Summary

कृन्तकों व्यवहार में बड़े पैमाने पर चल सिलिकॉन जांच से न्यूरॉन्स की रिकॉर्डिंग

Published: March 04, 2012
doi:

Summary

हम कई एकल इकाइयों की रिकॉर्डिंग में बड़े पैमाने पर और जांच के साथ सिलिकॉन कृन्तकों व्यवहार में स्थानीय क्षेत्र के संभावित के लिए विधियों का वर्णन. ड्राइव निर्माण, जांच ड्राइव और जांच आरोपण की प्रक्रिया के लिए लगाव आसान प्रतिकृति के लिए पर्याप्त विवरण में सचित्र हैं.

Abstract

तंत्रिका विज्ञान में एक बड़ी चुनौती के व्यवहार तंत्रिका विधानसभाओं के सामूहिक गतिविधि को जोड़ने के लिए है,. न्यूरॉन्स और सर्किट के इनपुट, आउटपुट रिश्तों की समझ स्थानिक चयनात्मकता और लौकिक व्यवहार जानवर में तंत्रिका ensembles में, यानी पृथक एकल न्यूरॉन्स की प्रतीकात्मकता बड़े नमूनों की रिकॉर्डिंग की यंत्रवत विश्लेषण के लिए उपयुक्त संकल्प के साथ तरीकों की आवश्यकता है. मानव 1-11 विषयों सहित दोनों छोटे और बड़े मान जानवरों में neuronal गतिविधि के कलाकारों की टुकड़ी की निगरानी पिछले एक दशक में उल्लेखनीय प्रगति की है. सिलिकॉन आधारित उपकरणों के साथ एकाधिक साइट रिकॉर्डिंग उनके, scalability छोटे मात्रा और ज्यामितीय डिजाइन की वजह से विशेष रूप से प्रभावी हैं.

यहाँ, हम कई एकल न्यूरॉन्स और कृन्तकों व्यवहार, कस्टम गौण घटकों के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सूक्ष्म machined सिलिकॉन जांच का उपयोग करने में स्थानीय क्षेत्र संभावित रिकॉर्डिंग के लिए विधियों का वर्णन. वहाँ दो बुनियादी विकल्प चया preamplifiers सिलिकॉन interfacing के जांच: मुद्रित सर्किट बोर्डों और लचीला केबलों. जांच आपूर्ति कंपनियों ( http://www.neuronexustech.com/ , http://www.sbmicrosystems.com/ , http://www.acreo.se/ ) आम तौर पर संबंध सेवा प्रदान करने और मुद्रित सर्किट बोर्डों के लिए जांच बंधुआ देने या लचीला केबलों. यहाँ, हम एक 4 टांग, 32 साइट लचीला केबल polyimide के से जुड़ी जांच के आरोपण का वर्णन है, और चल Microdrive पर मुहिम शुरू की. जांच की तैयारी के प्रत्येक कदम, Microdrive निर्माण और सर्जरी इतना साफ है कि अंत उपयोगकर्ता आसानी से प्रक्रिया की नकल कर सकते हैं.

Protocol

1. Microdrive का निर्माण एक चलती हिस्सा है, जो इलेक्ट्रोड और एक निश्चित हिस्सा है, जो खोपड़ी के लिए लंगर किया जाता है: सभी ड्राइव एक ही मूल तत्व से बना रहे हैं. एक आदर्श Microdrive कई छोटे चरणों में इलेक्ट्रोड ?…

Discussion

इस फिल्म बर्ताव चूहे में पुरानी बड़े पैमाने पर रिकॉर्डिंग के लिए सिलिकॉन जांच के आरोपण की प्रक्रिया दिखाता है. महत्वपूर्ण कदम neuronal गतिविधि की गुणवत्ता रिकॉर्डिंग सुनिश्चित दोनों (मस्तिष्क ऊतक) जैविक ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

मैरी क्यूरी इंटरनेशनल आउटगोइंग (यूरोपीय संघ FP/2007-2013 अनुदान समझौतों # २,२१,८३४ और 254,780) फैलोशिप, जद McDonnell फाउंडेशन, NSF के अनुदान SBE 0,542,013 स्वास्थ्य अनुदान NS034994 के राष्ट्रीय संस्थानों, राष्ट्रीय मानसिक स्वास्थ्य MH5467 अनुदान के संस्थान और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट (Janelia फार्म रिसर्च परिसर अनुदान).

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).
check_url/kr/3568?article_type=t

Play Video

Cite This 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