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