Doppie registrazioni extracellulari nell'ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale
Summary
Questo protocollo delinea l’uso di un dispositivo di registrazione progettato su misura ed elettrodi per registrare i potenziali di campo locali e studiare il flusso di informazioni nell’ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale.
Abstract
La tecnica di registrazione dei potenziali di campo locali (LFP) è un metodo elettrofisiologico utilizzato per misurare l’attività elettrica di popolazioni neuronali localizzate. Serve come strumento cruciale nella ricerca cognitiva, in particolare nelle regioni del cervello come l’ippocampo e la corteccia prefrontale. Le doppie registrazioni LFP tra queste aree sono di particolare interesse in quanto consentono l’esplorazione della comunicazione del segnale interregionale. Tuttavia, i metodi per eseguire queste registrazioni sono raramente descritti e la maggior parte dei dispositivi di registrazione commerciali sono costosi o mancano di adattabilità per adattarsi a specifici disegni sperimentali. Questo studio presenta un protocollo completo per l’esecuzione di registrazioni LFP a doppio elettrodo nell’ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale per studiare gli effetti dei farmaci antipsicotici e dei modulatori dei canali del potassio sulle proprietà LFP in queste aree. La tecnica consente la misurazione delle proprietà LFP, compresi gli spettri di potenza all’interno di ciascuna regione del cervello e la coerenza tra i due. Inoltre, per questi esperimenti è stato sviluppato un dispositivo di registrazione a basso costo e progettato su misura. In sintesi, questo protocollo fornisce un mezzo per registrare segnali con elevati rapporti segnale-rumore in diverse regioni del cervello, facilitando l’indagine della comunicazione di informazioni interregionali all’interno del cervello.
Introduction
I potenziali di campo locali (LFP) si riferiscono all’attività elettrica registrata dallo spazio extracellulare, che riflette l’attività collettiva di un gruppo localizzato di neuroni. Presentano una vasta gamma di frequenze, che vanno dalle onde lente a 1 Hz alle oscillazioni veloci a 100 Hz o 200 Hz. Bande di frequenza specifiche sono state associate a funzioni cognitive come l’apprendimento, la memoria e il processo decisionale 1,2. I cambiamenti nelle proprietà LFP sono stati utilizzati come biomarcatori per vari disturbi neurologici, tra cui demenza e schizofrenia 3,4. L’analisi delle registrazioni LFP può offrire preziose informazioni sui meccanismi patologici sottostanti associati a queste condizioni e sulle potenziali strategie terapeutiche.
La doppia registrazione LFP è una tecnica utilizzata per misurare l’attività elettrica localizzata all’interno e tra due specifiche regioni del cervello. Questa tecnica offre una preziosa opportunità per studiare le intricate dinamiche neurali e la comunicazione del segnale che si verificano all’interno e tra regioni cerebrali distinte. Studi precedenti hanno rivelato che rilevare alterazioni nelle proprietà neuronali delle singole regioni cerebrali può essere complesso, ma si possono osservare cambiamenti nella comunicazione corticale interregionale 5,6. Pertanto, l’utilizzo della doppia registrazione LFP offre un potente mezzo per affrontare questo problema.
La connettività ippocampo-prefrontale svolge un ruolo cruciale nella modulazione delle funzioni cognitive e la disfunzione è stata collegata a vari disturbi neurologici 7,8. Le registrazioni a doppio elettrodo di queste regioni possono fornire informazioni su queste interazioni. Sfortunatamente, ci sono informazioni limitate disponibili sui metodi per eseguire registrazioni LFP a doppio elettrodo tra queste aree. Inoltre, i dispositivi di registrazione disponibili in commercio sono generalmente costosi e mancano di adattabilità a specifici disegni sperimentali. Il metodo convenzionale per la registrazione degli LFP prevede l’utilizzo di un cavo schermato per collegare il dispositivo di registrazione agli elettrodi impiantati nel cervello di un animale. Tuttavia, questo approccio è suscettibile di artefatti di movimento e rumore ambientale, con un impatto sulla qualità e sull’affidabilità dei segnali registrati.
Questo protocollo descrive una procedura completa per l’esecuzione di registrazioni LFP a doppio elettrodo nell’ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale, utilizzando un headstage a basso costo progettato su misura che può essere posizionato sulla testa dell’animale. Questi metodi consentono ai ricercatori di studiare i modelli oscillatori specifici della regione all’interno di due regioni cerebrali discrete ed esplorare lo scambio di informazioni interregionali e la connettività tra queste aree.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo qui presentato delinea la procedura per la costruzione di un headstage personalizzato specificamente progettato per la registrazione simultanea di potenziali di campo locali doppi (LFP) nell’ippocampo (HIP) e nella corteccia prefrontale (PFC). I passaggi dettagliati forniti in questo protocollo offrono informazioni sufficienti ai ricercatori per esaminare a fondo la comunicazione del segnale sia all’interno di ciascuna regione che tra HIP e PFC.
L’headstage progettato su misura u…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato dalla Royal Melbourne Hospital Neuroscience Foundation (A2087).
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 |
References
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