Summary

على نطاق واسع التسجيل من الخلايا العصبية بواسطة مجسات سيليكون المنقول في يتصرفون القوارض

Published: March 04, 2012
doi:

Summary

ونحن تصف طرق واسعة النطاق من تسجيل واحد وحدات متعددة والمحلية المحتملة في مجال التصرف القوارض مع تحقيقات السيليكون. ويوضح محرك تلفيق، المرفق مسبار إلى محرك وعمليات زرع التحقيق في تفاصيل كافية لتكرارها سهل.

Abstract

ويتمثل التحدي الرئيسي في علم الأعصاب وربط سلوك للنشاط الجماعي للجمعيات العصبية. فهم المدخلات والمخرجات العلاقات بين الخلايا العصبية ودوائر يتطلب أساليب مع الانتقائية المكانية والزمانية القرار المناسب لتحليل الآلي من الفرق العصبية في الحيوانات تتصرف، أي تسجيل لعينات كبيرة من الخلايا العصبية تمثيلي واحد معزول. وقد أحرز تقدم في رصد الفرقة من نشاط الخلايا العصبية بشكل ملحوظ في العقد الماضي في الحيوانات الصغيرة والكبيرة على حد سواء دماغ، بما في ذلك البشر 1-11. متعددة موقع تسجيل مع السليكون المستندة إلى أجهزة فعالة بشكل خاص بسبب قابلية بهم، صغيرة الحجم، والتصميم الهندسي.

هنا، نحن تصف وسائل لتسجيل الخلايا العصبية واحدة متعددة والمحلية المحتملة في مجال التصرف القوارض، وذلك باستخدام المتاحة تجاريا تحقيقات السيليكون الصغيرة تشكيله مع مكونات التبعي حسب الطلب. و هناك نوعان من الخيارات الأساسيةأو التواصل تحقيقات السيليكون لpreamplifiers: لوحات الدوائر المطبوعة والكابلات المرنة. شركات توريد مسبار ( http://www.neuronexustech.com/ ؛ http://www.sbmicrosystems.com/ ؛ http://www.acreo.se/ ) عادة ما توفر خدمة الربط وتقديم تحقيقات المستعبدين لوحات الدوائر المطبوعة أو الكابلات المرنة. هنا، نحن تصف غرس مسبار 4-32-عرقوب موقع، تعلق على كابل بوليميد مرنة، والتي شنت على microdrive المنقولة. كل خطوة من إعداد التحقيق، ويتضح microdrive البناء والجراحة حتى يتسنى للمستخدم النهائي ويمكن بسهولة تكرار هذه العملية.

Protocol

1. بناء microdrive كلها مصنوعة من محركات العناصر الأساسية نفسها: جزء متحرك، والذي يحمل القطب وجزء ثابت، والتي ترتكز على الجمجمة. وmicrodrive مثالي يسمح السفر بما فيه الكفاية على نحو سلس ولكن طويلة من القطب في خطوات صغيرة متعددة، هو قوي بما في…

Discussion

هذا الفيلم يوضح إجراء زرع السيليكون تحقيقات للتسجيلات واسعة النطاق المزمنة في الفئران يتصرف. خطوات حاسمة لضمان جودة التسجيلات من نشاط الخلايا العصبية تنتج عن هشاشة كلا البيولوجية (أنسجة المخ)، والمواد التقنية (السيليكون التحقيق). وينبغي إيلاء عناية خاصة أثناء التعا…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ماري كوري الزمالة الدولية الصادر (في الاتحاد الاوروبي FP/2007-2013 اتفاقيات المنح # 221834 و 254780) دنانير، ماكدونيل مؤسسة، جبهة الخلاص الوطني جرانت SBE 0542013، المعاهد الوطنية للصحة جرانت NS034994، المعهد الوطني للصحة العقلية MH5467 جرانت ومعهد هوارد هيوز الطبي (Janelia مزرعة أبحاث الحرم الجامعي منحة).

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
Silicon probe Buzsaki32, 4 shanks x 8 sites. Packaging: flexible polyamide cable Material NeuroNexus Probe: buzsaki32
Packaging: HC32
Recording probe
Round Brass Screw, 00-90 x 1/2 Round Brass Screws Material JIMorris R0090B500 Drive part
Brass Hex Nut, 00-90 Material JIMorris N0090B Drive part
Brass C260 Strip, ASTM-B36
Thickness: 0.025″, Length: 12″, Width: 1/2″
Material Small Parts B000FMYU72 Drive part
Connector Header, pitch 2mm, male, single row, straigt, 36 positions Material Digikey 2163S-36-ND Drive part
2-part Sylgard silicon Elastomer Material World Precision Instruments SYLG184 To extra-insulate the probe
Decon Contrad 70 Liquid Detergent Reagent Fisher Scientific 04-355
Decon Laboratories
No.:1002
To clean the recording sites
Impedance Conditioning Module Equipment FHC Inc. 55-70-0 Impedance meter
niPOD – 32 channels Equipment Neuronexus niPOD -32 Impedance meter
Grip Cement Industrial Grade Material Caulk Dentsply 675571 (powder)
675572 (solvent)
Grip cement
1,1′-dioctadecyl-3,3,3′,3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (‘DiI’; DiIC18(3)) Reagent Invitrogen D282 To stain the probe track in the brain
Stainless Steel Machine Screw, Binding Head, Slotted Drive, #00-90, 1/8″ Material Small Parts MX-0090-02B Ground and reference screws
Magnet wire, 20G, nylon-polyurethane coating, MW80 Material Small Parts B000IJYRP2 Ground and reference wire
Stainless Steel Machine Screw, Binding Head Slotted Drive, #000-120, 1/16″ Material Small Parts MX-000120-01B Anchor screws
N-3 All purpose Flux Liquid Reagent La-Co (Markal) 23512 Allows to solder stainless-steel
MicroGrid Precision Expanded Copper Material Dexmet 3 CU6-050 FA Copper mesh for on-head Faraday cage
C&B-METABOND Quick! Cement System – Dentin Activator Material Parkell S380  
C&B-METABOND Quick! Cement System – Dental cement Material Parkell S380  
Sharp point tungsten needle and holder Tool Roboz Surgical instruments RS-6064 and RS-6061 To make the hook to lift the dura
Carbide Bur HP 1/4 Tool Henry Schein 9990013  
Paraffin (Granules) Material Fisher Scientific P31-500  
Mineral Oil, Light (NF/FCC) Material Fisher Scientific O121-1  
GC ELECTRONICS 10-114 2-Part Epoxy Adhesive Material Newark 00Z416  
Type 1 LITZ 21 AWG 40/36 Red Single Polyurethane-Nylon (MW80-C) TO 0.041″+/-0.002″ OD Material New England Wire Technologies Corporation N28-36E-400-2 To make the cable between the headstage and the amplifier
32-channel Very Large Scale Integration headstage, 20x gain Equipment Plexon HST/32V-G20 Headstage

References

  1. Buzsáki, G. High-frequency network oscillation in the hippocampus. Science. 256, 1025-1027 (1992).
  2. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261, 1055-1058 (1993).
  3. Buzsáki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).
  4. Buzsáki, G. Visualizing Large-Scale Patterns of Activity in the Brain: Optical and Electrical Signals. Society for Neuroscience. , (2004).
  5. Nicolelis, M. A. L. . Methods for Neural Ensemble Recordings. , (2008).
  6. Hatsopoulos, N. G., Donoghue, J. P. The science of neural interface systems. Annu. Rev. Neurosci. 32, 249-266 (2009).
  7. Battaglia, F. P. The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals. J. Neurosci. Methods. 178, 291-300 (2009).
  8. Kloosterman, F., Davidson, T. J. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication. J. Vis. Exp. 26, e1094-e1094 (2009).
  9. Nguyen, D. P., Layton, S. P. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly. J. Vis. Exp. (26), e1098-e1098 (2009).
  10. Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, C. A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats. J. Neurosci. Methods. 187, 67-72 (2010).
  11. Cerf, M. On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons. Nature. 467, 1104-1108 (2010).
  12. Kohn, D. F. Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. American College of Laboratory Animal Medicine. series, (1997).
  13. Schjetnan, A. G. P., Luczak, A. Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat. J. Vis. Exp. (56), e3282-e3282 (2011).
  14. Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain. Stereotaxic Coordinates. , (1982).
  15. Harris, K. D. Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements. J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).
  16. Hazan, L., Zugaro, M., Buzsáki, G. Klusters, NeuroScope, NDManager: a Free Software Suite for Neurophysiological Data Processing and Visualization. J. Neurosci. Methods. 155, 207-216 (2006).
  17. Kipke, D. R. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).
  18. Csicsvari, J. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).
  19. Sodagar, A. M., Wise, K. D., Najafi, K. A fully integrated mixed-signal neural processor for implantable multichannel cortical recording. IEEE Trans. Biomed. Eng. 54, 1075-1088 (2007).
  20. O’Connor, D. H., Huber, D., Svoboda, K. Reverse engineering the mouse brain. Nature. 461, 923-929 (2009).
  21. Boyden, E. S. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
  22. Zhang, F. Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems. Nat. Rev. Neurosci. 8, 577-581 (2007).
  23. Royer, S. Multi-array silicon probes with integrated optical fibers: light-assisted perturbation and recording of local neural circuits in the behaving animal. Eur. J. Neurosci. 31, 2279-2291 (2010).

Play Video

Citer Cet Article
Vandecasteele, M., M., S., Royer, S., Belluscio, M., Berényi, A., Diba, K., Fujisawa, S., Grosmark, A., Mao, D., Mizuseki, K., Patel, J., Stark, E., Sullivan, D., Watson, B., Buzsáki, G. Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents. J. Vis. Exp. (61), e3568, doi:10.3791/3568 (2012).

View Video