जाग बर्ताव चूहे में जीर्ण तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए Microdrive सारणियों का निर्माण
Summary
माउस से मस्तिष्क के संकेतों के vivo electrophysiological रिकॉर्डिंग में लिए microdrives के डिजाइन और विधानसभा में वर्णित है. मजबूत driveable वाहकों को microelectrode के बंडलों संलग्न करके, इन तकनीकों के दीर्घकालिक और स्थिर तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए अनुमति देते हैं. हल्के डिजाइन पशु निम्नलिखित ड्राइव आरोपण द्वारा अप्रतिबंधित व्यवहार प्रदर्शन के लिए अनुमति देता है.
Abstract
पशु प्रयोगात्मक प्रासंगिक कार्यों में संलग्न है, के रूप में स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर पशुओं के दिमाग से राज्य के-the-कला electrophysiological रिकॉर्डिंग, शोधकर्ताओं ने एक साथ व्यक्ति की कोशिकाओं से न्यूरॉन्स और कार्रवाई क्षमता की आबादी से स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFPs) की जांच करने के लिए अनुमति देते हैं. लंबे समय से प्रत्यारोपित microdrives कई सप्ताह की अवधि में पिछले करने के लिए मस्तिष्क की रिकॉर्डिंग के लिए अनुमति देते हैं. छोटी ड्राइव और हल्के घटकों चूहों जैसे छोटे स्तनपायी, में होने के लिये इन दीर्घकालिक रिकॉर्डिंग के लिए अनुमति देते हैं. प्रत्येक तार 12.5 माइक्रोन का व्यास है जिसमें चार इलेक्ट्रोड से कसकर लट बंडलों से मिलकर जो tetrodes, का उपयोग करके, यह इस तरह के मस्तिष्क प्रांतस्था, पृष्ठीय हिप्पोकैम्पस, और subiculum रूप में सतही मस्तिष्क क्षेत्रों में physiologically सक्रिय न्यूरॉन्स को अलग करना संभव है, के रूप में अच्छी तरह से ऐसे striatum और प्रमस्तिष्कखंड के रूप में गहरी क्षेत्रों के रूप में. पशु एक varie के साथ चुनौती दी है के रूप में इसके अलावा, इस तकनीक को स्थिर, उच्च निष्ठा तंत्रिका रिकॉर्डिंग सुनिश्चितव्यवहार कार्यों के ty. यह पांडुलिपि माउस मस्तिष्क से रिकॉर्ड करने के लिए अनुकूलित किया गया है कि कई तकनीकों का वर्णन है. पहले KΩ श्रृंखला के लिए MΩ से उनके प्रतिबाधा कम करने के लिए अपने सुझाव दिए, हम, tetrodes बनाना driveable ट्यूबों में उन्हें लोड करने के लिए कैसे दिखाने के लिए, और सोने की थाली. दूसरा, हम ले जाने और कम खर्चीली सामग्री के उपयोग के साथ, खड़ी tetrodes बढ़ने के लिए एक कस्टम Microdrive के विधानसभा के निर्माण के लिए कैसे दिखा. तीसरा, हम स्वतंत्र रूप से चल tetrodes ले जाने के लिए तैयार किया गया है कि एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध Microdrive (Neuralynx VersaDrive) के संयोजन के लिए कदम दिखा. अंत में, हम चूहों की पृष्ठीय subiculum में प्राप्त स्थानीय क्षेत्र क्षमता और एकल इकाई संकेतों के प्रतिनिधि परिणाम प्रस्तुत करते हैं. इन तकनीकों में आसानी इलेक्ट्रोड सरणियों और माउस मस्तिष्क में रिकॉर्डिंग योजनाओं के विभिन्न प्रकारों को समायोजित करने के लिए संशोधित किया जा सकता है.
Introduction
vivo में बाह्य तंत्रिका संकेतों की रिकॉर्डिंग के लिए microelectrode तकनीक के उपयोग के तंत्रिका विज्ञान 1, 2 में एक लंबी और महत्वपूर्ण परंपरा है. स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर पशुओं में कई मस्तिष्क क्षेत्रों से विद्युत गतिविधि रिकॉर्ड करने की क्षमता है, तथापि, 3 और अधिक परिष्कृत और उपयोगकर्ता के अनुकूल हो जाता अधिग्रहण, विश्लेषण और तंत्रिका संकेतों के भेदभाव के लिए सॉफ्टवेयर संकुल के रूप में तेजी से आम होता जा रहा है कि एक और अधिक हाल ही में प्रौद्योगिकी है 4. सॉफ्टवेयर पक्ष पर तकनीकी विकास भी चूहों जैसे छोटे स्तनपायी, में रिकॉर्डिंग के लिए पर्याप्त रूप से नीचे पहुंचा दिया गया है जो implantable उपकरणों के वजन और थोक में कटौती, के साथ किया गया है. हल्के (ज्यादातर प्लास्टिक) घटकों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं इलेक्ट्रोड या मस्तिष्क क्षेत्रों की एक विस्तृत विविधता 5-7 लक्षित करने के लिए tetrodes की स्वतंत्र स्थिति के लिए अनुमति देते हैं कि microdrives निर्माण करने में सक्षम हैं. जैसे भी गहरी मस्तिष्क संरचना,प्रमस्तिष्कखंड 6 और striatum 5, नियमित रूप से एक उचित लंबी सैर पेंच के चयन के साथ निशाना बनाया जा सकता है. ये रिकॉर्डिंग तकनीकों, 9 शोधकर्ताओं ने उच्च निष्ठा तंत्रिका संकेतों को प्राप्त करने की अनुमति देने और एकल न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि के साथ रजिस्टर में हैं intracellularly 8 दर्ज की गई. आरोपण 10 के बाद दो महीने तक के लिए microdrives के इन प्रकार का उपयोग करना, हम सफलतापूर्वक चूहों से एकल इकाइयों दर्ज की गई है. इसके अलावा, उपकरणों (लगभग 1.5-2.0 छ) के हल्के प्रकृति कई व्यवहार कार्यों में गैर प्रत्यारोपित चूहों के बराबर है कि व्यवहार के प्रदर्शन में हुई है. विशेष रूप से, हम प्रत्यारोपित चूहों उपन्यास वस्तु मान्यता कार्य 10 और वस्तु जगह कार्य (अप्रकाशित डेटा) में सामान्य प्रदर्शन है कि प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है.
कई tetrodes लिए युग्मित microdrives का उपयोग शोधकर्ताओं नेटवर्क के स्तर पर तंत्रिका गतिविधि पर नजर रखने और विश्लेषण करने की अनुमति देता हैयह भी मस्तिष्क के भीतर कई एकल इकाइयों से रिकॉर्डिंग करते हुए. इन tetrodes साथ रिकॉर्डिंग इकाई पहचान के उद्देश्य से कई बड़े फायदे हैं और उच्च सटीकता के अधिग्रहण और कई एकल इकाइयों 11 से भेदभाव सक्षम बनाता है. हम बनाना और सोने की थाली tetrode बंडलों और फिर बाद में driveable इलेक्ट्रोड वाहकों में उन्हें लोड करने के लिए कैसे का वर्णन. हम वर्णन ड्राइव वाहक का एक प्रकार व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है और अन्य संसाधनों का एक महत्वपूर्ण निवेश के बिना एकाधिक वाहक और tetrode व्यवस्था को समायोजित कर सकते हैं कि एक साधारण, लेकिन आसानी से विस्तार, ड्राइव डिजाइन है.
Protocol
Representative Results
Discussion
हम बाह्य इकाई और चूहों में क्षेत्र संभावित गतिविधि की रिकॉर्डिंग के लिए प्रकाश और कॉम्पैक्ट microdrives के निर्माण के लिए तकनीक का एक सेट का वर्णन किया है. ऐक्रेलिक कांच (मिथाइल methacrylate) से फैशन अड्डों के साथ कस्?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम उसकी मदद की और इस परियोजना को जल्दी योगदान के लिए डैनियल Carpi धन्यवाद. हम भी कलाकृति और छवियों के साथ उसकी सहायता के लिए Lucrecia Novoa धन्यवाद. इस काम एनआईएच / NIAID कार्यक्रम अनुदान 5P01AI073693-03 के द्वारा समर्थित किया गया था.
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
- Recce, M. L., O’Keefe, J. The tetrode: a new technique for multi-unit extracellular recording. Soc. Neurosci. Abstr. 15, 1250 (1989).
- O’Keefe, J., Recce, M. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3, 317-330 (1993).
- Chen, G., Wang, L. P., Tsien, J. Z. Neural population-level memory traces in the mouse hippocampus. PLoS ONE. 4 (12), e8256 (2009).
- Buzsáki, 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).
- Tort, A. B., Kramer, M. A., et al. Dynamic cross-frequency coupling of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 105 (51), 20517-20522 (2008).
- Seidenbecher, T., Laxmi, R., et al. Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval. Science. 301 (5634), 846-850 (2003).
- Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).
- Harris, K. D., Henze, D. A., et al. Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements. J. Neurophysiol. 84 (1), 401-414 (2000).
- Henze, D. A., Borhegyi, Z., et al. Intracellular features predicted by extracellular recordings in the hippocampus in vivo. J. Neurophysiol. 84 (1), 390-400 (2000).
- Chang, E. H., Huerta, P. T. Neurophysiological correlates of object recognition in the dorsal subiculum. Front. Behav. Neurosci. 6, 46 (2012).
- Gray, C. M., Maldonado, P. E., et al. Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex. J. Neurosci. Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).
- O’Keefe, J., Dostrovsky, J. The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain Res. 34 (1), 171-175 (1971).
- Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
- Buzsáki, G. . Rhythms of the Brain. , (2006).
- McHugh, T. J., Blum, K. I., et al. Impaired hippocampal representation of space in CA1-specific NMDAR1 knockout mice. Cell. 87 (7), 1339-1349 (1996).
- Resnik, E., McFarland, J. M., et al. The effects of GluA1 deletion on the hippocampal population code for position. J. Neurosci. 32 (26), 8952-8968 (2012).
- Cacucci, F., Yi, M., et al. Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (22), 7863-7868 (2008).
- Sigurdsson, T., Stark, K. L., et al. Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia. Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).
- Engel, A. K., Moll, C. K., et al. Invasive recordings from the human brain: clinical insights and beyond. Nat. Rev. Neurosci. 6 (1), 35-47 (2005).
- Cash, S. S., Halgren, E., et al. The human K-complex represents an isolated cortical down-state. Science. 324 (5930), 1084-1087 (2009).
