Summary

여러 뇌 구조에서 동시에 생체 내 녹음을위한 로컬 필드 잠재적 인 미세 전극 구축

Published: March 14, 2022
doi:

Summary

본 프로토콜은 다수의 뇌 구조로부터 생체 내 국소 장 전위를 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로전극 어레이의 구축을 기술한다.

Abstract

연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 동시에 국소 필드 잠재력 (LFP)을 기록해야합니다. 원하는 여러 뇌 영역에서 기록하려면 서로 다른 미세 전극 설계가 필요하지만 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 이러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서 본 프로토콜은 여러 뇌 구조의 LFP를 서로 다른 깊이에서 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로 전극 어레이의 간단한 설계를 간략하게 설명합니다. 이 연구는 양측 피질, striatal, ventrolateral thalamic, 및 nigral microelectrodes의 건설을 예로 설명합니다. 개략적인 설계 원리는 유연성을 제공하며, 미세전극은 입체형 좌표를 계산하고 자유롭게 움직이거나 마취된 마우스의 다른 뇌 영역을 대상으로 하기 위해 구조를 신속하게 변경하여 모든 구조에서 LFP를 기록하도록 수정하고 사용자 정의 할 수 있습니다. 마이크로 전극 어셈블리에는 표준 공구 및 공급 장치가 필요합니다. 이러한 맞춤형 마이크로 전극 어레이를 통해 조사관은 뉴런 활동을 추적하기 위해 모든 구성에서 마이크로 전극 어레이를 쉽게 설계 할 수 있으므로 LFP 기록에 밀리 초 분해능을 제공합니다.

Introduction

국부장 전위 (LFPs)는 뇌의 세포외 공간에서 기록 된 전기 전위입니다. 이들은 뉴런 외부의 이온 농도 불균형에 의해 생성되며 작고 국부적 인 뉴런 집단의 활동을 나타내며 거대 규모의 EEG 기록1과 비교하여 특정 뇌 영역의 활동을 정확하게 모니터링 할 수 있습니다. 추정치로서, 1 mm로 분리된 LFP 미세전극은 완전히 상이한 두 개의 뉴런 집단에 상응한다. 뇌파 신호는 뇌 조직, 뇌척수액, 두개골, 근육 및 피부에 의해 필터링되는 반면, LFP 신호는 국소 신경 활동의 신뢰할 수있는 마커입니다1.

연구자들은 종종 여러 뇌 구조에서 LFP를 동시에 기록해야하지만, 상업적으로 이용 가능한 마이크로 전극 어레이는 종종 그러한 유연성을 제공하지 않습니다. 여기서, 본 프로토콜은 서로 다른 깊이에서 원하는 뇌 영역으로부터의 LFP를 동시에 기록하기 위해 완전히 사용자 정의 가능하고 쉽게 구성된 미세전극을 기술한다. LFP가 특정 뇌 영역 2,3,4,5,6,7,8,9의 신경 활동을 기록하는 데 광범위하게 사용되었지만, 현재의 쉬운 사용자 정의 가능한 설계는 여러 표면 또는 심부 뇌 영역으로부터 LFP를 기록 할 수있게합니다 11,12 . 프로토콜은 또한 뇌 영역의 입체택시 좌표를 결정하고 그에 따라 어레이를 조립함으로써 임의의 원하는 마이크로전극 어레이를 구성하도록 변형될 수 있다. 10kHz 샘플링 속도와 60-70kΩ 저항(2cm 길이)을 갖춘 이 미세전극을 통해 LFP를 밀리초 정밀도로 기록할 수 있습니다. 그런 다음 데이터를 16채널 증폭기로 증폭하고, 필터링하고(저역 통과 1Hz, 하이 패스 5kHz) 디지털화할 수 있습니다.

Protocol

본 연구는 버지니아 대학교 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 받았습니다. 남녀 모두(7-12주)의 C57Bl/6 마우스를 실험에 사용하였다. 동물들은 12 h 빛/12 h 암주기에서 유지되었고, 음식과 물에 대한 광고 리비툼 접근을 가졌다. 1. 미세전극 구성 미세전극을 구성하려면 50μm(직경) 직경의 다이멜 코팅 니켈-크롬 와이어를 사용합니다(재료 표</strong…

Representative Results

이 작업에서, LFP 미세전극은 기저 신경절11을 통한 발작 확산을 지도화하기 위해 사용되었다. 동시 LFP 기록은 오른쪽 전운동 피질(발작 초점이 있는 곳)과 왼쪽 VL, 선조체 및 SNR(그림 4)에서 수행되었다. 발작 개시는 기준선의 적어도 두 배 이상의 전압 트레이스의 편향으로 확인되었다(도 4A, 적색 화살표). 전력 스펙트럼 플롯(<sup class="…

Discussion

역사적으로, 마이크로전극 어레이는 관심 2,3,4,5,6,7,8,9,13의 특정 뇌 영역으로부터의 뉴런 활동을 기록하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나, 우리의 쉬운 마이?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 국립 보건원 (RO1 NS120945, R37NS119012에서 JK까지)과 UVA Brain Institute의 지원을 받았습니다.

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

References

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Citer Cet Article
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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