慢性的なシリコン プローブと豊かなトレッドミル装置海馬場所細胞の記録
Summary
我々 は、慢性シリコン プローブをインプラントしてキュー濃縮トレッドミル装置の実行の頭固定されているマウスの場所細胞を記録するための多様な手順を説明します。
Abstract
脳の機能を理解するための重要な前提条件は挙動の同定と細胞活性の相関します。シリコン プローブ、神経活動の大規模な電気生理学的記録用電極を高度な彼らの慢性的な注入の手順がまだ未発達。環境で動物の位置に関連付ける海馬場所細胞の活動が知られているが、根本的なメカニズムはまだ明確ではないです。場所細胞を調べるためには、ここで我々 は慢性的なシリコン プローブのデバイスの作製からキュー濃縮トレッドミル装置の場所フィールド活動の監視にインプラント技術のセットをについて説明します。マイクロ ドライブと帽子は、フィッティングとプラスチック部品の 3 D プリントを一緒に固定して構築されます。シリコン プローブ マイクロ ドライブにマウントされているが、洗浄、染料でコーティングします。最初手術を実行して、マウス頭蓋の帽子を修正します。目印を作製し、トレッドミルのベルトに接続されています。頭固定を実行するマウスを訓練トレッドミルで。2 番目の手術が次のブロード バンド電気生理学的信号を記録、海馬におけるシリコン プローブをインプラントに実行されます。最後に、シリコン プローブを回収し、再利用のためきれいです。トレッドミルの場所細胞の活動の分析では、アプローチのメリットをまとめた場所フィールド メカニズムの多様性を明らかにします。
Introduction
シリコン プローブの電気生理学的記録、彼らは組織の損傷や彼らが密集サイト1、録音の正確なレイアウトを提示する最小限に抑えるシャープなプロファイル設計されているという事実を含むいくつかの利点を提示します。 2,3,4。種、人間3,5,6、多様なアプローチ1,7を含む様々 なシステムの研究に使用されます。まだの反復使用は、コスト、脆弱性、および慢性的な実験のための便利なメソッドが8を欠けている事実のためまだ比較的限られています。3 D 印刷技術の最近の進歩は、これらのデリケートな電極の取り扱いを簡単にできるようにヘッド プレート マイクロ ドライブなどのデバイスのカスタム設計に可能にしました。最初のステップで構築し、慢性的なシリコン プローブ14術の開発したツールのセットを使用する方法を説明します。
場所細胞は通常、迷路の実行している自由に動く動物を用いて調べた、間最近彼らも調べた仮想環境15とトレッドミル apparatii9 (図 1 a)。これらの実験方法は、動物の頭-拘束可能、optrode9,10、11パッチ ・ クランプの16、2 光子励起顕微鏡15の活用利点を提供します。動物の行動と環境手がかりの12の拡張コントロールを提供することに加えて、簡単テクニック。2 番目のステップでは、マウスをトレーニングとトレッドミル装置の場所細胞の活動を記録の手順を紹介します。
Protocol
Representative Results
Discussion
神経の慢性的な録音は海馬場所フィールドなど神経プロセスを理解することにとって重要です。慢性的なシリコン プローブ implantantation を実行へのアプローチがで電極パッケージを回復する比較的簡単だという事実によって他の方法7,18,19,20から自分自身を区別します。実験終了。場所細胞が通常…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、韓国科学技術機関プログラム (プロジェクト号 2E26190 と 2E26170) とフロンティア科学人間 (RGY0089/2012 年) によって支えられました。
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 |
Referências
- 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).
