Esaminando l'elaborazione locale di rete che utilizza multi-contatto laminare elettrodi di registrazione

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Neuroscience

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Summary

Una questione fondamentale nella nostra comprensione di circuiti corticali è come le reti in diversi strati corticali codifica le informazioni sensoriali. Qui, descriviamo le tecniche elettrofisiologiche che utilizzano multi-laminare contatto elettrodi per registrare singola unità e potenziali di campo locale e le analisi per identificare i presenti strati corticali.

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Hansen, B. J., Eagleman, S., Dragoi, V. Examining Local Network Processing using Multi-contact Laminar Electrode Recording. J. Vis. Exp. (55), e2806, doi:10.3791/2806 (2011).

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Abstract

Strati corticali sono strutture onnipresenti in tutto neocorteccia 1-4 che consistono di reti locali altamente ricorrenti. Negli ultimi anni, significativi progressi sono stati compiuti nella nostra comprensione delle differenze nelle proprietà di risposta dei neuroni in diversi strati corticali 5-8, ma c'è ancora una grande sinistra per conoscere se e come neuronal populations codificare le informazioni in uno specifico laminare modo.

Esistenti multi-elettrodo tecniche di array, anche se informativo per misurare le risposte in molti millimetri di spazio corticale lungo la superficie corticale, non sono adatti per affrontare la questione dei circuiti corticali laminare. Qui vi presentiamo il nostro metodo per la creazione e la registrazione singoli neuroni e potenziali di campo locale (LFPs) attraverso strati corticali di corteccia visiva primaria (V1) utilizzando elettrodi laminare multi-contatto (Figura 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc).

I metodi sono inclusi dispositivo di costruzione di registrazione, l'identificazione degli strati corticali, e l'individuazione di campi recettivi dei singoli neuroni. Per identificare strati corticali, misuriamo le potenzialità di risposta evocati (ERP) della LFP serie temporale utilizzando stimoli flash a tutto campo. Siamo quindi eseguire corrente-source densità (CSD) di analisi per identificare le inversioni di polarità accompagnato dal lavello-sorgente di configurazione alla base del livello 4 (il lavandino è dentro strato 4, di seguito denominata strato granulare 9-12). Corrente-source densità è utile perché fornisce un indice della posizione, la direzione e la densità del flusso di corrente transmembrana, che ci permette di posizionare accuratamente elettrodi per registrare da tutti i livelli di penetrazione in un singolo 6, 11, 12.

Protocol

1. NAN microdrive costruzione

Usiamo l'U-Probe in combinazione con il sistema di azionamento elettrodo NAN. Costruzione di questo sistema richiede 2-3 ore, ma una volta costruito è molto semplice da modificare. Cominciamo con l'assemblaggio della torre NAN, che include un 4-canale di base (Figura 2a), la camera di NAN (Figura 2b), la griglia con 1 mm di distanza (Figura 2c), 1-4 Microdrive vite (figura 2d), 1 tubi guida -4 (Figura 2 sexies, 500 micron di diametro e tagliare a circa 5-7 cm), e 1-4 torri microdrive (figura 2f). Per semplicità, descriveremo la procedura per la costruzione del sistema di NAN con una torre e un U-Probe. Dopo qualche allenamento, questa procedura richiede in genere 2-3 ore se tutti i materiali sono disponibili.

  1. Per costruire il gruppo elettrodi NAN disco, montaggio prima misura tutti gli strumenti e pezzi avrete bisogno (per esempio tubi guida, filo guida, set completo Drémil, NAN strumenti e le parti e la U-sonda). Misurare i tubi di guida in modo se collegato al dispositivo di registrazione che sono abbastanza a lungo per riposare sopra della dura senza danneggiarlo.
  2. Per costruire il gruppo elettrodi NAN disco, prima misurare la profondità della camera di registrazione. Quindi, tagliare i tubi guida con la lunghezza misurata di circa 5-7 cm. Durante il taglio dei tubi guida, bisogna garantire che nessun frammenti di metallo entrare all'interno del tubo. Utilizzare un filo rigido più piccolo del diametro interno del tubo di guida per rimuovere eventuali frammenti di metallo all'interno del tubo.
  3. Successivamente, inserire la griglia NAN nella base NAN. Stringere la vite di fissaggio e la vite griglia. Una volta che la base e la griglia sono assicurate, identificare la regione registrazione degli interessi e far avanzare il tubo di guida attraverso il fondo della griglia NAN.
  4. Far passare il tubo di guida attraverso la rete fino a circa 1-2 mm al di fuori della camera di NAN. Una volta che il tubo di guida è alla posizione desiderata, iniziare il montaggio del NAN microdrive torre.
  5. Su ogni microdrive NAN torre ci sono due morsetti - un motore aziona la pinza superiore, mentre la pinza fondo può essere fissata al suo posto o allentati. Fissare il morsetto superiore al tubo rafforzamento della U-Probe. Fissare il morsetto fondo al tubo guida e applicare una piccola quantità di colla per fissare il tubo guida in posizione. Questo sistema è allo stesso tempo più stabile e più precisa a causa delle due morsetti che sono attaccati al tubo rafforzamento della U-Probe.
  6. Allineare con cura la punta della U-Probe con la parte superiore del tubo di guida e passare l'U-sonda attraverso il tubo di guida fino a quando è possibile fissare la torre alla base NAN. Regolare la posizione torre con la vite in modo che non ci sia tensione aggiunto di U-sonda o tubo di guida.

2. U-Probe sterilizzazione

L'elettrodo laminare o Plextrode U-Probe è stato acquistato da Plexon Inc. ed è disponibile ad un prezzo di circa $ 2000 - $ 4000. Il prezzo dipende da tre aspetti principali: il numero di siti di contatto, la configurazione dei siti, e il diametro di ciascun sito. Attualmente stiamo utilizzando la versione a 16 canali con una configurazione lineare e un diametro di 25 micron contatto. Soprattutto, lo spessore della U-Probe è direttamente correlata al diametro contatto. Nei nostri esperimenti, abbiamo sempre usato 25 contatti micron di diametro, che è uguale a uno spessore di 360 micron. Il costo attuale per il nostro modello versione è di circa $ 3500 dollari. L'U-Probe viene imballato in un caso elettrodo con ponticelli e filo di terra e il lead-time di acquisto per la consegna è di circa 4-6 settimane.

  1. Posizionare il sistema NAN sulla base del cilindro e collegare i cavi del motore alle torri corrispondente. Se si utilizzano le torri più colorati fascette sono usati per aiutare a distinguere tra i cavi del motore e torri.
  2. Utilizzando il programma software NAN, iniziare avanzando l'U-Probe, impostare una posizione di destinazione che fa avanzare automaticamente la U-Probe a quella posizione o facendo clic su 'Down' l'interfaccia software NAN. Anticipo la U-Probe in modo che al minimo 10 mm di punta è attraverso il tubo di guida oltre la fine della camera di NAN.
  3. Per sterilizzare l'U-Probe, posto in soluzione MetriCide attivato dialdeide per 20-30 minuti prima di collegare la base NAN alla camera di registrazione impiantato. Dopo di che, lavare l'U-Probe e NAN base con acqua sterile.
  4. Zero i luoghi software NAN, ritirando il U-sonda in modo che la punta è appena dentro il tubo di guida. Nel software NAN, fare clic zero, tutte le posizioni.
  5. Fissare la base NAN alla camera di registrazione impiantato e serrare le quattro viti. Poi, allineare la base in base ad un pin che si trova sul lato della camera di registrazione. Serrare le quattro viti e assicurarsi che la base NAN sia saldamente collegato alla camera di registrazione.

3. Avanzando l'U-Probe per la registrazione

Dato che la forza e lo spessore della dura è molto variabile tra i soggetti, abbiamo implementato una procedura generale per l'avanzamento della U-Proutilizzare il sistema di NAN microdrive. È importante sottolineare che ogni U-Probe è dotato di una dettagliata analisi di ogni singolo impedenza contatti e il ranger complessivo per l'U-Probe. Abbiamo usato elettrodi i cui contatti impedenze andavano 0,3-0,5 MW. Attualmente vi è un tester impedenza disponibili per l'acquisto da Plexon ma purtroppo, al momento delle nostre registrazioni questa periferica non era disponibile. Come risultato, siamo stati in grado di eseguire una dettagliata analisi della impedenza.

  1. L'U-Probe è lasciato flottante (è un filo-attached ponticello sui connettori in basso). Headstages sono fissati alla U-Probe connettori ed i cavi sono collegati e amplificatore a terra.
  2. L'avanzamento iniziale di circa 1-2 mm dovrebbe essere sia veloce e forte. Impostare il parametro della velocità nel range di 0,1 - 0,2 mm / sec e il passo profondità di 0,2 - 0,3 mm. Questi valori assicura che l'U-Probe è in grado di perforare la dura pulito ed è un primo passo importante nella registrazione.
  3. Una volta oltrepassata la dura, ridurre la velocità a 0,050 -0,1 mm / sec e ridurre il passo di profondità a 0,05 - 0,1 mm. L'obiettivo è far avanzare la U-Probe più agevole e lento possibile in modo tale che nessun tessuto è danneggiato. Una delle indicazioni che la sonda è entrata nel cervello è un cambiamento di ampiezza del LFP accompagnato da una riduzione del livello di rumore (Sovrapposizione di testo: il potenziale campo locale).
  4. Per verificare che l'elettrodo si estende a tutti gli strati corticali, misura la variazione di ampiezza in risposta al pieno campo stimolo bianco flash. I cambiamenti nel ampiezza LFP nel tempo alla base delle analisi di potenziali evocati risposta. Questa analisi fornisce la base per identificare strati corticali.

4. L'identificazione e la verifica degli strati corticali

Abbiamo implementato una procedura per identificare strati corticali con un potenziale di risposta evocati (ERP) e attuale paradigma-source densità (CSD) analisi. Abbiamo invocato il CSD perché fornisce un indice della posizione, la direzione e la densità del flusso di corrente transmembrana, che ci permette di posizionare accuratamente elettrodi per registrare da tutti i livelli in una sola penetrazione. Infatti, Carlo Schroeder e colleghi hanno già combinato registrazione laminare, microlesion, e la ricostruzione istologici per validare l'efficacia dei sistemi ERP / CSD metodo per l'identificazione funzionale di strati corticali in V1 9-12. Altri metodi utilizzando le oscillazioni generate spontaneamente sono stati utilizzati per identificare la profondità della corteccia corticale come mandrini e su / giù stati 13-15.

Per questa analisi, si utilizza la casella degli strumenti ICSD per MATLAB che calcola il CSD secondo la derivata seconda spaziale della LFP serie temporale tra i contatti equidistanti della U-Probe ( http://software.incf.org/ software / csdplotter / home ) 9,10,16,17.

  1. Per identificare gli strati corticali, misurare il potenziale di risposta evocata durante un compito fissazione passiva, esponendo il soggetto a tutto campo schermata nera che lampeggia in bianco per 100 ms, e quindi torna al nero. Questa sequenza costituisce uno studio che si ripete 200 volte.
  2. Il processore multicanale Plexon Acquisizione salva tutti i segnali dati continui direttamente al computer attraverso una scheda di registrazione National Instruments PCI. Dopo che i dati vengono salvati, avviare l'elaborazione dei segnali per la corrente-source analisi densità.
  3. Utilizzare il software di correzione FPAlign fornito da Plexon per correggere l'ritardi nei segnali LFP indotta dai filtri in headstages e la pre-amplificazione schede.
  4. A questo punto i dati vengono trasferiti a MATLAB con Neuroexplorer. Ogni canale LFP è filtrato utilizzando le normali filtri passa alto e basso, con frequenze di taglio di 0,5 Hz e 100 Hz. Dopo ogni contatto elettrodo è stato filtrato, identificare ogni prova e media di prove per ottenere la LFP tempo medio-serie per ogni contatto elettrodo. Poi, organizzare ogni contatto in una matrice di ampiezza LFP in funzione del tempo.
  5. Eseguire il ICSD (Overlay Testo: current-source densità) nel toolbox MATLAB, digitando CSDplotter nell'area di lavoro. Dato che la frequenza di campionamento dei dati in continuo è di 1 kHz, impostare il parametro dt a 1 ms. Successivamente, impostare il valore di conducibilità corticale a 0,4 S / m (questa approssima la densità di corrente fonte in unità di nanoampere per millimetro cubo) e modificare la posizione dell'elettrodo come un vettore di [0.1:0.1:1.6] per riflettere il numero di contatti. Quando tutti i parametri sono stati inseriti cliccate su 'Run This'.
  6. Mostra il profilo CSD nell'interfaccia CSDplotter e incollarlo in una nuova figura. Funzioni comuni in MATLAB come imagesc possono essere usati per tracciare il profilo di livelli, e gli algoritmi di smoothing varie routine di normalizzazione e possono essere applicati per rappresentare i dati CSD e confrontando l'identificazione livelli in oree sessioni.
  7. Per identificare l'inversione di polarità accompagnato dal lavello-sorgente di configurazione alla base del livello 4, in primo luogo, verificare la presenza di un lavandino primario nello strato granulare utilizzando il profilo laminare CSD. Individuare il lavandino guidato polarità negativa nella trama CSD. Poi, calcolare il centro di massa del dissipatore granulare.
  8. Un centroide si ottiene dall'analisi composto il numero del contatto e l'ora il lavandino era più grande. Il contatto con il baricentro lavandino serve come riferimento strato granulare a 0 micron. Analizzare tutti i contatti sopra e sotto il riferimento e raggrupparli in uno dei tre strati possibili: supragranular, granulari e infragranular.
  9. Convalidare il lavandino granulare mischiando l'elettrodo posizioni lasciando il dominio temporale invariata. Dopo aver mescolato la matrice CSD, calcolare l'analisi baricentro di nuovo. Rimescolamento contatti degli elettrodi in funzione della profondità corticale dovrebbe distruggere ogni specificità laminare.

5. Identificazione dei singoli neuroni e di mappatura dei campi recettivi

Abbiamo avuto un grande successo con l'isolamento e la registrazione di più unità singole da U-Probe. Su un tipicamente registrazione, possiamo aspettarci di avere ben isolate 6-10 e 14-16 unità locali potenziali segnali di campo. Trovare singole unità è anche più affidabile con la U-Probe rispetto ai singoli elettrodi. Anche se si dovesse utilizzare tutto l'hardware necessario per far avanzare con precisione 16 elettrodi, non sarebbero in grado di esplorare le popolazioni della rete in funzione degli strati corticali più precisamente con la U-Probe. Infine, di solito in grado di registrare con lo stesso U-Probe per penetrazioni 30-40.

  1. Per trovare campi recettivi, iniziare con la presentazione di uno stimolo correlazione inversa sul monitor in cui campi recettivi sono potenzialmente trova. Lo stimolo è costituito da quattro griglie orientamento a 0, 45, 90 e 135 gradi.
  2. Effettuare analisi dei cluster delle mappe frequenza di scarica per individuare il campo recettivo. In primo luogo, calcolare la massima velocità di fuoco posizioni e il loro baricentro per ogni ritardo. Poi, calcolare le distanze tra il baricentro e queste massime sedi velocità di fuoco. Calcolare le mappe di sparare tassi in ogni postazione spaziale per ritardi nella conduzione tra 40-120 ms a intervalli di 5 ms per ogni neurone indipendente.
  3. Trovare la distanza totale tra il baricentro e la circostante punti percentuale massima di emissione in tutti i tempi dei ritardi. Il campo recettivo è l'intervallo di tempo che riduce al minimo la distanza.
  4. Una volta che un campo recettivo si trova per ogni cella, presentano una correlazione inversa stimolo più grande di tutte le posizioni campo recettivo sovrapposizione tutti i campi recettivi nella popolazione registrato. Una trama in tempo reale velocità di fuoco può essere usata per determinare se il campo recettivo posizioni corrette sono stati identificati.
  5. Infine, rimuovere le unità singola che improvvisamente cambiare le loro risposte e di mantenere solo le unità con stabile di scarica per ulteriori analisi. Inoltre, selezionare i siti di registrazione con il miglior rapporto segnale-rumore.

6. Risultati rappresentante: registrazioni di singole unità e LFPs attraverso strati corticali dalla corteccia visiva primaria

Uno dei passi più importanti per l'analisi utilizzando gli elettrodi laminare è quello di identificare in maniera semplice strati corticali e verificare questa identificazione attraverso molte ore e sessioni. Così, abbiamo misurato le potenzialità di risposta evocati (ERP) di LFPs attraverso contatti laminare in risposta ad un stimolo a tutto campo lampo (Figura 3a). Figura 3b fornisce un esempio del tipo di informazioni si ha la necessità di ottenere al fine di calcolare la densità di corrente-source (CSD) per identificare gli strati corticali. Abbiamo poi utilizzato l'analisi del CSD LFP serie temporali per identificare l'inversione di polarità accompagnato dal lavello-sorgente di configurazione alla base del livello 4. Figura 4a mostra l'analisi CSD nella localizzazione strati corticali in profondità corticale in funzione del tempo - la posizione di supragranular (SG), granulare (G) e infragranular (IG) strati è rimasto stabile anche quattro ore dopo la sessione di registrazione iniziata. Figura 4b contiene tracce CSD che rappresentano la media di questi contatti assegnato ad un dato livello - in questo esempio, lo strato granulare subisce una netta diminuzione CSD ampiezza a ~ 50 ms. Questa analisi è servita da riferimento per assegnare i contatti elettrodo sopra e sotto il livello granulare per strati supragranular e infragranular, rispettivamente (il contatto con la più grande lavabo centro-di-massa è servita come riferimento strato granulare a 0 micron).

Un'altra analisi critica con l'elettrodo laminare è quello di identificare e localizzare con precisione campo recettivo dei neuroni '. Questa procedura è essenziale per il posizionamento lo stimolo per generare la risposta più forte dai neuroni. Figura 5a è un esempio di due lotti campo recettivo dei neuroni nel visiva primaria cortex (V1). L'origine di queste trame è il punto di fissazione, che è un piccolo cerchio bianco visualizzati centralmente sullo schermo del computer nero. Il colore in queste trame rappresenta il tasso di tiro di ogni neurone in risposta ad uno stimolo dinamico correlazione inversa. Queste informazioni vengono utilizzate per posizionare lo stimolo per un dato esperimento (ad esempio un reticolo sinusoidale). Stimoli che sono presentati sono più grandi della dimensione media di campo recettivo al fine di comprendere posizioni campo recettivo di tutti i neuroni contemporaneamente registrata.

Dopo ci identifichiamo strati corticali e la posizione dello stimolo nella posizione ottimale campo recettivo, possiamo procedere al protocollo sperimentale in cui presentiamo vari stimoli visivi mentre l'animale svolge sia attività di fissazione o discriminazione. Dopo l'esperimento, svolgiamo le nostre picco-analisi della forma d'onda per isolare la singola unità siamo stati in grado di registrare lo stesso canale. Questa procedura richiede spesso un certo tempo per master e viene costantemente migliorata in quanto il software di analisi e nuove tecniche sono resi disponibili. Figura 5b è un esempio del tipo di uscita ci si potrebbe aspettare dopo aver usato Ordinatore Offline Plexon è. Usando questo, l'isolamento singola unità software viene eseguita mediante ispezione visiva. Gruppi distinti sono identificati in base al peso dei componenti prima e la seconda principale, larghezza picco, valle, e le proprietà di picco.

Figura 1
Figura 1. Multi-contact elettrodi laminare Utilizzando elettrodi laminare multi-contatto, abbiamo registrato contemporaneamente spiking attività di singoli neuroni isolati e delle unità LFP attraverso strati corticali di V1. Ogni U-Probe è costituito da 16 contatti degli elettrodi equidistanti (100 micron) che coprono una lunghezza totale di 1,6 mm. Ogni contatto elettrodo è di 25 micron di diametro ed è composto di platino iridio.

Figura 2
Figura 2. NAN graticciato NAN microdrive Il sistema offre una maggiore stabilità e precisione oltre la classica vite-driven microdrive. Ogni gruppo di elettrodi è manipolato in modo indipendente nei piani XY, all'interno di un campo di lavoro definito dall'utente. Ogni gruppo di elettrodi è manipolato in modo indipendente in direzione Z all'interno di un utente definito profondità di lavoro (fino a 100 mm) e gamma di velocità variabile da 0,001 millimetri / sec a 0,5 mm / sec e una risoluzione elevata di 1 micrometro (a) 4. - canale di base, (b) la camera di NAN, (c) la griglia con 1 mm di distanza, (d) 1-4 Microdrive vite, (e) 1-4 tubi guida (500 micron di diametro e tagliare a circa 5-7 cm) , (f) 1-4 torri microdrive e (g) il sistema completato NAN e la base del cilindro.

Figura 3
Figura 3. Potenziali evocati paradigma di risposta e il tempo della serie LFP (a) Per identificare strati corticali, abbiamo misurato il potenziale di risposta evocati (ERP) durante un compito fissazione passiva mentre le scimmie sono stati esposti ad un campo pieno schermo nero che lampeggiava bianco (~ 1 Hz) per 100 ms, e poi tornò al nero. (b) Le risposte LFP registrati con la laminare U-Probe sono stati elaborati per ottenere le tracce ERP per ogni contatto. Lo strato granulare è stata determinata in tutte le sessioni individuando un lavandino-driven inversione di ampiezza della risposta nelle tracce ERP, e dalla presenza della inversione di polarità accompagnato dal lavello-sorgente di configurazione alla base del livello 4. La casella tratteggiata indica i tempi del periodo di tempo in cui l'inversione si è verificato.

Figura 4
Figura 4. Identificazione strato utilizzando corrente-source analisi densità (a) Corrente-source analisi densità (basato sul derivato 2 ° spaziale della LFP serie temporale) è stato utilizzato per identificare l'inversione di polarità accompagnato dal lavello-sorgente di configurazione alla base della strato granulare. Abbiamo valutato come stabile l'identificazione degli strati corticali si mantiene nel tempo (da sinistra a destra). In questi esempi, il dissipatore di corrente (blu) rappresenta il livello granulare e si estende ~ 400 micron. (B) Le tracce CSD sotto ogni appezzamento rappresentano il CSD media dei contatti assegnati a un determinato livello. Questo ci ha permesso di determinare la tempistica esatta del pozzo iniziale (in questi esempi ~ 50-60 ms. CSD buste traccia rappresentano la deviazione standard e le barre nere indicano la durata dello stimolo lampo (100 ms).

Figura 5
Figura 5. Ordinamento Spike e la mappatura di campo recettivo (a) In primo luogo, di mezzo grado visiva è calcolata e raddoppiato. Poi, gli stimoli correlazione inversa sono presentati in patch su un monitor CRT consisting di grate orientati a gradi 0, 45, 90 e 135. I tassi di cottura per ogni neurone sono calcolati in modo indipendente a intervalli di 5 ms da 40 a 120 ms dopo stimoli sono presentati per ogni posizione spaziale. Le tariffe massime di cottura sono calcolate e poi il baricentro per ogni ritardo. Poi, ad ogni ritardo la distanza tra le posizioni centroide e adiacente tasso di cottura viene calcolato. Il tempo di ritardo con la distanza minima è scelto come campo recettivo. (B) Spike proprietà della forma d'onda come altezza di picco, la profondità valle, da picco a valle tempo, il tempo di picco o valle, ecc, sono analizzate utilizzando un programma software in linea di smistamento ( Plexon). Picchi sono ordinati in base a caratteristiche simili fino a forme d'onda da un neurone sono raggruppati senza sovrapposizione di un altro.

Figura 6
Figura 6. Mescolate CSD profilo. Convention Come in Fig. 3 bis, ma abbiamo effettuato una procedura di rimescolamento che compila in modo casuale un nuovo CSD matrice contatto con le posizioni contrastanti. Questa analisi viene utilizzato per convalidare meglio il lavandino granulare da mischiare le posizioni degli elettrodi lasciando il dominio temporale invariata. Da questi esempi mostrato nel corso del tempo, mischiare i contatti degli elettrodi in funzione della profondità corticale distrugge ogni specificità laminare.

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Discussion

Multi-unit registrazioni sono diventati standard per analizzare come le reti neurali nella corteccia codificare informazioni stimolo. Date le recenti progressi nella tecnologia degli elettrodi, la realizzazione di elettrodi permette di laminare una caratterizzazione locale senza precedenti di circuiti corticali. Anche se multi-elettrodo registrazioni offrono informazioni utili sulle dinamiche delle popolazioni neurali, laminare elettrodi multipli consentono una maggiore risoluzione e ulteriori informazioni sulla posizione specifica di neuroni. Dal momento che la corteccia è organizzato in livelli con ingressi e uscite anatomicamente diversa, si pone il problema di come l'informazione sensoriale viene elaborata disparately in questi strati.

Abbiamo presentato un nuovo metodo di registrazione che utilizzano elettrodi laminare multi-contatto per registrare l'attività di rete locale in funzione di strato corticale nella corteccia visiva primaria (V1). È importante sottolineare che abbiamo anche implementato un metodo per analizzare il potenziale locale campo durante un paradigma risposta evocata per identificare strati corticali. Abbiamo anche fornito i risultati dettagliati da procedure ricettivo mappatura dei campi e spike-analisi di forme d'onda.

Riconosciamo che gli elettrodi laminare non sono senza limiti, in particolare la stabilità della registrazione. Consigliamo coloro che usano questa tecnica per avanzare con pazienza l'elettrodo e permettono una quantità sufficiente di tempo per il cervello per risolvere, dopo il progresso (noi di solito registrare 45 minuti a 1 ora dopo l'avanzata scorso). Durante questo periodo ci verrà eseguito numerosi occhi di calibrazione, la mappatura ricettivo, ed evocato a risposta paradigmi potenziale.

Siamo stati in grado di migliorare le nostre registrazioni utilizzando un tubo di guida, che è fissato alla base del NAN con un microdrive vite. Abbiamo anche modificato lo standard U-Probe di progettazione, riducendo l'angolo di punta 30-25 gradi. Di conseguenza, l'U-Probe è stato più netto che consente una penetrazione più agevole attraverso la dura. E 'possibile con un danno tissutale elettrodo punta schietto e può manifestarsi emorragia. Sanguinamento in grado di coprire i contatti degli elettrodi e prevenire l'isolamento pulito unità. Abbiamo testato questa registrazione teoria sia con angoli di 30 e 25 gradi e punta in grado di risolvere più unità su penetrazioni e anche prolungare la durata della U-Probe.

Come accennato in precedenza abbiamo tipicamente avanzare più all'inizio e rapidamente rallentare una volta che sono passati attraverso la dura. Noi crediamo che questa procedura in combinazione con l'angolo della punta tagliente ci ha portato ad essere uno pochi laboratori in grado di risolvere l'attività singola unità con l'U-Probe. La nostra attività singola unità e la stabilità complessiva della registrazione è direttamente proporzionale alla lunghezza del tempo che permettono al cervello di stabilirsi dopo U-Probe avanzamento.

Questa tecnologia sarà solo continuare a crescere come più laboratori utilizzerà queste tecniche. Attualmente, la progettazione e realizzazione di array cronicamente impiantabile è in corso e molto probabilmente sostituirà multi-elettrodo griglie. Inoltre, gli array contenente elettrodi con più contatti lungo i loro assi (essenzialmente più U-sonde) sono state sviluppate in parallelo.

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Disclosures

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Acknowledgments

Ringraziamo Ye Wang per le discussioni e Sorin Pojoga per la formazione comportamentale. Supportato dal programma EUREKA NIH, il National Eye Institute, il Programma Pew studiosi, il James S. McDonnell Foundation (VD), e un NIH Vision Training Grant (BJH).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Nan microdrive system NAN Instruments NAN-S4 Figure 2. Custom clamps are needed to use the U-Probe. Everything mentioned with exception of the U-Probe is provided by NAN instruments.
Screw microdrives MIT Machine shop Anything that is able to secure a guide tube to the NAN grid should be appropriate.
Stainless Steel Guide Tubes Small Parts, Inc. B00137QHNS (1) or B00137QHO2 (5) These are 60 in long and cut to size in the laboratory using a Dremel hand drill
Plexon U-Probe Plexon PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 See U-Probe specifications available at www.plexon.com Also see Figure 1.
Table 1. Hardware.
NAN software NAN Instruments Computer interface requires an additional serial port to accommodate the Plexon system and the NAN hardware
Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB programs Plexon Under ’Installation Packages’
Neur–xplorer NeuroExplorer Under ’Resources’
CSDplotter Version 0.1.1 Klas H. Petterson
Table 2. Software.

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References

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