בחינת עיבוד הרשת המקומית באמצעות מגע Multi-אלקטרודה למינרית הקלטה
Summary
נושא מהותי להבנת המעגלים קליפת המוח היא כיצד רשתות בשכבות קורטיקליים שונים לקודד מידע חושי. כאן אנו מתארים טכניקות אלקטרו ניצול רב מגע אלקטרודות למינרית להקליט יחיד יחידות הפוטנציאלים בשדה המקומי ומנתח הנוכחי לזהות שכבות בקליפת המוח.
Abstract
שכבות בקליפת המוח הם מבנים בכל מקום ברחבי הניאוקורטקס 1-4 המורכבות של רשתות מקומיות חוזרות ביותר. בשנים האחרונות התקדמות משמעותית נעשתה להבנת ההבדלים במאפייני התגובה של נוירונים בקליפת המוח שכבות שונות 5-8, אך עדיין יש הרבה מאוד שמאל כדי ללמוד על האם וכיצד באוכלוסיות עצביות לקידוד מידע למינרית ספציפי אופן.
קיימים רב אלקטרודה מערך טכניקות, למרות אינפורמטיבי למדידת התגובות ברחבי מילימטרים רבים של שטח קליפת המוח על פני קליפת המוח, אינם מתאימים לגישה הנושא של מעגלים למינרית קליפת המוח. כאן, אנו מציגים את השיטה שלנו להקמת הקלטה נוירונים בודדים פוטנציאל בתחום מקומיות (LFPs) על פני שכבות של קליפת המוח החזותית העיקרית קליפת המוח (V1) ניצול אלקטרודות למינרית רב מגע (איור 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc).
השיטות כללו הן מכשיר הקלטה הבנייה, זיהוי שכבות בקליפת המוח, וזיהוי של שדות פתוחים של נוירונים בודדים. כדי לזהות שכבות בקליפת המוח, אנחנו מודדים את הפוטנציאל עורר תגובה (ERPs) של LFP זמן הסדרה באמצעות שדה מלא גירויים הבזיק. לאחר מכן, אנו מבצעים מקור הנוכחי (CSD) ניתוח צפיפות כדי לזהות את היפוך קוטביות מלווה תצורה כיור-מקור בבסיס השכבה 4 (הכיור נמצא בתוך שכבה 4, התייחס לאחר מכן כשכבת פרטנית 9-12). נוכחי מקור צפיפות שימושי משום שהוא מספק אינדקס של מיקום, כיוון, צפיפות זרם הטרנסממברני הנוכחי, מה שמאפשר לנו במדויק את מיקום האלקטרודות כדי להקליט מכל שכבות חדירה אחת 6, 11, 12.
Protocol
Discussion
Multi-יחידת הקלטות הפכו להיות סטנדרט לניתוח איך רשתות עצביות בקליפת המוח לקודד מידע גירוי. לאור הפיתוחים האחרונים בטכנולוגיית אלקטרודה, יישום אלקטרודות למינרית מאפשר אפיון חסר תקדים של מעגלים בקליפת המוח המקומי. למרות ריבוי אלקטרודה הקלטות מציעים מידע שימושי על הדינ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים יה וואנג לדיונים סורין Pojoga להכשרה התנהגותית. נתמך על ידי תוכנית EUREKA-NIH, המכון הלאומי עין, תוכנית חוקרים Pew, ס ג'יימס מקדונל קרן (VD), ו-NIH חזון הדרכה גרנט (BJH).
Materials
| Name of Equipment | Company | Catalogue number | Comments |
| Nan microdrive system | Nan Instruments | NAN-S4 | Figure 2. Custom clamps are needed to use the U-Probe. Everything mentioned with exception of the U-Probe is provided by NAN instruments. |
| Screw microdrives | MIT Machine shop | Anything that is able to secure a guide tube to the NAN grid should be appropriate. | |
| Stainless Steel Guide Tubes | Small Parts | B00137QHNS (1) or B00137QHO2 (5) | These are 60 in long and cut to size in the laboratory using a Dremel hand drill |
| Plexon U-Probe | Plexon, Inc | PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 | See U-Probe specifications available at www.plexon.com Also see Figure 1. |
Table 1. Hardware.
| Name of Software | Company | Website | Comments |
| NAN software | NAN | http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm | Computer interface requires an additional serial port to accommodate the Plexon system and the NAN hardware |
| Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB programs | Plexon | http://www.plexon.com/downloads.html#Software | Under ‘Installation Packages’ |
| NeuroExplorer | NeuroExplorer | http://www.neuroexplorer.com/ | Under ‘Resources’ |
| CSDplotter Version 0.1.1 | Klas H. Petterson | http://arken.umb.no/~klaspe/user_guide.pdf |
Table 2. Software.
References
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
- Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat’s somatic sensory cortex. J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).
- Nassi, J. J., Callaway, E. M. Parallel processing strategies of the primate visual system. Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).
- Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex. Nature. 387, 281-284 (1997).
- Martinez, L. M. Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex. Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).
- Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection. Science. 320, 110-113 (2008).
- Sun, W., Dan, Y. Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).
- Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation. Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).
- Mitzdorf, U., Singer, W. Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials. J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).
- Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque. Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).
- Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey. Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).
- Amzica, F., Steriade, M. Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex. Neuroscience. 82, 671-686 (1998).
- Kandel, A., Buzsaki, G. Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat. J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).
- Sakata, S., Harris, K. D. Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex. Neuron. 64, 404-418 (2009).
- Nicholson, C., Freeman, J. A. Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum. J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).
- Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities. J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).
- Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume. J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).
