaya dikkat edin.</li>
	<li>Doğru elektrot yerleşimi için bregma ve lambda yer işaretlerini aynı seviyeye hizalayın (bregma ve lambda, sagital sütürün koronal ve lambdoid sütürlerle kesiştiği yerlerdir).</li>
	<li>Belirtilen koordinatlarda referans/topraklama elektrodu, ankraj vidaları (0,9 mm matkap çapağı) ve aktif elektrotlar (0,3 mm matkap çapağı) için delikler açın.</li>
	<li>Özel yapım elektrodu (adım 2) stereotaksik çerçeve koluna takın ve beyne dik olduğundan emin olun.</li>
	<li>Elektrodu hipokampal CA1 alanına implante edin (AP - 1.8 mm, ML - 1.3 mm, DV - 1.4 mm). NOT: AP, ön-arka; ML, mediolateral; DV, dorsoventral.</li>
	<li>Prefrontal kortekste elektrot implantasyonunu tekrarlayın (AP - 2.0 mm, ML - 0.3 mm, DV - 1.7 mm).</li>
	<li>Elektrotları piyasada bulunan güçlü bir yapıştırıcı ve diş çimentosu ile sabitleyin (bkz. Malzeme Tablosu).</li>
	<li>Hareketi önlemek için iki adet 1,2 mm ankraj vidası (AP - 1,8 mm, ML -1,6 mm) implante edin.</li>
	<li>Referans/topraklama elektrodunu, lambda yer işaretine 2 mm arka ve 2 mm tek taraflı dura mater ile doğrudan temas edecek şekilde konumlandırın.</li>
	<li>Elektrotların pirinç boru tarafını, toprak elektrodu ortada olacak şekilde çok kanallı bir soket konektörüne ( Malzeme Tablosuna bakın) bağlayın.</li>
	<li>İzolasyon için orta pimin dışında 0.8 mm ısıyla daralan makaron kullanın.</li>
	<li>Elektrotları, ankraj vidalarını ve konektörü yapıştırıcı ve diş çimentosu ile sabitleyin.</li>
</ol>4. Ameliyat sonrası bakım
<ol><li>Ameliyat sonrası ağrıyı hafifletmek için, üç günlük bir süre boyunca ağrı değerlendirmesine dayanarak her 12-24 saatte bir deri altına 5-10 mg / kg'lık bir dozda carprofen enjekte edin.</li>
	<li>Herhangi bir kayıt veya deneysel prosedüre başlamadan önce hayvana bir haftalık bir iyileşme süresi sağlayın.</li>
</ol>5. Kayıt prosedürü
<ol><li>Hayvanı art arda üç gün boyunca günde iki kez 15 dakika boyunca kullanın.</li>
	<li>Aşırı baskı uygulamadan elinizi etraflarına nazikçe kapatarak fareleri toplayın.</li>
	<li>Sahne tahtasını art arda üç gün boyunca günde bir kez 30 dakika boyunca hayvanın kafasına yerleştirin.</li>
	<li>Kayıt gününde, hayvanı 30 dakika boyunca kayıt odasına alıştırın.</li>
	<li>Harici elektriksel paraziti azaltmak için hayvanı bir Faraday kafesi içindeki küçük bir kayıt odasına yerleştirin. Kayıt için özel headstage'i ekleyin.</li>
	<li>Kayıt yazılımını açın ve 2,00 kHz'lik bir örnekleme hızı seçin. 13 ve 20 dışındaki tüm kanalları, her bir kanalı seçip boşluk çubuğuna basarak devre dışı bırakın.</li>
	<li>Donanım bant genişliği penceresinde, alt bant genişliğini 2 Hz ve üst bant genişliğini 100 Hz olarak ayarlayın.</li>
	<li>Yazılım filtreleme penceresinde, alçak geçiren filtreyi 100 Hz'e ve yüksek geçiren filtreyi 2 Hz'e ayarlayın.</li>
	<li>Dosya Adı Seç'e tıklayarak depolama yolunu seçin ve ardından Kaydet'e tıklayın.</li>
	<li>Her kayıt seansına 10 dakikalık bir alışma süresi ve ardından 15 dakikalık bir başlangıç EEG kaydı ile başlayın.</li>
	<li>Başlangıç kaydından sonra, ilacı intraperitoneal enjeksiyon yoluyla uygulayın ve gecikmeden 30 dakika daha kayda devam edin. NOT: Kullanılan ilaçlarla ilgili ayrıntılar için Sonuçlar bölümüne bakın.</li>
</ol>

Bilişsel Araştırma ve İlaç Analizi için Fare Beyninde LFP Kaydı

<ol><li>Einevoll, G. T., Kayser, C., Logothetis, N. K., Panzeri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+and+analysis+of+local+field+potentials+for+studying+the+function+of+cortical+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modelling and analysis of local field potentials for studying the function of cortical circuits.</a> Nat Rev Neurosci. 14 (11), 770-785 (2013).</li>
<li>Buzsaki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents-EEG%2C+ECOG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECOG, LFP and spikes.</a> Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Sigurdsson, T., Stark, K. L., Karayiorgou, M., Gogos, J. A., Gordon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+hippocampal-prefrontal+synchrony+in+a+genetic+mouse+model+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia.</a> Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).</li>
<li>Witton, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disrupted+hippocampal+sharp-wave+ripple-associated+spike+dynamics+in+a+transgenic+mouse+model+of+dementia%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Disrupted hippocampal sharp-wave ripple-associated spike dynamics in a transgenic mouse model of dementia.</a> J Physiol. 594 (16), 4615-4630 (2016).</li>
<li>Englot, D. J., Konrad, P. E., Morgan, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+and+global+connectivity+disturbances+in+focal+epilepsy%2C+related+neurocognitive+sequelae%2C+and+potential+mechanistic+underpinnings%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Regional and global connectivity disturbances in focal epilepsy, related neurocognitive sequelae, and potential mechanistic underpinnings.</a> Epilepsia. 57 (10), 1546-1557 (2016).</li>
<li>Pievani, M., De Haan, W., Wu, T., Seeley, W. W., Frisoni, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+network+disruption+in+the+degenerative+dementias%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">Functional network disruption in the degenerative dementias.</a> Lancet Neurol. 10 (9), 829-843 (2011).</li>
<li>Sigurdsson, T., Duvarci, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal-prefrontal+interactions+in+cognition%2C+behavior+and+psychiatric+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Syst+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Hippocampal-prefrontal interactions in cognition, behavior and psychiatric disease.</a> Front Syst Neurosci. 9, 190(2015).</li>
<li>Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antipsychotic+drugs+and+potassium+channel+modulators+on+spectral+properties+of+local+field+potentials+in+mouse+hippocampus+and+pre-frontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Effects of antipsychotic drugs and potassium channel modulators on spectral properties of local field potentials in mouse hippocampus and pre-frontal cortex.</a> Neuropharmacology. 191, 108572(2021).</li>
<li>Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronux%3A+A+platform+for+analyzing+neural+signals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronux: A platform for analyzing neural signals.</a> J Neurosci Methods. 192 (1), 146-151 (2010).</li>
<li>Bozkurt, A., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+flexible+printed+circuit+technology+based+microelectrode+array+for+extracellular+stimulation+of+the+invertebrate+locomotory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuator+A+Phys%22%5BJournal%5D)">Low-cost flexible printed circuit technology based microelectrode array for extracellular stimulation of the invertebrate locomotory system.</a> Sens Actuator A Phys. 169 (1), 89-97 (2011).</li>
<li>Du, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+mapping+of+in+vivo+gastrointestinal+slow+wave+activity+using+flexible+printed+circuit+board+electrodes%3A+Methodology+and+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">High-resolution mapping of in vivo gastrointestinal slow wave activity using flexible printed circuit board electrodes: Methodology and validation.</a> Ann Biomed Eng. 37, 839-846 (2009).</li>
<li>JoVE Science Education Database. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroscience.+Histological+Staining+of+Neural+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Neuroscience. Histological Staining of Neural Tissue.</a> JoVE. , (2023).</li>
</ol>

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Burada sunulan protokol, hipokampus (HIP) ve prefrontal kortekste (PFC) ikili yerel alan potansiyellerinin (LFP'ler) eşzamanlı kaydı için özel olarak tasarlanmış özelleştirilmiş bir kafa aşaması oluşturma prosedürünü özetlemektedir. Bu protokolde sağlanan ayrıntılı adımlar, araştırmacıların hem her bölge içinde hem de HIP ile PFC arasındaki sinyal iletişimini kapsamlı bir şekilde incelemeleri için yeterli bilgi sunmaktadır.
Özel olarak tasarlanmış headstage, ticari bir amplifikatör çipi kullanır. Mevcut konfigürasyon 8 kanalın kaydını desteklerken, ana sahne tam 32 kanal kapasitesini barındıracak şekilde kolayca uyarlanabilir, böylece elektrot dizisi kaydı için uygun genişletilmiş kanal kapasitesi potansiyeli sağlar. Baş sahnesinin düşük maliyeti göz önüne alındığında, bir seçenek, tahtayı hayvanın kafasına kalıcı olarak yapıştırmaktır. Bu yaklaşım, hareket artefaktlarını en aza indirme ve hareketin neden olduğu genel rahatsızlık seviyesini azaltma avantajını sunar. 
Özel yapım elektrot, 3-5 aylık bir süre boyunca iyi sinyal kalitesini koruyarak LFP'lerin istikrarlı uzun süreli kaydını gösterir. Başka bir uygulanabilir yaklaşım, elektrot dizileri10,11 olarak poliimid bazlı esnek devre kartlarının kullanılmasını içerir. Bu esnek devre kartları, çok kanallı kaydı etkinleştirmek için kayıt headstage ile entegre edilebilir. Bu yöntem, elektrot hazırlığı ve cerrahi prosedürleri basitleştirme avantajı sağlar. Baş aşaması olan ve olmayan implantın ağırlığı, sırasıyla 0.198 g ve 0.812 g ile çok hafiftir ve bu da onu çok genç fareler için uygun hale getirir.
Mevcut kayıt tekniğinin bir sınırlaması, deneyler sırasında hayvanın doğal davranışına müdahale edebilecek asılı kablonun neden olduğu potansiyel girişimdir. Bu sorunu çözmek için, veri depolama için bir SD kart kullanmak veya bir kablosuz sinyal verici modülü uygulamak gibi alternatif çözümler düşünülebilir.
Protokolün önemli ve kritik bir adımı, elektrotun doğru şekilde konumlandırılmasını içerir. Deneyler arasında karşılaştırılabilirliği sağlamak için hassas ve tutarlı elektrot yerleşimi sağlamak çok önemlidir. Elektrot konumunu doğrulamak için histoloji yapılmalıdır12. HPC'de uygun elektrot konumlandırmasını geliştirmek için yararlı bir teknik, elektrot dikey olarak yerleştirilirken kayıt yapmaktır, çünkü güçlü teta ritimleri ve nöronal ateşleme doğru yerleştirmeyi gösterecektir. 8 haftadan daha eski yetişkin farelerin kullanılması tavsiye edilir, çünkü sinyal kalitesi zamanla düşebilir veya fareler yaşlandıkça yanlış yerleştirmeye neden olabilir. Bu hususların dikkate alınması, deney sonuçlarının güvenilirliğinin ve geçerliliğinin korunmasına yardımcı olacaktır. 
Sonuç olarak, bu makalede sunulan protokol, farklı beyin bölgeleri arasındaki sinyal iletişimini incelemek için bir çerçeve sağlar. Araştırmacıların bu bölgeler içindeki ve arasındaki nöronal dinamikleri ve etkileşimleri keşfetmelerini sağlar.

Yerel alan potansiyelleri (LFP'ler), lokalize bir nöron grubunun kolektif aktivitesini yansıtan, hücre dışı boşluktan kaydedilen elektriksel aktiviteyi ifade eder. 1 Hz'deki yavaş dalgalardan 100 Hz veya 200 Hz'deki hızlı salınımlara kadar uzanan çok çeşitli frekanslar sergilerler. Belirli frekans bantları, öğrenme, hafıza ve karar verme gibi bilişsel işlevlerle ilişkilendirilmiştir 1,2. LFP özelliklerindeki değişiklikler, demans ve şizofreni dahil olmak üzere çeşitli nörolojik bozukluklar için biyobelirteç olarak kullanılmıştır 3,4. LFP kayıtlarını analiz etmek, bu koşullarla ilişkili altta yatan patolojik mekanizmalar ve potansiyel terapötik stratejiler hakkında değerli bilgiler sunabilir.
Çift LFP kaydı, iki spesifik beyin bölgesi içinde ve arasında lokalize elektriksel aktiviteyi ölçmek için kullanılan bir tekniktir. Bu teknik, farklı beyin bölgeleri içinde ve arasında meydana gelen karmaşık nöral dinamikleri ve sinyal iletişimini araştırmak için değerli bir fırsat sağlar. Önceki çalışmalar, bireysel beyin bölgelerinin nöronal özelliklerindeki değişikliklerin tespit edilmesinin karmaşık olabileceğini, ancak bölgeler arası kortikal iletişimdeki değişikliklerin gözlemlenebileceğini ortaya koymuştur 5,6. Bu nedenle, çift LFP kaydının kullanılması, bu sorunu çözmek için güçlü bir yol sunar.
Hipokampal-prefrontal bağlantı, bilişsel işlevlerin modüle edilmesinde çok önemli bir rol oynar ve işlev bozukluğu çeşitli nörolojik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir 7,8. Bu bölgelerin çift elektrot kayıtları, bu etkileşimler hakkında bilgi sağlayabilir. Ne yazık ki, bu alanlar arasında çift elektrotlu LFP kayıtları gerçekleştirme yöntemleri hakkında sınırlı bilgi mevcuttur. Ayrıca, ticari olarak temin edilebilen kayıt cihazları genellikle pahalıdır ve belirli deneysel tasarımlara uyarlanabilirlikten yoksundur. LFP'leri kaydetmek için geleneksel yöntem, kayıt cihazını bir hayvanın beynine implante edilen elektrotlara bağlamak için korumalı bir kablo kullanmayı içerir. Ancak bu yaklaşım, kaydedilen sinyallerin kalitesini ve güvenilirliğini etkileyen hareket artefaktlarına ve çevresel gürültüye karşı hassastır.
Bu protokol, fare hipokampusunda ve prefrontal korteksinde çift elektrotlu LFP kayıtlarının gerçekleştirilmesi için, hayvanın kafasına yerleştirilebilen düşük maliyetli, özel olarak tasarlanmış bir kafa sahnesi kullanarak kapsamlı bir prosedürü açıklar. Bu yöntemler, araştırmacıların iki ayrı serebral bölge içinde bölgeye özgü salınım modellerini araştırmalarını ve bu alanlar arasındaki bölgeler arası bilgi alışverişini ve bağlantıyı keşfetmelerini sağlar.

<table><tbody><tr><td>Pirinç boru&nbsp;</td><td>Albion Alaşımları, ABD</td><td>İç çapı 0.45 mm</td><td></td></tr><tr><td>Carprofen&nbsp;</td><td>Rimadyl, Pfizer Hayvan Sağlığı&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ticari amplifikatör çipi</td><td>Intantech</td><td>RHD 2132</td><td></td></tr><tr><td>Kontrol kartı</td><td>Intantech</td><td>RHD kayıt sistemi</td><td></td></tr><tr><td>Diş çimentosu&nbsp;</td><td>Paladur</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isı büzüşür</td><td>Panduit</td><td>0,8 mm çap</td><td></td></tr><tr><td>M1.2 paslanmaz çelik vida</td><td>Araçları izle</td><td>Saat ve saat vidası</td><td></td></tr><tr><td>Çok Kanallı soket konektörü&nbsp;</td><td>Harwin, AU</td><td>1,27 mm aralıklı, PCB soketi</td><td></td></tr><tr><td>PFA kaplı tungsten teller&nbsp;</td><td>A-M SYSTEMS, ABD</td><td>İç çapı 150 & mikro; m&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Fosforik asit bazlı akı</td><td>Chip Quik</td><td>CQ4LF-0.5</td><td></td></tr><tr><td>Kayıt yazılımı</td><td>Intantech</td><td>RHX kayıt yazılımı</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaktik Çerçeve</td><td>Dünyası Hassas Aletler</td><td>Fare stereotaktik enstrüman</td><td></td></tr><tr><td>Süper yapıştırıcı</td><td>UHU</td><td>Ultra hızlı</td><td></td></tr></tbody></table>

fare hipokampusu ve prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

Dual Extracellular Recordings in the Mouse Hippocampus and Prefrontal Cortex

Yerel alan potansiyellerini (LFP'ler) kaydetme tekniği, lokalize nöronal popülasyonların elektriksel aktivitesini ölçmek için kullanılan elektrofizyolojik bir yöntemdir. Bilişsel araştırmalarda, özellikle hipokampus ve prefrontal korteks gibi beyin bölgelerinde çok önemli bir araç olarak hizmet eder. Bu alanlar arasındaki çift LFP kayıtları, bölgeler arası sinyal iletişiminin araştırılmasına izin verdikleri için özellikle ilgi çekicidir. Bununla birlikte, bu kayıtları gerçekleştirme yöntemleri nadiren tanımlanmıştır ve çoğu ticari kayıt cihazı ya pahalıdır ya da belirli deneysel tasarımları barındırmak için uyarlanabilirlikten yoksundur. Bu çalışma, antipsikotik ilaçların ve potasyum kanal modülatörlerinin bu alanlardaki LFP özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmak için fare hipokampusu ve prefrontal korteksinde çift elektrotlu LFP kayıtları yapmak için kapsamlı bir protokol sunmaktadır. Teknik, her bir beyin bölgesindeki güç spektrumları ve ikisi arasındaki tutarlılık dahil olmak üzere LFP özelliklerinin ölçülmesini sağlar. Ek olarak, bu deneyler için düşük maliyetli, özel olarak tasarlanmış bir kayıt cihazı geliştirilmiştir. Özetle, bu protokol, beynin farklı bölgelerinde yüksek sinyal-gürültü oranlarına sahip sinyalleri kaydetmek için bir araç sağlayarak, beyin içindeki bölgeler arası bilgi iletişiminin araştırılmasını kolaylaştırır.

Burada gösterilen sonuçlar, çeşitli ilaçların C57BL / 6 erkek farelerin dört kohortunda test edilen yerel alan potansiyelleri (LFP'ler) özellikleri üzerindeki etkilerini göstermektedir (her kohort için n = 8; yaş: 8 hafta; ağırlık: 24.0 ± 0.42 g). Test edilen ilaçlar arasında antipsikotik ilaç klozapin, potasyum kanal modülatörleri 4-Aminopiridin (4-AP) ve retigabin ile kontrol aracı salini vardı.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, fare küçük bir kayıt odasına yerleştirildi ve LFP'ler, özel olarak tasarlanmış bir kafa sahnesi kullanılarak hipokampustan (HIP) ve pre-frontal korteksten (PFC) toplandı. Bu çalışma öncelikle teta ve gama frekans bantlarının incelenmesine odaklandığından, kaydedilen sinyal önce 2-100 Hz'lik bir frekans aralığında ilk bant geçişi filtrelemesine tabi tutuldu, ardından 2000 Hz'de örnekleme yapıldı. Sinyal daha sonra birkaç 2 s dönemine bölündü. Belirgin hareket artefaktları gösteren herhangi bir dönem tanımlandı ve daha sonra sonraki analiz işlemlerinden çıkarıldı. Hem HIP hem de PFC'deki LFP'lerin güç spektrumları ve HIP-PFC tutarlılığı, çoklu konik tabanlı bir analiz yöntemi9 kullanılarak ölçüldü. Analizde beş Slepian konikliği kullanıldı ve optimum spektral konsantrasyonu elde etmek için zaman-bant genişliği üçe ayarlandı. Zaman-frekans spektrogramlarını ve HIP-PFC tutarlılığının zaman seyrini oluşturmak için 1 sn'lik bir kayar pencere ve 100 ms'lik bir adım boyutu kullanıldı.
Şekil 2 ve Şekil 3'te gösterildiği gibi, salin uygulaması, HIP ve PFC'deki LFP'lerin güç spektrumları veya HIP-PFC tutarlılığı üzerinde herhangi bir fark edilebilir etki yaratmadı. Hem retigabin hem de klozapin, HIP ve PFC'de gama bandı (30-100 Hz) gücünde ve ayrıca gama bandı HIP-PFC tutarlılığında belirgin azalmalar gösterdi. Buna karşılık, 4-AP, HIP ve PFC arasındaki gama bandı içinde artan bir tutarlılık ile birlikte HIP ve PFC'de gelişmiş gama bandı gücü ile karakterize edilen zıt etkiler sergiledi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig01.jpg"> Şekil 1: Deney düzeneğinin şeması. Elektrotlar, lokal alan potansiyellerini kaydetmek için hipokampus (HIP) ve prefrontal kortekse (PFC) implante edildi. Hayvan küçük bir kayıt odasına yerleştirildi ve elektrot konektörüne özel olarak tasarlanmış bir başlık takıldı. Her kayıt seansı 10 dakikalık bir başlangıç seansı ile başladı ve ardından 30 dakikalık bir ilaç seansı izledi. Salin, klozapin, 4-AP ve retigabinin etkileri test edildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig02.jpg"> Şekil 2: Antipsikotik ilaçların ve potasyum kanal modülatörlerinin hipokampus (HIP) ve prefrontal kortekste (PFC) devam eden elektrofizyolojik aktivite üzerindeki etkisi. HIP ve PFC'deki lokal alan potansiyellerinin normalleştirilmiş spektrogramı, HIP-PFC tutarlılığı ile birlikte, incelenen tüm ilaçlar için zamana bağlı etkiler sergiledi. İlaçlar t = 15 dakika zamanında intraperitoneal enjeksiyon yoluyla uygulandı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66003/66003fig03.jpg"> Şekil 3: Antipsikotik ilaçların ve potasyum kanal modülatörlerinin HIP ve PFC'deki güç spektrum yoğunluğu üzerindeki etkisi. 4-AP, her iki beyin bölgesinde gama bandı gücünü önemli ölçüde artırırken, klozapin ve retigabin her iki bölgede de gama bandı gücünü baskıladı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66003/66003fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Bu protokol, yerel alan potansiyellerini kaydetmek ve fare hipokampusu ve prefrontal korteksindeki bilgi akışını araştırmak için özel olarak tasarlanmış bir kayıt cihazının ve elektrotların kullanımını ana hatlarıyla belirtir.

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal ...

Bu çalışma, ilaçların bu alanlardaki LFP özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmak için fare hipokampusu ve prefrontal korteksinde çift elektrotlu LFP kayıtları yapmak için kapsamlı bir protokol sunmaktadır. Bu protokol, farelerde bilişsel araştırmalar için tamamen optimize edilmiş, düşük maliyetli ve ultra hafif bir beyin sinyali kayıt cihazı sağlar. Bu çalışma, beynin farklı bölgelerinde yüksek sinyal-gürültü oranlarına sahip sinyalleri kaydetmek için bir araç sağlayarak, beyindeki bölgeler arası bilgi iletişiminin araştırılmasını kolaylaştırmaktadır.

dual-extracellular-recordings-mouse-hippocampus-prefrontal

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

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

Video, fare hipokampal-entorinal korteks dilimlerinde yerel alan potansiyelini (LFP) kaydetme prosedürünü gösterir. Hipokampusun CA3 stratum radiatumunda elektriksel stimülasyon sağlanır, bu da CA1 stratum pyramidale'deki postsinaptik potansiyelde değişikliklere neden olur. Yerel alan potansiyeli olarak adlandırılan CA1 nöronlarının membran potansiyelindeki birleşik değişim kaydedilir.

Fare Hipokampal-Entorinal Korteks Dilimlerinde Yerel Alan Potansiyelinin Kaydedilmesi

Bu video, izole bir hipokampusta teta salınımları olarak da bilinen ritmik nöronal ağ aktivitesinin kaydını göstermektedir. Elektrotlar, teta salınımlarını tespit etmek ve analiz etmek için çeşitli katmanlara ve uzamsal konumlara yerleştirilir. Bu, benzersiz nöronal bileşimleri ve nöronal ağın hipokampusun farklı katmanları arasındaki bağlantısını gösterir.

Fare hipokampusundaki teta salınımlarının in vitro kaydı

Çift kayıtlar, tek tek nöronlar arasındaki sinapsların hassas elektrofizyolojik ve farmakolojik karakterizasyonunu sağlayan, sinaptik olarak bağlı iki nörondan eşzamanlı tam hücre yama kelepçe kayıtlarıdır. Burada, elektrofizyoloji için donatılmış herhangi bir laboratuvarda organotipik hipokampal dilim kültürlerinde bu tekniği oluşturmak için ayrıntılı metodolojiyi ve gereksinimleri açıklıyoruz.

Organotipik Hipokampal Dilimleri eşleştirilmiş Tüm Hücre Kayıtlar

Beyin dokusundaki iyon konsantrasyonlarının ölçümü için iki tip iyon seçici mikroelektrotun (çift namlulu ve eş merkezli) üretimini, kalibrasyonunu ve özelliklerini gösteriyoruz. Bunlar daha sonra uyarıcı aktivitenin hem hücre dışı potasyum hem de sodyum konsantrasyonlarını değiştirdiğini göstermek için fare hipokampal dilim hazırlığında kullanılır.

Beyin Dokusu Ölçme Ekstraselüler Ion Sinyalleri için Çift namlulu ve Konsantrik Mikroelektronlar

Uyanık farelerde hücre dışı nöral aktiviteyi aynı anda kaydetmek ve kayıt bölgelerinin yakınında birden fazla nöroaktif madde salmak için elektrotların yapımı için yöntemler sunuyoruz. Bu teknik, ilgilenilen nörona varsayılan yerel sinaptik girdilerin ayrıntılı analizine izin verir.

Uyanık Farelerde Nöroaktif Maddelerin Microiontophoretic Uygulaması ile birlikte Nöronal Faaliyet dışı Kaydı

Bu iletişim kuralı yerel alan potansiyelleri ile çoklu şaftlı doğrusal silikon sondalar kayıt açıklar. Geçerli kaynak yoğunluk analiz kullanarak sinyalleri dönüşüm yerel elektrik etkinlik yeniden inşası farenin hipokampus sağlar. Bu teknik ile dağınık şekilde kısıtlı beyin salınımlarını serbestçe fare hareket okudu olabilir.

Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak

Biz iki taraflı ikincil motor korteks (m2) fareler, Yarımküre lateralizasyonu değerlendirmek için uygulanabilir yerel alan potansiyeli (LFP) içinde vivo elektrofizyolojik kayıt sunuyoruz. Çalışmada WT kontrolleri ile karşılaştırıldığında APP/PS1 fareler sol ve sağ m2 arasında senkronizasyon değişen seviyeleri ortaya çıktı.

Fareler Ikincil motor korteks bilateral lokal saha potansiyel kayıt ile Yarımküre lateralizasyon değerlendirilmesi

Biz postitudinal hipokampal beyin dilimleri ve uzunlamasına konumlandırılmış kayıt ve stimülasyon elektrotlar in vivo hücre dışı postinaptik potansiyelleri uyandırmak ve göstermek için kullanılan kayıt ve stimülasyon elektrotlar uzunlamasına interlamellar CA1 boyunca uzun vadeli sinaptik plastisite.

Elektrofizyolojik Alan Kaydı ile Interlamellar Hipokampus CA1'de Uzun Süreli Sinaptik Plastisitenin Araştırılması

Farelerin dorsal-ara hipokampusundan akut dilimler hazırlamak için bir protokol sunuyoruz. Bu transversal preparatı, kayıtların kalitesi ve kaydedilen nöronların morfolojik özelliklerinin korunması açısından koronal dilimleme ile karşılaştırıyoruz.

Yetişkin Farelerin Dentat Girusunda Tüm Hücre Kaydı ve Nöronal Rekonstrüksiyon için Dorsal Hipokampustan Akut Dilimlerin Hazırlanması

Protokol, serbestçe hareket eden bilinçli farelerde hücre dışı elektrofizyolojik özellikleri ortaya çıkarmak için motor kortekste (MC) hücre dışı kayıt metodolojisini ve ayrıca yerel alan potansiyellerinin (LFP'ler) ve sivri uçların veri analizini açıklar.

Serbestçe hareket eden farelerde çok kanallı hücre dışı kayıt

Öğrenin fare hipokampusu ve prefrontal kortekste ikili elektrot LFP kayıtları yapmayı. Bu yöntem, ilaçların sinirsel iletişim üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılır.

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

Daha fazla video keşfet