Крупномасштабные Запись нейронов Зонды Движимое кремния в Поведение грызунов
Summary
Мы опишем методы для крупномасштабного запись нескольких отдельных единиц и местного потенциала поля в себя грызунов кремниевых зондов. Drive производства, зонд вложений на диск и процесс имплантации датчика показаны на достаточно подробно для легкого тиражирования.
Abstract
Одна из основных задач в области неврологии связывает поведение в коллективной деятельности нейронных сборки. Понимание ввода-вывода отношений нейронов и схемы требует методы пространственной избирательности и временное разрешение подходит для механистического анализа нейронных ансамблей в себя животных, то есть запись представительно больших образцов изолированных отдельных нейронов. Ансамбль мониторинг активности нейронов шло замечательно в последнее десятилетие в больших и малых мозгом животных, включая человека в качестве субъекта 1-11. Несколько месте записи с устройств на основе кремния особенно эффективны, потому что их масштабируемость, малый объем и геометрические конструкции.
Здесь мы опишем методы для записи нескольких отдельных нейронов и местный потенциал поля в себя грызунов, используя коммерчески доступные микро-обработанной зондов кремния с заказной компонент аксессуаров. Есть два основных варианта Fили взаимодействия кремниевых зондов для предусилителей: печатных плат и гибких кабелей. Зонд компаний-поставщиков ( http://www.neuronexustech.com/ ; http://www.sbmicrosystems.com/ ; http://www.acreo.se/ ) обычно предоставляют услуги связи и доставить зонды связаны с печатных плат или гибкие кабели. Здесь мы описываем имплантации 4-хвостовик, 32-сайт зонда прикреплены к гибкой полиимида кабель и установлены на подвижных Microdrive. Каждый шаг зонда подготовки, Microdrive, строительство и операции проиллюстрирован таким образом, что конечный пользователь может легко повторить этот процесс.
Protocol
Discussion
Этот фильм иллюстрирует имплантации кремния зонды для хронических крупномасштабных записей в себя крысой. Критические шаги по обеспечению качества записи активности нейронов возникают хрупкость и биологические (мозговой ткани) и технические (кремний зонд) материалов. Особое внимани…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Marie Curie International Исходящие стипендий (Европейского союза FP/2007-2013 грантовых соглашений # 221834 и 254780), JD McDonnell Foundation, NSF гранта SBE 0542013, Национальные институты здравоохранения Грант NS034994, Национальный институт психического здоровья Грант MH5467 и Медицинского института Говарда Хьюза (Janelia Ферма Исследование Campus гранта).
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
- Buzsáki, G. High-frequency network oscillation in the hippocampus. Science. 256, 1025-1027 (1992).
- Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261, 1055-1058 (1993).
- Buzsáki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).
- Buzsáki, G. Visualizing Large-Scale Patterns of Activity in the Brain: Optical and Electrical Signals. Society for Neuroscience. , (2004).
- Nicolelis, M. A. L. . Methods for Neural Ensemble Recordings. , (2008).
- Hatsopoulos, N. G., Donoghue, J. P. The science of neural interface systems. Annu. Rev. Neurosci. 32, 249-266 (2009).
- 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).
- Kloosterman, F., Davidson, T. J. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication. J. Vis. Exp. 26, e1094-e1094 (2009).
- Nguyen, D. P., Layton, S. P. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly. J. Vis. Exp. (26), e1098-e1098 (2009).
- 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).
- Cerf, M. On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons. Nature. 467, 1104-1108 (2010).
- Kohn, D. F. Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. American College of Laboratory Animal Medicine. series, (1997).
- 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).
- Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain. Stereotaxic Coordinates. , (1982).
- Harris, K. D. Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements. J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).
- 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).
- Kipke, D. R. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).
- Csicsvari, J. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).
- 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).
- O’Connor, D. H., Huber, D., Svoboda, K. Reverse engineering the mouse brain. Nature. 461, 923-929 (2009).
- Boyden, E. S. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
- Zhang, F. Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems. Nat. Rev. Neurosci. 8, 577-581 (2007).
- 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).
