Summary

Имплантация хронической кремниевых датчиков и записи клеток гиппокампа место в аппарат обогащенного беговая дорожка

Published: October 11, 2017
doi:

Summary

Мы описываем различные шаги имплантата хронических кремниевых датчиков и записать место клетки мышей, которые работает голова исправлена на Кий обогащенный беговая дорожка аппарат.

Abstract

Важным условием для понимания функции мозга является определение поведения и соотносит клеточной активности. Кремния зонды являются передовыми электроды для крупномасштабных электрофизиологических записи нейронной активности, но по-прежнему развиты процедуры их хронических имплантации. Активность клеток гиппокампа место, как известно, коррелируют с позиции животного в окружающей среде, но основные механизмы по-прежнему неясны. Исследовать место клетки, здесь мы описываем набор методов, которые варьируются от изготовления устройств для хронических кремния зонд имплантаты для мониторинга активности поле место в аппарат кий обогащенный беговой дорожки. Микро привод и шляпу строятся установки и крепления вместе 3D-печатных пластиковых деталей. Зонд кремния монтируется на микро привода, уборка и покрыты краской. Первая операция выполняется исправить шляпу на череп мыши. Небольшие достопримечательности изготавливаются и придает ремня беговой дорожке. Мышь обучены выполнять голова исправлена на беговой дорожке. Вторая операция выполняется для имплантата кремния зонд в гиппокампе, после которого широкополосного электрофизиологических сигналов записываются. Наконец кремния зонд оправился и очищен для повторного использования. Анализ активности клеток место в беговой дорожке показывает разнообразие механизмов поля, изложением преимущество подхода.

Introduction

Кремния датчики представляют ряд преимуществ для электрофизиологических записей, включая тот факт, что они разработаны с острыми профили, минимизации повреждения тканей и что они представляют точную разметку из плотно упакованных записи сайтов1, 2,3,4. Они используются для изучения различных систем в разных видов, в том числе люди3,5,6, разнообразные подходы1,7. Тем не менее их повторного использования все еще сравнительно ограничено из-за их стоимости, хрупкость и тот факт, что удобные методы для хронических экспериментов хватает8. Последние достижения в технологии 3D печати сделали возможным индивидуальное проектирование устройств, таких как микро диски и головы пластины позволяют облегчить обработку этих деликатных электродов. В качестве первого шага мы опишем, как построить и использовать набор инструментов, которые мы разработали для имплантации хронической кремния зонды14.

В то время как место клетки обычно изучаются с использованием свободно перемещающихся животных в лабиринты, недавно они были также расследование в виртуальных средах15 и беговая дорожка apparatii9 (рис. 1A). Эти экспериментальные методы предлагают преимущество, что животные могут быть голова сдержанный, использования 2-Фотон Микроскоп15, патч хомут16и optrode9,10,11 методы проще, помимо усиления контроля на поведение животных и окружающей среды сигналы12. В качестве второго шага мы представим процедуры подготовки мышей и записи активности клеток место в аппарат беговой дорожки.

Protocol

животное уход и использование Комитетом Корейский институт науки и технологии были утверждены все методы, описанные. 1. Подготовка микро привод и электрод Сборка микро привода. Печать части микро привода (слайдер, тело и оболочки) 14 с выс?…

Representative Results

Мышь был сначала обучить работать на два метра длиной пояса лишенный сигналы (рис. 1 c). После имплантации электродов, новый ремень той же длины, но представляя 3 пары подсказки был установлен на беговой дорожке, чтобы генерировать аллоцентрическом прост?…

Discussion

Хронический записи активности нейронов имеет решающее значение для понимания нервные процессы такие как гиппокампа место поля. Наш подход для выполнения хронических кремния зонд implantantation отличается от других методов7,18,19,<sup class="…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана Корейский институт науки и технологии институциональной программы (проекты № 2E26190 и 2E26170) и программу человека пограничной науки (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

Referências

  1. Schjetnan, A. G., Luczak, A. Recording large-scale neuronal ensembles with silicon probes in the anesthetized rat. J Vis Exp. (56), (2011).
  2. Buzsaki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).
  3. 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).
  4. Csicsvari, J., et al. Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes. J Neurophysiol. 90 (2), 1314-1323 (2003).
  5. Hochberg, L. R., et al. Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature. 442 (7099), 164-171 (2006).
  6. 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).
  7. Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. J Vis Exp. (61), e3568 (2012).
  8. Kipke, D. R., et al. Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities. J Neurosci. 28 (46), 11830-11838 (2008).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Lewicki, M. S. A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials. Network. 9 (4), R53-R78 (1998).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Ziv, Y., et al. Long-term dynamics of CA1 hippocampal place codes. Nat Neurosci. 16 (3), 264-266 (2013).
  24. Danielson, N. B., et al. Distinct Contribution of Adult-Born Hippocampal Granule Cells to Context Encoding. Neuron. 90 (1), 101-112 (2016).
  25. 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).
  26. 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).
check_url/pt/56438?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Sariev, A., Chung, J., Jung, D., Sharif, F., Lee, J., Kim, S., Royer, S. Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus. J. Vis. Exp. (128), e56438, doi:10.3791/56438 (2017).

View Video