Uyanık davranmak Fare Kronik Sinir Kayıtlar için Microdrive Diziler İnşaatı
Summary
Fare beyin sinyallerinin in vivo elektrofizyolojik kayıtları için mikro sürücünün tasarım ve montaj açıklanmıştır. Sağlam driveable taşıyıcılara mikroelektrot demetleri takılarak, bu tekniklerin uzun vadeli ve istikrarlı bir sinir kayıtları için izin verir. Hafif tasarım hayvan aşağıdaki sürücü implantasyonu ile sınırsız davranış performans sağlar.
Abstract
Hayvan deneysel ilgili görevleri yürütmektedir gibi özgürce davranmak hayvanların beyninden state-of-the-art elektrofizyolojik, araştırmacılar aynı anda tek tek hücrelerden nöron ve aksiyon potansiyelleri nüfusu yerel alan potansiyelleri (LFPs) incelemek için izin verir. Kronik implante mikro sürücünün birkaç hafta dönemleri boyunca sürmesi beyin kayıtları için izin verir. Minyatür sürücüler ve hafif bileşenler, fare gibi küçük memelilerde ortaya söz konusu uzun süreli kayıtlar için izin verir. Her bir tel 12.5 mikron bir çapa sahip olan dört elektrot sıkıca örülmüş demetlerinden oluşmaktadır tetrodes kullanılarak, bu tür serebral korteks, dorsal hipokamp ve subiculum gibi yüzeysel beyin bölgelerinde fizyolojik açıdan aktif nöronlar izole edilmesi mümkündür, hem de Bu striatum ve amigdala gibi derin bölge olarak. Hayvan bir Varie ile meydan Dahası, bu tekniğin istikrarlı, yüksek sadakat sinir kayıtları sigortalanırdavranışsal görevleri ty. Bu makale fare beyinden kaydetmek için optimize edilmiş çeşitli teknikler anlatılmaktadır. İlk KOhm aralığı MQ kendi empedans azaltmak için kendi ipuçları, biz, tetrodes imal driveable tüpler içine yüklemek için nasıl göstermek ve altın plaka. İkinci olarak, taşıyan ve ucuz malzeme kullanımı ile, dikey olarak tetrodes hareket için özel bir Microdrive montaj oluşturmak için nasıl gösterir. Üçüncü olarak, bağımsız hareketli tetrodes taşımak için tasarlanmış bir ticari Microdrive (Neuralynx VersaDrive) montaj için adımları göstermek. Son olarak, farelerin sırt subiculum elde yerel alan potansiyelleri ve tek birim sinyallerin temsilcisi sonuçları sunuyoruz. Bu teknikler kolayca elektrot dizileri ve fare beyinde kayıt planları farklı karşılamak için değiştirilebilir.
Introduction
In vivo hücre dışı sinir sinyalleri kayıt için mikroelektrot tekniğin kullanılması nörobilim 1, 2 uzun ve değerli bir geleneğe sahiptir. Serbestçe hareket eden bir hayvana birçok beyin bölgelerinden elektriksel aktivite kayıt yeteneğine, ancak, 3 daha gelişmiş ve kullanıcı dostu haline gelir satın alma, analiz ve sinir sinyallerinin ayrımcılık için yazılım paketleri olarak giderek yaygınlaşmaktadır daha yeni bir teknolojidir 4. Yazılım tarafında teknolojik gelişmeler aynı zamanda fare gibi küçük memeliler, içinde kayıt için yeterince küçülttüm olan implante edilebilir cihazların ağırlığı ve toplu azalma, eşlik edilmiştir. Hafif (çoğunlukla plastik) bileşenleri kullanarak, araştırmacılar elektrotlar veya beyin bölgelerinde geniş bir yelpazede 5-7 hedef tetrodes bağımsız konumlandırma için izin mikro sürücünün inşa edebiliyoruz. Bu gibi bile derin beyin yapıları,amigdala 6 ve striatum 5, rutin olarak, uygun bir şekilde uzun bir sürücü vida seçimi ile hedeflenebilir. Bu kayıt teknikleri, 9 araştırmacılar yüksek sadakat sinir sinyalleri elde etmek için izin ve tek nöronların elektriksel aktivite kayıt olan hücre içinde 8 kaydetti. Implantasyon 10 sonra iki ay için mikro sürücünün bu tür kullanarak, başarılı farelerin tek birimleri kaydettik. Buna ek olarak, cihaz (yaklaşık 1.5-2.0 g) hafif doğa birçok davranış görev olmayan implante farenin karşılaştırılabilir davranışsal sonuçlandı. Özellikle, implante fareler roman nesne tanıma görev 10 ve nesne yer görev (yayınlanmamış veri) normal performans sergileyen olduğunu göstermiştir.
Birden fazla tetrodes akuple mikro sürücünün bir kullanımı araştırmacılar ağ düzeyinde nöral etkinliğini izlemek ve analiz sağlarAyrıca beyin içinde birden tek birimlerinden kaydederken. Bu tetrodes ile kayıt ünitesi tanımlama amacıyla birçok önemli avantajları vardır ve yüksek doğruluk elde etme ve birden çok tek birimleri 11 ayrımcılık sağlar. Biz imal ve altın plaka tetrode demetleri ve daha sonra daha sonra driveable elektrot taşıyıcı kağıt yükleme nasıl açıklar. Biz tarif sürücü taşıyıcısının bir tür ticari ve diğer kaynaklarının önemli bir yatırım yapmadan çoklu taşıyıcılar ve tetrode düzenlemeler ağırlayacak basit, ancak kolayca genişletilebilir, sürücü tasarımdır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz hücre dışı birim ve farelerde alan potansiyeli faaliyet kayıt için hafif ve kompakt mikro sürücünün oluşturmak için teknikleri bir dizi tarif var. Akrilik cam (metil metakrilat) gelen moda üsleri ile özel mikro sürücünün inşa ederek, çekirdek sistem kolayca birden fazla sürücü ve sinirsel bölgelerin geniş bir dizi hedef için adapte edilebilir. Biz başarıyla birden fazla beyin hedeflerden kayıt için ve farelerde kayıtlar için büyük diziler ile sistem değiştirdiniz. Daha fazla deği…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz onun yardım ve bu projeye erken katkıları için Daniel Carpi teşekkür ederim. Ayrıca sanat ve görüntüleri ile ona yardım için Lucrecia Novoa teşekkür ederim. Bu çalışma NIH / NIAID programı hibe 5P01AI073693-03 tarafından desteklenmiştir.
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.
References
- 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).
