השרשה של הגששים סיליקון כרונית ורישום של תאים בהיפוקמפוס המקום מכשיר הליכון מועשר
Summary
אנו מתארים את השלבים מגוונות כדי להשתיל סיליקון כרונית הגששים וכדי להקליט את המקום התאים בעכברים כי הם הראש-קבוע על מנגנון מועשרת cue הליכון.
Abstract
נחוץ חשוב להבנת תפקוד המוח הוא הזיהוי של התנהגות, פעילות התאים מופיע. סיליקון רגשים מתקדמים אלקטרודות להקלטה אלקטרופיזיולוגיות בקנה מידה גדול של פעילות. עצבית, אך נהלי השרשה כרונית שלהם לא מפותחים. הפעילות של תאים בהיפוקמפוס המקום ידוע לתאם עם העמדה של חיה בסביבה, אבל המנגנון הבסיסי לא ברורים. כדי לחקור את המקום התאים, כאן נתאר סט של טכניקות אשר נע הזיוף של מכשירי בדיקה כרונית סיליקון שתלים אל הפיקוח על המקום שדה פעילות מנגנון מועשרת cue הליכון. של מיקרו-נסיעה וכובע נבנים על ידי התאמת והידק יחד מודפס 3D חלקי פלסטיק. בדיקה הסיליקון הוא רכוב על המיקרו-הכונן, ניקה, מצופה צבע. ניתוח הראשון מתבצע כדי לתקן את הכובע על הגולגולת של עכבר. אתרים קטנים מפוברק, המצורפת את החגורה של הליכון. העכבר שאומן להפעיל את הראש-קבוע על ההליכון. ניתוח נוסף מתבצע כדי להשתיל את החללית סיליקון בהיפוקמפוס, בעקבות אותות אלקטרופיזיולוגיות בפס רחב אשר נרשמים. לבסוף החללית הסיליקון הוא התאושש, ניקה לשימוש חוזר. הניתוח של המקום פעילות התאים בתוך ההליכון חושף מגוון של מנגנונים שדה המקום, חלוקה לרמות את היתרון של הגישה.
Introduction
הגששים סיליקון להציג מספר יתרונות להקלטות אלקטרופיזיולוגיות, לרבות העובדה כי הן מעוצבות עם פרופילים חדה למזער נזק לרקמות, כי הם מציגים פריסה מדויק של בצפיפות הקלטה אתרים1, 3, 2,4. הם משמשים כדי ללמוד מערכות שונות במינים שונים, כולל בני אדם3,5,6, עם גישות מגוונות1,7. ובכל זאת, השימוש חוזרים ונשנים שלהם הוא עדיין מוגבל יחסית בגלל העלות שלהם, השבריריות, והעובדה כי שיטות נוחות כרונית ניסויים חסרים8. ההתקדמות בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממד הפכו אפשריות עיצוב מותאם אישית של התקנים כגון מיקרו-כוננים והראש-פלטות כדי לאפשר טיפול קל יותר של האלקטרודות עדין. בשלב הראשון, נתאר כיצד לבנות ולהשתמש סט של כלים אשר פותחו עבור ההשתלה של סיליקון כרונית הגששים14.
אמנם המקום התאים נלמדים בדרך כלל באמצעות בעלי חיים נע בחופשיות םילעופה מבוכים, לאחרונה הם גם נחקרו בסביבות וירטואליות15 , הליכון apparatii9 (איור 1 א’). אלה שיטות נסיוניות מציעים יתרון כי בעלי חיים יכולים הראש-לרסנם, שהופך את השימוש מיקרוסקופים פוטונים 215, תיקון-קלאמפ16ו- optrode9,10,11 טכניקות קל יותר, בנוסף לספק בקרה משופרת על התנהגות בעלי חיים, רמזים סביבתיים12. בשלב השני, נציג את נהלי הדרכה עכברים ורישום פעילות התאים במקום במנגנון הליכון.
Protocol
Representative Results
Discussion
הקלטה כרונית של פעילות. עצבית הינה קריטית להבנת תהליכים עצביים כגון שדות המקום בהיפוקמפוס. הגישה שלנו לבצע סיליקון כרונית בדיקה implantantation מבדיל עצמו אחרים שיטות7,18,19,20 על ידי העובדה כי זה פשוט יחסית לשחזר את החבילה אלקטר?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי המכון קוריאה למדע טכנולוגיה תוכנית מוסדיים (מספר פרויקטים 2E26190 ו- 2E26170) ואת התוכנית המדע הגבול האנושי (RGY0089 2012).
Materials
| Silicon Probe | Neuronexus | Buzsabi32 | Recording electrode |
| Recording system | Intantech | RHD2132/RHD2000 | |
| 3D printer | Asiga | Pico Plus 27 | High resolution printer for micro-drive |
| 3D printer | Stratasys | Mojo | Lower resolution printer for hat components |
| Stereotaxic apparatus | Kopf | Model 963 | |
| Binocular microscope | Leica | M60 | |
| Treadmill apparatus | We build them |
Referências
- Schjetnan, A. G., Luczak, A. Recording large-scale neuronal ensembles with silicon probes in the anesthetized rat. J Vis Exp. (56), (2011).
- Buzsaki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).
- Suner, S., Fellows, M. R., Vargas-Irwin, C., Nakata, G. K., Donoghue, J. P. Reliability of signals from a chronically implanted, silicon-based electrode array in non-human primate primary motor cortex. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 13 (4), 524-541 (2005).
- Csicsvari, J., et al. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J Neurophysiol. 90 (2), 1314-1323 (2003).
- Hochberg, L. R., et al. Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature. 442 (7099), 164-171 (2006).
- Okun, M., Lak, A., Carandini, M., Harris, K. D. Long Term Recordings with Immobile Silicon Probes in the Mouse Cortex. PLoS One. 11 (3), e0151180 (2016).
- Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. J Vis Exp. (61), e3568 (2012).
- Kipke, D. R., et al. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J Neurosci. 28 (46), 11830-11838 (2008).
- Royer, S., et al. Control of timing, rate and bursts of hippocampal place cells by dendritic and somatic inhibition. Nat Neurosci. 15 (5), 769-775 (2012).
- Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale genetically targeted optical control of neural activity. Nat Neurosci. 8 (9), 1263-1268 (2005).
- Royer, S., et al. Multi-array silicon probes with integrated optical fibers: light-assisted perturbation and recording of local neural circuits in the behaving animal. Eur J Neurosci. 31 (12), 2279-2291 (2010).
- Geiller, T., Fattahi, M., Choi, J. S., Royer, S. Place cells are more strongly tied to landmarks in deep than in superficial CA1. Nat Commun. 8, 14531 (2017).
- Ylinen, A., et al. Sharp wave-associated high-frequency oscillation (200 Hz) in the intact hippocampus: network and intracellular mechanisms. J Neurosci. 15 (1 Pt 1), 30-46 (1995).
- Battaglia, F. P., Sutherland, G. R., McNaughton, B. L. Local sensory cues and place cell directionality: additional evidence of prospective coding in the hippocampus. J Neurosci. 24 (19), 4541-4550 (2004).
- Hazan, L., Zugaro, M., Buzsaki, G. Klusters, NeuroScope, NDManager: a free software suite for neurophysiological data processing and visualization. J Neurosci Methods. 155 (2), 207-216 (2006).
- Kadir, S. N., Goodman, D. F., Harris, K. D. High-dimensional cluster analysis with the masked EM algorithm. Neural Comput. 26 (11), 2379-2394 (2014).
- Lewicki, M. S. A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials. Network. 9 (4), R53-R78 (1998).
- Battaglia, F. P., et al. The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals. J Neurosci Methods. 178 (2), 291-300 (2009).
- Blumberg, M. S., Sokoloff, G., Tiriac, A., Del Rio-Bermudez, C. A valuable and promising method for recording brain activity in behaving newborn rodents. Dev Psychobiol. 57 (4), 506-517 (2015).
- Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, C. A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats. J Neurosci Methods. 187 (1), 67-72 (2010).
- Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron. 56 (1), 43-57 (2007).
- Villette, V., Malvache, A., Tressard, T., Dupuy, N., Cossart, R. Internally Recurring Hippocampal Sequences as a Population Template of Spatiotemporal Information. Neuron. 88 (2), 357-366 (2015).
- Ziv, Y., et al. Long-term dynamics of CA1 hippocampal place codes. Nat Neurosci. 16 (3), 264-266 (2013).
- Danielson, N. B., et al. Distinct Contribution of Adult-Born Hippocampal Granule Cells to Context Encoding. Neuron. 90 (1), 101-112 (2016).
- Stark, E., Koos, T., Buzsaki, G. Diode probes for spatiotemporal optical control of multiple neurons in freely moving animals. J Neurophysiol. 108 (1), 349-363 (2012).
- Wu, F., et al. An implantable neural probe with monolithically integrated dielectric waveguide and recording electrodes for optogenetics applications. J Neural Eng. 10 (5), 056012 (2013).
