पुरानी सिलिकॉन जांच और एक समृद्ध ट्रेडमिल उपकरण में हिप्पोकैम्पस जगह कोशिकाओं की रिकॉर्डिंग के आरोपण

Neuroscience

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Summary

हम पुरानी सिलिकॉन जांच प्रत्यारोपण और चूहों कि सिर चल रहे है में जगह कोशिकाओं को रिकॉर्ड करने के लिए विविध चरणों का वर्णन-एक क्यू-समृद्ध ट्रेडमिल तंत्र पर तय की ।

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Sariev, A., Chung, J., Jung, D., Sharif, F., Lee, J. Y., Kim, S., Royer, S. Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus. J. Vis. Exp. (128), e56438, doi:10.3791/56438 (2017).

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Abstract

मस्तिष्क समारोह को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण अपेक्षित व्यवहार और कोशिका गतिविधि की पहचान को संबद्ध है । सिलिकॉन जांच न्यूरॉन्स गतिविधि के बड़े पैमाने पर electrophysiological रिकॉर्डिंग के लिए उन्नत इलेक्ट्रोड हैं, लेकिन उनके जीर्ण आरोपण के लिए प्रक्रियाओं अभी भी अविकसित हैं. हिप्पोकैम्पस जगह कोशिकाओं की गतिविधि के लिए पर्यावरण में एक जानवर की स्थिति के साथ सहसंबंधी जाना जाता है, लेकिन अंतर्निहित तंत्र अभी भी अस्पष्ट हैं । जगह कोशिकाओं की जांच करने के लिए, यहां हम तकनीक का एक सेट है जो पुरानी सिलिकॉन जांच प्रत्यारोपण के लिए उपकरणों के निर्माण से एक क्यू-समृद्ध ट्रेडमिल तंत्र में जगह क्षेत्र गतिविधि की निगरानी के लिए सीमा का वर्णन । एक माइक्रो ड्राइव और एक टोपी फिटिंग और एक साथ 3 डी मुद्रित प्लास्टिक भागों बन्धन द्वारा निर्मित कर रहे हैं । एक सिलिकॉन जांच माइक्रो ड्राइव पर मुहिम शुरू की है, साफ है, और डाई के साथ लेपित । एक पहली सर्जरी के लिए एक माउस की खोपड़ी पर टोपी ठीक किया जाता है । छोटे स्थलों गढ़े और एक ट्रेडमिल की बेल्ट से जुड़ी हैं । चूहा ट्रेडमिल पर सिर तय चलाने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है । एक दूसरी सर्जरी हिप्पोकैंपस में सिलिकॉन जांच प्रत्यारोपण, जो ब्रॉडबैंड electrophysiological संकेत दर्ज कर रहे है के बाद किया जाता है । अंत में, सिलिकॉन जांच वसूली और पुनः प्रयोग के लिए साफ है । ट्रेडमिल में जगह सेल गतिविधि के विश्लेषण जगह क्षेत्र तंत्र की विविधता का पता चलता है, दृष्टिकोण के लाभ रूपरेखा ।

Introduction

सिलिकॉन जांच electrophysiological रिकॉर्डिंग के लिए कई लाभ मौजूद है, तथ्य यह है कि वे तेजी से ऊतक नुकसान को कम करने के साथ डिजाइन किए है और यह कि वे घनी पैक रिकॉर्डिंग साइटों की एक सटीक लेआउट प्रस्तुत शामिल है1, 2,3,4. वे विभिन्न प्रजातियों में विभिंन प्रणालियों का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है,3,5,6, विविध दृष्टिकोण के साथ1,7। अभी तक, उनके आवर्तक उपयोग अभी भी अपेक्षाकृत क्योंकि उनकी लागत, कमजोरी के सीमित है, और तथ्य यह है कि पुरानी प्रयोगों के लिए सुविधाजनक तरीकों8कमी कर रहे हैं । 3डी प्रिंटिंग तकनीक में हाल ही के अग्रिमों ने इन नाजुक इलेक्ट्रोड के आसान हैंडलिंग की अनुमति देने के लिए माइक्रो-ड्राइव और हेड-प्लेट जैसे उपकरणों की कस्टम डिजाइनिंग को संभव बनाया है । एक पहले कदम में, हम वर्णन कैसे बनाने के लिए और उपकरणों का एक सेट है कि हम पुरानी सिलिकॉन जांच14के आरोपण के लिए विकसित किया है का उपयोग करें ।

जगह कोशिकाओं को आम तौर पर भूलभुलैया में चल रहे स्वतंत्र रूप से चलती जानवरों का उपयोग कर अध्ययन कर रहे हैं, हाल ही में वे भी आभासी वातावरण में जांच की गई15 और ट्रेडमिल apparatii9 (चित्र 1a) में. इन प्रायोगिक तरीकों का लाभ है कि पशुओं सिर रोका जा सकता है की पेशकश, 2-फोटॉन माइक्रोस्कोप15का उपयोग कर, पैच-क्लैंप16, और optrode9,10,11 तकनीक आसान है, पशु व्यवहार और पर्यावरण cues12पर बढ़ाया नियंत्रण प्रदान करने के अलावा । एक दूसरे चरण में, हम चूहों प्रशिक्षण और एक ट्रेडमिल उपकरण में जगह सेल गतिविधि रिकॉर्डिंग के लिए प्रक्रियाओं पेश करेंगे ।

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Protocol

< p class = "jove_content" > वर्णित सभी विधियां कोरिया विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी संस्थान की एनिमल केयर एंड फीमेल कमेटी ने अनुमोदित कर दी हैं ।

< p class = "jove_title" > 1. माइक्रो ड्राइव और इलेक्ट्रोड की तैयारी

  1. माइक्रो-ड्राइव कोडांतरण
    1. माइक्रो-ड्राइव (स्लाइडर, मुख्य भाग और शेल) के भागों को मुद्रित करें < सुप क्लास = "xref" > 14 एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3d प्रिंटर का उपयोग कर रहा है । सुनिश्चित करें कि भागों कोई दोष नहीं है ।
    2. एक पेंच के साथ माइक्रो ड्राइव शरीर में स्लाइडर फिक्स (आकार 000-120x1/
    3. मिलाप एक नट (आकार 000-120x5/पेंच की नोक पर 64 हेक्स).
    4. यह नीचे ले जाने के लिए स्लाइडर ऊपर या काउंटर दक्षिणावर्त स्थानांतरित करने के लिए पेंच दक्षिणावर्त घुमाएँ.
    5. एक पेंच के साथ शरीर के लिए खोल फिक्स (आकार 000-120x1/
  2. बढ़ते जांच माइक्रो ड्राइव पर ।
    1. माइक्रो ड्राइव एक दूरबीन माइक्रोस्कोप के तहत एक क्षैतिज स्थिति में ठीक ।
    2. सिलिकॉन जांच के फ्लेक्स केबल हड़पने के लिए रबर गद्दी के साथ एक फ्लैट मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करें, जबकि ध्यान से संदंश के साथ लदान बाड़े से जांच अलग । एक हेर-फेर करने के लिए मगरमच्छ क्लिप ठीक करें.
    3. जोड़ तोड़ का उपयोग कर, माइक्रो ड्राइव स्लाइडर पर सिलिकॉन जांच करना, आंदोलन की दिशा में समानांतर ।
    4. दंत सीमेंट की एक बूंद (कमरे के तापमान-एक्रिलिक चिकित्सकीय मरंमत सामग्री के इलाज) के लिए स्लाइडर को जांच को ठीक लागू होते हैं । जांच की स्थिति सही अगर इसमें बदलाव किया गया है । गोंद यह बहुत तेजी से इलाज के रूप में अनुशंसित नहीं है और यह मुश्किल इलेक्ट्रोड स्थिति को समायोजित करने के लिए बनाता है.
    5. जांच के कनेक्टर सी-धारक को चिकित्सकीय सीमेंट के साथ (कनेक्टर धारक) को ठीक करें ।
  3. सफाई और जांच पर डाई डाल.
    1. जांच-सफाई उपकरण पर Microdrive/जांच कोडांतरण को ठीक करें । डिवाइस 2 छोटे घूर्णन फोम स्पंज (गैर बाँझ झाड़ू) के साथ सुसज्जित है । जोड़ तोड़ के द्वारा अंतर को समायोजित करें ।
    2. डिटर्जेंट के साथ स्पंज सोख ।
    3. धीरे जांच कदम ऊपर और स्पंज के बीच नीचे, एक सौंय स्पर्श की अनुमति । एक खुर्दबीन के नीचे सफाई की प्रक्रिया पर नजर रखें ।
    4. कुल्ला आसुत जल के साथ जांच । नसबंदी के लिए शराब में डुबकी लगाकर जांच की ।
    5. लागू दिल (lipophilic फ्लोरोसेंट डाई) जांच की टांगों की पीठ पर, एक फोम झाड़ू का उपयोग कर । यह एक बाद के चरण में मस्तिष्क में टांग स्थानों के दृश्य में अनुमति देगा ।
  4. कोडांतरण टोपी
    1. टोपी के भागों प्रिंट (सिर प्लेट, संबंधक धारक, और कैप) < सुप क्लास = "xref" > 14 3d प्रिंटर का उपयोग कर रहा है । 3 भागों एक साथ फिट करने के लिए एक सील बाड़े फार्म ।
    2. डालने मेवा (आकार M2 और 00-90x1/4) सिर प्लेट के स्लॉट में और गोंद और दंत सीमेंट के साथ ठीक.
    3. टोपी के स्लॉट में एक वॉशर डालने और दंत सीमेंट के साथ तय.
< p class = "jove_title" > 2. खोपड़ी पर टोपी के निर्धारण के लिए सर्जरी

< p class = "jove_content" > शल्य चिकित्सा के लिए इस्तेमाल सभी उपकरणों autoclaving द्वारा पहले से निष्फल रहे हैं । एक सूखी गर्मी मोती डिवाइस forto उपकरण है कि दूषित हो जाते है और शल्य चिकित्सा के दौरान निष्फल होने की जरूरत है बंध्याकरण किया जाता है ।

  1. संज्ञाहरण की दीक्षा के लिए isoflurane के स्तर 4% सेट । 5 min.
  2. के लिए संज्ञाहरण चैंबर में माउस रखो
  3. एक stereotaxic उपकरण में माउस स्थापित करें ।
  4. isoflurane स्तर को घटाकर १.५-२% कर देती है. पशु राज्य, श्वास दर, और शरीर के तापमान के अनुसार सर्जरी के दौरान स्तर को समायोजित करें < सुप वर्ग = "xref" > २० .
  5. आंखों पर आंख मरहम लागू होते हैं ।
  6. खोपड़ी दाढ़ी और एंटीसेप्टिक (iodopovidone) के साथ पशु के सिर को साफ । सर्जरी के सभी चरणों के दौरान रोकनेवाला शर्तों को बनाए रखें ।
  7. खोपड़ी के नीचे
  8. इंजेक्ट bupivacaine (1 मिलीग्राम/ कट और माउस सिर ठीक कैंची का उपयोग कर के पार्श्विका त्वचा का हिस्सा हटाने के लिए अपने किनारों पर खोपड़ी का पर्दाफाश । खारा और एक hemostatic स्पंज का उपयोग करने के लिए साफ और सर्जरी के दौरान रक्तस्राव को नियंत्रित ।
  9. एक खुरचनी उपकरण का उपयोग कर periosteum निकालें.
  10. खोपड़ी पर संदर्भ अंक मिल < सुप वर्ग = "xref" > २१ : bregma, लैंब्डा, राज्याभिषेक, आणि sagittal टांक. sagittal अक्ष के साथ सिर & #39; s कोण को समायोजित करें ऐसे में Bregma और लैंब्डा अंक समान ऊँचाई पर होते हैं.
  11. संदर्भ और जमीन इलेक्ट्रोड के लिए खोपड़ी में दो छेद (~ ०.५ मिमी व्यास) ड्रिल । छेद लगभग 1 मिमी caudal और 1 मिमी लैंब्डा के पार्श्व होना चाहिए.
  12. डालें जमीन और संदर्भ इलेक्ट्रोड (आकार 000-120x1/16 लघु स्टेनलेस स्टील शिकंजा तार-पिन connectors के लिए युग्मित).
  13. लागू पराबैंगनी (यूवी) खोपड़ी पर प्रकाश संबंध दंतधातु उत्प्रेरक और फिर 45-60 s.
  14. के लिए यूवी प्रकाश लागू
  15. खोपड़ी के किनारों पर दंत सीमेंट की एक परत लागू होते हैं । चूहों की त्वचा और बालों पर सीमेंट फैलने से बचें ।
  16. एक stereotaxic जोड़तोड़ करने के लिए सिर प्लेट ठीक है और यह खोपड़ी के ऊपर की स्थिति । धीरे सिर प्लेट कम जब तक यह थोड़ा खोपड़ी छू लेती है, और खोपड़ी के साथ जंक्शन पर दंत सीमेंट लागू होते हैं । 15 min.
  17. के लिए डेंटल सीमेंट का इलाज करने दें
  18. निकाल संज्ञाहरण । एक संबंधक-धारक और सिर प्लेट को एक टोपी ठीक करें । ketaprofen के एक उप चमड़े के नीचे इंजेक्शन देने के बाद इसके पिंजरे में माउस डाल 5 मिलीग्राम/
  19. दो अगले दिनों के लिए ketaprofen 5 मिलीग्राम/kg के उप-चर्म इंजेक्शन दे और दर्द के किसी भी संकेत के लिए ध्यान से निगरानी । चूहों आम तौर पर 20-40 मिनट के भीतर संज्ञाहरण से जाग । हैट प्रत्यारोपण अपेक्षाकृत हल्का (3.34 ग्राम) होता है, ऐसे कि चूहों को अपना सिर उठाने, उलझनों में चलाने और अपने घर के पिंजरे के किनारों पर चढ़ने में कोई परेशानी नहीं होती है.
< p class = "jove_title" > 3. व्यवहार प्रशिक्षण

  1. पोस्टमार्टम सर्जरी के बाद 7 दिन की रिकवरी अवधि के बाद प्रतिदिन 1 एमएल पर पानी की पाबन्दी शुरू हो जाती है ।
  2. ट्रेडमिल बेल्ट बनाने के लिए, मखमली कपड़े का एक टुकड़ा काट (5 सेमी से 1-2 मीटर) और गर्म गोंद का उपयोग कर उस पर छोटी वस्तुओं को ठीक । आदेश में माउस की गति के साथ हस्तक्षेप नहीं करने के लिए बेल्ट के किनारों पर खड़ा वस्तुओं देते हैं ।
  3. दोनों सिरों को एक साथ suturing करके ट्रेडमिल के पहियों पर बेल्ट ठीक करें.
  4. स्थापित करें-सिर-निर्धारण प्लेट के स्लॉट में हेड-प्लेट के दो शिकंजा डालने और कस कर ट्रेडमिल में फिक्स्ड माउस हेड-टू.
  5. माउस को चलाने के लिए प्रशिक्षण शुरू सिर-पानी इनाम के लिए ट्रेडमिल पर रोका । एक चाटना बंदरगाह के माध्यम से पानी इनाम उद्धार । शुरू में, 10 मिनट, प्रति दिन 3 बार की अवधि के लिए ट्रेडमिल पर माउस डाल दिया ।
  6. के रूप में माउस सिर निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है और बेल्ट ले जाने के लिए शुरू होता है (आमतौर पर ~ 3 दिन के बाद), 30 मिनट के लिए प्रशिक्षण सत्र अवधि में वृद्धि । 2-3 सप्ताह के बाद, कुछ चूहों 30 मिनट में १०० से अधिक परीक्षण चलाने (एक परीक्षण बेल्ट का एक पूरा रोटेशन जा रहा है).
  7. रिकॉर्डिंग प्रयोगों के लिए सबसे अच्छा व्यवहार प्रदर्शन दिखा चूहों चुनें.
< p class = "jove_title" > 4. सिलिकॉन जांच का आरोप

  1. संज्ञाहरण के तहत माउस डाल दिया ।
  2. सिर प्लेट फिक्सिंग द्वारा stereotaxic उपकरण में माउस स्थापित करें । खारा के साथ खोपड़ी की सतह को साफ
  3. stereotaxic मार्करों: bregma, लैंब्डा, राज्याभिषेक, और sagittal टांका लगाएं । सम्मिलन की बात करने के लिए दूरी को मापने और इसे चिह्नित.
  4. हड्डी ध्यान से ड्रिल जब तक यह पतली और पारदर्शी हो जाता है । गीला और खारा के साथ साफ जबकि ड्रिलिंग.
  5. ध्यान से thinned हड्डी और बाडी बात परिशुद्धता बल का उपयोग कर निकालेंपुनश्च. हर समय खारा के साथ गीला मस्तिष्क की सतह रखो ।
  6. Microdrive/सिलिकॉन जांच कोडांतरण एक stereotaxic जोड़तोड़ को ठीक । सिलिकॉन जांच लाओ बस craniotomy के ऊपर । सिलिकॉन जांचने वाले कनेक्टर होल्डर को सिर-प्लेट से पेंच ।
  7. रिकॉर्डिंग एम्पलीफायर और जमीन/संदर्भ इलेक्ट्रोड कनेक्ट
  8. . इलेक्ट्रो चुंबकीय शोर से बचाने के लिए एल्यूमीनियम पंनी के साथ माउस ढाल । मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि पर नजर रखने के लिए रिकॉर्डिंग प्रणाली शुरू करो ।
  9. धीरे micromanipulator का उपयोग कर मस्तिष्क में सिलिकॉन जांच डालें । लगातार बिजली के संकेतों की जांच, जोड़तोड़ दूरी की सैर, और जांच के टांगों (यकीन है कि वे मस्तिष्क में घुसना कर रहे हैं) । इकाई गतिविधि प्रांतस्था में दिखाई दे रही है, जबकि सफेद मामले के नीचे अपेक्षाकृत चुप है । जब टांगों हिप्पोकैंपस की पिरामिड परत को छूने इकाई गतिविधि फिर से प्रकट होता है । इस बात से, सिलिकॉन की जांच से मुकर २०० & #181; मी (अगले दिन के लिए माइक्रो ड्राइव का उपयोग करने के लिए पिरामिड परत में टांग वापस लाने) ।
  10. हड्डी मोम और खनिज तेल का एक मिश्रण के साथ मस्तिष्क की सतह को कवर ।
  11. चिकित्सकीय सीमेंट का उपयोग कर सिर प्लेट करने के लिए माइक्रो ड्राइव को ठीक करें । 15 मिनट के लिए दंत चिकित्सा सीमेंट इलाज करते हैं । फिर stereotaxic जोड़तोड़ से माइक्रो ड्राइव अलग और टोपी टोपी पर वापस डाल दिया.
  12. अपने पिंजरे में वापस माउस डाल दिया और ketaprofen के एक उप चमड़े के नीचे इंजेक्शन दे 5 मिलीग्राम/ दर्द के किसी भी संकेत के लिए जांच करें । इस सर्जरी के पहले एक से बहुत कम आक्रामक है और चूहों ४५ मिनट के भीतर आमतौर पर सक्रिय है के बाद वे जगा-संज्ञाहरण से । हालांकि, माउस एक पूरे दिन की वसूली के रूप में सिलिकॉन जांच के लिए मस्तिष्क में स्थिर की जरूरत है ।
< p class = "jove_title" > 5. रिकॉर्डिंग

  1. माउस सिर-ट्रेडमिल पर तय स्थापित करें । हाच टोपी निकाल.
  2. रिकॉर्डिंग एम्पलीफायर कनेक्ट और रिकॉर्डिंग शुरू.
  3. पहले दिन
  4. पर सिलिकन जांच को हिप्पोकैंपस की पिरामिडी परत में ले जाने के लिए माइक्रो ड्राइव का प्रयोग करें । पेंच के प्रत्येक काउंटर दक्षिणावर्त बारी टांगों २०० & #181; मी गहरा । टांग की स्थिति को धीरे से समायोजित करें (~ 20-50 & #181; m एक समय में) जब तक तरंग दोलन < सुप वर्ग = "xref" > 13 और इकाई गतिविधि दिखाई देती है.
  5. अगले दिनों पर
  6. , पिंडली की स्थिति धुन और प्रतीक्षा ~ 1 हिप्पोकैम्पस गतिविधि रिकॉर्डिंग से पहले ज जबकि माउस बेल्ट पर चलाता है । कई दिनों के लिए अच्छा रिकॉर्डिंग संकेत गुणवत्ता बनाए रखने के लिए, हार्ड वस्तुओं और माउस से कम छत को दूर & #39; एस पिंजरे मौका कम से छोटी करने के लिए टोपी मुश्किल सतहों में धक्कों ।
< p class = "jove_title" > 6. जांच से उबर रहे थे

  1. संज्ञाहरण के तहत माउस डाल दिया ।
  2. सिर प्लेट फिक्सिंग द्वारा stereotaxic उपकरण में माउस स्थापित करें । हाच टोपी निकाल.
  3. बस माइक्रो ड्राइव के ऊपर stereotaxic जोड़तोड़ लाओ । जोड़ तोड़ करने के लिए माइक्रो ड्राइव को ठीक करें । हेड-प्लेट से कनेक्टर होल्डर को अनक्रू कर देना । खोल और माइक्रो ड्राइव के शरीर को जोड़ने पेंच निकालें ।
  4. दूरबीन माइक्रोस्कोप पर्यवेक्षण के तहत
  5. , धीरे stereotaxic जोड़तोड़ के साथ माइक्रो ड्राइव/सिलिकॉन जांच कोडांतरण खींच, पीछे खोल भाग जा ।
  6. सफाई उपकरण के साथ सिलिकॉन जांच साफ ।

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Representative Results

एक माउस को पहले एक दो मीटर लंबे cues (चित्रा 1C) से रहित बेल्ट पर चलने के लिए प्रशिक्षित किया गया था । इलेक्ट्रोड आरोपण के बाद, एक ही लंबाई के एक नए बेल्ट, लेकिन पेश cues के 3 जोड़े ट्रेडमिल पर स्थापित किया गया था, क्रम में allocentric स्थानिक निरूपण12उत्पंन करने के लिए,14। ब्रॉडबैंड संकेतों ३०,००० हर्ट्ज की एक नमूना दर पर दर्ज किया गया, एक २५०-चैनल रिकॉर्डिंग प्रणाली का उपयोग कर (USB अंतरफलक बोर्ड और कस्टम बनाया Labview इंटरफेस के साथ एम्पलीफायर बोर्ड) और दो सिलिकॉन जांच (चित्र 1a, 4 टांगों, टांगों प्रति 8 साइटों) प्रत्यारोपित CA1 और CA3 (चित्र 1b) में । इकाइयां उच्च-पास फ़िल्टर किए गए संकेतों पर एक थ्रेशोल्ड फ़ंक्शन का उपयोग कर पाया गया (0.8-5 kHz) । कक्ष आइसोलेशन अर्ध-स्वचालित स्पाइक सॉर्टिंग विधि15,16,17का उपयोग किया गया था । ट्रेडमिल के आगे/पिछड़े प्रस्ताव एलईडी और फोटो सेंसर जोड़ों का उपयोग करते हुए नजर रखी थी और रिकॉर्डिंग प्रणाली के डिजिटल इनपुट चैनलों द्वारा दर्ज की गई ।

148 ± 35 कोशिकाओं का एक औसत (± एस ई. एम) प्रत्येक सत्र में अलग किया जा सकता है, जो बीच में 38.4 ± 3.5% स्पष्ट जगह क्षेत्र गतिविधि दिखाया (चित्रा 2) । स्थान फ़ील्ड कई परीक्षणों में अपेक्षाकृत स्थिर थे, या तो रिकॉर्डिंग के आरंभिक दिन में (चित्र 2a) या cued बेल्ट (आंकड़ा 2 बी और चित्रा 2c) के लिए जोखिम के कई दिनों के बाद । स्थानिक अभ्यावेदन के विभिंन प्रकार के विचार किया जा सकता है । कुछ कक्षों में संकेतों (चित्र 2a) की पहचान से संबंधित दोहराए गए स्थान फ़ील्ड दिखाई देती हैं, जबकि अंय कक्षों में अद्वितीय स्थान फ़ील्ड (चित्र 2c)12दिखाई देता है । इसलिए, हम कई दिनों में हिप्पोकैम्पस जगह कोशिकाओं को रिकॉर्ड और जगह क्षेत्र तंत्र की विविधता, तंत्र और स्थानिक नेविगेशन, सीखने, और स्मृति के साथ जुड़े गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए दो महत्वपूर्ण आवश्यक वस्तुओं की पहचान सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1: सिलिकॉन जांच और ट्रेडमिल उपकरण । (एक) टांग और सिलिकॉन जांच के साइट लेआउट । () आरोपण स्थल । () ट्रेडमिल तंत्र और बेल्ट पर cues का लेआउट । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: जगह कोशिकाओं की पुरानी रिकॉर्डिंग. (a) स्थान फ़ील्ड का रंग कोडित प्रतिनिधित्व (ऊपर), स्पाइक ऑटो-correlogram (नीचे बाएं) और स्पाइक waveforms (नीचे दाएं) एक सेल उदाहरण के लिए 1 दिन पर दर्ज की गई । (B-C) 3 दिन () और 5 दिन () पर दर्ज की कोशिकाओं उदाहरण के लिए (क) के रूप में ही । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

इस तरह के हिप्पोकैम्पस जगह क्षेत्रों के रूप में तंत्रिका प्रक्रियाओं को समझने के लिए महत्वपूर्ण है ंयूरॉन गतिविधि की पुरानी रिकॉर्डिंग । पुरानी सिलिकॉन जांच implantantation प्रदर्शन करने के लिए हमारे दृष्टिकोण7,18,19,20 तथ्य यह है कि यह अपेक्षाकृत आसान है पर इलेक्ट्रोड पैकेज को ठीक करने से अलग है प्रयोग का अंत । जबकि जगह कोशिकाओं को आम तौर पर स्वतंत्र रूप से चलने की स्थिति में अध्ययन कर रहे हैं, ट्रेडमिल तंत्र न केवल काफी प्रयोगात्मक डिजाइन और डेटा विश्लेषण को सरल, यह भी परिशीलन के दौरान ंयूनतम संदर्भों में जगह क्षेत्र तंत्र के लिए शोधकर्ताओं की अनुमति देता है तोडऩे पशु पथ की कई पुनरावृत्तियां12। यह भी बहुत से आभासी वास्तविकता प्रणालियों का निर्माण सरल है, क्योंकि यह केवल 3 डी की आवश्यकता है, पहियों मुद्रित, एक आयामी गति सेंसर, और एक microcontroller ।

स्थिर जगह क्षेत्र गतिविधि कई दिनों से अधिक दर्ज की जा सकती है, सीखने के साथ जुड़े दीर्घकालिक नेटवर्क गतिशीलता की जांच के लिए एक महत्वपूर्ण अपेक्षित । इस संबंध में कुछ मुद्दों पर विचार किया जाना चाहिए । सबसे पहले, मस्तिष्क ऊतक अध: पतन और सिलिकॉन जांच के आसपास निशान गठन की प्रक्रिया खुद गतिविधि पैटर्न में दीर्घकालिक बदलाव पैदा हो सकता है । यह इसलिए महत्वपूर्ण है सभी शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं को ध्यान से किया जा करने के लिए मस्तिष्क के ऊतकों और रक्त वाहिकाओं को ंयूनतम क्षति का कारण । दूसरा, यह अपेक्षाकृत लगातार दिनों से अधिक व्यक्तिगत कोशिकाओं को ट्रैक करने के लिए मुश्किल है, क्योंकि इलेक्ट्रोड की14मस्तिष्क में बहती है । इस संबंध में, इमेजिंग तकनीक जैसे दो-फोटॉन माइक्रोस्कोपी और माइक्रो-एंडोस्कोपी बेहतर अनुकूल हो सकता है, सेल पहचान के रूप में आकृति विज्ञान और स्थानिक कोशिकाओं से पता लगाया जा सकता है21,22,23 . उंहोंने यह भी दर्ज की कोशिकाओं की संख्या की अवधि में एक बड़ी उपज की अनुमति और सेल जीन अभिव्यक्ति24के बारे में प्रत्यक्ष जानकारी प्रदान करते हैं । हालांकि, इमेजिंग तकनीक काफी आक्रामक है जब गहरी मस्तिष्क क्षेत्रों का संबंध है और एक कार्रवाई की क्षमता को हल नहीं कर सकते है क्योंकि वे मुख्य रूप से कैल्शियम संकेतों पर निर्भर हैं । इसलिए, अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए एक इष्टतम समाधान के लिए दोनों ऑप्टिकल और electrophysiological दृष्टिकोण गठबंधन हो सकता है ।

अंत में, यह ध्यान देने योग्य है कि हम Neuropixels (https://www.janelia.org/lab/harris-lab-apig) और optrodes सहित इलेक्ट्रोड के अन्य प्रकारों के लिए आसानी से अनुकूलनीय हो सकता है वर्णित तकनीकों का सेट11,25 , 26, और हिप्पोकैम्पस जगह कोशिकाओं के अलावा अंय प्रयोगात्मक मॉडलों की एक श्रेणी में इस्तेमाल किया जा सकता है । 3d मुद्रण प्रौद्योगिकी में तेजी से प्रगति के साथ, आगे सुधार और रिकॉर्डिंग और व्यवहार उपकरणों के अनुकूलन अधिक से अधिक सरल और प्रयोगशालाओं के लिए सुलभ हो जाना चाहिए.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी इंस्टीट्यूशनल प्रोग्राम (प्रोजेक्ट्स No. 2E26190 और 2E26170) और ह्यूमन फ्रंटियर साइंस प्रोग्राम (RGY0089/2012) द्वारा समर्थित था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicon Probe Neuronexus Buzsabi32 Recording electrode
Recording system Intantech RHD2132/RHD2000
3D printer Asiga Pico Plus 27 High resolution printer for micro-drive
3D printer Stratasys Mojo Lower resolution printer for hat components
Stereotaxic apparatus Kopf Model 963
Binocular microscope Leica M60
Treadmill apparatus We build them

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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