설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화
Summary
우리는 대규모 다중 단일 단위 기록 및 실리콘 프로브와 설치류 동물 행동은 현지 필드 가능성에 대한 방법을 설명합니다. 드라이브 제조, 드라이브 및 프로브 주입 공정에 프로브 첨부 파일은 쉽게 복제에 대한 충분한 세부 사항에 그림하고 있습니다.
Abstract
신경 과학의 주요 과제는 신경 어셈블리의 집단 활동에 행동을 연결합니다. 뉴런과 회로의 입출력 관계의 이해는 공간적 선택성 및 행동 동물의 신경 ensembles, 분리된 하나의 뉴런의 representatively 대용량 샘플 즉, 녹음의 기계론의 분석을 위해 적절한 시간적 해상도를 가진 방법이 필요합니다. 의 연결 활동의 앙상블 모니터링은 인간 주제에 1-11를 포함하여 크고 작은 두뇌 모두 동물에서 지난 10 년 동안에 현저하게 진행되고있다. 실리콘 기반의 디바이스와 여러 현장 녹화 때문에 그들의 확장성, 작은 음량과 기하학적인 디자인에 특히 효과적입니다.
여기서는 여러 단일 뉴런과 맞춤 액세서리 구성 요소와 상용 마이크로 가공 실리콘 프로브를 사용하여 설치류 행동은 현지 필드 잠재력을 녹화하는 방법을 설명합니다. 두 가지 기본 옵션 바가 있습니다또는 preamplifiers에 실리콘 프로브 인터페이스 : 인쇄 회로 기판과 플렉시블 케이블. 프로브 공급 업체 ( http://www.neuronexustech.com/ , http://www.sbmicrosystems.com/ , http://www.acreo.se/가 ) 일반적으로 결합 서비스를 제공하고 인쇄 회로 기판에 보세 프로브를 제공합니다 또는 유연 케이블. 여기서는 유연한 polyimide 케이블에 연결된 4 생크 32 사이트 프로브의 주입을 설명하고, 이동의 microdrive에 장착된. 프로브 준비의 각 단계 microdrive 건설과 수술은 최종 사용자가 쉽게 프로세스를 복제할 수 있도록 삽화가있다.
Protocol
1. microdrive 건설 전극과 두개골에 고정되는 고정 부분, 운반 움직이는 부분 : 모든 드라이브는 동일한 기본 요소로 만들어진다. 이상적인 microdrive는 여러 작은 단계에서 전극의 원활한지만 충분히 여행을 할 수 있도록 동물의 크기가 작은 행동, 그리고 무게가 가벼운 방해하지 않고 실험자에 의해 조작하기 쉬운 전극의 우발적인 움직임을 방지할 수있을만큼 견고합니다. 이러?…
Discussion
이 영화는 행동 쥐에서 만성 대규모 레코딩을위한 실리콘 프로브의 주입 절차를 보여줍니다. 의 연결 활동의 품질의 녹음을 보장하기위한 중요한 단계는 모두 생물 학적 (뇌 세포)와 기술 (실리콘 탐침) 재료의 취약성에서 발생합니다. 모든 원격으로 "하드"표면 (한 경질을 제거하지 않고 두뇌에서 그들을 이식하려한다면 예를 들어, 정강이가 부러지는 줄)와 정강이의 접촉을 피하기 위해 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
마리 퀴리 국제 발신 원정대 (유럽 연합의 FP/2007-2013 부여 동의 # 221834 및 254780), JD 맥도넬 재단, NSF 그랜트 SBE 0542013, 건강 그랜트 NS034994 국립 연구소, 정신 건강 그랜트 MH5467의 국립 연구소와 하워드 휴즈 의학 연구소 (Janelia 팜 연구 캠퍼스 부여).
Materials
| Name | Tipo | 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 |
Referências
- 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).
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NeurociênciaLarge-scale RecordingMovable Silicon ProbesBehaving RodentsNeural AssembliesInput-output RelationshipsSpatial SelectivityTemporal ResolutionMechanistic AnalysisNeural EnsemblesMultiple-site RecordingSilicon-based DevicesMicro-machined Silicon ProbesCustom-made Accessory ComponentsPreamplifiersPrinted Circuit BoardsFlexible CablesBonding ServiceImplantation4-shank Probe32-site ProbePolyimide CableMovable Microdrive
Citar este artigo
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).