Анализ локальных Обработка сети с помощью Multi-контакт Ламинарный электрода Запись
Summary
Фундаментальный вопрос в нашем понимании коркового схемотехника, как сети в разных слоях коры кодирования сенсорной информации. Здесь мы описываем электрофизиологические методы использования мульти-контактные электроды ламинарного к записи одной единицы и местных потенциалов области и настоящим анализы для выявления слоях коры.
Abstract
Корковых слоях повсеместно структуры всей коры головного мозга 1-4, которые состоят из высоко периодически локальных сетей. В последние годы значительный прогресс был достигнут в нашем понимании различий в ответ свойств нейронов в различных слоях коры 5-8, тем не менее еще многое осталось узнать о ли и как нейронные популяции кодирования информации в ламинарном конкретных образом.
Существующие многоэлектродной методы массивов, хотя информативным для измерения ответы во многих миллиметров корковых пространстве вдоль поверхности коры, не способны подходить к проблеме ламинарного корковых схем. Здесь мы представляем наш метод для создания и записи отдельных нейронов и местных потенциалов поля (LFPs) через коркового слоя первичной зрительной коре (V1) с использованием мульти-контакт ламинарного электроды (рис. 1; Plextrode U-Probe, Plexon Inc).
Методы включены записывающее устройство строительства, определение коркового слоя, а также определение рецептивных полей отдельных нейронов. Чтобы определить коркового слоя, мы измеряем вызвала отклик потенциалов (ССП) из LFP временных рядов с использованием полного поля мелькнула раздражители. Мы затем выполнить источника тока плотности (КУР) анализ, чтобы определить инверсии полярности сопровождается раковина источника конфигурации на базе слоя 4 (раковина находится внутри слоя 4, впоследствии называемый зернистого слоя 9-12). Текущий источник плотности является полезной, поскольку она обеспечивает индекс местоположение, направление и плотность трансмембранного тока, что позволяет нам точно положение электродов для записи из всех слоев в одном проникновения 6, 11, 12.
Protocol
Discussion
Multi-единицы записи стали стандартом для анализа того, как нейронные сети в коре кодирования стимул информации. Учитывая последние достижения в области электрода технологии, реализация ламинарного электродов обеспечивает беспрецедентный характеристику местных корковых схем. Хотя мн?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Е. Ван для дискуссий и Сорин Pojoga для поведенческого обучения. Поддержка NIH EUREKA Программа, Национальный Глазной Институт, программы Pew Ученые, Джеймс С. McDonnell Foundation (ВД) и NIH Видение Обучение Грант (BJH).
Materials
| Name of Equipment | Company | Catalogue number | Comments |
| Nan microdrive system | Nan Instruments | NAN-S4 | Figure 2. Custom clamps are needed to use the U-Probe. Everything mentioned with exception of the U-Probe is provided by NAN instruments. |
| Screw microdrives | MIT Machine shop | Anything that is able to secure a guide tube to the NAN grid should be appropriate. | |
| Stainless Steel Guide Tubes | Small Parts | B00137QHNS (1) or B00137QHO2 (5) | These are 60 in long and cut to size in the laboratory using a Dremel hand drill |
| Plexon U-Probe | Plexon, Inc | PLX-UP-16-25ED-100-SE-360-25T-500 | See U-Probe specifications available at www.plexon.com Also see Figure 1. |
Table 1. Hardware.
| Name of Software | Company | Website | Comments |
| NAN software | NAN | http://www.naninstruments.com/DesignConcept.htm | Computer interface requires an additional serial port to accommodate the Plexon system and the NAN hardware |
| Offline Sorter, FPAlign, PlexUtil, MATLAB programs | Plexon | http://www.plexon.com/downloads.html#Software | Under ‘Installation Packages’ |
| NeuroExplorer | NeuroExplorer | http://www.neuroexplorer.com/ | Under ‘Resources’ |
| CSDplotter Version 0.1.1 | Klas H. Petterson | http://arken.umb.no/~klaspe/user_guide.pdf |
Table 2. Software.
References
- Hubel, D. H., Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 195, 215-243 (1968).
- Mountcastle, V. B. Modality and topographic properties of single neurons of cat’s somatic sensory cortex. J Neurophysiol. 20, 408-434 (1957).
- Nassi, J. J., Callaway, E. M. Parallel processing strategies of the primate visual system. Nat Rev Neurosci. 10, 360-372 (2009).
- Ringach, D. L., Hawken, M. J., Shapley, R. Dynamics of orientation tuning in macaque primary visual cortex. Nature. 387, 281-284 (1997).
- Martinez, L. M. Receptive field structure varies with layer in the primary visual cortex. Nat Neurosci. 8, 372-379 (2005).
- Lakatos, P., Karmos, G., Mehta, A. D., Ulbert, I., Schroeder, C. E. Entrainment of neuronal oscillations as a mechanism of attentional selection. Science. 320, 110-113 (2008).
- Sun, W., Dan, Y. Layer-specific network oscillation and spatiotemporal receptive field in the visual cortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 17986-17991 (2009).
- Maier, A., Adams, G. K., Aura, C., Leopold, D. A. Distinct superficial and deep laminar domains of activity in the visual cortex during rest and stimulation. Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 12-12 (2010).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiol Rev. 65, 37-100 (1985).
- Mitzdorf, U., Singer, W. Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials. J Comp Neurol. 187, 71-83 (1979).
- Schroeder, C. E., Mehta, A. D., Givre, S. J. A spatiotemporal profile of visual system activation revealed by current source density analysis in the awake macaque. Cereb Cortex. 8, 575-592 (1998).
- Schroeder, C. E., Tenke, C. E., Givre, S. J., Arezzo, J. C., Vaughan, H. G. Striate cortical contribution to the surface-recorded pattern-reversal VEP in the alert monkey. Vision Res. 31, 1143-1157 (1991).
- Amzica, F., Steriade, M. Cellular substrates and laminar profile of sleep K-complex. Neuroscience. 82, 671-686 (1998).
- Kandel, A., Buzsaki, G. Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat. J Neurosci. 17, 6783-6797 (1997).
- Sakata, S., Harris, K. D. Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex. Neuron. 64, 404-418 (2009).
- Nicholson, C., Freeman, J. A. Theory of current source-density analysis and determination of conductivity tensor for anuran cerebellum. J Neurophysiol. 38, 356-368 (1975).
- Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities. J Neurosci Methods. 154, 116-133 (2006).
- Vaknin, G., DiScenna, P. G., Teyler, T. J. A method for calculating current source density (CSD) analysis without resorting to recording sites outside the sampling volume. J Neurosci Methods. 24, 131-135 (1988).
