تسجيل متعدد القنوات خارج الخلية في الفئران المتحركة بحرية

تعكس إمكانات المجال المحلي (LFP) ، وهي عنصر مهم في الإشارات خارج الخلية ، النشاط المشبكي لمجموعات كبيرة من الخلايا العصبية ، والتي تشكل الشفرة العصبية لسلوكيات متعددة¹. تعتبر المسامير الناتجة عن النشاط العصبي مساهمة في LFP وهي مهمة للترميز العصبي². ثبت أن التغيرات في المسامير و LFPs تتوسط في العديد من أمراض الدماغ ، مثل مرض الزهايمر ، وكذلك العواطف مثل الخوف ، وما إلى ^ذلك.3,4. تجدر الإشارة إلى أن العديد من الدراسات قد أبرزت أن نشاط الارتفاع يختلف اختلافا كبيرا بين حالات اليقظة والتخدير في⁵. على الرغم من أن التسجيلات في المخدرة توفر فرصة لتقييم LFPs مع الحد الأدنى من القطع الأثرية في حالات التزامن القشري المحددة للغاية ، إلا أن النتائج تختلف إلى حد ما عما يمكن العثور عليه في الأشخاص المستيقظين⁶،^7،8. وبالتالي ، فمن المفيد أكثر اكتشاف النشاط العصبي على مدى نطاقات زمنية طويلة ومقاييس مكانية كبيرة في أمراض مختلفة في حالة دماغية مستيقظة باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة في الدماغ. توفر هذه المخطوطة معلومات للمبتدئين حول كيفية إنشاء نظام محرك الأقراص الصغير وتعيين المعلمات باستخدام برنامج شائع لحساب إشارات السنبلة و LFP بطريقة سريعة ومباشرة من أجل بدء التسجيل والتحليل.

على الرغم من أن التسجيل غير الجراحي لوظائف الدماغ ، مثل استخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEGs) والإمكانات المرتبطة بالحدث (ERPs) المسجلة من فروة الرأس ، قد تم استخدامه على نطاق واسع في الدراسات البشرية والقوارض ، فإن بيانات EEG و ERP لها خصائص مكانية وزمانية منخفضة ، وبالتالي ، لا يمكنها اكتشاف الإشارات الدقيقة الناتجة عن النشاط المشبكي الشجيري القريب داخل منطقة معينة من الدماغ¹. حاليا ، من خلال الاستفادة من التسجيل متعدد القنوات في الواعية ، يمكن تسجيل النشاط العصبي في الطبقات العميقة من الدماغ بشكل مزمن وتدريجي عن طريق زرع نظام محرك صغير في أدمغة الرئيسيات أو القوارض أثناء الاختبارات السلوكية المتعددة¹،²،³،⁴،⁵،⁶،⁷،^8،9. باختصار ، يمكن للباحثين بناء نظام محرك صغير يمكن استخدامه لتحديد المواقع المستقلة للأقطاب الكهربائية أو tetrodes لاستهداف أجزاء مختلفة من الدماغ^10,11. على سبيل المثال ، وصف Chang et al. تقنيات لتسجيل المسامير و LFPs في الفئران عن طريق تجميع محرك أقراص صغير خفيف ومضغوط¹². بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر مجسات السيليكون الدقيقة الآلية مع مكونات ملحقة مخصصة تجاريا لتسجيل العديد من الخلايا العصبية المفردة و LFPs في القوارض أثناء المهام السلوكية¹³. على الرغم من استخدام تصميمات مختلفة لتجميع أنظمة محركات الأقراص الصغيرة ، إلا أنها لا تزال تحقق نجاحا محدودا من حيث تعقيد ووزن نظام محرك الأقراص الصغير بأكمله. على سبيل المثال ، أظهر Lansink et al. نظام محرك أقراص صغير متعدد القنوات بهيكل معقد للتسجيل من منطقة دماغية واحدة¹⁴. أبلغ Sato et al. عن نظام محرك صغير متعدد القنوات يعرض وظيفة تحديد المواقع الهيدروليكية^{التلقائية 15}. تتمثل العيوب الرئيسية لأنظمة الأقراص الصغيرة هذه في أنها ثقيلة جدا بحيث لا تستطيع الفئران التحرك بحرية ويصعب تجميعها للمبتدئين. على الرغم من أن التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات قد ثبت أنه تقنية مناسبة وفعالة لقياس النشاط العصبي أثناء الاختبارات السلوكية ، إلا أنه ليس من السهل على المبتدئين تسجيل وتحليل الإشارات التي يكتسبها نظام محرك الأقراص الصغير المعقد. نظرا لأنه من الصعب بدء عملية التشغيل الكاملة للتسجيل خارج الخلية متعدد القنوات وتحليل البيانات في الفئران التي تتحرك بحرية¹⁶،^{17 ،} تقدم هذه المقالة الحالية إرشادات مبسطة لتقديم العملية التفصيلية لصنع نظام محرك الأقراص الصغير باستخدام المكونات والإعدادات المتاحة بشكل شائع ؛ يتم أيضا توفير المعلمات في البرنامج المشترك لحساب إشارات Spike و LFP بطريقة سريعة ومباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، في هذا البروتوكول ، يمكن للماوس التحرك بحرية بسبب استخدام بالون الهيليوم ، مما يساهم في تعويض وزن الرأس ونظام القيادة الصغيرة. بشكل عام ، في هذه الدراسة ، نصف كيفية بناء نظام محرك أقراص صغير بسهولة وتحسين عمليات التسجيل وتحليل البيانات.