Il est crucial de comprendre comment l’activité neuronale soutient le processus cognitif, comme l’apprentissage et la mémoire, en étudiant comment différentes régions du cerveau interagissent dynamiquement les unes avec les autres. Pour élucider la dynamique de l’activité neuronale sous-jacente aux tâches cognitives, l’électrophysiologie extracellulaire à grande échelle a été menée chez des animaux en mouvement libre à l’aide de réseaux de micropropulsion s’ils^nesont^pasdotés de 2^{,3, 4}. Au cours des deux dernières décennies, plusieurs types de micropropulsion ont été développés pour implanter des électrodes dans de multiples régions du cerveau pour les rats^5,6,7,8 et les souris^{9, 10} Ans et plus ^{, 11} Ans, états-unis ( ^{, 12}. Néanmoins, les conceptions actuelles de micropropulsion ne permettent généralement pas l’utilisation de plusieurs types de sondes, ce qui oblige les chercheurs à choisir un seul type d’électrode avec des avantages et des limitations spécifiques. Par exemple, les tableaux de tétrode fonctionnent bien pour les régions du cerveau densément peuplées telles que l’hippocampe dorsal CA1^1,13, tandis que les sondes de silicium donnent un meilleur profil géométrique pour l’étude des connexions anatomiques^{14 , 15}.

Les tetrodes et les sondes de silicium sont souvent utilisées pour l’enregistrement chronique in vivo, et chacune a ses propres avantages et inconvénients. Il a été prouvé que les tetrodes présentent des avantagessignificatifs dans un meilleur isolement unitaire que les électrodes 16,¹⁷, en plus de la rentabilité et de la rigidité mécanique. Ils fournissent également des rendements plus élevés des activités unitaires lorsqu’ils sont combinés avec des microdrives^8,18,19,20. Il est essentiel d’augmenter le nombre de neurones enregistrés simultanément pour comprendre la fonction des circuits neuronaux²¹. Par exemple, un grand nombre de cellules sont nécessaires pour étudier de petites populations de types de cellules fonctionnellement hétérogènes telles que le temps lié^{à 22} ou la récompense codant²³ cellules. Des nombres de cellules beaucoup plus élevés sont nécessaires pour améliorer la qualité de décodage des séquences de pointes^13,24,25.

Les tétrodes, cependant, ont un inconvénient dans l’enregistrement des cellules spatialement distribuées, comme dans le cortex ou le thalamus. Contrairement aux tétrodes, les sondes de silicium peuvent fournir la distribution spatiale et l’interaction des potentiels locaux de champ (LFP) et des activités de pointe au sein d’une structure locale^14,26. Les sondes de silicium multi-tiges augmentent encore le nombre de sites d’enregistrement et permettent l’enregistrement à travers les structures simples ou voisines²⁷. Cependant, ces tableaux sont moins flexibles dans le positionnement des sites d’électrodes par rapport aux tétrodes. En outre, des algorithmes complexes de tri des pointes sont nécessaires dans les sondes à haute densité pour extraire des informations sur les potentiels d’action des canaux voisins pour refléter les données acquises par les tétrodes^28,29,30. Par conséquent, le rendement global des unités individuelles est souvent inférieur à celui des tétrodes. De plus, les sondes de silicium sont désavantageuses en raison de leur fragilité et de leur coût élevé. Ainsi, le choix des sondes de tetrodes vs de silicium dépend de l’objectif de l’enregistrement, qui est une question de savoir si l’obtention d’un rendement élevé d’unités uniques ou de profilage spatial sur les sites d’enregistrement est prioritaire.

En plus d’enregistrer l’activité neuronale, la manipulation optogénétique est devenue l’un des outils les plus puissants en neurosciences pour examiner comment des types de cellules spécifiques et / ou des voies contribuent aux fonctions du circuit neuronal^{13,31, 32,33}. Cependant, les expériences optogénétiques exigent la considération additionnelle dans la conception de réseau de microdrive pour attacher le connecteur de fibre aux sources lumineuses de stimulation^34,35,36. Souvent, la connexion de la fibre optique nécessite une force relativement importante, ce qui peut conduire à un changement mécanique de la sonde dans le cerveau. Par conséquent, il n’est pas une tâche triviale de combiner une fibre optique implantable à des réseaux de micropropulsion conventionnels.

Pour les raisons ci-dessus, les chercheurs sont tenus d’optimiser le choix du type d’électrode ou d’implanter une fibre optique en fonction de l’objectif de l’enregistrement. Par exemple, les tétrodes sont utilisées pour obtenir un rendement unitaire plus élevé dans l’hippocampe^1,13, tandis que les sondes de silicium sont utilisées pour étudier le profil de profondeur laminaire des zones corticales, telles que le cortex entorhinal médial (MEC)³⁷. Actuellement, des microdrives pour l’implantation simultanée de tétrodes et de sondes de silicium avaient été signalés pour les rats^5,11. Cependant, il est extrêmement difficile d’implanter plusieurs tétrodes et sondes de silicium chez la souris en raison du poids des microdrives, de l’espace limité sur la tête de la souris et des exigences spatiales pour concevoir le microdrive pour employer différentes sondes. Bien qu’il soit possible d’implanter des sondes de silicium sans micropropulsion, cette procédure ne permet pas l’ajustement de la sonde et abaisse le taux de réussite de la récupération de silicium-sonde^12,38. En outre, les expériences optogénétiques nécessitent des considérations supplémentaires dans la conception de réseaux de micropropulsions. Ce protocole montre comment construire et implanter un réseau de micropropulsion pour l’enregistrement chronique chez les souris en mouvement libre, ce qui permet l’implantation de neuf tétrodes réglables indépendamment et d’une sonde opto-silicium réglable. Ce réseau de micropropulsionfacilite également les expériences optogénétiques et la récupération de la sonde de silicium.