Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak

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

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.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Sauer, J. F., Strüber, M., Bartos, M. Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice. J. Vis. Exp. (137), e57714, doi:10.3791/57714 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Yerel alan potansiyel (LFP) den iyon hareketleri sinirsel membranlar arasında çıkar. Beyin dokusu büyük miktarda toplam elektrik alanı LFP elektrotlar tarafından kaydedilen gerilim yansıtır beri yerel etkinlik hakkında bilgi ayıklama meydan okuyor. Nöronal Mikri şemalar okuyan, ancak, gerçekten yerel etkinlikler ve uzak beyin alanlarında kaynaklanan cilt yürütülen sinyalleri arasında güvenilir bir ayrım gerektirir. Geçerli kaynak yoğunluğu (CSD) analiz geçerli lavabolar ve elektrotlar civarında kaynakları hakkında bilgi sağlayarak bu sorunu için bir çözüm sunuyor. Beyin alanlarda laminer cytoarchitecture hipokampus gibi tek boyutlu CSD LFP ikinci kayma türevi hesaplanıyor tarafından elde edilebilir. Burada, dorsal hipokampus implante doğrusal silikon sondalar kullanarak kayıt multilaminar LFPs için bir yöntemi açıklanmaktadır. CSD izlemeler sonda bireysel shanks hesaplanır. Bu iletişim kuralı böylece serbestçe fare hareket dağınık şekilde sınırlı nöronal ağ salınım oluşur içinde çözmek için bir yordam açıklanır.

Introduction

LFP salınımlarını kritik bilgi işlem tarafından nöronal devreler katılmaktadırlar. Bunlar frekanslar, yavaş dalgalar (~ 1 Hz) hızlı dalgalanma salınımları (~ 200 Hz)1' e kadar geniş bir yelpazede kapsar. Farklı frekans bantlarında bellek, duygusal işleme ve gezinti2,3,4,5,6,7gibi bilişsel fonksiyonları ile ilişkilidir. Nöronal membranların genelinde geçerli akış LFP sinyal8en büyük bölümünü oluşturmaktadır. (Şarj hücre dışı ortama bırakır gibi) hücre (Örneğin glutamatergic eksitatör sinapslarda aktivasyonu üzerinden) girerek Özellikler etkin bir geçerli alıcıyı temsil eder. Buna ek olarak, örneğin tarafından GABAergic inhibitör sinapslarda, aktivasyonu hücre dışı ortama olarak pozitif net akışı etkin bir geçerli kaynak bu konumda gösteriyor. Nöronal dipoller içinde geçerli lavabolar ve tersi pasif kaynakları ile membran şarj uzak sitelerdeki etkileyen akımlar dengelemesi nedeniyle eşleştirilmiş.

Uzaktan nöral işlemler tarafından üretilen elektrik alanı da önemli voltaj deplasmanlar kayıt elektrot üzerinde neden olabilir ve böylece yanlışlıkla yerel bir olay olarak kabul olabilir. Bu ses iletim LFP sinyalleri yorumlanması için ciddi bir meydan okuma teşkil etmektedir. CSD analiz sinyalleri ve bu nedenle cilt ve tel8etkisini azaltmak için bir araç oluşur yerel geçerli lavabo ve LFP temel kaynakları hakkında bilgi sağlar. Lamine yapılarda oluşur gibi tek boyutlu CSD sinyalleri tarafından düzenlenmiş eşit uzaklıkta Elektrotlar dikey laminer uçak9' a kaydedilen LFP ikinci kayma türevi alınabilir. Piyasada bulunan doğrusal silikon sondalar gelişiyle araştırmacılar eğitim hipokampüs faaliyete yerel salınım CSD yöntem kullanmak için izin verdi. Örneğin, farklı gama salınımlarını CA1 alan10katman özgü şekilde ortaya kanıtlanmıştır. Ayrıca, CSD analiz dentat gyrus11asıl hücre tabakası faaliyete gama bağımsız sıcak noktalar tespit etti. Önemlisi, bu bulgular sadece yerel CSD ama değil LFP sinyalleri belirgin değildi. CSD analiz böylece hipokampüs microcircuit operasyonlarında anlayış kazanmak için güçlü bir araç sağlar.

Bu protokol için silikon sondalar ile tek boyutlu CSD sinyalleri almak için kapsamlı bir rehber sağlar. Bu yöntemler davranıyor fareler hipokampus yerelleştirilmiş salınım olayları araştırmak kullanıcıların olanak tanır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm yöntemleri yaşayan hayvanları içeren Regierungspräsidium Freiburg Alman hayvan refah Yasası uyarınca tarafından onaylanmıştır.

1. hazırlıkları

  1. Tasarım ve silikon sonda ve elektrot bağlayıcı implantasyon işlemi sırasında geçici taşıyan bir uygun ekleme aracı inşa. İçin bir örnek özel yapılı ekleme aracı bkz: Şekil 1 .
  2. Dikkatlice ambalajından seramik uçlu forseps kullanarak silikon sonda ve elektrot konektöründen serbest bırakın.
  3. Bağlayıcı kartını çıkarın ve güvenli bir şekilde bir stand için bağlı bir timsah kelepçe ile düzeltmek.
  4. Bir stereoscope kullanarak, sondayı ekleme aracı ile seramik uçlu forseps ile hizalayın. Sonda ekleme aracı için tutkal bir cauterizer ile erimiş parafin bir ~ 2 mm tabaka uygulayın. Bu işlem sırasında sonda shanks dokunmak ilgilen.
  5. Standart yapışkan bant kullanarak ekleme aracı mili elektrot konektöre düzeltmek. Not üreticiye bağlı olarak, zemin teller implantasyon öncesinde elektrot bağlayıcı kuruluna lehimli gerekebilir. Yalıtım bakır tel vernik izolasyonlu Kalay lehim lehimleme demir (400 ° C) ile uygulanan kullanarak iki kısa parçaları kaldırın. Elektrot bağlayıcı kurulu uygun yuvaları için zemin teller lehim.
  6. İki ek parça bakır tel izolasyon kaldırın. Üç kez etrafında bir paslanmaz çelik vida (1 mm çapında, 2 mm uzunluk) her çıplak bakır tel sarın. Akı çelik Lehimleme için uygun uygulamak ve vidalı kapak altına bakır tel lehim. Emin olun alt yarısı vida dişi kalıntılarının Kalay lehim ücretsiz.
  7. Standart bir multimetre tel ve vida arasında elektriksel temas denetlemek için kullanın.
  8. % 70 etanol daldırma tarafından silikon sonda ve zemin vida shanks dezenfekte (10 s).
  9. Bir koruyucu kapak sonda implant için bir plastik Pasteur pipet Başkanı ikiye keserek hazırlayın.

2. implantasyonu ameliyatı

  1. Cerrahi aletler (makas, ince uçlu forseps, cerrahi kelepçeler) sıcak boncuk ısıtıcı ile sterilize. Yüzeylerin % 70 etanol ile silin.
  2. Anestezi % 3 isoflurane ~ 1 L/dak teslim oksijen ile neden.
    1. Bakım için 1-%1.5 isoflurane kullanın. İsoflurane konsantrasyon cerrahi tolerans ulaşmak için gereken Not hayvan hayvan değişebilir.
    2. Hayvan parmak pinching için yanıt vermek başarısız olduğunda istikrarlı cerrahi toleransı elde edilir. Fare solunum hızı izlemek ve isoflurane konsantrasyonu ayarlayın.
    3. Hayvanın gözleri kurumasını önlemek için merhem uygulamak.
  3. Stereotaksik bir çerçeve içinde fare yavaşça belgili tanımlık kulak kanal kulak çubukları ekleyerek bağlayın. Fare Başkanı kulak çubuklarıyla stabil bir kez, bir ağız parçası sürekli isoflurane teslimat için burun üzerine getirin. Fare havlu veya yastık ısıtma yastığını yerleştirin ve buprenorfin subkutan enjekte (ameliyat sonrası analjezi sağlamak için 0,05 - 0,1 mg/kg vücut ağırlığı).
  4. Standart bir tıraş makinesi ile kafasını tıraş ve cilt % 70 etanol ile dezenfekte. Cerrahi makas kullanarak, kafatasının orta çizgi boyunca deri içine bir kesi yapmak ve deri cerrahi kelepçeler kullanarak açın.
  5. Hayvan kafasını düzey bregma ve lambda stereotaksik hizalama araç yardımı ile hizalamak. 50'den az µm arasında bregma ve lambda yükseklik uzaklığı olmalıdır. Ayrıca, tanımlanan düzeye, başından bregma kafatası, gelen Derinlik ölçme tarafından medyolateral eksen boyunca yüzeye mesafeler sol ve sağ (Örneğin, 1 mm sol ve sağ tarafında bregma). Baş eğim ayarlayın.
  6. %3 hidrojen peroksit ile baş temiz ve steril pamuk mendil ile Kuru silin.
  7. Kranyotomi bir uygun stereotaksik atlas12kullanarak bregma göre konumunu belirler.
  8. Bir 0.9 mm matkap kafası kullanarak, iki vida kemik zemin ve başvuru vida yerleştirmek için beyincik üzerinde delik. Ayrıca, 1-3 delik ankraj cıvataları için altlık disk implant dengelemek için arzu edilir. Bağlantı vidaları konumunu kranyotomi konumuna bağlıdır. Hipokampüs içine implantasyon için üzerinde kontralateral parietal ve Ipsilateral frontal korteks bağlantı vidaları yerleştirin. Uygun bir tornavida kullanarak kemik vidaları yerleştirin. Beynine nüfuz değil için dikkat ediniz.
  9. Kranyotomi implantasyon yan etrafında dikdörtgen bir alanda matkap ile yavaş yavaş kafatası incelmesi gerçekleştirin. Sık sık kemik sterilize edilmiş fosfat tampon (PB) ile nemlendirin. Kalan inceltilmiş kafatası yavaşça deldi ve ince (27 G) enjeksiyon iğne ve bir çift cımbız yardımıyla kaldırıldı.
  10. Dikkatle dura mater bir ince (27 G) enjeksiyon iğneyle delip. İğne ucu cımbız bir çift ile bükme tarafından küçük bir kanca oluşturur ve beyin zarı çıkarılması için çekin. PB beyin yüzey kurumasını önlemek için geçerlidir.
  11. Stereotaksik bir tutucu elektrot ekleme aracı montaj, bregma tarihinde sonda sıfır ve sonda stereotaksik koordinatları kranyotomi üzerinde taşımak. Yavaş yavaş beyin yüzeye nüfuz. Sonda milleri değil viraj emin olun. Kan damarları Reproduction kaçının.
  12. Yavaşça sonda ~ 200 µm yukarıda istenen derinlik kadar indirin. Kranyotomi ve shanks sterilize vazelin ile silikon inceleyebilirsek koruma için kapağı. Diş çimento demir vida için sonda Bankası kafatasında düzeltmek için geçerlidir.
  13. Şu çimento uygulamadan sonra yavaş yavaş hedef derinlik de sonda taşımak. Sonra uygulama çimento sonda yanal hareketi azaltır ve minimal doku hasarı hedef alan sağlar son ~ 200 µm ilerleyen. Not kullanılan çimento kür zaman bu adımı Protokolü'nün etkileyebilir. Hızlı bir şekilde kür çimento, bu adımı atlayın ve doğrudan zarar görmemesi için silikon sonda için hedef derinlik için sonda implant.
  14. Çimento tedavi vardır sonra balmumu ile bir cauterizer erime ekleme aracı sonda bırakın.
  15. Ekleme aygıt bağlayıcı Kurulu yayın ve ekleme işleyiciye bağlı bir timsah kelepçe kullanarak kafatası üzerinde uygun bir yerde konumlandırın. Hipokampüs içine sonda implantasyon durumunda kontralateral paryetal kemik üzerinde bağlayıcı kartını yerleştirin. Diş çimento kullanarak kafatası bağlayıcı kuruluna düzeltmek.
  16. İki vidayı beyincik üzerinde bağlı kablo bağlayıcı gemide zemin ve başvuru teller lehim.
  17. Doğru yüksekliği için koruyucu kapak trim ve silikon sonda yerleştirin. Bağlayıcı kartına ve diş çimento, maruz kafatası çevresindeki deri kaçınarak kullanarak Kafatası kapağını düzeltmek. İmplantasyon site çevresindeki deri dikiş genellikle gerekli değildir.

3. ameliyat sonrası kurtarma

  1. En az 2 gün (Örneğin subkutan enjeksiyonlari buprenorfin her 6 h gündüz sırasında ve içme suyu gecede carprofen (4-5 mg/kg vücut ağırlığı) ile kombine subkutan her 24 h) için uygun analjezik tedavi uygulanır. Tek-konut için implant zarar önlemek için önerilir.
  2. Kurtarma için en az bir hafta izin. İle yerel hayvan refah genel kurallara bakın.

4. veri toplama

  1. Kayıt LFPs bir komütatör bağlı bir uygun veri toplama sistemi kullanarak fareler serbestçe hareket. LFPs elde etmek için 1-5 kHz örnekleme sıklığı kullanmak. Tek-unit deşarj LFP ile birlikte kaydedilecek daha yüksek örneklendirme oranı (20-30 kHz) gereklidir.
  2. Çevrimdışı analiz için tek tek kanalları ham kayıt dosyaları depolar.

5. Histoloji

  1. Kayıt tamamlandıktan sonra derin hayvan (intraperitoneally enjekteÖrneğin 2 g/kg vücut ağırlığı üretan) anestezi. Anestezik devlet pinching tırnağa yanıt eksikliği onaylayın.
  2. Fare transcardially standart intracardial perfüzyon yöntemleri13kullanarak % 4 paraformaldehyde tarafından (~ 10 dk) ardından buz gibi fosfat tamponlu tuz (~ 1 dk) ile sıvı. Perfüzyon önce kayıt sitelerin elektrolitik lesioning tarafından gerçekleştirilen (10-20 V sabit voltaj 1 için uygulayarakÖrneğin s). Alternatif olarak, implantasyon kimlik izlemek için kullanılmadan önce floresan boyalar için şaftlı ipuçları uygulanan. Silikon sondalar farklı tipleri ile en iyi sonuçları elde etmek için elektrot pozisyonları tanımlaması için çeşitli yöntemler test tavsiye edilir.
  3. Beyin bölümleri (~ 100 µm) kesme ve dilimleri 4'-6-diamidino-2-PB (her 10 dakika oda sıcaklığında) üç yıkama adımda takip phenylindole (DAPI, 1 µg/mL) ile leke.
  4. Bölümleri bir mikroskop slaytta yer, orta katıştırma bir damla uygulamak ve bir kapak notu bölümle kapak. Oda sıcaklığında gömme orta kuru gecede izin.
  5. Bir epifluorescence veya confocal mikroskop lazer tarama kullanarak kayıt siteleri konumunu belirleyin.
  6. Daha fazla kullanım için silikon sonda düzeltmeye çalış için sonda bir timsah kelepçe ile tutun ve dikkatli bir havya (400 ° C) ile diş çimento erime sonda gelen kürek bırakın. Bu işlem sırasında sonda shanks dokunmak kendine iyi bak!
  7. Enzimatik solüsyona tarafından takip sonda (~ 80 ° C, 15 dk) sıcak distile suda yıkayın (%1 Tergazyme distile su, oda sıcaklığında 30 dakika) ve başka bir çamaşır adım distile su (15 dk). Sonda kurtarma başarı oranını düşük olduğuna dikkat edin.

6. CSD Analizi

  1. Bir uygun analiz ortamı (Örneğin Python), ikinci kayma türevi bıçak boyunca yaklaşıldığıdır tarafından bireysel bir şaft CSD için dönüştürme LFP verileri kullanarak
    Equation
    Burada LFPn, t zaman t nth elektrot LFP İşaretimle, Δz arası elektrot aralığı. N-1 ve n+ 1 işlemleri nedeniyle, bıçağı ilk ve son elektrotlar CSD, sonda yerleştirme sırasında dikkate alınacak olan tahmin edilebilir değil olduğunu unutmayın. Zaman içinde (bakınız ek kod dosyası) yineleme sırasında elektroda CSD işaretimi hesaplar kod kısa bir parçasını kullanarak yaklaşım formül uygulamak.
  2. Elde edilen CSD sinyal daha fazla analiz (bant geçiren filtre uygulayarak belirli frekans bantlarında beyin titreşimler, eğitimÖrneğin, ) kullanın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 1 ekleme aracı silikon sondalar implantasyon için kullanılan göstermektedir. Kayıtları kronik implante silikon sondalar CA1 alan hedefleme ve dentat gyrus granül hücre tabakası Şekil 2' de gösterilmiştir. LFPs sonda shanks--dan homecage içinde serbest dolaşımı sırasında kaydettik. Cilt ve tel etkisini en aza indirmek için elde edilen sinyalleri sonda (Şekil 2BD) her bıçak CSD için dönüştürüldü. Şekil 2Biçinde gösterilen ilk örnekte, tek bir keskin dalga dalgalanma CA1, stratum radiatum önemli bir geçerli lavaboda olay yol açar. Şekil 2C-Egörüntülenen ikinci örnekte dentat gyrus (yan mesafe 400 µm) granül hücre tabakası iki farklı sitelerden kaydettik. Yüksek-Gama grup yerel gama patlamaları granül hücre katmanı (Şekil 2B; kırmızı kayıt sitesi) yer alan iki kayıt site birinde açığa CSD sinyal 60-80 Hz bant filtre uygulayarak izole. Not Yerel gama salınım etkinlik yalnızca CSD (2D rakam, sağ) kaydedilen sinyal dönüştürme sonra algılanabilir. Şekil 2E ayrı dönemleri sırasında gama salınım her iki kayıt site üzerinde kendi faz (Şekil 2E, sol) veya genlik (Şekil 2E, orta) farklı aynı kayıt gösterir. En sağdaki örnek bir dönem eşitlenmiş gama faaliyet her iki kayıt sitelerinde görüntüler. Bu örnekler CSD analiz yerel etkinliğini analiz boyut hem de dikey yönde yalıtma kapasitesine sahip olduğunu göstermektedir. Daha fazla bu merkezi kavramı göstermek için biz bir deney iki shanks (ı ve II) beş kayıt siteleri ile oluşan bir silikon sonda her Şekil 2' de gösterilen sonuçları için benzetme ile modellenmiştir. Bizim modelinde, sonda dentat gyrus ı (Şekil 3) yükselen kayıt shank 4 sitenin yanındaki granül hücre katmanındaki bir yerel gama salınım ile yerleştirilir. Doku boyunca homojen ses iletim varsayarsak, yerel salınım, genlik filtre uygulanmış bir sürümünü (Şekil 3 c) diğer tüm kayıt sitelerdeki LFP içinde kaydedilecektir. Ancak, her iki shanks boyunca CSD çözümlemesini açıkça gamma VERSIYONU (şekil 3D) odağı yalıtır. Ayrıca, küçük aynı bıçağı sitelerinde kayıt, CSD arasında küçük crosstalk arasındaki mesafe shanks (Şekil 3EF) komşu sinyalleri.

Figure 1
Şekil 1: resim ekleme aracı'nın. Silikon sonda bir timsah kelepçe tabanına yapıştırılmış bir böcek PIN bağlı olduğu. Şaft sahibinin stereotaksik mikro harika implantasyon için eklenebilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: CSD analizinde hipokampüs temsilcisi sonuçlarını. A: dört-SAP silikon probe (bıçak aralığı 400 µm, elektrot aralığı 100 µm, 8 elektrotlar/şaft) oluşan bir elektrot dizi alan cornu ammonis 1 (CA1) implante. Shanks A-C çapraz tabaka oriens (o), stratum pyramidale (p) ve stratum radiatum (r). HF: hipokampal çatlak. DG: dentat gyrus. B: LFP (siyah izleri) ve CSD (CA1 üç shanks, spontan bir keskin dalga içeren bir 200 ms dönem sırasında renk kodlu) dalgalanma olay. Stratum radiatum önde gelen geçerli lavaboda unutmayın. LFP ölçek çubuğu: 2 mV. C: bir silikon sonda DG kayıt örneği. Shanks A ve B DG nüfuz. CA3: cornu ammonis alan 3. Elektrolitik lezyonlar elektrot parça etiketlemek için kayıt işleminden sonra yapıldı. D: elektrot shanks hipokampal anatomi ile ilgili olarak, çizim. İki dağınık şekilde kayıt LFP granül hücre katmanı (kırmızı ve mavi site kayıt) ayrılmış siteleri öneriyor gama salınımları (60-80 Hz) (solda) her iki site arasında eşitlenir. Ancak, aynı zaman aralığının CSD sinyalleri odak Gama 'sıcak nokta' (sağ) kırmızı kayıt siteye sınırlı ortaya koyuyor. Her iki kayıt site CSD sinyalleri aynı ölçeğinde çizilir. E: CSD ama değil LFP sinyalleri tespit faz (solda) ve genlik eşzamansız (orta) her iki kayıt siteler arasında geçen süreler. Dönem sağ tarafta kısa bir dönem eşitlenmiş gama faaliyet gösterir. İz üstünde belgili tanımlık dip faz farkı (radyan cinsinden Δ-faz) ve genlik fark dizin (genlikleri ile 1 -1 arasında bir aralığa her zaman noktasında toplamına bölünmesiyle her iki kayıt site arasındaki genlik fark olarak tanımlanan Ampl. Endeks,) göstermek için LFP (gri) ve CSD (siyah) izler. Tüm üç örnek 30 ms uzun ve 400 Bayan panelleri C ve D içinde meydana gelen Strüber ve ark. 201711 altında Creative Commons (https://creativecommons.org/Licenses/by/4.0/) adapte vardır. Her iki kayıt site CSD sinyalleri her bireysel panelinde aynı ölçekte çizilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3: modeli deneme ile simüle odak 40 Hz salınım dentat gyrus granül hücre katmanı içinde. A: bir modeli silikon sonda ile Dşaftlı uzaklıkta iki shanks = 400 µm ve beş kayıt siteleri bulunan Delektrot mesafelerde = 100 µm dentat gyrus yerleştirilir. B: kayıt incik yanında 4 ben, fokal 40 Hz salınım sinüsoidal dalga biçimi olarak simüle artı Gauss sitedir beyaz gürültü. Tüm diğer siteler, sadece gürültü indüklenen. Parametreler: gama genlik: 1 mV; Standart sapma gürültü: 0,05 mV; Zamansal Çözünürlük: 10 kHz. C: Biz ses iletim ekstraselüler uzayda genlik filtreleme etkisini basitleştirilmiş bir şekilde genlikleri gama negatif bir üstel çürüme ile 500 µm bir doku alan sabiti olarak modellenmiştir. Tam parametreleri düzgün LFP sinyalleri yanal yayılmasını açıklayan son derece tartışmalı14vardır. Ancak, bizim tahmin bir neocortical gama salınım tutarlılık çalışma15veri de uyuyor. Elde edilen LFP içinde aslında fokal salınım birkaç kayıt sitesi kapsar. D: verilen CSD denklemi kullanarak bireysel Miller boyunca CSD Analizi gerçekleştirdikten sonra salınım ancak özgün konumda görülür. E: Güç spektral yoğunluk analiz LFP (sol, kırmızı) ve ben (noktalı çizgi) ve II (sürekli çizgi) shank 4 sitelerinde kayıt CSD izlemeler (sağ, mavi). CSD analiz doğru ben LFP şaftlı II faaliyete önemli birim yürütülen salınım içerir sinyal sap üzerinde yerel 40 Hz salınım izole unutmayın. PSD analiz MATLAB'ın pwelch işlevi kullanılarak gerçekleştirildi. F: 400 µm azaltılmış bir yetenek odak etkinliği yalıtmak için CSD incelemenin sonuçlarını için bireysel shanks sitelerinde kayıtları arasındaki mesafeyi artırarak. Simülasyon ve analiz gerçekleştirilen MATLAB 7.10 kullanarak. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Artan kanıtlar beyin salınım içinde hipokampal nöronal devreler ayrık mekansal etki10,11,16' meydana gösterir. CSD analiz cilt ve tel, yerel salınım olaylar çalışma için çok önemli bir önkoşul etkisi önemli ölçüde azaltır. Bu video ile biz silikon sondalar CSD veri analizi için farenin hipokampus içine yerleştirilmesi için bir kılavuz sağlar. CA1 ve dentat gyrus yerelleştirilmiş gama salınım keskin-dalga dalgaların, CSD sinyallerin temsilcisi örnekler gösterir. Ancak, bu iletişim kuralını teta veya solunum ile ilgili ağ salınımlarını17gibi diğer hipokampal salınım aktivite desen çalışması için de kullanılabilir.

İmplantasyon başarısı en önemlisi hayvan stereotaksik çerçeve kafasına doğru hizalaması bağlıdır. Stereotaksik yuvasına sabitlenmiş bir enjeksiyon iğne başından anterioposterior ve medyolateral yön sapması ölçmek için kullanın. Biz sırayla bregma ve lambda dokunma ve herhangi bir uzaklık stereotaksik çerçeve devirme tarafından her iki puan yükseklikleri arasında telafi etmek için iğne hareket. Benzer şekilde, sol ve sağ bregma ile 1 mm yükseklikte Ölçme kare sağa sola eğerek ayarlanabilir herhangi bir medyolateral uzaklığı belirtir. Uzaklıklar < 50 µm iyi implantasyon sonuçları için tavsiye edilir.

Sonda tasarım seçimi başka bir kritik yönüdür. Bizim simülasyonlar yerel etkinlikler yalıtmak için yeteneği elektrot aralığı artan ile azalma gösterir. Başarıyla 25 ile 100 µm elektrot aralığı ve 250 ve 400 µm şaftlı aralığı11ile silikon sondalar kullanarak yerelleştirilmiş gama salınım olayları izole ettim. Bu ölçümler böylece sonda tasarımı için iyi bir başlangıç noktası sağlar.

Silikon sondalar yüksek maliyeti göz önüne alındığında, re-usability kayıt probları, şu anda bir sınırlayıcı faktördür. Yöntem tanımlamak burada prensipte sonda kurtarma için izin verir. Ancak, biz sadece başarıyla sonda kaydettikten sonra bir durumda, bu yordam başarı oranının çok düşük olduğunu belirten kurtarıldı. Protokolü'nün gelecekteki gelişme sonda kurtarma18kolaylaştırmak için tasarlanmış mikro-diskler kullanımı içerebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgements

Karin Winterhalter ve Kerstin Semmler için teknik yardım için sana şükrediyoruz. Bu eser küme mükemmellik BrainLinks - BrainTools (hariç 1086) Alman Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Crocodile clamp with stand Reichelt Elektronik HALTER ZD-10D
Silicon probe Cambridge Neurotech P-series 32
Stereoscope Olympus SZ51
Varnish-insulated copper wire Bürklin Elektronik 89 F 232
Ground screws Screws & More GmbH (screwsandmore.de) DIN 84 A2 M1x2
Flux Stannol 114018
Ceramic-tipped forceps Fine Science Tools 11210-60
Paraffine Wax Sigma-Aldrich 327204
Cauterizer Fine Science Tools 18010-00
Soldering iron Kurtz Ersa OIC1300
Multimeter Uni-T UT61C
Ethanol Carl Roth 9065.1
Pasteur pipettes Carl Roth EA65.1
Heat sterilizer Fine Science Tools 18000-45
Stereotaxic frame David Kopf Model 1900
Stereotaxic electrode holder David Kopf Model 1900
Isoflurane Abbvie B506
Oxygen concentrator Respironix 1020007
Buprenorphine Indivior UK Limited
Electrical shaver Tondeo Eco-XS
Heating pad Thermolux 463265/-67
Surgical clamps Fine Science Tools 18050-28
Hydrogen peroxide Sigma-Aldrich H1009
Sterile cotton wipes Carl Roth EH12.1
Drill Proxxon Micromot 230/E
21G injection needle B. Braun 4657527
Phosphate buffer/phosphate buffered saline
Stereotaxic atlas Elsevier 9.78012E+12
Surgical scissors Fine Science Tools 14094-11
Surgical forceps Fine Science Tools 11272-40
27G injection needles B. Braun 4657705
Vaseline
Dental cement Sun Medical SuperBond T&M
Carprofen Zoetis Rimadyl 50mg/ml
Recording amplifier Intan Technologies C3323
USB acquisition board Intan Technologies C3004
Recording cables Intan Technologies C3216
Electrical commutator Doric lenses HRJ-OE_FC_12_HARW
Acquisition software OpenEphys (www.open-ephys.org) GUI allows platform-independent data acquisition
Computer for data acquisition
Analysis environment Python (www.python.org) allows platform-independent data analysis
Urethane Sigma-Aldrich
Vibratome Leica VT1000
Microscope slides Carl Roth H868.1
Cover slips Carl Roth H878.2
Embedding medium Sigma-Aldrich 81381-50G
Distilled water Millipore Milli Q Table-top machine for the production of distilled water
Tergazyme Alconox Tergazyme

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Buzsáki, G., Draguhn, A. Neuronal oscillations in cortical networks. Science. 304, (5679), 1926-1929 (2004).
  2. Keefe, J., Recce, M. L. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3, (3), 317-330 (1993).
  3. Benchenane, K., et al. Coherent theta oscillations and reorganization of spike timing in the hippocampal-prefrontal network upon learning. Neuron. 66, (6), 921-936 (2010).
  4. Jadhav, S. P., Kemere, C., German, P. W., Frank, L. M. Awake hippocampal sharp-wave ripples support spatial memory. Science. 336, (6087), 1454-1458 (2012).
  5. Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D., Tonegawa, S. Successful execution of working memory linked to synchronized high-frequency gamma oscillations. Cell. 157, (4), 845-857 (2014).
  6. Karalis, N., et al. 4-Hz oscillations synchronize prefrontal-amygdala circuits during fear behavior. Nature Neuroscience. 19, (4), 605-612 (2016).
  7. Khodagholy, D., Gelinas, J. N., Buzsáki, G. Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus. Science. 358, (6361), 369-372 (2017).
  8. Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13, (6), 407-420 (2012).
  9. Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiological Reviews. 65, (1), 37-100 (1985).
  10. Lasztóczi, B., Klausberger, T. Layer-specific GABAergic control of distinct gamma oscillations in the CA1 hippocampus. Neuron. 81, (5), 1126-1139 (2014).
  11. Strüber, M., Sauer, J. -F., Jonas, P., Bartos, M. Distance-dependent inhibition facilitates focality of gamma oscillations in the dentate gyrus. Nature Communications. 8, (1), 758 (2017).
  12. Franklin, K. B. J., Paxinos, G. The mouse brain in stereotaxic coordinates. Academic Press, Elsevier. (2007).
  13. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).
  14. Kajikawa, Y., Schroeder, C. E. How local is the local field potential? Neuron. 72, (5), 847-858 (2011).
  15. Berens, P., Keliris, G. A., Ecker, A. S., Logothetis, N. K., Tolias, A. S. Feature selectivity of the gamma-band of the local field potential in primate primary visual cortex. Frontiers in Neuroscience. 2, (2), 199-207 (2008).
  16. Lastóczi, B., Klausberger, T. Distinct gamma oscillations in the distal dendritic field of the dentate gyrus and the CA1 area of mouse hippocampus. Brain Structure and Function. 222, (7), 3355-3365 (2017).
  17. Nguyen Chi, V., Müller, C., Wolfenstetter, T., Yanovsky, Y., Draguhn, A., Tort, A. B. L., Brankačk, J. Hippocampal respiration-driven rhythm distinct from theta oscillations in awake mice. Journal of Neuroscience. 36, (1), 162-177 (2016).
  18. Chung, J., Sharif, F., Jung, D., Kim, S., Royer, S. Micro-drive and headgear for chronic implant and recovery of optoelectronic probes. Scientific Reports. 7, (1), 2773 (2017).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics