Summary

Construcción de microelectrodos de potencial de campo local para grabaciones in vivo de múltiples estructuras cerebrales simultáneamente

Published: March 14, 2022
doi:

Summary

El presente protocolo describe la construcción de matrices de microelectrodos hechas a medida para registrar potenciales de campo locales in vivo de múltiples estructuras cerebrales simultáneamente.

Abstract

Los investigadores a menudo necesitan registrar potenciales de campo locales (LFP) simultáneamente de varias estructuras cerebrales. La grabación desde múltiples regiones cerebrales deseadas requiere diferentes diseños de microelectrodos, pero las matrices de microelectrodos disponibles comercialmente a menudo no ofrecen tal flexibilidad. Aquí, el presente protocolo describe el diseño sencillo de matrices de microelectrodos hechas a medida para registrar LFP de múltiples estructuras cerebrales simultáneamente a diferentes profundidades. Este trabajo describe la construcción de los microelectrodos bilaterales corticales, estriatales, talámicos ventrolaterales y nigrales como ejemplo. El principio de diseño esbozado ofrece flexibilidad, y los microelectrodos se pueden modificar y personalizar para registrar LFP de cualquier estructura calculando coordenadas estereotáxicas y cambiando rápidamente la construcción en consecuencia para apuntar a diferentes regiones del cerebro en ratones que se mueven libremente o anestesiados. El ensamblaje de microelectrodos requiere herramientas y suministros estándar. Estas matrices de microelectrodos personalizadas permiten a los investigadores diseñar fácilmente matrices de microelectrodos en cualquier configuración para rastrear la actividad neuronal, proporcionando grabaciones LFP con resolución de milisegundos.

Introduction

Los potenciales de campo local (LFP) son los potenciales eléctricos registrados desde el espacio extracelular en el cerebro. Se generan por desequilibrios de concentración de iones fuera de las neuronas y representan la actividad de una pequeña población localizada de neuronas, lo que permite monitorear con precisión la actividad de una región específica del cerebro en comparación con los registros de EEG a macroescala1. Como estimación, los microelectrodos LFP separados por 1 mm corresponden a dos poblaciones de neuronas completamente diferentes. Mientras que la señal de EEG se filtra por el tejido cerebral, el líquido cefalorraquídeo, el cráneo, el músculo y la piel, la señal de LFP es un marcador confiable de la actividad neuronal local1.

Los investigadores a menudo necesitan registrar simultáneamente LFP de varias estructuras cerebrales, pero las matrices de microelectrodos disponibles comercialmente a menudo no ofrecen tal flexibilidad. Aquí, el presente protocolo describe microelectrodos totalmente personalizables y fáciles de construir para registrar simultáneamente LFP de cualquier región del cerebro deseada a diferentes profundidades. Aunque los LFP se han utilizado ampliamente para registrar la actividad neuronal de una región cerebral específica 2,3,4,5,6,7,8,9, el diseño actual fácilmente personalizable permite registrar LFP desde cualquier región cerebral superficial o profunda múltiple 11,12 . El protocolo también se puede modificar para construir cualquier matriz de microelectrodos deseada mediante la determinación de coordenadas estereotáxicas de las regiones cerebrales y el ensamblaje de la matriz en consecuencia. Estos microelectrodos con una frecuencia de muestreo de 10 kHz y una resistencia de 60-70 kΩ (longitud de 2 cm) nos permiten registrar LFP con precisión de milisegundos. Los datos pueden ser amplificados por un amplificador de 16 canales, filtrados (paso bajo 1 Hz, paso alto 5 kHz) y digitalizados.

Protocol

El presente trabajo está aprobado por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Virginia. Se utilizaron ratones C57Bl/ 6 de ambos sexos (7-12 semanas) para los experimentos. Los animales se mantuvieron en un ciclo de luz de 12 h / 12 h de oscuridad y tuvieron acceso ad libitum a alimentos y agua. 1. Construcción de microelectrodos Para construir los microelectrodos, utilice alambre de níquel-cromo recubierto de diamel de 50 μm (diámet…

Representative Results

En este trabajo, se utilizaron los microelectrodos LFP para mapear la convulsión diseminada a través de los ganglios basales11. Se realizaron registros simultáneos de LFP desde la corteza premotora derecha (donde estaba el foco de la convulsión) y la VL izquierda, el cuerpo estriado y el SNR (Figura 4). El inicio de la convulsión se identificó como la desviación de la traza de voltaje al menos dos veces la línea de base (Figura 4A…

Discussion

Históricamente, las matrices de microelectrodos se han utilizado ampliamente para registrar la actividad neuronal de una región específica del cerebro de interés 2,3,4,5,6,7,8,9,13. Sin embargo, nuestro fácil diseño …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Salud (RO1 NS120945, R37NS119012 a JK) y el Instituto del Cerebro UVA.

Materials

Amplifier 16-Channel A-M Systems Model 3600 Amplifier
Cranioplasty cement Coltene Perm Reeline/Repair Resin Type II Class I Shade – Clear Cement to hold microelectrodes
Cryostat Microtome Precisionary CF-6100 To slice brain
Diamel-coatednickel-chromium wire Johnson Matthey Inc. 50 µm Microelectrode wire
Dremel Dremel 300 Series To drill holes in mouse skull
Epoxy CEC Corp C-POXY 5 Fast setting adhesive
Hemostat Any To hold the headset
Forceps Any To hold microelectrodes
Light microscope Nikon SMZ-10 To see alignment
Ohmmeter Any To measurre resistance
Pins (Headers and matching Sockets) Mill-Max Interconnects, 833 series, 2 mm grid gull wing surface mount headers and sockets To attach microelectrodes to
Polymicro Tubing Kit Neuralynx ID 100 ± 04 µm, OD 164 ± 06 µm, coating thickness 12 µm Glass tubes
Pulse Stimulator A-M Systems Model 2100 To mark the microelectrode location at the end of the recordings
Scissors Any To cut microelectrodes
Superglue Gorilla Adhesive
Thick wire 0.008 in. – 0.011 in. A-M Systems 791900 Tick wire to hold the microelectrode array
Thin wire 0.005 in. – 0.008 in. A-M Systems 791400 Thin wire for reference and ground

Referenzen

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Brodovskaya, A., Shiono, S., Batabyal, T., Williamson, J., Kapur, J. Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously. J. Vis. Exp. (181), e63633, doi:10.3791/63633 (2022).

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