غرس المسابير السليكون المزمنة وتسجيل مكان هيبوكامبال الخلايا في جهاز مخصب المطحنة
Summary
ونحن تصف الخطوات المختلفة لزرع المجسات السليكون المزمنة وتسجيل مكان الخلايا في الفئران التي ثابتة رئيس تشغيل على جهاز أثري جديلة حلقة مفرغة.
Abstract
شرط مهم لفهم وظيفة المخ وهو تحديد السلوك ويرتبط نشاط الخلية. المسابر السليكون متقدمة أقطاب لتسجيل نشاط الخلايا العصبية الكهربية على نطاق واسع، ولكن الإجراءات المتعلقة بهم غرس المزمنة لا تزال متخلفة. يعرف نشاط الخلايا مكان هيبوكامبال ترتبط بموقف الحيوان في البيئة، ولكن الآليات الأساسية التي لا تزال غير واضحة. التحقيق في مكان الخلايا، هنا نحن وصف مجموعة من التقنيات التي تتراوح بين تصنيع الأجهزة للتحقيق السليكون المزمنة يزرع لرصد مكان النشاط الميداني في جهاز أثري جديلة حلقة مفرغة. أقراص صغيرة وقبعة مبنية بتركيب وابزيم معا أجزاء البلاستيك طباعة 3D. تحقيق سيليكون التي شنت على الصغير-محرك الأقراص، وتنظيفها، ومطلية بصبغ. يتم تنفيذ أول عملية جراحية لإصلاح القبعة على الجمجمة بالماوس. معالم الصغيرة هي ملفقة وتعلق على حزام حلقة مفرغة. الماوس يتم تدريبهم على تشغيل ثابت رئيس في حلقة مفرغة. يتم تنفيذ عملية جراحية ثانية لزرع المسبار السليكون في قرن آمون، بعد الإشارات الكهربية ذات النطاق العريض التي تسجل. أخيرا، استعادت المسبار السليكون وتنظيفها لإعادة استخدامها. ويكشف تحليل نشاط الخلية مكان في حلقة مفرغة مجموعة متنوعة آليات الحقل، توجز الاستفادة النهج.
Introduction
المسابر السيليكون يقدم العديد من المزايا للتسجيلات الكهربية، بما في ذلك حقيقة أن تم تصميمها مع التشكيلات الجانبية حادة للتقليل إلى أدنى حد من تلف الأنسجة وما يقدمونه تخطيط دقيق لوجبات كثافة تسجيل مواقع1، 2،،من34. يتم استخدامها لدراسة النظم المختلفة في الأنواع المختلفة، بما في ذلك البشر3،،من56، مع مختلف النهج1،7. حتى الآن، استعمالها المتكررة لا تزال محدودة نسبيا بسبب تكاليفها، وهشاشة، وحقيقة أن أساليب ملائمة لتجارب المزمنة التي تفتقر إلى8. التطورات الحديثة في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد جعلت من الممكن تصميم مخصص للأجهزة مثل محركات الأقراص الصغيرة والرأس-لوحات للسماح بتناول هذه الأقطاب الحساسة بصورة أسهل. في خطوة أولى، ونحن سوف تصف كيفية بناء واستخدام مجموعة من الأدوات التي قمنا بتطوير لزرع السيليكون المزمنة المسابير14.
في حين يتم دراسة الخلايا مكان عادة استخدام الحيوانات تتحرك بحرية في متاهات، مؤخرا أنهم أيضا التحقيق في البيئات الافتراضية15 وفي حلقة مفرغة أباراتي9 (الشكل 1A). ميزة هذه الأساليب التجريبية على أن الحيوانات يمكن الرأس-ضبط النفس، مما يجعل استخدام مجهر فوتون 215والتصحيح-المشبك16أوبترودي9،،من1011 تقنيات أسهل، بالإضافة إلى توفير تعزيز الرقابة على سلوك الحيوانات ومنبهات البيئية12. في خطوة ثانية، سوف نقدم لإجراءات تدريب الفئران وتسجيل نشاط الخلية مكان في جهاز حلقة مفرغة.
Protocol
Representative Results
Discussion
المزمنة من تسجيل نشاط الخلايا العصبية أمر بالغ الأهمية لفهم العمليات العصبية مثل وضع هيبوكامبال حقول. نهجنا لأداء السيليكون المزمنة مسبار إيمبلانتانتيشن يميز نفسه عن الأخرى أساليب7،،من1819،20 من حقيقة أنه بسيط نسبيا لا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كان يدعمها معهد كوريا للعلوم والتكنولوجيا برنامج المؤسسية (المشاريع رقم 2E26190 و 2E26170) وبرنامج العلوم الحدود البشرية (RGY0089/2012).
Materials
| Silicon Probe | Neuronexus | Buzsabi32 | Recording electrode |
| Recording system | Intantech | RHD2132/RHD2000 | |
| 3D printer | Asiga | Pico Plus 27 | High resolution printer for micro-drive |
| 3D printer | Stratasys | Mojo | Lower resolution printer for hat components |
| Stereotaxic apparatus | Kopf | Model 963 | |
| Binocular microscope | Leica | M60 | |
| Treadmill apparatus | We build them |
References
- Schjetnan, A. G., Luczak, A. Recording large-scale neuronal ensembles with silicon probes in the anesthetized rat. J Vis Exp. (56), (2011).
- Buzsaki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).
- Suner, S., Fellows, M. R., Vargas-Irwin, C., Nakata, G. K., Donoghue, J. P. Reliability of signals from a chronically implanted, silicon-based electrode array in non-human primate primary motor cortex. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 13 (4), 524-541 (2005).
- Csicsvari, J., et al. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J Neurophysiol. 90 (2), 1314-1323 (2003).
- Hochberg, L. R., et al. Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature. 442 (7099), 164-171 (2006).
- Okun, M., Lak, A., Carandini, M., Harris, K. D. Long Term Recordings with Immobile Silicon Probes in the Mouse Cortex. PLoS One. 11 (3), e0151180 (2016).
- Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. J Vis Exp. (61), e3568 (2012).
- Kipke, D. R., et al. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J Neurosci. 28 (46), 11830-11838 (2008).
- Royer, S., et al. Control of timing, rate and bursts of hippocampal place cells by dendritic and somatic inhibition. Nat Neurosci. 15 (5), 769-775 (2012).
- Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale genetically targeted optical control of neural activity. Nat Neurosci. 8 (9), 1263-1268 (2005).
- Royer, S., et al. 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 (12), 2279-2291 (2010).
- Geiller, T., Fattahi, M., Choi, J. S., Royer, S. Place cells are more strongly tied to landmarks in deep than in superficial CA1. Nat Commun. 8, 14531 (2017).
- Ylinen, A., et al. Sharp wave-associated high-frequency oscillation (200 Hz) in the intact hippocampus: network and intracellular mechanisms. J Neurosci. 15 (1 Pt 1), 30-46 (1995).
- Battaglia, F. P., Sutherland, G. R., McNaughton, B. L. Local sensory cues and place cell directionality: additional evidence of prospective coding in the hippocampus. J Neurosci. 24 (19), 4541-4550 (2004).
- Hazan, L., Zugaro, M., Buzsaki, G. Klusters, NeuroScope, NDManager: a free software suite for neurophysiological data processing and visualization. J Neurosci Methods. 155 (2), 207-216 (2006).
- Kadir, S. N., Goodman, D. F., Harris, K. D. High-dimensional cluster analysis with the masked EM algorithm. Neural Comput. 26 (11), 2379-2394 (2014).
- Lewicki, M. S. A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials. Network. 9 (4), R53-R78 (1998).
- Battaglia, F. P., et al. The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals. J Neurosci Methods. 178 (2), 291-300 (2009).
- Blumberg, M. S., Sokoloff, G., Tiriac, A., Del Rio-Bermudez, C. A valuable and promising method for recording brain activity in behaving newborn rodents. Dev Psychobiol. 57 (4), 506-517 (2015).
- Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, C. A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats. J Neurosci Methods. 187 (1), 67-72 (2010).
- Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron. 56 (1), 43-57 (2007).
- Villette, V., Malvache, A., Tressard, T., Dupuy, N., Cossart, R. Internally Recurring Hippocampal Sequences as a Population Template of Spatiotemporal Information. Neuron. 88 (2), 357-366 (2015).
- Ziv, Y., et al. Long-term dynamics of CA1 hippocampal place codes. Nat Neurosci. 16 (3), 264-266 (2013).
- Danielson, N. B., et al. Distinct Contribution of Adult-Born Hippocampal Granule Cells to Context Encoding. Neuron. 90 (1), 101-112 (2016).
- Stark, E., Koos, T., Buzsaki, G. Diode probes for spatiotemporal optical control of multiple neurons in freely moving animals. J Neurophysiol. 108 (1), 349-363 (2012).
- Wu, F., et al. An implantable neural probe with monolithically integrated dielectric waveguide and recording electrodes for optogenetics applications. J Neural Eng. 10 (5), 056012 (2013).
