تسجيل مكانياً مقيد التذبذبات في قرن آمون التصرف الفئران
Summary
ويصف هذا البروتوكول تسجيل الإمكانات الميدانية المحلية مع متعدد عرقوب يسبر السليكون الخطي. يسمح تحويل الإشارات باستخدام تحليل كثافة المصدر الحالي إعادة بناء نشاط الكهربائية المحلية في قرن آمون الماوس. مع هذه التقنية، يمكن دراسة ذبذبات الدماغ مكانياً المقيدة في الانتقال بحرية الفئران.
Abstract
الإمكانات الميدانية المحلية (طابعات الحجم الكبير) ينبثق من حركات أيون عبر الأغشية العصبية. نظراً للجهد سجلتها أقطاب طابعات الحجم الكبير يعكس الحقل الكهربائي summed كمية كبيرة من أنسجة المخ، استخراج معلومات حول النشاط المحلي يشكل تحديا. دراسة رقائق الخلايا العصبية، ومع ذلك، يتطلب موثوق بها تمييز بين الأحداث المحلية حقاً وإشارات أجرت وحدة التخزين التي تنشأ في المناطق البعيدة من الدماغ. تحليل كثافة (CSD) المصدر الحالي يوفر حلاً لهذه المشكلة بتوفير معلومات حول المصارف الحالية ومصادر مقربة من أقطاب كهربائية. في مناطق الدماغ مع الصفحي سيتوارتشيتيكتوري مثل قرن آمون، يمكن الحصول على أحادي البعد لجنة التنمية المستدامة بتقدير مشتقة الثانية المكانية طابعات الحجم الكبير. هنا، يمكننا وصف أسلوب لفبس مولتيلامينار سجل استخدام المسابير السليكون الخطي مزروع في الحصين الظهرية. وتحسب آثار لجنة التنمية المستدامة على طول السيقان الفردية للتحقيق. وهكذا يصف هذا البروتوكول إجراء لحل ذبذبات مكانياً مقيد شبكة الخلايا العصبية في قرن آمون التحرك بحرية الفئران.
Introduction
التذبذبات في طابعات الحجم الكبير خطيرة تشترك في معلومات معالجة بواسطة الدوائر العصبية. وهي تغطي طائفة واسعة من الترددات، تتراوح بين موجات بطيئة (~ 1 هرتز) تموج بسرعة ذبذبات (~ 200 هرتز)1. نطاقات التردد متميزة ترتبط بالوظائف المعرفية بما في ذلك الذاكرة والمعالجة العاطفية، والملاحة2،3،،من45،،من67. تدفق التيار عبر أغشية الخلايا العصبية تشكل الجزء الأكبر من إشارة طابعات الحجم الكبير8. الكاتيونات دخول الخلية (مثلاً عن طريق تنشيط نهايات ضادات جلوتاماتيرجيك) تمثل المصارف الحالية نشطة (كما يترك تهمة المتوسطة خارج الخلية). وفي المقابل، يصور التدفق الصافي مقابل إيجابية إلى الوسط خارج الخلية، على سبيل المثال بالتنشيط من الاشتباكات العصبية المثبطة جابايرجيك، مصدر الحالية نشطة في هذا الموقع. في قطبانيه العصبية، المقترنة المصارف الحالية مع مصادر سلبية، والعكس بالعكس بسبب تعويض التيارات التي تؤثر على الغشاء المسؤول في مواقع بعيدة.
يمكن أن يؤدي أيضا إلى الجهد الكبير أو في قطب تسجيل مجال الكهربائية التي تنتجها العمليات العصبية البعيدة وقد وبالتالي يعتبر كذبا كحدث محلي. هذا التوصيل الحجم يشكل تحديا خطيرا لتفسير الإشارات طابعات الحجم الكبير. تحليل لجنة التنمية المستدامة يوفر معلومات حول المصارف الحالية المحلية والمصادر الأساسية لطابعات الحجم الكبير إشارات، ويشمل ذلك وسيلة الحد من تأثير حجم التوصيل8. في هياكل مغلفة مثل قرن آمون، ويمكن الحصول أحادي البعد لجنة التنمية المستدامة إشارات المشتقة المكانية الثانية من طابعات الحجم الكبير سجل من مسافة واحدة أقطاب ترتيب عمودي إلى طائرات الصفحي9. أتاح ظهور المسابير السليكون الخطية المتاحة تجارياً الباحثين استخدام أسلوب لجنة التنمية المستدامة لدراسة النشاط المحلي التذبذب في قرن آمون. على سبيل المثال، وقد ثبت أن ذبذبات غاما متميزة تبرز بصورة خاصة بطبقة في المنطقة CA110. علاوة على ذلك، حددت لجنة التنمية المستدامة تحليل المستقلة بؤر النشاط غاما في الطبقة الرئيسية الخلية المغزلي المسنن11. الأهم من ذلك، كانت هذه النتائج الظاهر في لجنة التنمية المستدامة المحلية ولكن ليس في طابعات الحجم الكبير إشارات فقط. وهكذا يوفر تحليل لجنة التنمية المستدامة أداة قوية لاكتساب المعرفة في عمليات سليكون الحصين.
في هذا البروتوكول، ونحن توفير دليل شامل للحصول على إشارات لجنة التنمية المستدامة أحادي الأبعاد مع تحقيقات السليكون. هذه الأساليب سوف تمكن المستخدمين من التحقيق في أحداث التذبذب المترجمة في قرن آمون الفئران يتصرف.
Protocol
Representative Results
Discussion
أدلة متزايدة تشير إلى أن ذبذبات الدماغ في الدوائر العصبية هيبوكامبال تحدث في النطاقات المكانية المنفصلة10،،من1116. تحليل لجنة التنمية المستدامة يخفض بشكل كبير تأثير حجم التوصيل، شرطا حاسما لدراسة الأحداث المحلية التذبذب. مع هذا الفيديو، ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن ممتنون كارين وينتيرهالتير و Semmler كرستين للمساعدة التقنية. وأيد هذا العمل مجموعة التميز برينلينكس-برينتولس (EXC 1086) مؤسسة البحوث الألمانية.
Materials
| 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 |
References
- Buzsáki, G., Draguhn, A. Neuronal oscillations in cortical networks. Science. 304 (5679), 1926-1929 (2004).
- Keefe, J., Recce, M. L. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).
- 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).
- 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).
- 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).
- Karalis, N., et al. 4-Hz oscillations synchronize prefrontal-amygdala circuits during fear behavior. Nature Neuroscience. 19 (4), 605-612 (2016).
- Khodagholy, D., Gelinas, J. N., Buzsáki, G. Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus. Science. 358 (6361), 369-372 (2017).
- 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).
- 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).
- Lasztóczi, B., Klausberger, T. Layer-specific GABAergic control of distinct gamma oscillations in the CA1 hippocampus. Neuron. 81 (5), 1126-1139 (2014).
- 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).
- Franklin, K. B. J., Paxinos, G. . The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2007).
- Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).
- Kajikawa, Y., Schroeder, C. E. How local is the local field potential?. Neuron. 72 (5), 847-858 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
