Duale extrazelluläre Aufzeichnungen im Hippocampus der Maus und im präfrontalen Kortex
Summary
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung eines speziell entwickelten Aufzeichnungsgeräts und von Elektroden zur Aufzeichnung lokaler Feldpotentiale und zur Untersuchung des Informationsflusses im Hippocampus der Maus und im präfrontalen Kortex.
Abstract
Die Technik der Aufzeichnung von lokalen Feldpotentialen (LFPs) ist eine elektrophysiologische Methode, mit der die elektrische Aktivität lokalisierter neuronaler Populationen gemessen wird. Es dient als wichtiges Werkzeug in der Kognitionsforschung, insbesondere in Gehirnregionen wie dem Hippocampus und dem präfrontalen Kortex. Duale LFP-Aufnahmen zwischen diesen Bereichen sind von besonderem Interesse, da sie die Erforschung der interregionalen Signalkommunikation ermöglichen. Die Methoden zur Durchführung dieser Aufnahmen werden jedoch selten beschrieben, und die meisten kommerziellen Aufnahmegeräte sind entweder teuer oder nicht anpassungsfähig, um spezifische experimentelle Designs aufzunehmen. Diese Studie stellt ein umfassendes Protokoll für die Durchführung von Doppelelektroden-LFP-Aufzeichnungen im Hippocampus der Maus und im präfrontalen Kortex vor, um die Auswirkungen von Antipsychotika und Kaliumkanalmodulatoren auf die LFP-Eigenschaften in diesen Bereichen zu untersuchen. Die Technik ermöglicht die Messung von LFP-Eigenschaften, einschließlich Leistungsspektren innerhalb jeder Gehirnregion und der Kohärenz zwischen den beiden. Zusätzlich wurde für diese Experimente ein kostengünstiges, speziell angefertigtes Aufzeichnungsgerät entwickelt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieses Protokoll die Möglichkeit bietet, Signale mit hohen Signal-Rausch-Verhältnissen in verschiedenen Hirnregionen aufzuzeichnen, was die Untersuchung der interregionalen Informationskommunikation innerhalb des Gehirns erleichtert.
Introduction
Lokale Feldpotentiale (LFPs) beziehen sich auf die elektrische Aktivität, die aus dem extrazellulären Raum aufgezeichnet wird und die kollektive Aktivität einer lokalisierten Gruppe von Neuronen widerspiegelt. Sie weisen einen vielfältigen Frequenzbereich auf, der von langsamen Wellen bei 1 Hz bis hin zu schnellen Schwingungen bei 100 Hz oder 200 Hz reicht. Spezifische Frequenzbänder wurden mit kognitiven Funktionen wie Lernen, Gedächtnisund Entscheidungsfindung in Verbindung gebracht 1,2. Veränderungen der LFP-Eigenschaften wurden als Biomarker für verschiedene neurologische Erkrankungen, einschließlich Demenz und Schizophrenie, verwendet 3,4. Die Analyse von LFP-Aufzeichnungen kann wertvolle Einblicke in die zugrunde liegenden pathologischen Mechanismen im Zusammenhang mit diesen Erkrankungen und mögliche therapeutische Strategien bieten.
Die Dual-LFP-Aufzeichnung ist eine Technik, mit der die lokalisierte elektrische Aktivität innerhalb und zwischen zwei bestimmten Gehirnregionen gemessen wird. Diese Technik bietet eine wertvolle Gelegenheit, die komplizierte neuronale Dynamik und Signalkommunikation zu untersuchen, die innerhalb und zwischen verschiedenen Gehirnregionen abläuft. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Erkennung von Veränderungen in den neuronalen Eigenschaften einzelner Hirnregionen komplex sein kann, aber Veränderungen in der interregionalen kortikalen Kommunikation können beobachtet werden 5,6. Daher bietet die Verwendung von Dual-LFP-Aufnahmen ein wirksames Mittel, um dieses Problem zu lösen.
Die hippokampal-präfrontale Konnektivität spielt eine entscheidende Rolle bei der Modulation der kognitiven Funktionen, und Dysfunktionen wurden mit verschiedenen neurologischen Störungen in Verbindung gebracht 7,8. Dual-Elektroden-Aufzeichnungen dieser Regionen können Aufschluss über diese Wechselwirkungen geben. Leider gibt es nur begrenzte Informationen über Methoden zur Durchführung von Doppelelektroden-LFP-Aufnahmen zwischen diesen Bereichen. Darüber hinaus sind kommerziell erhältliche Aufzeichnungsgeräte in der Regel teuer und nicht an spezifische Versuchsdesigns anpassbar. Bei der herkömmlichen Methode zur Aufzeichnung von LFPs wird das Aufzeichnungsgerät mit einem abgeschirmten Kabel an Elektroden angeschlossen, die in das Gehirn eines Tieres implantiert werden. Dieser Ansatz ist jedoch anfällig für Bewegungsartefakte und Umgebungsgeräusche, die sich auf die Qualität und Zuverlässigkeit der aufgezeichneten Signale auswirken.
Dieses Protokoll beschreibt ein umfassendes Verfahren zur Durchführung von LFP-Aufzeichnungen mit zwei Elektroden im Hippocampus und im präfrontalen Kortex der Maus unter Verwendung eines kostengünstigen, speziell entwickelten Kopftisches, der auf dem Kopf des Tieres platziert werden kann. Diese Methoden ermöglichen es den Forschern, regionsspezifische oszillatorische Muster innerhalb zweier diskreter Hirnregionen zu untersuchen und den interregionalen Informationsaustausch und die Konnektivität zwischen diesen Bereichen zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das hier vorgestellte Protokoll beschreibt das Verfahren zur Konstruktion eines maßgeschneiderten Kopftisches, der speziell für die gleichzeitige Aufzeichnung von dualen lokalen Feldpotentialen (LFPs) im Hippocampus (HIP) und im präfrontalen Kortex (PFC) entwickelt wurde. Die detaillierten Schritte in diesem Protokoll bieten den Forschern ausreichende Informationen, um die Signalkommunikation sowohl innerhalb jeder Region als auch zwischen HIP und PFC gründlich zu untersuchen.
Der speziell…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von der Royal Melbourne Hospital Neuroscience Foundation (A2087) unterstützt.
Materials
| Brass tube | Albion Alloys, USA | Inside diameter of 0.45 mm |
| Carprofen | Rimadyl, Pfizer Animal Health | |
| Commercial amplifier chip | Intantech | RHD 2132 |
| Control board | Intantech | RHD recording system |
| Dental cement | Paladur | |
| Heat shrinks | Panduit | 0.8 mm diameter |
| M1.2 stainless steel screw | Watch tools | Clock and watch screw |
| Multichannel socket connector | Harwin, AU | 1.27 mm pitch, PCB socket |
| PFA-coated tungsten wires | A-M SYSTEMS, USA | Inside diameter of 150 µm |
| Phosphoric acid-based flux | Chip Quik | CQ4LF-0.5 |
| Recording software | Intantech | RHX recording software |
| Stereotactic Frame | World Precision Instruments | Mouse stereotactic instrument |
| Super glue | UHU | Ultra fast |
Referenzen
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