Kronik silikon sondalar ve kayıt bir zenginleştirilmiş koşu bandı aparat Hipokampal yer hücre implantasyonu
Summary
Kronik silikon sondalar implant ve bir işaret zenginleştirilmiş koşu bandı cihazları üzerinde çalışan kafa-sabit farelerde yer hücreleri kaydetmek için çeşitli adımlar açıklanmaktadır.
Abstract
Beyin fonksiyonlarını anlamak için önemli bir koşul davranış tanımlamasıdır ve hücre etkinlik karşılıklı olarak ilişkilendirir. Silikon sondalar elektrotlar nöronal aktivite büyük ölçekli Elektrofizyolojik kayıt için gelişmiş, ama onların kronik implantasyon için yordamlar hala gelişmemiş. Hipokampal yer hücrelerin aktivitesini bir hayvanın bulunduğu çevre ile ilişkilendirmek için bilinir, ama temel mekanizmaları hala belirsiz. Yer hücreleri araştırmak için burada yer alan faaliyet bir işaret zenginleştirilmiş koşu bandı cihazları izleme için fabrikasyon kronik silikon sonda için aygıt hangi aralıktan implantlar teknikleri bir dizi tarif. Mikro sürücü ve bir şapka uygun ve birlikte 3D baskılı plastik parçalar Tespitleme inşa edilir. Bir silikon sonda mikro sürücüde takılı, temizlenir ve boya ile kaplı. İlk ameliyat şapka bir fare kafatasında düzeltmek için gerçekleştirilir. Küçük simge fabrikasyon ve bir koşu bandı kemeri bağlı. Fare kafa-sabit çalıştırmak için eğitim koşu bandı üzerinde. İkinci bir ameliyat hangi geniş bant Elektrofizyolojik sinyalleri kaydedilir takip Hipokampus, silikon soruşturma implantı yapılır. Son olarak, silikon sonda yeniden elde etmek ve yeniden kullanılmak üzere temizledim. Koşu bandı yer hücre etkinliğini analiz yer alan mekanizmaları, yaklaşım yararı özetleyen bir çeşitlilik ortaya koymaktadır.
Introduction
Silikon sondalar gerçeğini onlar doku hasarı ve onlar mevcut yoğun dolu siteler1kayıt hassas bir düzeni en aza indirerek keskin profilleri ile tasarlanmıştır dahil olmak üzere Elektrofizyolojik kayıtlar için çeşitli avantajları sunmak, 2,3,4. Onlar farklı türler, insanlar3,5,6, farklı yaklaşımlar1,7ile de dahil olmak üzere çeşitli sistemleri incelemek için kullanılır. Henüz, tekrarlayan kullanımları bunların maliyet, kırılganlık ve kronik deneyleri için uygun yöntemleri8eksik olan gerçek yüzünden hala nispeten sınırlıdır. 3D baskı teknolojisinde son gelişmeler mikro-sürücüleri ve bu hassas elektrotlar daha kolay bir kullanımı sağlamak için baş-tabak gibi cihazların özel tasarımı mümkün kılmıştır. Bir ilk adım olarak, biz inşa ve kronik silikon sondalar14implantasyon için geliştirdiğimiz araçlar kümesi kullanmak nasıl anlatacağım.
Yer hücreleri genellikle serbestçe hareket hayvan labirentler içinde çalışan kullanarak incelendiği iken, son zamanlarda onlar da sanal ortamlar15 ve koşu bandı apparatii9 (şekil 1A) araştırıldı. Bu deneysel yöntemler hayvanlar baş-, 2 fotonlu mikroskop15, yama-kelepçe16ve optrode9,10,11 kullanımını ölçülü olduğunu avantaj sunuyor teknikleri daha kolay, hayvan davranışları ve çevre ipuçları12gelişmiş denetimi sağlayan ek olarak. İkinci adımda, fareler eğitim ve bir koşu bandı cihaz yer hücre etkinliği kaydetmek için yordamlar sunacak.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nöronal aktivite kronik kayıt Hipokampal yer alanları gibi sinirsel süreçleri anlamak için önemlidir. Kronik silikon sonda implantantation gerçekleştirmek için bizim yaklaşım kendisini ayıran diğer yöntemleri7,18,19,20 aslında bu elektrot paket at kurtarmak nispeten basit tarafından denemenin sonu. Yer hücreleri genellikle serbestçe hareket eden içinde incelendiği süre ko?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Kore Enstitüsü bilim ve Teknoloji Kurumsal programı (Proje No 2E26190 ve 2E26170) ve insan sınır bilim programı (RGY0089/2012) tarafından desteklenmiştir.
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).
