माउस हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में दोहरी बाह्य रिकॉर्डिंग
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।
Protocol
Representative Results
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 क?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को रॉयल मेलबर्न हॉस्पिटल न्यूरोसाइंस फाउंडेशन (A2087) द्वारा समर्थित किया गया था।
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 |
Riferimenti
- 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).
