Summary
यह प्रोटोकॉल स्थानीय क्षेत्र की क्षमता को रिकॉर्ड करने और माउस हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में सूचना प्रवाह की जांच करने के लिए कस्टम-डिज़ाइन किए गए रिकॉर्डिंग डिवाइस और इलेक्ट्रोड के उपयोग की रूपरेखा तैयार करता है।
Abstract
स्थानीय क्षेत्र क्षमता (एलएफपी) को रिकॉर्ड करने की तकनीक एक इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल विधि है जिसका उपयोग स्थानीयकृत न्यूरोनल आबादी की विद्युत गतिविधि को मापने के लिए किया जाता है। यह संज्ञानात्मक अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण उपकरण के रूप में कार्य करता है, विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स जैसे मस्तिष्क क्षेत्रों में। इन क्षेत्रों के बीच दोहरी एलएफपी रिकॉर्डिंग विशेष रुचि रखते हैं क्योंकि वे अंतर-क्षेत्रीय सिग्नल संचार की खोज की अनुमति देते हैं। हालांकि, इन रिकॉर्डिंग प्रदर्शन के लिए तरीकों शायद ही कभी वर्णित कर रहे हैं, और सबसे वाणिज्यिक रिकॉर्डिंग उपकरणों या तो महंगे हैं या विशिष्ट प्रयोगात्मक डिजाइन को समायोजित करने के लिए अनुकूलन क्षमता की कमी. यह अध्ययन माउस हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में दोहरे इलेक्ट्रोड एलएफपी रिकॉर्डिंग करने के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है ताकि इन क्षेत्रों में एलएफपी गुणों पर एंटीसाइकोटिक दवाओं और पोटेशियम चैनल मॉड्यूलेटर के प्रभावों की जांच की जा सके। तकनीक एलएफपी गुणों के माप को सक्षम बनाती है, जिसमें प्रत्येक मस्तिष्क क्षेत्र के भीतर पावर स्पेक्ट्रा और दोनों के बीच सामंजस्य शामिल है। इसके अतिरिक्त, इन प्रयोगों के लिए एक कम लागत वाली, कस्टम-डिज़ाइन रिकॉर्डिंग डिवाइस विकसित की गई है। सारांश में, इस प्रोटोकॉल मस्तिष्क के भीतर अंतर-क्षेत्रीय सूचना संचार की जांच की सुविधा के लिए, विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में उच्च संकेत करने के लिए शोर अनुपात के साथ संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए एक साधन प्रदान करता है.
Introduction
स्थानीय क्षेत्र क्षमता (एलएफपी) बाह्य अंतरिक्ष से दर्ज की गई विद्युत गतिविधि को संदर्भित करती है, जो न्यूरॉन्स के एक स्थानीय समूह की सामूहिक गतिविधि को दर्शाती है। वे आवृत्तियों की एक विविध रेंज का प्रदर्शन, 1 हर्ट्ज पर धीमी तरंगों से 100 हर्ट्ज या 200 हर्ट्ज पर तेजी से दोलनों तक फैले. विशिष्ट आवृत्ति बैंड इस तरह के सीखने, स्मृति, और निर्णय लेने 1,2 के रूप में संज्ञानात्मक कार्यों के साथ जुड़े किया गया है. एलएफपी गुणों में परिवर्तन मनोभ्रंश और एक प्रकार का पागलपन 3,4 सहित विभिन्न न्यूरोलॉजिकल विकारों के लिए बायोमार्कर के रूप में इस्तेमाल किया गया है. एलएफपी रिकॉर्डिंग का विश्लेषण इन स्थितियों और संभावित चिकित्सीय रणनीतियों से जुड़े अंतर्निहित रोग तंत्र में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।
दोहरी LFP रिकॉर्डिंग एक तकनीक के भीतर और दो विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच स्थानीयकृत विद्युत गतिविधि को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है. यह तकनीक जटिल तंत्रिका गतिशीलता और अलग-अलग मस्तिष्क क्षेत्रों के भीतर और बीच होने वाले संकेत संचार की जांच करने का एक मूल्यवान अवसर प्रदान करती है। पहले के अध्ययनों से पता चला है कि व्यक्तिगत मस्तिष्क क्षेत्रों के न्यूरोनल गुणों में परिवर्तन का पता लगाना जटिल हो सकता है, लेकिन अंतर-क्षेत्रीय कॉर्टिकल संचार में परिवर्तन 5,6 मनाया जा सकता है। इसलिए, दोहरी एलएफपी रिकॉर्डिंग का उपयोग इस मुद्दे को हल करने के लिए एक शक्तिशाली साधन प्रदान करता है।
हिप्पोकैम्पस-प्रीफ्रंटल कनेक्टिविटी संज्ञानात्मक कार्यों को संशोधित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, और शिथिलता को विभिन्न न्यूरोलॉजिकल विकारों 7,8से जोड़ा गया है। इन क्षेत्रों की दोहरी इलेक्ट्रोड रिकॉर्डिंग इन इंटरैक्शन के बारे में जानकारी प्रदान कर सकती है। दुर्भाग्य से, इन क्षेत्रों के बीच दोहरी इलेक्ट्रोड LFP रिकॉर्डिंग प्रदर्शन करने के तरीकों पर सीमित जानकारी उपलब्ध है. इसके अलावा, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रिकॉर्डिंग डिवाइस आम तौर पर महंगे होते हैं और विशिष्ट प्रयोगात्मक डिजाइनों के लिए अनुकूलन क्षमता की कमी होती है। एलएफपी रिकॉर्डिंग के लिए पारंपरिक विधि में रिकॉर्डिंग डिवाइस को किसी जानवर के मस्तिष्क में प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड से जोड़ने के लिए एक परिरक्षित केबल का उपयोग करना शामिल है। हालांकि, यह दृष्टिकोण गति कलाकृतियों और पर्यावरणीय शोर के लिए अतिसंवेदनशील है, जो रिकॉर्ड किए गए संकेतों की गुणवत्ता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।
यह प्रोटोकॉल माउस हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में दोहरे इलेक्ट्रोड एलएफपी रिकॉर्डिंग करने के लिए एक व्यापक प्रक्रिया का वर्णन करता है, जो कम लागत वाले कस्टम-डिज़ाइन किए गए हेडस्टेज का उपयोग करता है जिसे जानवर के सिर पर रखा जा सकता है। ये विधियां शोधकर्ताओं को दो असतत मस्तिष्क क्षेत्रों के भीतर क्षेत्र-विशिष्ट दोलन पैटर्न की जांच करने और इन क्षेत्रों के बीच अंतर-सूचना विनिमय और कनेक्टिविटी का पता लगाने में सक्षम बनाती हैं।
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Protocol
इस अध्ययन को वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए ऑस्ट्रेलियाई कोड के अनुसार फ्लोरे एनिमल एथिक्स कमेटी (मेलबर्न विश्वविद्यालय, नंबर 22-025UM) द्वारा अनुमोदित किया गया था। पशु संसाधन केंद्र (ऑस्ट्रेलिया) से प्राप्त C57BL/6 नर चूहों (8 सप्ताह) का उपयोग वर्तमान अध्ययन के लिए किया गया था।
1. हेडस्टेज डिजाइन और निर्माण
नोट: हेडस्टेज पीसीबी बोर्ड एक कॉम्पैक्ट 14 मिमी x 12 मिमी चार-परत बोर्ड है जिसे सीधे जानवर के सिर पर रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक वाणिज्यिक एम्पलीफायर चिप का उपयोग करता है ( सामग्री की तालिकादेखें), और सभी डिज़ाइन और गेरबर फाइलें ऑनलाइन उपलब्ध हैं (GitHub लिंक: https://github.com/dechuansun/Intan-headstage/tree/main/pcbway)।
- निर्माता को निम्नलिखित विनिर्देश प्रदान करें: बोर्ड की मोटाई: 0.6 मिमी; न्यूनतम ट्रैकिंग/रिक्ति: 4 मील; न्यूनतम छेद का आकार: 0.2 मिमी।
- पीसीबी विधानसभा प्रक्रिया के दौरान, इस आदेश का पालन करें:
- मिलाप एम्पलीफायर चिप 350 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म हवा बंदूक सेट का उपयोग कर.
- निष्क्रिय घटकों को मिलाप करें।
- SPI कनेक्टर और इलेक्ट्रोड कनेक्टर को मिलाप करें ( सामग्री की तालिकादेखें)।
- गुणवत्ता आश्वासन के लिए माइक्रोस्कोप के तहत टांका लगाने का निरीक्षण करें। अतिरिक्त स्थिरता के लिए एपॉक्सी का उपयोग करके एसपीआई कनेक्टर को सुरक्षित करें।
- सिग्नल अधिग्रहण के लिए तृतीय-पक्ष रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर और एक नियंत्रण बोर्ड ( सामग्री की तालिका देखें) का उपयोग करें। विस्तृत निर्देशों के लिए सॉफ़्टवेयर उपयोगकर्ता मार्गदर्शिका देखें।
- डिज़ाइन किया गया हेडस्टेज 8 चैनलों का समर्थन करता है। सॉफ्टवेयर में, रिकॉर्डिंग के लिए चैनल 8, 9, 12, 13, 20, 21, 22 और 23 सक्षम करें।
2. इलेक्ट्रोड निर्माण
- विभिन्न इलेक्ट्रोड प्रकारों के लिए विशिष्ट लंबाई में पीएफए-लेपित टंगस्टन तारों ( सामग्री की तालिकादेखें) को काटें: प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स इलेक्ट्रोड (12 मिमी), हिप्पोकैम्पस इलेक्ट्रोड (10 मिमी), और ग्राउंड इलेक्ट्रोड (6 मिमी)।
- पीतल ट्यूब (सामग्री की तालिकादेखें) को 3 मिमी खंडों में काटें।
- लाइटर का उपयोग करके प्रत्येक तार के अंत में कोटिंग के 2 मिमी निकालें, फिर इलेक्ट्रोड तार को पीतल ट्यूब में सुरक्षित रूप से मिलाप करें। पीतल की ट्यूब का आंतरिक व्यास 0.45 मिमी और बाहरी व्यास 0.60 मिमी है।
- ग्राउंड इलेक्ट्रोड के लिए, इलेक्ट्रोड को M1.2 स्टेनलेस स्टील स्क्रू ( सामग्री की तालिकादेखें) मिलाप करें। टांका लगाने को बढ़ाने के लिए पेंच पर फॉस्फोरिक एसिड-आधारित फ्लक्स लागू करें। टांका लगाने के बाद, शराब का उपयोग करके पेंच को साफ करें।
नोट: टांका लगाने की प्रक्रिया के दौरान सुरक्षा के लिए दस्ताने पहनें।
3. सर्जिकल प्रक्रिया
- 3% isoflurane और 1 एल / मिनट ऑक्सीजन प्रवाह के साथ एक संज्ञाहरण कक्ष में माउस एनेस्थेटाइज.
- एक हीटिंग पैड पर संवेदनाहारी माउस प्लेस और यह एक stereotaxic फ्रेम ( सामग्री की तालिकादेखें) में सुरक्षित.
- आइसोफ्लुरेन की रखरखाव दर को 2.5-3% तक समायोजित करें और ऑक्सीजन के प्रवाह को 500 एमएल/मिनट तक कम करें। पैर की अंगुली चुटकी का उपयोग करके, सत्यापित करें कि क्या जानवर अभी भी गहरी संज्ञाहरण के तहत है।
- चमड़े के नीचे 0.5 मिलीग्राम / किग्रा पर कारप्रोफेन इंजेक्ट करें और आंखों की सुरक्षा के लिए आंखों का मरहम लगाएं।
- दाढ़ी और povidone-आयोडीन और 80% इथेनॉल का उपयोग कर माउस के सिर निष्फल.
- खोपड़ी की midline के साथ एक 8 मिमी चीरा बनाओ, चीरा क्षेत्र में संयोजी ऊतक को हटाने.
- खोपड़ी की सतह को साफ करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड लागू करें, आसपास की त्वचा को छूने के लिए सतर्क रहें।
- सटीक इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट के लिए एक ही स्तर पर ब्रेग्मा और लैम्ब्डा स्थलों को संरेखित करें (ब्रेग्मा और लैम्ब्डा वे हैं जहां धनु सिवनी कोरोनल और लैम्ब्डॉइड टांके को काटती है)।
- निर्दिष्ट निर्देशांक पर संदर्भ/ग्राउंड इलेक्ट्रोड, एंकर स्क्रू (0.9 मिमी ड्रिल गड़गड़ाहट), और सक्रिय इलेक्ट्रोड (0.3 मिमी ड्रिल गड़गड़ाहट) के लिए ड्रिल छेद।
- स्टीरियोटैक्सिक फ्रेम आर्म के लिए कस्टम-निर्मित इलेक्ट्रोड (चरण 2) संलग्न करें और सुनिश्चित करें कि यह मस्तिष्क के लंबवत है।
- हिप्पोकैम्पस CA1 क्षेत्र (एपी - 1.8 मिमी, एमएल - 1.3 मिमी, डीवी - 1.4 मिमी) में इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपित करें।
नोट: एपी, anteroposterior; एमएल, मध्यस्थ; डीवी, डोरसोवेंट्रल। - प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (एपी - 2.0 मिमी, एमएल - 0.3 मिमी, डीवी - 1.7 मिमी) में इलेक्ट्रोड आरोपण दोहराएं।
- व्यावसायिक रूप से उपलब्ध शक्तिशाली चिपकने वाला और दंत सीमेंट के साथ सुरक्षित इलेक्ट्रोड ( सामग्री की तालिकादेखें)।
- आंदोलन को रोकने के लिए दो 1.2 मिमी एंकर स्क्रू (एपी - 1.8 मिमी, एमएल -1.6 मिमी) प्रत्यारोपित करें।
- ड्यूरा मेटर, 2 मिमी पीछे और लैम्ब्डा लैंडमार्क के लिए 2 मिमी एकतरफा के साथ सीधे संपर्क में संदर्भ/जमीन इलेक्ट्रोड की स्थिति।
- इलेक्ट्रोड के पीतल ट्यूब पक्ष को बीच में जमीन इलेक्ट्रोड के साथ एक मल्टी-चैनल सॉकेट कनेक्टर ( सामग्री की तालिकादेखें) से कनेक्ट करें।
- अलगाव के लिए मध्य पिन के बाहरी हिस्से पर 0.8 मिमी गर्मी हटना टयूबिंग का उपयोग करें।
- इलेक्ट्रोड, एंकर शिकंजा, और चिपकने वाला और दंत सीमेंट के साथ कनेक्टर सुरक्षित करें।
4. पश्चात की देखभाल
- पोस्टऑपरेटिव दर्द को कम करने के लिए, तीन दिनों की अवधि के लिए दर्द के आकलन के आधार पर हर 12-24 घंटे में 5-10 मिलीग्राम / किग्रा की खुराक पर कारप्रोफेन इंजेक्ट करें।
- किसी भी रिकॉर्डिंग या प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को शुरू करने से पहले एक सप्ताह की वसूली अवधि के साथ पशु प्रदान करें.
5. रिकॉर्डिंग प्रक्रिया
- लगातार तीन दिनों के लिए, दो बार दैनिक, 15 मिनट के लिए पशु को संभालें।
- अत्यधिक दबाव लागू किए बिना धीरे उनके चारों ओर हाथ बंद करके चूहों उठाओ.
- लगातार तीन दिनों के लिए दिन में एक बार 30 मिनट के लिए जानवर के सिर पर headstage बोर्ड रखें.
- रिकॉर्डिंग के दिन, 30 मिनट के लिए रिकॉर्डिंग कक्ष में पशु acclimate.
- बाहरी विद्युत हस्तक्षेप को कम करने के लिए एक फैराडे पिंजरे के भीतर एक छोटे से रिकॉर्डिंग कक्ष में जानवर रखें. रिकॉर्डिंग के लिए कस्टम हेडस्टेज संलग्न करें।
- रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर खोलें और 2.00 kHz नमूना दर चुनें। प्रत्येक चैनल का चयन करके और स्पेस बार दबाकर 13 और 20 को छोड़कर सभी चैनलों को अक्षम करें।
- हार्डवेयर बैंडविड्थ विंडो में, निचले बैंडविड्थ को 2 हर्ट्ज और ऊपरी बैंडविड्थ को 100 हर्ट्ज पर सेट करें।
- सॉफ़्टवेयर फ़िल्टरिंग विंडो में, कम-पास फ़िल्टर को 100 हर्ट्ज और उच्च-पास फ़िल्टर को 2 हर्ट्ज पर समायोजित करें।
- Select File Name पर क्लिक करके संग्रहण पथ चुनें और फिर रिकॉर्ड पर क्लिक करें।
- एक 15 मिनट आधारभूत ईईजी रिकॉर्डिंग के बाद एक 10 मिनट आदत अवधि के साथ प्रत्येक रिकॉर्डिंग सत्र शुरू.
- आधारभूत रिकॉर्डिंग के बाद, intraperitoneal इंजेक्शन के माध्यम से दवा प्रशासन और देरी के बिना एक अतिरिक्त 30 मिनट के लिए रिकॉर्डिंग जारी है.
नोट: उपयोग की जाने वाली दवाओं के विवरण के लिए परिणाम अनुभाग देखें।
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Representative Results
यहां दिखाए गए परिणाम C57BL/6 पुरुष चूहों के चार समूहों में परीक्षण किए गए स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFPs) गुणों पर कई दवाओं के प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं (प्रत्येक समूह के लिए n = 8; आयु: 8 सप्ताह; वजन: 24.0 ± 0.42 ग्राम)। परीक्षण की गई दवाओं में एंटीसाइकोटिक ड्रग क्लोज़ापाइन, पोटेशियम चैनल मॉड्यूलेटर 4-एमिनोपाइरीडिन (4-एपी), और रेटिगैबिन, साथ ही नियंत्रण वाहन खारा शामिल थे।
जैसा कि चित्रा 1 में दिखाया गया है, माउस को एक छोटे रिकॉर्डिंग कक्ष में रखा गया था और एलएफपी को कस्टम-डिज़ाइन किए गए हेडस्टेज का उपयोग करके हिप्पोकैम्पस (एचआईपी) और प्री-फ्रंटल कॉर्टेक्स (पीएफसी) से एकत्र किया गया था। जैसा कि यह अध्ययन मुख्य रूप से थीटा और गामा आवृत्ति बैंड की परीक्षा पर केंद्रित था, रिकॉर्ड किए गए सिग्नल ने पहले 2-100 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज के भीतर प्रारंभिक बैंडपास फ़िल्टरिंग की, इसके बाद 2000 हर्ट्ज पर नमूना लिया। सिग्नल को तब कई 2 एस युगों में विभाजित किया गया था। स्पष्ट गति कलाकृतियों को प्रदर्शित करने वाले किसी भी युग की पहचान की गई और बाद में बाद की विश्लेषण प्रक्रियाओं से बाहर रखा गया। एचआईपी और पीएफसी दोनों में एलएफपी के पावर स्पेक्ट्रा के साथ-साथ एचआईपी-पीएफसी सुसंगतता को बहु-टेपर-आधारित विश्लेषण विधि9 का उपयोग करके मापा गया था। विश्लेषण में पांच स्लेपियन टेपर्स का उपयोग किया गया था, और इष्टतम वर्णक्रमीय एकाग्रता प्राप्त करने के लिए समय-बैंडविड्थ को तीन पर सेट किया गया था। 1 एस की एक स्लाइडिंग विंडो और 100 एमएस के एक कदम आकार का उपयोग समय-आवृत्ति स्पेक्ट्रोग्राम और एचआईपी-पीएफसी सुसंगतता के समय-पाठ्यक्रम उत्पन्न करने के लिए किया गया था।
जैसा कि चित्र 2 और चित्र 3 में दिखाया गया है, खारा के प्रशासन ने एचआईपी और पीएफसी में एलएफपी के पावर स्पेक्ट्रा पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं डाला, न ही एचआईपी-पीएफसी सुसंगतता। रेटिगैबिन और क्लोज़ापाइन दोनों ने एचआईपी और पीएफसी में गामा बैंड (30-100 हर्ट्ज) शक्ति के साथ-साथ गामा बैंड एचआईपी-पीएफसी सुसंगतता में स्पष्ट कमी का प्रदर्शन किया। इसके विपरीत, 4-एपी ने विपरीत प्रभावों का प्रदर्शन किया, जिसमें एचआईपी और पीएफसी में बढ़ी हुई गामा बैंड शक्ति के साथ-साथ एचआईपी और पीएफसी के बीच गामा बैंड के भीतर बढ़ी हुई सुसंगतता की विशेषता थी।
चित्रा 1: प्रयोगात्मक सेटअप के योजनाबद्ध। इलेक्ट्रोड स्थानीय क्षेत्र क्षमता रिकॉर्डिंग के लिए हिप्पोकैम्पस (एचआईपी) और प्रीफ्रंटल प्रांतस्था (पीएफसी) में प्रत्यारोपित किए गए थे। जानवर को एक छोटे रिकॉर्डिंग कक्ष में रखा गया था, और एक कस्टम-डिज़ाइन किए गए हेडस्टेज को इलेक्ट्रोड कनेक्टर से जोड़ा गया था। प्रत्येक रिकॉर्डिंग सत्र एक 10 मिनट आधारभूत सत्र है, जो एक 30 मिनट दवा सत्र द्वारा पीछा किया गया था के साथ शुरू किया. खारा, क्लोज़ापाइन, 4-एपी और रेटिगैबिन के प्रभावों का परीक्षण किया गया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 2: हिप्पोकैम्पस (एचआईपी) और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (पीएफसी) में चल रही इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल गतिविधि पर एंटीसाइकोटिक दवाओं और पोटेशियम चैनल मॉड्यूलेटर का प्रभाव। एचआईपी और पीएफसी में स्थानीय क्षेत्र क्षमता के सामान्यीकृत स्पेक्ट्रोग्राम, एचआईपी-पीएफसी सुसंगतता के साथ, अध्ययन की गई सभी दवाओं के लिए समय-निर्भर प्रभाव प्रदर्शित करते हैं। दवाओं समय टी = 15 मिनट पर intraperitoneal इंजेक्शन के माध्यम से प्रशासित किया गया. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 3: एचआईपी और पीएफसी में पावर स्पेक्ट्रा घनत्व पर एंटीसाइकोटिक दवाओं और पोटेशियम चैनल मॉड्यूलेटर का प्रभाव। 4-एपी ने दोनों मस्तिष्क क्षेत्रों में गामा बैंड शक्ति को काफी बढ़ाया, जबकि क्लोज़ापाइन और रेटिगैबिन ने दोनों क्षेत्रों में गामा बैंड शक्ति को दबा दिया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
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Discussion
यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस (एचआईपी) और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (पीएफसी) में दोहरी स्थानीय क्षेत्र क्षमता (एलएफपी) की एक साथ रिकॉर्डिंग के लिए डिज़ाइन किए गए एक अनुकूलित हेडस्टेज के निर्माण की प्रक्रिया की रूपरेखा तैयार करता है। इस प्रोटोकॉल में प्रदान किए गए विस्तृत कदम शोधकर्ताओं को प्रत्येक क्षेत्र के भीतर और एचआईपी और पीएफसी के बीच सिग्नल संचार की अच्छी तरह से जांच करने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान करते हैं।
कस्टम-डिज़ाइन किया गया हेडस्टेज एक वाणिज्यिक एम्पलीफायर चिप का उपयोग करता है। जबकि वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन 8 चैनलों की रिकॉर्डिंग का समर्थन करता है, हेडस्टेज को पूर्ण 32-चैनल क्षमता को समायोजित करने के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे इलेक्ट्रोड सरणी रिकॉर्डिंग के लिए उपयुक्त विस्तारित चैनल क्षमता की संभावना प्रदान की जा सकती है। हेडस्टेज की कम लागत को ध्यान में रखते हुए, एक विकल्प बोर्ड को स्थायी रूप से जानवर के सिर पर चिपकाना है। यह दृष्टिकोण गति कलाकृतियों को कम करने और आंदोलन के कारण होने वाली गड़बड़ी के समग्र स्तर को कम करने का लाभ प्रदान करता है।
कस्टम-निर्मित इलेक्ट्रोड एलएफपी की स्थिर दीर्घकालिक रिकॉर्डिंग प्रदर्शित करता है, 3-5 महीने की अवधि में अच्छी सिग्नल गुणवत्ता बनाए रखता है। एक अन्य व्यवहार्य दृष्टिकोण इलेक्ट्रोड सरणियों10,11 के रूप में पॉलीमाइड-आधारित लचीला सर्किट बोर्डों को नियोजित करना शामिल है। इन लचीले सर्किट बोर्डों को मल्टी-चैनल रिकॉर्डिंग को सक्षम करने के लिए रिकॉर्डिंग हेडस्टेज के साथ एकीकृत किया जा सकता है। यह विधि इलेक्ट्रोड तैयारी और सर्जिकल प्रक्रियाओं को सरल बनाने का लाभ प्रदान करती है। हेडस्टेज के साथ और बिना इम्प्लांट का वजन क्रमशः 0.198 ग्राम और 0.812 ग्राम पर बहुत हल्का होता है, जो इसे बहुत छोटे चूहों के लिए उपयुक्त बनाता है।
वर्तमान रिकॉर्डिंग तकनीक की एक सीमा प्रयोगों के दौरान जानवर के प्राकृतिक व्यवहार में हस्तक्षेप कर सकते हैं जो फांसी केबल, की वजह से संभावित हस्तक्षेप है. इस समस्या को हल करने के लिए, डेटा स्टोरेज के लिए एसडी कार्ड का उपयोग करने या वायरलेस सिग्नल ट्रांसमीटर मॉड्यूल को लागू करने जैसे वैकल्पिक समाधानों पर विचार किया जा सकता है।
प्रोटोकॉल का एक आवश्यक और महत्वपूर्ण कदम इलेक्ट्रोड की सटीक स्थिति शामिल है. प्रयोगों में तुलनात्मकता को सक्षम करने के लिए सटीक और सुसंगत इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रोड स्थान सत्यापित करने के लिए, ऊतक विज्ञान12 आयोजित किया जाना चाहिए. एचपीसी में उचित इलेक्ट्रोड पोजिशनिंग को बढ़ाने के लिए एक उपयोगी तकनीक रिकॉर्ड करना है, जबकि इलेक्ट्रोड लंबवत डाला जाता है, क्योंकि मजबूत थीटा लय और न्यूरोनल फायरिंग सही प्लेसमेंट का संकेत देंगे। 8 सप्ताह से अधिक उम्र के वयस्क चूहों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि सिग्नल की गुणवत्ता समय के साथ घट सकती है या चूहों की उम्र के रूप में गलत प्लेसमेंट हो सकती है। ध्यान में इन विचारों को लेने से प्रयोगात्मक परिणामों की विश्वसनीयता और वैधता को बनाए रखने में मदद मिलेगी।
अंत में, इस आलेख में प्रस्तुत प्रोटोकॉल अलग मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच संकेत संचार का अध्ययन करने के लिए एक रूपरेखा प्रदान करता है. यह शोधकर्ताओं को इन क्षेत्रों के भीतर और बीच न्यूरोनल गतिशीलता और बातचीत का पता लगाने में सक्षम बनाता है।
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Disclosures
लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।
Acknowledgments
इस काम को रॉयल मेलबर्न हॉस्पिटल न्यूरोसाइंस फाउंडेशन (A2087) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Einevoll, G. T., Kayser, C., Logothetis, N. K., Panzeri, S. Modelling and analysis of local field potentials for studying the function of cortical circuits. Nat Rev Neurosci. 14 (11), 770-785 (2013).
- Buzsaki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECOG, LFP and spikes. Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).
- Sigurdsson, T., Stark, K. L., Karayiorgou, M., Gogos, J. A., Gordon, J. A. Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia. Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).
- Witton, J., et al. Disrupted hippocampal sharp-wave ripple-associated spike dynamics in a transgenic mouse model of dementia. J Physiol. 594 (16), 4615-4630 (2016).
- Englot, D. J., Konrad, P. E., Morgan, V. L. Regional and global connectivity disturbances in focal epilepsy, related neurocognitive sequelae, and potential mechanistic underpinnings. Epilepsia. 57 (10), 1546-1557 (2016).
- Pievani, M., De Haan, W., Wu, T., Seeley, W. W., Frisoni, G. B. Functional network disruption in the degenerative dementias. Lancet Neurol. 10 (9), 829-843 (2011).
- Sigurdsson, T., Duvarci, S. Hippocampal-prefrontal interactions in cognition, behavior and psychiatric disease. Front Syst Neurosci. 9, 190 (2015).
- Sun, D., et al. Effects of antipsychotic drugs and potassium channel modulators on spectral properties of local field potentials in mouse hippocampus and pre-frontal cortex. Neuropharmacology. 191, 108572 (2021).
- Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: A platform for analyzing neural signals. J Neurosci Methods. 192 (1), 146-151 (2010).
- Bozkurt, A., Lal, A. Low-cost flexible printed circuit technology based microelectrode array for extracellular stimulation of the invertebrate locomotory system. Sens Actuator A Phys. 169 (1), 89-97 (2011).
- Du, P., et al. High-resolution mapping of in vivo gastrointestinal slow wave activity using flexible printed circuit board electrodes: Methodology and validation. Ann Biomed Eng. 37, 839-846 (2009).
- JoVE Science Education Database. Neuroscience. Histological Staining of Neural Tissue. JoVE. , (2023).
