L'implantation des réseaux organisés de microfils pour une utilisation dans une seule unité enregistrements électrophysiologiques présente un certain nombre de défis techniques. Méthodes pour effectuer cette technique et l'équipement nécessaire sont décrits. En outre, l'usage bénéfique des baies de microfilaires organisés pour enregistrer des sous-régions distinctes de neurones avec une grande sélectivité spatiale est discutée.
Dans les enregistrements électrophysiologiques in vivo chez l'éveillé, animal comporter fournir une méthode puissante pour comprendre la signalisation neuronale au niveau d'une seule cellule. La technique permet expérimentateurs pour examiner le temps et régional modes de cuisson spécifiques afin de corréler les potentiels d'action enregistrés avec un comportement continu. En outre, les enregistrements unitaires peuvent être combinés avec une pléthore d'autres techniques afin de produire des explications détaillées de la fonction neuronale. Dans cet article, nous décrivons l'anesthésie et la préparation de micro-fil implantation. Par la suite, nous énumérons les équipements nécessaires et les étapes chirurgicales à insérer avec précision une gamme de micro-fil dans une structure cible. Enfin, nous décrivons brièvement l'équipement utilisé pour enregistrer de chaque électrode dans le tableau. Les tableaux de microfilaires fixes décrits sont bien adaptés pour l'implantation chronique et permettent des enregistrements longitudinaux des données de neurones dans presque toutes les preparati comportementsur. Nous discutons de traçage des pistes d'électrodes pour trianguler positions microfilaires ainsi que des façons de combiner microfils implantation avec des techniques d'immunohistochimie afin d'augmenter la spécificité anatomique des résultats enregistrés.
Des enregistrements électrophysiologiques permettent aux scientifiques d'examiner les propriétés électriques des cellules biologiques. Dans le système nerveux central, où les impulsions électriques servent de mécanisme de signalisation, ces enregistrements sont d'une importance particulière pour la compréhension de la fonction neurale 2.1. Au cours des enregistrements unitaires dans comporter animaux, une micro-électrode qui a été inséré dans le cerveau est capable d'enregistrer des changements dans la génération d'un neurone de potentiels d'action au fil du temps.
Alors que de nombreuses techniques permettent d'enregistrer l'activité du cerveau, unitaire électrophysiologie est une des méthodes les plus précises en permettant la résolution au niveau du neurone unique. Lorsqu'un degré élevé de spécificité spatiale est recherchée, microfils peuvent être utilisés pour cibler des sous-ensembles ou des noyaux de cellules au sein de la brain3 discrètes. Enregistrements unitaires bénéficient également d'une haute résolution temporelle que les enregistrements sont précis au niveau de la microseconde. Et, in vivo, uneenregistrements d'éveil permettent une interaction de circuits intacts, avec le milieu naturel de afférentes et efférentes projections, les influences hormonales chimique systémique et et les paramètres physiologiques. Signaux neuronaux sont dérivées de données sensorielles, des comportements moteurs, traitement cognitif, la neurochimie / pharmacologie, ou une combinaison. En conséquence, la ségrégation des, moteur, cognitif et chimiques influences sensorielles nécessite des expériences bien conçues avec risques et des contrôles efficaces qui peuvent permettre à l'évaluation de chacun des influences précitées. Dans l'ensemble, les enregistrements de comportement des animaux permettent expérimentateurs d'observer l'intégration de multiples sources d'information au sein d'un circuit de fonctionnement et d'obtenir un modèle plus complet de la fonction de circuit.
Enregistrements unitaires souffrent aussi d'un certain nombre d'inconvénients dont un expérimentateur doit être conscient. Tout d'abord, les enregistrements peuvent être difficiles à mener. En effet, les propriétés de ee amplificateurs de headstage et les microfils implantées qui permettent spécificité spatiale et temporelle de ces enregistrements fait aussi des enregistrements sensibles à l'influence de signaux électriques parasites (c.-à-électrique "bruit"). En conséquence, la capacité de résoudre les problèmes dans un système électrophysiologique nécessite une compréhension technique bien développé des principes et appareils électrophysiologiques. Il est également important de noter que, dans certaines circonstances, les signaux électriques enregistrés dans des enregistrements extracellulaires peuvent représenter la somme de plusieurs signaux neuronaux. En outre, la généralisation de l'activité unitaire à l'activité de la population dans une région cible peut souvent être limitée par le degré d'hétérogénéité cellulaire dans la région cible (mais voir Cardin 4). Par exemple, les électrodes peuvent être sollicités vers l'enregistrement de neurones de sortie de forte amplitude à la place d'autres cellules. L'intelligibilité des enregistrements unitaires est augmentéeen combinant les enregistrements avec d'autres techniques, y compris, mais sans s'y limiter, électrique (orthodromique ou antidromique), de stimulation (par exemple, par iontophorèse ou récepteur de créateur) optogenetic ou 4, inactivations neuronaux temporaires, sensorimoteurs examens 5, les procédures de déconnexion, ou l'immunohistochimie chimique 3.
Dans le protocole qui suit, nous allons énumérer les matériaux et les mesures nécessaires pour implanter un réseau de micro-fil organisée chez le rat (bien que le protocole peut être adapté pour une utilisation dans d'autres espèces). La procédure et le style de tableaux fixes utilisés dans notre laboratoire ont prouvé leur fiabilité pour les enregistrements longitudinaux et peuvent supporter des enregistrements de la même neurone de plus de temps d'un mois 6-8. Cela rend cette procédure idéale pour examiner les réponses phasiques à des stimuli expérimentaux, les changements plastiques dans les réponses de neurones, ou de mécanismes d'apprentissage et de motivation.
Enregistrements extracellulaires représentent une technique expérimentale puissante qui peut être incorporé dans presque toute la préparation expérimentale en neurosciences. Fils qui ont été implantés dans des réseaux organisés peuvent être suivis comme leurs arbres traversent le cerveau et dans leur région cible (figure 5A). Quand une petite lésion, post-expérimental est créé à la pointe de micro-fil non isolé pour créer un petit dépôt de fer du fil d'acier inoxydable, on peut…
The authors have nothing to disclose.
Cette étude a été financée par le National Institute on Drug Abuse accorde 006 886 DA (MOW) et DA 032270 (DJB).
Table 1. List of Surgical Materials | |||
Gauze | Fisher (MooreBrand) | 19-898-144 | |
Cotton Swabs | Fisher (Puritan) | S304659 | |
Nembutal (Pentobarbital) | Sigma Aldrich | P3761 | |
Atropine Methyl Nitrate | Sigma Aldrich | A0382 | |
Baytril (Enrofloxacin) | Butler Shein (Bayer) | 1040007 | |
Ketamine Hydrochloride | Butler Shein | SKU# 023061 | |
Betadine (Povidone-Iodine) | Fisher (Perdue) | 19-066452 | |
Stereotax | Kopf | Model 900 | |
Cauterizing Tool | Stoelting | 59017 | |
Dissecting Microscope | Nikon | SMZ445 | |
Dental Drill | Buffalo | 37800 | |
Bacteriostatic Saline | Bulter Schein | 8973 | |
Jewlers Skrews | Stoelting | 51457 | |
Microwire Array | Microprobes | Custom (Flexible) | |
Ground Wire | Omnetics | Custom Plug | |
Dental Acrylic | Fisher (BAS) | 50-854-402 | |
Absorbable Sutures | Fisher (Ethicon) | NC0258473 | |
Puralube (Opthalamic Ointment/Lubricant) | Fisher (Henry Schein) | 008897 |
Table 2. List of Surgical Instruments | |||
2x Microforceps | George Tiemann & Co. | #160-57 | Multi-use (e.g. clearing debris in skull window) |
2x Forceps | George Tiemann & Co. | #160-93 | Multi-use (e.g. tying sutures) |
6x Hemostats | George Tiemann & Co. | #105-1125 | Clamp and open incision |
1x Small scissors | George Tiemann & Co. | #105-411 | Cut sutures after tying |
1x Tissue forceps | George Tiemann & Co. | #105-222 | Holding tissue while suturing |
1x Needle holder | George Tiemann & Co. | #105-1259 | Holding suture needle |
1x Scalpel holder (with #11 blade) | George Tiemann & Co. | #105-80 (w/ #105-71 blade) | Making skull incision |
1x # 22 Scalpel blade | George Tiemann & Co. | # 160-381 | Shaving scalp |
1x Surgical Spatula | George Tiemann & Co. | #160-718 | Scraping skull to clear tissue on skull |
Machine/Jewelers Screws | Various | N/A | 0/80 x 1/8” |
Table 3. List of Equipment for Recording Electrophysiological Signals | |||
Microwire Array & Connector | Micro Probe, Inc. (Gaithersburg, MD) | N/A | Cranially implanted in target recording region. Arrays are customized based on desired wire spacing, length, etc. |
(Part No. Based on array characteristics) | |||
Unity-Gain Harness/Headstage | M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ) | Proj 1200 | Initial amplification of neural signal; allows for propagation of small neural signals. |
Commutator (& Optional Fluid Swivel) | Plastics One, Inc. (Roanoke, VA) | SL18C | Allows animals to freely rotate while propagating electrical signal to preamp |
Pre-Amplifier | M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ) | Proj 1198 | Differentially amplifies neural signals against a reference electrode. |
Filter & Amplifier | M.B. Turnkey Designs (Hillsborough, NJ) | Proj 1199 | Band-pass filters and further amplifies the differentially amplified signal. |
Acquisition Computer | EnGen (Phoenix, AZ) | N/A (Custom Build) | Runs software and hardware for behavioral and neural data acquisition. |
A/D Card | Data Translation (Marlboro, MA) | DT-3010 | Digitizes neural signals for computer sampling. |
Digital I/O Card | Measurement Computing (Norton, MA) | PCI CTR-05 | Acquires behavioral inputs and outputs |