Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak
Summary
Bu iletişim kuralı yerel alan potansiyelleri ile çoklu şaftlı doğrusal silikon sondalar kayıt açıklar. Geçerli kaynak yoğunluk analiz kullanarak sinyalleri dönüşüm yerel elektrik etkinlik yeniden inşası farenin hipokampus sağlar. Bu teknik ile dağınık şekilde kısıtlı beyin salınımlarını serbestçe fare hareket okudu olabilir.
Abstract
Yerel alan potansiyel (LFP) den iyon hareketleri sinirsel membranlar arasında çıkar. Beyin dokusu büyük miktarda toplam elektrik alanı LFP elektrotlar tarafından kaydedilen gerilim yansıtır beri yerel etkinlik hakkında bilgi ayıklama meydan okuyor. Nöronal Mikri şemalar okuyan, ancak, gerçekten yerel etkinlikler ve uzak beyin alanlarında kaynaklanan cilt yürütülen sinyalleri arasında güvenilir bir ayrım gerektirir. Geçerli kaynak yoğunluğu (CSD) analiz geçerli lavabolar ve elektrotlar civarında kaynakları hakkında bilgi sağlayarak bu sorunu için bir çözüm sunuyor. Beyin alanlarda laminer cytoarchitecture hipokampus gibi tek boyutlu CSD LFP ikinci kayma türevi hesaplanıyor tarafından elde edilebilir. Burada, dorsal hipokampus implante doğrusal silikon sondalar kullanarak kayıt multilaminar LFPs için bir yöntemi açıklanmaktadır. CSD izlemeler sonda bireysel shanks hesaplanır. Bu iletişim kuralı böylece serbestçe fare hareket dağınık şekilde sınırlı nöronal ağ salınım oluşur içinde çözmek için bir yordam açıklanır.
Introduction
LFP salınımlarını kritik bilgi işlem tarafından nöronal devreler katılmaktadırlar. Bunlar frekanslar, yavaş dalgalar (~ 1 Hz) hızlı dalgalanma salınımları (~ 200 Hz)1‘ e kadar geniş bir yelpazede kapsar. Farklı frekans bantlarında bellek, duygusal işleme ve gezinti2,3,4,5,6,7gibi bilişsel fonksiyonları ile ilişkilidir. Nöronal membranların genelinde geçerli akış LFP sinyal8en büyük bölümünü oluşturmaktadır. (Şarj hücre dışı ortama bırakır gibi) hücre (Örneğin glutamatergic eksitatör sinapslarda aktivasyonu üzerinden) girerek Özellikler etkin bir geçerli alıcıyı temsil eder. Buna ek olarak, örneğin tarafından GABAergic inhibitör sinapslarda, aktivasyonu hücre dışı ortama olarak pozitif net akışı etkin bir geçerli kaynak bu konumda gösteriyor. Nöronal dipoller içinde geçerli lavabolar ve tersi pasif kaynakları ile membran şarj uzak sitelerdeki etkileyen akımlar dengelemesi nedeniyle eşleştirilmiş.
Uzaktan nöral işlemler tarafından üretilen elektrik alanı da önemli voltaj deplasmanlar kayıt elektrot üzerinde neden olabilir ve böylece yanlışlıkla yerel bir olay olarak kabul olabilir. Bu ses iletim LFP sinyalleri yorumlanması için ciddi bir meydan okuma teşkil etmektedir. CSD analiz sinyalleri ve bu nedenle cilt ve tel8etkisini azaltmak için bir araç oluşur yerel geçerli lavabo ve LFP temel kaynakları hakkında bilgi sağlar. Lamine yapılarda oluşur gibi tek boyutlu CSD sinyalleri tarafından düzenlenmiş eşit uzaklıkta Elektrotlar dikey laminer uçak9‘ a kaydedilen LFP ikinci kayma türevi alınabilir. Piyasada bulunan doğrusal silikon sondalar gelişiyle araştırmacılar eğitim hipokampüs faaliyete yerel salınım CSD yöntem kullanmak için izin verdi. Örneğin, farklı gama salınımlarını CA1 alan10katman özgü şekilde ortaya kanıtlanmıştır. Ayrıca, CSD analiz dentat gyrus11asıl hücre tabakası faaliyete gama bağımsız sıcak noktalar tespit etti. Önemlisi, bu bulgular sadece yerel CSD ama değil LFP sinyalleri belirgin değildi. CSD analiz böylece hipokampüs microcircuit operasyonlarında anlayış kazanmak için güçlü bir araç sağlar.
Bu protokol için silikon sondalar ile tek boyutlu CSD sinyalleri almak için kapsamlı bir rehber sağlar. Bu yöntemler davranıyor fareler hipokampus yerelleştirilmiş salınım olayları araştırmak kullanıcıların olanak tanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Artan kanıtlar beyin salınım içinde hipokampal nöronal devreler ayrık mekansal etki10,11,16‘ meydana gösterir. CSD analiz cilt ve tel, yerel salınım olaylar çalışma için çok önemli bir önkoşul etkisi önemli ölçüde azaltır. Bu video ile biz silikon sondalar CSD veri analizi için farenin hipokampus içine yerleştirilmesi için bir kılavuz sağlar. CA1 ve dentat gyrus yerelleştirilmiş gama salınım keski…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Karin Winterhalter ve Kerstin Semmler için teknik yardım için sana şükrediyoruz. Bu eser küme mükemmellik BrainLinks – BrainTools (hariç 1086) Alman Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Crocodile clamp with stand | Reichelt Elektronik | HALTER ZD-10D | |
| Silicon probe | Cambridge Neurotech | P-series 32 | |
| Stereoscope | Olympus | SZ51 | |
| Varnish-insulated copper wire | Bürklin Elektronik | 89 F 232 | |
| Ground screws | Screws & More GmbH (screwsandmore.de) | DIN 84 A2 M1x2 | |
| Flux | Stannol | 114018 | |
| Ceramic-tipped forceps | Fine Science Tools | 11210-60 | |
| Paraffine Wax | Sigma-Aldrich | 327204 | |
| Cauterizer | Fine Science Tools | 18010-00 | |
| Soldering iron | Kurtz Ersa | OIC1300 | |
| Multimeter | Uni-T | UT61C | |
| Ethanol | Carl Roth | 9065.1 | |
| Pasteur pipettes | Carl Roth | EA65.1 | |
| Heat sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| Stereotaxic frame | David Kopf | Model 1900 | |
| Stereotaxic electrode holder | David Kopf | Model 1900 | |
| Isoflurane | Abbvie | B506 | |
| Oxygen concentrator | Respironix | 1020007 | |
| Buprenorphine | Indivior UK Limited | ||
| Electrical shaver | Tondeo | Eco-XS | |
| Heating pad | Thermolux | 463265/-67 | |
| Surgical clamps | Fine Science Tools | 18050-28 | |
| Hydrogen peroxide | Sigma-Aldrich | H1009 | |
| Sterile cotton wipes | Carl Roth | EH12.1 | |
| Drill | Proxxon | Micromot 230/E | |
| 21G injection needle | B. Braun | 4657527 | |
| Phosphate buffer/phosphate buffered saline | |||
| Stereotaxic atlas | Elsevier | 9.78012E+12 | |
| Surgical scissors | Fine Science Tools | 14094-11 | |
| Surgical forceps | Fine Science Tools | 11272-40 | |
| 27G injection needles | B. Braun | 4657705 | |
| Vaseline | |||
| Dental cement | Sun Medical | SuperBond T&M | |
| Carprofen | Zoetis | Rimadyl 50mg/ml | |
| Recording amplifier | Intan Technologies | C3323 | |
| USB acquisition board | Intan Technologies | C3004 | |
| Recording cables | Intan Technologies | C3216 | |
| Electrical commutator | Doric lenses | HRJ-OE_FC_12_HARW | |
| Acquisition software | OpenEphys (www.open-ephys.org) | GUI | allows platform-independent data acquisition |
| Computer for data acquisition | |||
| Analysis environment | Python (www.python.org) | allows platform-independent data analysis | |
| Urethane | Sigma-Aldrich | ||
| Vibratome | Leica | VT1000 | |
| Microscope slides | Carl Roth | H868.1 | |
| Cover slips | Carl Roth | H878.2 | |
| Embedding medium | Sigma-Aldrich | 81381-50G | |
| Distilled water | Millipore | Milli Q | Table-top machine for the production of distilled water |
| Tergazyme | Alconox | Tergazyme |
References
- Buzsáki, G., Draguhn, A. Neuronal oscillations in cortical networks. Science. 304 (5679), 1926-1929 (2004).
- Keefe, J., Recce, M. L. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).
- Benchenane, K., et al. Coherent theta oscillations and reorganization of spike timing in the hippocampal-prefrontal network upon learning. Neuron. 66 (6), 921-936 (2010).
- Jadhav, S. P., Kemere, C., German, P. W., Frank, L. M. Awake hippocampal sharp-wave ripples support spatial memory. Science. 336 (6087), 1454-1458 (2012).
- Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D., Tonegawa, S. Successful execution of working memory linked to synchronized high-frequency gamma oscillations. Cell. 157 (4), 845-857 (2014).
- Karalis, N., et al. 4-Hz oscillations synchronize prefrontal-amygdala circuits during fear behavior. Nature Neuroscience. 19 (4), 605-612 (2016).
- Khodagholy, D., Gelinas, J. N., Buzsáki, G. Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus. Science. 358 (6361), 369-372 (2017).
- Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents–EEG, ECoG, LFP and spikes. Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiological Reviews. 65 (1), 37-100 (1985).
- Lasztóczi, B., Klausberger, T. Layer-specific GABAergic control of distinct gamma oscillations in the CA1 hippocampus. Neuron. 81 (5), 1126-1139 (2014).
- Strüber, M., Sauer, J. -. F., Jonas, P., Bartos, M. Distance-dependent inhibition facilitates focality of gamma oscillations in the dentate gyrus. Nature Communications. 8 (1), 758 (2017).
- Franklin, K. B. J., Paxinos, G. . The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2007).
- Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).
- Kajikawa, Y., Schroeder, C. E. How local is the local field potential?. Neuron. 72 (5), 847-858 (2011).
- Berens, P., Keliris, G. A., Ecker, A. S., Logothetis, N. K., Tolias, A. S. Feature selectivity of the gamma-band of the local field potential in primate primary visual cortex. Frontiers in Neuroscience. 2 (2), 199-207 (2008).
- Lastóczi, B., Klausberger, T. Distinct gamma oscillations in the distal dendritic field of the dentate gyrus and the CA1 area of mouse hippocampus. Brain Structure and Function. 222 (7), 3355-3365 (2017).
- Nguyen Chi, V., Müller, C., Wolfenstetter, T., Yanovsky, Y., Draguhn, A., Tort, A. B. L., Brankačk, J. Hippocampal respiration-driven rhythm distinct from theta oscillations in awake mice. Journal of Neuroscience. 36 (1), 162-177 (2016).
- Chung, J., Sharif, F., Jung, D., Kim, S., Royer, S. Micro-drive and headgear for chronic implant and recovery of optoelectronic probes. Scientific Reports. 7 (1), 2773 (2017).
