Multi-contact kullanarak Yerel Ağ İşleme incelenmesi Laminer Elektrot Kayıt

JoVE Journal
Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Farklı kortikal tabaka halinde ağlar, duyusal bilgileri kodlamak nasıl kortikal devre anlayışımızın temel bir konudur. Burada, kortikal katmanları belirlemek için tek birimler ve yerel alan potansiyelleri ve mevcut analizleri kaydetmek için multi-contact laminer elektrotlar kullanan elektrofizyolojik teknikler açıklanmaktadır.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Kortikal katmanlar neokorteks yerel ağlarda son derece tekrarlayan oluşan 1-4 boyunca her yerde yapılardır. Son yıllarda önemli bir ilerleme, kortikal farklı katmanları 5-8 nöronların yanıt özelliklerinde farklılıklar anlayışımız, ama hala orada olup olmadığını ve ne nöron popülasyonları laminar özel bilgileri kodlamak hakkında bilgi almak için sol büyük bir oldu şekilde.

Mevcut çok elektrot dizisi teknikleri, kortikal yüzey boyunca birçok kortikal alanı milimetre çapında yanıtlarını ölçmek için bilgilendirici, laminer kortikal devreler sorunu yaklaşım uygun olmasına rağmen. Burada bizim yöntem çoklu-temas laminer elektrotlar kullanan birincil görsel korteks (V1) kortikal katmanlar arasında bireysel nöronlar ve yerel alan potansiyelleri (LFPs) kurma ve kayıt için mevcut (Şekil 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc.)

Dahil yöntemler kayıt cihazı inşaat, kortikal tabakalarının belirlenmesi, ve açık alanların bireysel nöronların belirlenmesi. Kortikal katmanları belirlemek için, tam sahada parladı uyaranlara kullanarak zaman serisi LFP uyarılmış yanıt potansiyeller (ERP) ölçer. Daha sonra katman 4 tabanı (lavabo, katman 4 içinde daha sonra granüler tabaka 9-12 olarak anılacaktır) lavabo-kaynak yapılandırma eşlik polarite inversiyon tanımlamak için kaynak akım yoğunluğu (CSD) analizi gerçekleştirmek . Akım kaynak yoğunluk yerini, yönünü ve transmembran akım yoğunluğu, bizi tek bir penetrasyon 6 tüm katmanları, 11, 12 kayıt elektrotları doğru pozisyonu sağlayan bir dizin sağladığından yararlıdır.

Protocol

1. NAN Microdrive inşaatı

NAN elektrot çekiş sistemi ile birlikte U-Probe kullanın. Bu sistemi kurmak 2-3 saat gerekiyor, ancak bir kez inşa değiştirmek çok basittir. Biz 4-kanal tabanı (Şekil 2a) içeren NAN kule, montaj başlar NAN odası (Şekil 2b), 1 mm aralığı (Şekil 2c), 1-4 vida mikro sürücülerindeki (Şekil 2d), 1 ızgara -4 kılavuz tüpleri (Şekil 2e, 500 mikron çapında ve yaklaşık 5-7 cm kesme) ve 1-4 Microdrive kuleleri (Şekil 2f). Basitlik için, bir kule ve bir U-Probe ile NAN sistemi oluşturmak için prosedür anlatacağız. Tüm malzemeler varsa bir eğitimden sonra, bu prosedür genellikle 2-3 saat sürer.

  1. NAN elektrot sürücü montajı inşa için, ilk tedbir montaj (örneğin, rehber tüpler, kılavuz tel, tam dremil seti, NAN araçlar ve parçaları ve U-prob) ihtiyacınız olacak tüm araçları ve parçaları. Kılavuz tüpleri ölçün, kayıt cihazına bağlı dura üstüne zarar vermeden dinlenmek için yeterince uzun.
  2. NAN elektrot sürücü montajı inşa için, ilk önce kayıt odasının derinliğini ölçmek. Daha sonra, yaklaşık 5-7 cm ölçülen uzunlukta kılavuz tüpleri kesti. Kılavuz borular, metal parçalarının tüp içine girmek sağlamak için ihtiyacı vardır. Tüp içinde herhangi bir metal parçaları kaldırmak için kılavuz tüpün iç çapı daha küçük sert bir tel kullanın.
  3. Sonra, NAN üssü haline NAN ızgara yerleştirin. Kelepçe vida ve ızgara vidayı sıkın. Taban ve ızgara güvenli sonra, faiz kayıt bölgeyi belirlemek ve NAN ızgara altından geçerek kılavuz tüp önceden.
  4. NAN odasının dışında yaklaşık 1-2 mm kadar ızgara kılavuz tüpü yoluyla iletin. Kılavuz tüpü istenilen konuma sonra, NAN Microdrive kule montajı başlayacak.
  5. On iki kelepçeler her NAN Microdrive kule vardır - alt kelepçe ya, yer ya da gevşek sabit olabilir bir motor, üst kelepçe sürücüler. U-Probe takviye tüp üst kelepçe takın. Kılavuz tüpü alt kelepçe takın ve superglue kılavuz tüpü yerine sabitlemek için küçük bir miktar geçerlidir. Bu sistem daha istikrarlı ve U-Probe takviye tüpüne bağlı iki kelepçeler nedeniyle daha hassas.
  6. U-Probe ucu dikkatlice kılavuz tüp üst hizalayın ve kılavuz tüp aracılığıyla U-Probe geçmek NAN tabanına kule güvenli hale gelene kadar. U-Probe veya kılavuz tüpü üzerinde herhangi bir ilave bir gerginlik var, böylece kelebek ile kule konumunu ayarlayın.

2. U-Probe sterilizasyon

Laminer elektrot Plextrode U-Probe Plexon A.Ş. 'den satın alınan ve 2000 $ civarında bir fiyata - 4000 $. Iletişim siteleri, sitelerin yapılandırma ve çapı her site sayısı: fiyat üç ana yönlerini bağlıdır. Şu anda, doğrusal bir yapılandırma ile 16-kanal versiyonu ve bir kişi çapı 25 mikron kullanıyor. Önemlisi, U-Probe kalınlığı, doğrudan temas çapı ile ilgili. Deneylerde, 25 mikron çapı 360 mikron kalınlığına eşit kişiler, her zaman kullanmışlardır. Sürüm modeli için geçerli maliyet yaklaşık 3500 $ dolar. U-Probe jumper ve topraklama teli ve satın alma tarihinden itibaren yaklaşık 4-6 hafta teslimat için kurşun-time bir elektrot halinde paketlenmiş geliyor.

  1. NAN sistemi silindir tabanına yerleştirin ve ilgili kuleleri motor kabloları bağlayın. Eğer birden çok kuleleri kullanarak renk kodlu Zip bağları, motor kabloları ve kuleler arasında ayrım yardımcı olmak için kullanılır.
  2. NAN yazılım programı kullanarak, U-Probe ilerleyen başlar, ya bu konuma otomatik olarak ilerler U-Probe bir hedef konumunu ayarlamak veya NAN yazılım arayüzü 'Aşağı' düğmesini tıklayarak. U-Probe ucu en az 10 mm NAN odasının sonunun kılavuz tüp aracılığıyla şekilde ilerletin.
  3. U-Probe 20-30 dakika önce implante kayıt odasına NAN Tabana takılı MetriCide Aktif Dialdehyde çözümü yer sterilize etmek. Bundan sonra, U-Probe ve NAN baz steril su ile durulayın.
  4. U-Probe ucu sadece kılavuz tüpü içinde olduğunu retracting NAN yazılım yerlerde Sıfır. NAN yazılım, tüm pozisyonlar sıfır tıklatın.
  5. Implante kayıt odasına NAN taban ve dört vidayı takın. Daha sonra, kayıt odasının yan tarafında bir iğne göre taban aynı hizaya getirin. Dört vidayı sıkın ve NAN tabanı kayıt odasına sıkıca takılı olduğundan emin olun.

3. U-Probe ilerlemek kayıt için

Dura gücü ve kalınlığı olgular arasında son derece değişken olduğu göz önüne alındığında, U-Pro ilerleyen genel bir yöntemin uygulandığıNAN Microdrive sistemi kullanıyor olması. Önemli olan, her U-Probe her rehber empedans ve U-Probe için genel ranger ayrıntılı bir analiz ile birlikte gelir. Olan kişileri empedanslar M 0.3-0.5 arasında değişmektedir elektrotlar kullandı. Şu anda bir empedans Plexon satın alma için kullanılabilir test ama ne yazık ki, bizim kayıtları zamanda bu cihaz mevcut değildi vardır. Sonuç olarak, biz empedans ayrıntılı bir analiz yapmak mümkün olmuştur.

  1. U-Probe sola kayan (alt konektörler bir tel bağlı anahtar vardır). Headstages U-Probe bağlantısı için güvenli ve amplifikatör kabloların bağlı ve topraklanmış.
  2. Yaklaşık 1-2 mm ilk ilerlemesi, hem de hızlı ve güçlü olmalıdır. 0.3 mm - 0.2 mm / sn ve derinlik adım 0.2 - 0.1 aralığında hızı parametre ayarlayın. Bu değerler, U-Probe temiz ponksiyon dura yapabiliyor ve kayıt önemli bir ilk adım olduğunu sağlayacaktır.
  3. Dura ile 0.050 -0.1 mm / sn hız azaltmak ve derinlik adım azaltmak için 0.05 - 0.1 mm. Amaç gibi mümkün olduğunca yavaş ve pürüzsüz dokusu hasar olduğu gibi U-Probe ilerlemek için. Prob beyin girdiğini göstergelerinden biri, gürültü seviyesi (Text Overlay: yerel alanda potansiyel) bir azalma eşlik LFP genliği bir değişiklik.
  4. Elektrot tüm kortikal katmanları kapsayan olduğunu doğrulamak için, tam alan beyaz flash uyarana karşı tepki olarak genlik değişimi ölçmek. LFP genliği zaman içinde değişiklikler uyarılmış yanıt potansiyeli analizi yatar. Bu analiz, kortikal katmanları belirlemek için temel sağlar.

4. Kortikal tabakaların tanımlanması ve doğrulanması

Biz uyarılmış yanıt potansiyel (ERP) paradigma ve kaynak akım yoğunluğu (CSD) analizi kullanarak kortikal katmanları belirlemek için bir prosedür hayata geçirdik. Bize doğru tüm katmanları tek bir penetrasyon kaydetmek için elektrot pozisyonu sağlayan, yerini, yönünü ve transmembran akım yoğunluğu bir dizin sağlar çünkü CSD dayanmıştır. Aslında, Charles Schroeder ve arkadaşları daha önce laminer kayıt, microlesion ve 9-12 V1 kortikal katmanları fonksiyonel kimlik ERP / CSD yöntemin etkinliğini doğrulamak için histolojik yeniden yapılanma kombine var. Diğer yöntemler kullanarak kendiliğinden üretilen salınımlar kortikal kortikal iğ gibi derinlik ve yukarı / Aşağı devletler 13-15 tanımlamak için kullanılmaktadır.

Bu analiz için, U-Probe eşit aralıklı temas boyunca LFP zaman serisi 2. mekansal türevine göre CSD hesaplar MATLAB (iCSD araç kutusu kullanan http://software.incf.org/ Yazılım / csdplotter / home ) 9,10,16,17.

  1. Kortikal katmanları belirlemek için, siyah döner sonra 100 ms beyaz yanıp sönen bir dolu alan siyah ekran tabi teşhir ederken, pasif bir fiksasyon görev sırasında uyarılmış yanıt potansiyeli ölçmek ve. Bu sıralama 200 kez tekrarlanır 1 deneme teşkil.
  2. Plexon Çok Kanallı Toplama İşlemci National Instruments PCI kurulu aracılığıyla doğrudan kayıt bilgisayara sürekli veri sinyalleri kaydeder. Veriler kaydedildikten sonra, kaynak akım yoğunluk analizi için sinyalleri işleme başlar.
  3. Headstages filtreleri ve ön büyütme kurulları tarafından uyarılan LFP sinyalleri zaman gecikmeleri düzeltmek için Plexon tarafından sağlanan FPAlign yazılım düzeltme kullanın.
  4. Bu noktada veri Neuroexplorer MATLAB aktarılır. Her LFP kanal 0.5 Hz ve 100 Hz kesim frekansları ile standardı yüksek ve alçak geçiren filtreler kullanılarak süzülür. Her bir elektrot temas filtre edildikten sonra, her bir elektrot kişi için ortalama LFP zaman serisi elde etmek için çalışmalar boyunca ortalama her deneme ve tanımlamak. Sonra, zamanın bir fonksiyonu olarak LFP genlik olan bir matris içine her kişi düzenliyoruz.
  5. MATLAB çalışma alanında CSDplotter yazarak araç kutusu: iCSD (akım kaynağı yoğunluğu Paylaşımlı Metin) çalıştırın. Örnekleme frekansı sürekli veri 1 kHz olduğu göz önüne alındığında, 1 ms dt parametresi ayarlayın. Daha sonra, 0.4 S / m (bu milimetreküp başına nanoamperes birimlerinde akım kaynağı yoğunluğu yakındır) kortikal iletkenlik değeri ayarlayın ve kişi sayısını yansıtmak için [0.1:0.1:1.6] bir vektör olarak elektrot konumunu değiştirmek. Tüm parametreler eklenmiştir zaman 'Bu Çalıştır' tıklatın.
  6. CSD profili CSDplotter arayüzü ve yeni bir şekilde yapıştırın. MATLAB ortak fonksiyonları gibi görüntüye katman profil çizmek için kullanılan ve çeşitli yumuşatma algoritmalar ve normalleşme rutinleri CSD veri saat boyunca temsil eden ve katman tanımlama karşılaştırarak için uygulanabilirve oturumları.
  7. 4 katman dibinde lavabo-kaynak yapılandırma eşlik polarite inversiyon belirlemek için, ilk olarak, granüler tabaka laminer CSD profili kullanarak birincil lavabonun varlığını doğrulamak. CSD arsa negatif polarite tahrik lavabonun bulun. Sonra, granül lavabo-kütle merkezi hesaplar.
  8. Centroid lavabonun büyük iken irtibat numarası ve zaman oluşan analiz elde edilir. Lavabo ağırlık merkezi ile temas 0 mikron granüler tabaka referans olarak hizmet vermektedir. Supragranular granül ve infragranular: üç olası katmanları içine bir referans ve grup onları üstünde ve altındaki tüm kişileri analiz
  9. Temporal etki değişmeden bırakarak elektrot pozisyonları karıştırma granül lavabo onaylayın. CSD matris karıştırma sonra tekrar centroid analizi hesaplar. Kortikal derinliğinin bir fonksiyonu olarak elektrot temas Shuffling herhangi bir laminer özgüllüğü yok etmelidir.

5. Bireysel nöronlar ve açık alan eşleme tanımlanması

U-Probe birden fazla tek birimleri izole ve kayıt ile büyük bir başarı oldu. Tipik bir kayıt üzerinde, 6-10 iyi izole birimleri ve 14-16 yerel alan potansiyeli sinyalleri bekleyebilirsiniz. Tek birimler bulma tek elektrotlara göre de U-Probe ile daha güvenilir. Biri tam 16 elektrotlar ilerlemek için gerekli tüm donanım kullanmak için olsa bile, onlar tam olarak U-Probe ile kortikal katmanları bir fonksiyonu olarak bir ağ nüfusu keşfetmek mümkün olmazdı. Son olarak, genellikle 30-40 sızmalar, aynı U-Probe ile kaydedebilirsiniz.

  1. Açık alanları bulmak için, açık alanlar potansiyel bulunmaktadır monitörde bir ters korelasyon uyaran sunarak başlar. 0, 45, 90, ve 135 derece uyaran dört yönelim ızgaralar oluşur.
  2. Açık alan bulmak için ateşleme hızı haritalar küme analizi yapın. Öncelikle, her zaman gecikmesi için azami atış hızı yerleri ve centroid hesaplar. Sonra, ağırlık merkezi ve bu maksimum atış hızı konumları arasındaki mesafeleri hesaplamak. 120 ms 5 ms aralıklarla her bir nöron için bağımsız - 40 arasındaki iletim gecikmeleri için mekansal her yerde oranları ateş haritalar hesaplayın.
  3. Tüm zamanların gecikmeler ağırlık merkezi ve çevresindeki maksimum ateş oranı noktaları arasındaki toplam mesafe bulun. Açık alanda bu mesafe en aza indirir zaman gecikmesi.
  4. Bir açık bir alanda, her bir hücre için, tüm açık alanlarda kaydedilen nüfusun örtüşen tüm açık alan yerlerde daha büyük bir ters korelasyon uyaran sunmak bulunur. Gerçek zamanlı atış hızı arsa, doğru alıcı alan yerleri tespit olup olmadığını belirlemek için kullanılır.
  5. Son olarak, aniden verdikleri yanıtlara değiştirmek ve sadece daha fazla analiz için istikrarlı ateşleme oranları ile birim tutmak tek birimleri çıkarın. Buna ek olarak, en iyi sinyal-gürültü oranı ile kayıt siteleri seçin.

6. Temsilcisi Sonuçlar: tek birimlerinin Kayıtlar ve birincil görsel korteks kortikal katmanlar arasında LFPs

Laminer elektrotları kullanarak analizinde en önemli adımlardan biri, güvenilir kortikal katmanları belirlemek ve birçok saat ve oturumlar boyunca bu kimlik doğrulamak için. Bu nedenle, biz, tam sahada parladı uyarıcı (Şekil 3a) yanıt laminer rehber boyunca LFPs uyarılmış yanıt potansiyeller (ERP) ölçülür. Şekil 3b kortikal katmanları belirlemek için geçerli kaynak yoğunluğu (CSD) hesaplamak amacıyla elde etmek için bilgi türünü bir örnek sağlar. Daha sonra katman 4 üssünde lavabo-kaynak yapılandırma eşlik polarite inversiyon tanımlamak için CSD LFP zaman serisi analizi istihdam. Şekil 4a, zamanın bir fonksiyonu olarak, kortikal derinliği karşısında kortikal katmanları yerelleştirilmesine CSD analizi (SG), granül (G) ve infragranular (IG) katmanları hatta dört saat kayıt oturumu başladıktan sonra sabit kalmıştır supragranular pozisyonunu göstermektedir. Şekil 4b, belirli bir katmana atanan bu kişiler ortalama temsil CSD izleri içeren bu örnekte, granüler tabaka ~ 50 ms CSD genlik belirgin bir düşüş uğrar. Bu analiz (0 mikron granüler tabaka referans olarak görev büyük lavabo-kütle merkezi ile temas) sırasıyla supragranular ve infragranular katmanları granüler katmanının üstüne ve altına elektrot kişileri atamak için bir referans olarak görev yaptı.

Laminer elektrot kullanarak başka bir eleştirel analizi doğru tespit etmek ve nöron 'açık alan yerelleştirilmesine. Bu prosedür, nöronlardan gelen en güçlü tepki oluşturmak için uyaran konumlandırma için hayati önem taşımaktadır. Şekil 5a, birincil görsel cort nöron iki alıcı alan parsellerin bir örnektirex (V1). Bu parsellerin kökenli odaklanma noktası, merkezi siyah bir bilgisayar ekranında görüntülenen bir küçük beyaz bir daire. Bu araziler renk, dinamik bir ters korelasyon uyarana karşı tepki olarak, her nöron ateşleme hızı temsil ediyor. Biz belirli bir deneme (örneğin, bir sinüs dalga ızgara) için uyarıcı pozisyon için bu bilgileri kullanabilirsiniz. Sunulmaktadır Uyaranlar alıcı alanında yerleri kapsayacak şekilde eş zamanlı olarak kaydedilen tüm nöronların ortalama alıcı alan boyutundan daha büyük.

Kortikal katmanları belirlemek ve en iyi açık alanı konumunda uyaran pozisyonundan sonra hayvan sabitleme ya da ayrımcılık görevlerini gerçekleştirir, biz çeşitli görsel uyaranlara mevcut olan deneysel protokol devam edebilirsiniz. Deney sonra, aynı kanala kaydetmek için tek birimler izole diken-dalga formu analizi gerçekleştirmek. Bu prosedür genellikle ana biraz zaman alır ve yeni bir analiz yazılımı ve teknikleri hazır olarak sürekli olarak geliştirilmektedir. Şekil 5b bir Plexon Çevrimdışı Sıralayıcısı kullandıktan sonra beklediğinizden çıktı tipine bir örnektir. Bu yazılım, tek bir birim izolasyon kullanarak görsel muayene yoluyla yapılır. Birinci ve ikinci temel bileşenlerinin ağırlığı, başak genişliği, vadi ve tepe özelliklerinin farklı salkım göre tanımlanır.

Şekil 1
Şekil 1. Çoklu temas laminer elektrotları kullanarak Multi-contact laminer elektrotlar, V1 kortikal katmanlar arasında izole bireysel nöronlar ve LFP birimleri aynı anda faaliyet spike kaydetti . Her U-Probe, 1.6 mm toplam uzunluğu kapsayan 16 (100 mikron) eşit aralıklı elektrot temas oluşur. Her bir elektrot temas çapı 25 mikron ve platin iridyum oluşmaktadır.

Şekil 2
Şekil 2. NAN ızgara inşaat NAN Microdrive sistemi klasik vidalı tahrik Microdrive üzerinde stabilite ve hassasiyet sağlar. Elektrot Her grup bağımsız olarak, kullanıcı tarafından tanımlanan bir çalışma aralığı içinde XY uçakları manipüle. Her grup, elektrot, bağımsız çalışma derinliği (100 mm) ve değişken hız aralığı, 0.001 mm / sn 0,5 mm / sn ve 1 mikrometre yüksek çözünürlüklü bir kullanıcı tanımlı içinde Z yönünde manipüle (a) 4 - kanal taban, (b) NAN kamara, (c) 1 mm boşluk, (d) 1-4 vida mikro sürücülerindeki, (e) 1-4 kılavuz tüpleri (500 mikron çapında ve yaklaşık 5-7 cm kesilmiş) grid , (f) 1-4 Microdrive kuleleri ve (g) NAN sistemi ve silindir taban.

Şekil 3
Şekil 3. Maymunlar, 100 beyaz (~ 1Hz) parladı tam alan siyah ekran maruz iken Uyarılmış yanıt potansiyel paradigma ve LFP kortikal katmanları belirlemek için zaman serisi (a), uyarılmış yanıt potansiyel (ERP), pasif bir fiksasyon görev sırasında ölçülen ms ve daha sonra siyah döndü. (b) laminer U-Probe ile kaydedilmiş LFP cevapları her kişi için ERP izlerini almak için işlendi . Granüler tabaka tabaka 4 üssünde lavabo-kaynak yapılandırma eşlik polarite inversiyon, ERP izleri yanıtı genlik odaklı bir lavabo inversiyon yerini tarafından ve varlığı ile tüm oturumlarda tespit edildi. Inversiyon meydana geldiğinde noktalı kutusu süre zamanlama gösterir.

Şekil 4
Şekil 4. Katman Kimlik akım kaynak yoğunluk analizi (a) Akım kaynağı yoğunluğu analizi (LFP zaman serisi 2. mekansal türevi dayalı) kullanarak baz lavabo-kaynak yapılandırma eşlik polarite inversiyon tanımlamak için kullanılan granüler tabaka. Kortikal tabakalarının belirlenmesi, (soldan sağa) zamanla nasıl korunur istikrarlı değerlendirdi. Bu örneklerde, sink akımına (mavi) ~ 400 mm (b) her bir parsel altında CSD izleri belli bir katmana atanan bu kişiler ortalama CSD temsil granüler tabaka ve açıklıklı temsil eder. Bu bize, ilk lavabo hassas zamanlama (bu örnekler ~ 50-60 ms CSD iz zarf standart sapmayı temsil ve siyah çubuklar parladı uyaran (100 ms) süresini belirtiniz. Belirlemek için izin

Şekil 5
Şekil 5. Spike sıralama ve açık alan eşleme (a) İlk yarısı görsel bir derecesi hesaplanır ve iki katına çıkar. Sonra, ters korelasyon uyaranlara bir CRT monitör c yamaları sunulmaktadır0, 45, 90 ve 135 derece odaklı ızgaralar onsisting. Ateşleme oranları her bir nöron için, uyaranların her uzamsal konum için sunulmaktadır sonra, 40 ila 120 ms arasında 5 ms aralıklarla bağımsız olarak hesaplanır. Maksimum ateş oranları hesaplanmakta ve daha sonra her zaman gecikmesi için centroid. Sonra her gecikme centroid ve bitişik atış hızı yerleri arasındaki mesafe hesaplanır. Minimum mesafe ile zaman gecikmesi açık alan olarak seçilmiştir. (B) pik yüksekliği, vadi derinliği, vadi zaman zirve, tepe veya vadi zaman, vb gibi Spike dalga şekli özellikleri, çevrimdışı bir sıralama yazılım programı kullanılarak analiz edilmektedir ( Plexon). Dalga şekilleri tek bir nörondan başka bir çakışma olmadan kümelenmiş kadar Spike benzer özelliklere dayalı olarak sıralanır.

Şekil 6
Şekil 6. CSD profili karıştırılır Şekil 3a da aynı kongre ama biz karışık temas yerleri ile rastgele yeni bir CSD matris derler bir karıştırma işlemi gerçekleştirilir. Bu analiz, daha iyi temporal etki değişmeden bırakarak elektrot pozisyonları karıştırma granül lavabo doğrulamak için kullanılır. Zaman içinde görüntülenen bu örnekleri, kortikal derinliğinin bir fonksiyonu olarak elektrot temas dağıtılması herhangi bir laminer özgüllüğü yok.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Çok birim kayıtları kortekste sinir ağları uyaran bilgileri kodlamak nasıl analiz için standart haline gelmiştir. Elektrot teknolojisindeki son gelişmeler göz önüne alındığında, laminer elektrotlar uygulanması yerel kortikal devreler benzeri görülmemiş bir karakterizasyonu sağlar. Çoklu elektrot kayıtları nöral nüfus dinamikleri hakkında yararlı bilgiler sunuyor olsa da, çoklu laminar elektrotlar daha yüksek çözünürlük ve nöronların özel konumu hakkında daha fazla bilgi sağlar. Korteks, anatomik olarak farklı giriş ve çıkışları ile katmanlar halinde organize olduğundan, bu duyusal bilgiyi bu tabakaların tamamen farklı işlenmiş nasıl sorusunu gündeme getirmektedir.

Biz kortikal tabakanın birincil görsel korteks (V1) bir fonksiyonu olarak yerel ağ aktivite kayıt, çoklu temas laminer elektrotlar kullanan bir roman kayıt yöntemi sundu. Daha da önemlisi, biz de kortikal katmanları belirlemek için uyarılmış bir yanıt paradigma sırasında yerel alan potansiyeli analiz için bir yöntem uyguladık. Ayrıca, açık alan eşleme usul ve diken-dalga formu analizi ayrıntılı sonuçlar sağladı.

Biz laminer elektrotlar en önemlisi sınırlamalar, kayıt istikrar olmadan olmadığını kabul edersiniz. Biz bu tekniği kullanarak, sabırla elektrot önceden ve ilerleme sonra yerleşmek için (biz genellikle 45 dakika 1 saat sonra son ilerleme kaydetmek) beyin için zaman yeterli miktarda izin tavsiye ederiz. Bu süre zarfında, sayısız göz kalibrasyon, alıcı haritalama ve uyarılmış-yanıt potansiyel paradigmalar çalışacaktır.

Biz bir vida Microdrive NAN tabanına sabit bir kılavuz tüpü kullanarak kayıtları artırmak için başardık. Ayrıca, uç açısı 30 ila 25 derece düşürerek standart U-Probe tasarım değiştirilmiş. Sonuç olarak, U-Probe dura ile pürüzsüz bir penetrasyon için izin veren daha keskin oldu. Blunter elektrot ucu doku hasarı ile mümkündür ve kanama meydana gelebilir. Kanama elektrot kişileri kapsayacak ve temiz bir ünite izolasyonu önleyebilir. Biz 30 ve 25 derece uç açıları ve sızmalar, üzerinde daha fazla birimleri çözmek için her ikisi de, bu teoriyi kayıt test ve hatta U-Probe ömrünü uzatmak.

Biz genellikle başında daha fazla ilerlemek ve dura üzerinden geçtikten sonra hızla yavaşlatmak yukarıda bahsedildiği gibi. Biz keskin uç açısı ile birlikte bu işlem, bir tek birim faaliyet U-Probe kullanarak çözebilirsiniz birkaç laboratuvarları için bize yol açmıştır inanıyoruz. Bizim tek bir birim faaliyet ve kayıt genel istikrar, doğrudan beyin U-Probe ilerleme sonra yerleşmek için izin süresini ile ilgili.

Bu teknoloji sadece daha fazla laboratuvarlar bu teknikleri kullanacak olarak gelişmeye devam edecektir. Şu anda, kronik implante diziler tasarım ve uygulama devam etmektedir ve büyük olasılıkla çok elektrot ızgaraları yerini alacak. Ayrıca, kendi miller boyunca (aslında birden fazla U-Problar) Birden fazla kişi ile elektrot içeren dizileri paralel olarak geliştirilmektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Ye Wang, davranışsal eğitim ve Sorin Pojoga tartışmalar için teşekkür ederiz. NIH EUREKA Programı, Ulusal Göz Enstitüsü, Pew Scholars Program, James S. McDonnell Vakfı (VD) ve NIH Vizyon Eğitim Bursu (BJH) tarafından desteklenir.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
  2. Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex. J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).
  3. Nassi, J. J., Callaway, E. M. Parallel processing strategies of the primate visual system. Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).
  4. Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex. Nature. 387, 281-284 (1997).
  5. Martinez, L. M. Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex. Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).
  6. Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection. Science. 320, 110-113 (2008).
  7. Sun, W., Dan, Y. Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).
  8. Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation. Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).
  9. Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).
  10. Mitzdorf, U., Singer, W. Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials. J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).
  11. Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque. Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).
  12. Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey. Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).
  13. Amzica, F., Steriade, M. Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex. Neuroscience. 82, 671-686 (1998).
  14. Kandel, A., Buzsaki, G. Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat. J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).
  15. Sakata, S., Harris, K. D. Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex. Neuron. 64, 404-418 (2009).
  16. Nicholson, C., Freeman, J. A. Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum. J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).
  17. Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities. J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).
  18. Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume. J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics