Det er afgørende at forstå, hvordan neuronal aktivitet understøtter kognitiv proces, såsom læring og hukommelse, ved at undersøge, hvordan forskellige hjerneregioner dynamisk interagerer med hinanden. At belyse dynamikken i neurale aktivitet underliggende kognitive opgaver, storstilet ekstracellulær Elektrofysiologi er blevet gennemført i frit bevægende dyr ved hjælp af Micro drive arrays^{1,2,3, 4}. I de sidste to årtier, flere typer af Micro drive array er blevet udviklet til at implantat elektroderne i flere hjerneregioner for rotter^5,6,7,8 og mus^{9, 10 , 11 , 12}. ikke desto mindre tillader nuværende mikrodrev design generelt ikke brug af flere sonde typer, hvilket tvinger forskerne til at vælge en enkelt elektrodetype med specifikke fordele og begrænsninger. For eksempel, tetrode arrays fungerer godt for tætbefolkede hjerneområder såsom dorsale hippocampus^1,13, mens silicium sonder giver en bedre geometrisk profil til at studere anatomiske forbindelser^{14 , 15}.

Tetrodes og silicium sonder bruges ofte til in vivo kronisk optagelse, og hver har sine egne fordele og ulemper. Tetrodes har vist sig at have betydelige fordele i en bedre enkelt enhed isolation end enkelt elektroder^16,17, foruden omkostningseffektivitet og mekanisk stivhed. De giver også højere udbytter af enkelt enhed aktiviteter, når de kombineres med Micro drives^8,18,19,20. Det er vigtigt at øge antallet af samtidigt indspillede neuroner for at forstå funktionen af neurale kredsløb²¹. For eksempel er der behov for et stort antal celler for at undersøge små populationer af funktionelt heterogene celletyper såsom tidsrelaterede²² eller belønning, der koder²³ celler. Meget højere cellenumre er nødvendige for at forbedre afkodnings kvaliteten af Spike sekvenser^13,24,25.

Tetrodes har imidlertid en ulempe i at registrere rumligt fordelte celler, såsom i cortex eller thalamus. I modsætning til tetrodes kan silicium sonder give rumlig fordeling og interaktion af lokale felt potentialer (lfps) og spiking aktiviteter i en lokal struktur^14,26. Multi-Shank silicium sonder yderligere øge antallet af optagelsessteder og tillade optagelse på tværs af enkelt eller tilstødende strukturer²⁷. Men sådanne arrays er mindre fleksible i placeringen af elektrode steder i forhold til tetrodes. Desuden er komplekse Spike sortering algoritmer kræves i high-density sonder at udtrække oplysninger om handlings potentialer af tilstødende kanaler til at spejle de data, der er erhvervet af tetrodes^28,29,30. Derfor er det samlede udbytte af enkelt enheder ofte mindre end tetrodes. Desuden er silicium sonder ufordelagtige på grund af deres skrøbelighed og høje omkostninger. Valget af tetrodes vs. Silicon sonder afhænger således af formålet med optagelsen, hvilket er et spørgsmål om, hvorvidt det er prioriteret at opnå et højt udbytte af enkelt enheder eller rumprofilering på optagelses stederne.

Ud over at optage neurale aktivitet, optogenetisk manipulation er blevet en af de mere kraftfulde værktøjer i neurovidenskab til at undersøge, hvordan specifikke celletyper og/eller veje bidrager til neurale kredsløb funktioner^{13,31, 32}af³³. Optogenetiske eksperimenter kræver dog yderligere overvejelse i Micro drive array design for at fastgøre fiber stikket til stimulerings lyskilder^34,35,36. Ofte kræver tilslutning af fiberoptik en relativ stor kraft, hvilket kan føre til en mekanisk forskydning af sonden i hjernen. Derfor er det ikke en triviel opgave at kombinere en implantabelt udstyr optisk fiber til konventionelle Micro drive arrays.

Af ovennævnte grunde, forskere er forpligtet til at optimere udvælgelsen af typen af elektrode eller at implantatet en optisk fiber afhængigt af formålet med optagelsen. For eksempel anvendes tetrodes til at opnå højere enheds udbytte i hippocampus^1,13, mens silicium sonder anvendes til at undersøge laminar dybde profilen af kortikale områder, såsom mediale entorhinal cortex (MEC)³⁷. I øjeblikket er der indberettet mikrodrev til samtidig implantation af Tetroder og silicium sonder for rotter^5,11. Det er dog yderst udfordrende at implantere flere Tetroder og silicium sonder i mus på grund af vægten af mikrodrev, begrænset plads på muse hovedet, og rumlige krav til at designe mikrodrevet til at ansætte forskellige sonder. Selv om det er muligt at implantatet silicium sonder uden et mikrodrev, denne procedure tillader ikke justering af sonden og sænker succesraten for silicium-Probe Recovery^12,38. Desuden, optogenetiske eksperimenter kræver yderligere overvejelser i Micro drive array design. Denne protokol demonstrerer, hvordan man konstruerer og implantat et Micro drive array til kronisk optagelse i frit bevægende mus, som tillader implantation af ni selvstændigt justerbare tetrodes og en justerbar opto-silicium sonde. Denne Micro drive array letter også optogenetiske eksperimenter og nyttiggørelse af silicium sonde.