Een procedure voor het implanteren van georganiseerde Arrays van microwires voor Single-unit Opnamen in Awake, Gedragen Dieren

Elektrofysiologische registraties kunnen wetenschappers de elektrische eigenschappen van biologische cellen te onderzoeken. In het centrale zenuwstelsel, waarbij elektrische impulsen dienen als signaleringsmechanisme, deze opnamen van bijzonder belang voor het begrijpen van neurale functie ^1-2. Tijdens de single-unit registraties in gedragen dieren, een micro-elektrode die in de hersenen is ingebracht is in staat om veranderingen op te nemen in de opwekking van een neuron van actiepotentialen in de tijd.

Terwijl veel technieken laten ons toe om de hersenactiviteit te registreren, single-unit elektrofysiologie is een van de meest precieze methoden doordat resolutie bij de enkel neuron niveau. Wanneer een hoge mate van ruimtelijke specificiteit gewenst is, kan microwires worden gebruikt om afzonderlijke sub-kernen of ensemble van cellen in de brain3 richten. Single-unit opnames ook profiteren van hoge tijdsresolutie wegens opnames zijn nauwkeurig op de microseconde niveau. En, in vivo eenkielzog opnames laten intact circuit interacties, met het natuurlijke milieu van afferente en efferente projecties, systemische chemische en hormonale invloeden, en fysiologische parameters. Neurale signalen worden afgeleid van zintuiglijke input, motorische gedrag, cognitieve verwerking, neurochemistry / farmacologie, of een combinatie. Dienovereenkomstig, de scheiding van sensorische, motorische, cognitieve, en chemische invloeden vereist doordachte experimenten met effectieve risico's en controles die kunnen toestaan ​​dat voor de beoordeling van elk van de bovengenoemde invloeden. Al met al, opnames in gedragen dieren mogelijk maken onderzoekers om de integratie van meerdere bronnen van informatie te observeren binnen een functionerende schakeling en een meer omvattend model van circuit functie afleiden.

Enkele eenheid opnamen ook kampen met een aantal nadelen, waarvan een experimentator moet zich bewust. Eerst en vooral, kunnen opnames moeilijk uit te voeren zijn. Inderdaad, eigenschappen van the headstage versterkers en de geïmplanteerde microwires waarmee ruimtelijke en temporele specificiteit in deze opnames maakt opnamen gevoelig voor de invloed van externe elektrische signalen (bijvoorbeeld elektrische "ruis"). Dienovereenkomstig, het vermogen om problemen op te lossen in een elektrofysiologische systeem vereist een goed ontwikkelde technische kennis van elektrofysiologische principes en apparaten. Het is ook belangrijk op te merken dat, onder bepaalde omstandigheden, opgenomen elektrische signalen in extracellulaire opnames kan de optelling van verschillende neurale signalen vertegenwoordigen. Bovendien kan gegeneraliseerd enkele eenheid activiteit populatie activiteit in een doelwit gebied vaak beperkt door de mate van cellulaire heterogeniteit binnen het doelgebied (maar zie Cardin ^4). Bijvoorbeeld, zou elektroden de nadruk echter op het opnemen van hoge amplitude output vormen in plaats van andere cellen. De interpreteerbaarheid van single-unit registraties wordt verhoogddoor het combineren opnames met andere technieken, waaronder, maar niet beperkt tot, elektrische (orthodromic of antidromic), chemische (bijv. iontoforetische of ontwerper receptor) of optogenetic stimulatie ^4, tijdelijke neurale inactivations, sensorimotorische onderzoeken ^5, ontkoppelingsprocedure of immunohistochemie ^3.

In het protocol dat volgt zullen wij de materialen en stappen die nodig sommen een georganiseerde Microwire array in ratten geïmplanteerd (hoewel het protocol kan worden aangepast voor gebruik in andere soorten). De procedure en de stijl van vaste arrays gebruikt in ons laboratorium hebben betrouwbare Longitudinale opnames bewezen en kan opnames van hetzelfde neuron houden voor meer dan een maand tijd ^6-8. Dit maakt deze procedure ideaal voor de behandeling van driefase reacties op experimentele stimuli, plastische veranderingen in de neurale reacties, of mechanismen van leren en motivatie.