Строительство Microdrive массивы для нейронной Хронический Записи в Awake Поведение мышей
Summary
Проектирование и монтаж микродиски для прижизненного электрофизиологические записи сигналов мозга от мыши описано. Присоединив микроэлектродом связки, чтобы крепкий передвижные носители, эти методы позволяют долгосрочных и стабильных нейронных записей. Легкая конструкция позволяет неограниченное поведенческих исполнения животных после имплантации диска.
Abstract
Внедренный электрофизиологических записей из мозга свободно себя животных позволяют исследователям одновременно изучить местные потенциалы поля (LFPs) из популяций нейронов и потенциалы действия от отдельных клеток, а животное участвует в экспериментальной области задач. Хронически имплантированных микродиски позволяют мозгу записей к последнему за период в несколько недель. Миниатюрные диски и легкие компоненты позволяют эти долгосрочные записи происходят в мелких млекопитающих, таких как мыши. При использовании тетродов, которые состоят из плотно плетеный пучки четыре электрода, в котором каждый провод имеет диаметр 12,5 мкм, можно изолировать физиологически активных нейронов в поверхностных областей мозга, таких как кора головного мозга, дорсального гиппокампа, и подлежащая ткань, а также как более глубоких областей, таких как полосатое тело и миндалины. Более того, этот метод обеспечивает стабильный, высококачественный нейронных записи в качестве животного заражали VarieTY поведенческих задач. Эта рукопись описывает несколько методов, которые были оптимизированы для записи с мозга мыши. Во-первых, мы покажем, как изготовить тетродами, загрузить их в передвижные трубы, и золотые пластины их советы для того, чтобы уменьшить их сопротивление от МОм до кОм. Во-вторых, мы покажем, как построить пользовательскую сборку Microdrive для переноски и перемещения тетродами вертикально, с использованием недорогих материалов. В-третьих, мы показываем шаги для сборки коммерчески доступных Microdrive (Neuralynx VersaDrive), который предназначен для перевозки независимо подвижными тетродами. Наконец, мы представим репрезентативные результаты локальных потенциалов поля и единичного сигналов, полученных в спинной подлежащая ткань мышей. Эти методы могут быть легко изменены, чтобы приспособить различные типы электродов массивы и записи схем в мозге мыши.
Introduction
Использование микроэлектродной техники для записи внеклеточной нервные сигналы в естественных условиях имеет давние традиции и ценят в неврологии 1, 2. Возможность записи электрической активности из многих регионов мозга в свободно себя животных, однако, более современных технологий, что становится все более распространенным, как программные пакеты для сбора, анализа и дискриминации нейронных сигналов становится все более сложным и удобный 3, 4. Технический прогресс на стороне программного обеспечения также наблюдается снижение веса и объема имплантируемого устройства, которые были сокращены достаточно для записи в мелких млекопитающих, таких как мыши. При использовании легкого (преимущественно пластик) компонентов, исследователи могут строить микродиски, которые позволяют независимого позиционирования электродов или тетродов целевой разнообразных областях мозга 5-7. Даже глубоких структур головного мозга, такие, какминдалине 6 и полосатое тело 5, может регулярно целевые с выбором соответствующего долгая поездка винт. Эти методы записи позволит исследователям получить высококачественные нервные сигналы и находятся в регистрации электрической активности отдельных нейронов записал внутриклеточно 8, 9. Использование этих типов микродиски, мы успешно записали одной единицы от мышей на срок до двух месяцев после имплантации 10. Кроме того, легкие природы устройств (примерно 1,5-2,0 г) привело к поведенческим производительность, что сопоставимо с не-имплантированных мышам во многих поведенческих задач. В частности, мы показали, что имплантировали мыши обнаруживают нормальную работу в романе задача распознавания объектов и 10 объекта задачей место (неопубликованные данные).
Использование микродиски связан с несколькими тетродами позволяет исследователям для мониторинга и анализа нейронной активности на сетевом уровнев то же время записи с нескольких отдельных единиц в головном мозге. Запись с этими тетродами имеет несколько основных преимуществ для целей идентификацию блока и позволяет высокую точность обнаружения и дискриминации в отношении нескольких отдельных блоков 11. Мы расскажем, как изготовить и золотые пластины пучки тетроде и впоследствии загружать их в передвижные носители электрода. Один тип привода носителя мы описываем является коммерчески доступным, а другой представляет собой простой, но легко расширяется, конструкция привода, который может вместить несколько несущих и тетроде договоренностей без значительных затрат ресурсов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы описали набор методов для построения легких и компактных микродиски для записи внеклеточной блока и потенциал поля активность у мышей. К созданию пользовательских микродиски с основаниями сделана из акрилового стекла (метилметакрилата), ядро системы может быть легко адаптиров?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Даниэля Карпи за помощь и раннее вклад в этот проект. Мы также благодарим Лукреция Novoa за ее помощь с художественными и изображениями. Эта работа была поддержана NIH / NIAID грантовой программы 5P01AI073693-03.
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.
Referenzen
- 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).
