Costruzione di matrici Microdrive per cronici Recordings neurali in topi Comportarsi Awake
Summary
La progettazione e l'assemblaggio di microdrive per registrazioni elettrofisiologiche in vivo di segnali cerebrali dal mouse è descritto. Allegando fasci microelettrodi a vettori guidabili robuste, queste tecniche consentono registrazioni neuronali a lungo termine e stabile. Il design leggero permette illimitato prestazioni comportamentali da parte dell'animale dopo l'impianto in auto.
Abstract
State-of-the-art registrazioni elettrofisiologiche dal cervello di animali che si comportano liberamente consentono ai ricercatori di esaminare contemporaneamente potenziali di campo locale (LFP) da popolazioni di neuroni e potenziali d'azione di singole cellule, come l'animale si impegna in sperimentalmente compiti rilevanti. Microdrive cronicamente impiantati consentono registrazioni del cervello a durare per periodi di diverse settimane. Unità miniaturizzate e componenti leggeri permettono queste registrazioni a lungo termine che si verifichi in piccoli mammiferi, come topi. Utilizzando tetrodi, che consistono in mazzi saldamente intrecciate di quattro elettrodi in cui ciascun filo ha un diametro di 12,5 micron, è possibile isolare i neuroni fisiologicamente attive nelle regioni cerebrali superficiali come la corteccia cerebrale, ippocampo dorsale, e subiculum, così come regioni più profondi come lo striato e l'amigdala. Inoltre, questa tecnica assicura stabili, ad alta fedeltà registrazioni neuronali come l'animale è sfidato con un Variety di compiti comportamentali. Questo manoscritto descrive le diverse tecniche che sono stati ottimizzati per registrare dal cervello di topo. In primo luogo, si mostra come fabbricare tetrodi, caricarli in tubi guidabili, e oro-piastra loro suggerimenti, al fine di ridurre la loro impedenza da MW a gamma k. In secondo luogo, vi mostriamo come costruire un assemblaggio microdrive personalizzato per il trasporto e lo spostamento dei tetrodi verticalmente, con l'uso di materiali poco costosi. In terzo luogo, vi mostriamo i passaggi per l'assemblaggio di un microdrive disponibile in commercio (Neuralynx VersaDrive), che è stato progettato per trasportare tetrodi indipendentemente mobili. Infine, presentiamo risultati rappresentativi di potenziali di campo locale e segnali singola unità ottenute nella subiculum dorsale di topi. Queste tecniche possono essere facilmente modificati per ospitare diversi tipi di array di elettrodi e schemi di registrazione nel cervello di topo.
Introduction
L'uso della tecnica microelettrodo per registrare segnali neurali extracellulari in vivo ha una lunga e apprezzata tradizione in neuroscienze 1, 2. La possibilità di registrare l'attività elettrica da molte regioni cerebrali in animali che si comportano liberamente, tuttavia, è una tecnologia più recente che sta diventando sempre più comune, come i pacchetti software per l'acquisizione, l'analisi e la discriminazione di segnali neurali diventa più sofisticato e user-friendly 3, 4. I progressi tecnologici sul lato software sono stati anche accompagnati da riduzioni del peso e l'ingombro dei dispositivi impiantabili, che sono stati ridotti in misura sufficiente per la registrazione di piccoli mammiferi, come topi. Utilizzando (per lo più in plastica) componenti leggeri, i ricercatori sono in grado di costruire microdrive che consentono il posizionamento indipendente di elettrodi o tetrodi di indirizzare una vasta gamma di regioni cerebrali 5-7. Strutture cerebrali, anche profonde, come la6 amigdala e il corpo striato 5, possono essere regolarmente oggetto con la selezione di una vite di azionamento appropriatamente lungo. Queste tecniche di registrazione permettono ricercatori di ottenere segnali neurali ad alta fedeltà e sono a registro con l'attività elettrica di singoli neuroni registrati intracellulare 8, 9. L'utilizzo di questi tipi di Microdrive, abbiamo registrato con successo singola unità da topi per fino a due mesi dopo l'impianto 10. Inoltre, la leggerezza dei dispositivi (circa 1.5-2.0 g) ha provocato prestazioni comportamentali che è paragonabile a topi non impiantati in molti compiti comportamentali. In particolare, abbiamo dimostrato che topi impiantati mostrano prestazioni normali nel compito romanzo riconoscimento dell'oggetto 10 ed il compito posto dell'oggetto (dati non pubblicati).
L'uso di microdrive accoppiati a più tetrodi permette ai ricercatori di monitorare e analizzare l'attività neurale a livello di retementre anche la registrazione da molteplici singola unità all'interno del cervello. Registrazione con questi tetrodi offre diversi vantaggi importanti per l'identificazione di unità e consente l'acquisizione di alta precisione e la discriminazione di molteplici singola unità 11. Descriviamo come fabbricare e oro-plate fasci tetrode e successivamente caricarli in vettori elettrodi guidabili. Un tipo di supporto dell'unità descriviamo è disponibile in commercio e l'altro è un semplice, ma facilmente espandibile disegno, unità che può ospitare più vettori e le modalità tetrode senza un significativo investimento di risorse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Abbiamo descritto un insieme di tecniche per la costruzione di microdrive leggeri e compatti per la registrazione delle unità extracellulare e campo potenziale attività nei topi. Con la costruzione di Microdrive personalizzati con basi ricavato da vetro acrilico (metacrilato di metile), il nucleo del sistema può essere facilmente adattato per più unità e per la destinazione di una vasta gamma di regioni neurali. Abbiamo modificato con successo il sistema per la registrazione di obiettivi cerebrali multiple e con gr…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Daniel Carpi per il suo aiuto e primi contributi a questo progetto. Ringraziamo anche Lucrecia Novoa per la sua assistenza con opere d'arte e immagini. Questo lavoro è stato sostenuto da NIH / NIAID programma di concessione 5P01AI073693-03.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.0005″ (12.5 μM) diameter Platinum-Iridium wire | California Fine Wire | CFW#100-167 | HML VG insulated www.calfinewire.com |
| 0.002″ (50 μM) diameter Stableohm 675 wire | California Fine Wire | CFW# 100-188 | HML insulated Ni-Cr |
| polyamide tubing | Polymicro Technologies | 1068150020 | 99 micron I.D., 166 micron O.D. www.polymicro.com |
| brass guides | World Plastics Inc | 3.3 x 6.6 mm | |
| Delrin blocks | World Plastics Inc | 3.13 x 2.5 mm | |
| Fillister head brass screws | J.I. Morris Co. | 00-90 x 1/2 | drive screw www.jimorrisco.com |
| hex brass nuts | J.I. Morris Co. | 00-90 | |
| Fillister head brass screws | J.I. Morris Co. | 000-120 x 3/32 | EIB mount and ground screw |
| plexiglass acrylic | Canal Street Plastics | 5 mm thick, clear, www.cpcnyc.com | |
| cyanoacrylate | Krazy Glue | 2 g tube | |
| electronic interface board | Neuralynx | EIB-18 | www.neuralynx.com |
| non-cyanide gold solution | SIFCO | SIFCO 5355 | www.sifcoasc.com |
| VersaDrive 4 | Neuralynx | four tetrode model | |
| tetrode assembly station | Neuralynx | ||
| motorized tetrode spinner | Neuralynx | tetrode spinner 2.0 | |
| VersaDrive jig | Neuralynx | ||
| soldering iron | Radio Shack | 64-2802B | www.radioshack.com |
| nanoZ | Neuralynx | ||
| small bit drill/driver | Ram Products | Rampower 35 | with footpedal controller, www.ramprodinc.com |
| drill bits | Small Parts, Inc. | 3/32″ bits, www.smallpartsinc.com | |
| dissecting microscope | Olympus | SZ-60 | www.olympusamerica.com |
| heat gun | Alphawire | Fit gun 3 | use setting “1” only, www.alphawire.com |
| 26 AWG copper wire | Arcor Electronics | F26 | for ground wires, www.arcorelectronics.com |
| soldering flux | Eagle | 2 oz, #205 | |
| 0.02″ diameter solder | Kester | 24-6337-0010 | www.kester.com |
| benchtop vise | Vacu-Vise | Model 300 | |
| fiber optic light | Nikon | MKII | dual light arms, www.nikon.com |
| 5-min epoxy | Allied Electronics | 25 ml, www.alliedelec.com | |
| fine tweezers | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-4907, RS-5010 | INOX material, www.roboz.com |
| micro dissecting scissors | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5880 |
Table 1. Materials and reagents used for constructing tetrodes and microdrives.
Riferimenti
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