Многоканальная внеклеточная запись у свободно движущихся мышей

Потенциал локального поля (LFP), важный компонент внеклеточных сигналов, отражает синаптическую активность больших популяций нейронов, которые формируют нейронный код для^{множественного поведения}. Считается, что спайки, генерируемые нейронной активностью, вносят свой вклад в LFP и важны для нейронного кодирования². Было доказано, что изменения в спайках и LFP опосредуют некоторые заболевания мозга, такие как болезнь Альцгеймера, а также эмоции, такие как страх и ^{т. д}. Стоит отметить, что во многих исследованиях было подчеркнуто, что активность спайков значительно различается между бодрствующим и наркозным состояниями у животных⁵. Несмотря на то, что записи у животных, находящихся под наркозом, дают возможность оценить LFP с минимальными артефактами в строго определенных состояниях синхронизации коры головного мозга, результаты в некоторой степени отличаются от тех, которые можно найти у бодрствующих субъектов ^6,7,8. Таким образом, более значимо обнаруживать нейронную активность в длительных временных масштабах и больших пространственных масштабах при различных заболеваниях в бодрствующем состоянии мозга с помощью электродов, имплантированных в мозг. Эта рукопись содержит информацию для начинающих о том, как создать систему микропривода и установить параметры с помощью общего программного обеспечения для быстрого и простого вычисления сигналов спайков и LFP, чтобы начать запись и анализ.

Несмотря на то, что неинвазивная регистрация функций мозга, например, с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и потенциалов, связанных с событиями (ERP), регистрируемых с кожи головы, широко используется в исследованиях на людях и грызунах, данные ЭЭГ и ERP имеют низкие пространственные и временные свойства и, таким образом, не могут обнаружить точные сигналы, производимые близлежащей дендритной синаптической активностью в^{определенной области мозга}. В настоящее время, используя преимущества многоканальной записи у животных, находящихся в сознании, нейронная активность в более глубоких слоях мозга может регистрироваться хронически и прогрессивно путем имплантации системы микродрайвов в мозг приматов или грызунов во время многочисленных поведенческих тестов 1,2,3,4,5,6,7,8,9 . Короче говоря, исследователи могут сконструировать систему микроприводов, которая может быть использована для независимого позиционирования электродов или тетродов для воздействия на различные^{части мозга.} Например, Chang et al. описали методы регистрации спайков и LFP у мышей путем сборки легкого и компактного микропривода¹². Кроме того, коммерчески доступны микромеханические кремниевые зонды с изготовленными по индивидуальному заказу вспомогательными компонентами для регистрации нескольких одиночных нейронов и LFP у грызунов во время выполнения поведенческих задач¹³. Несмотря на то, что для сборки систем микроприводов использовались различные конструкции, они по-прежнему имеют ограниченный успех с точки зрения сложности и веса всей системы микроприводов. Например, Lansink et al. показали многоканальную микроприводную систему со сложной структурой для записи из одной области мозга¹⁴. Sato et al. сообщили о многоканальной системе микропривода, демонстрирующей функцию автоматического гидравлического позиционирования¹⁵. Основные недостатки этих микроприводных систем заключаются в том, что они слишком тяжелые, чтобы мыши могли свободно двигаться, и их сложно собрать новичкам. Несмотря на то, что многоканальная внеклеточная запись показала себя подходящей и эффективной технологией для измерения нейронной активности во время поведенческих тестов, новичкам нелегко записывать и анализировать сигналы, полученные сложной системой микропривода. Учитывая, что у свободно движущихся мышей сложно запустить весь процесс работы многоканальной внеклеточной регистрации и анализа данных^16,17, в настоящей статье представлены упрощенные рекомендации по ознакомлению с подробным процессом создания микроприводной системы с использованием общедоступных компонентов и настроек; Кроме того, в общем программном обеспечении предусмотрены параметры для быстрого и простого вычисления сигналов спайка и LFP. Кроме того, в этом протоколе мышь может свободно перемещаться за счет использования гелиевого баллона, что способствует компенсации веса головной сцены и системы микропривода. В целом, в настоящем исследовании мы описываем, как легко построить систему микроприводов и оптимизировать процессы записи и анализа данных.