Elettrofisiologia dell'attività corticale laminare nell'uistitì comune

L’uistitì comune (Callithrix jacchus) è diventato rapidamente popolare come modello per studiare le funzioni cerebrali negli ultimi anni. Questa crescente popolarità è dovuta all’accessibilità della corteccia liscia dell’uistitì, alle somiglianze nell’organizzazione funzionale neurale con gli esseri umani e altri primati, alle piccole dimensioni e al^{rapido tasso di} riproduzione. Con la crescita della popolarità di questo organismo modello, c’è stato un rapido sviluppo delle tecniche neurofisiologiche adatte all’uso nel cervello dell’uistitì. I metodi di elettrofisiologia sono ampiamente utilizzati nelle neuroscienze per studiare l’attività dei singoli neuroni nella corteccia sia dei roditori che dei primati, con conseguente risoluzione temporale e accesso alla posizione senza precedenti. A causa della relativa novità della scimmia uistitì come modello di neuroscienze visive, l’ottimizzazione delle tecniche di elettrofisiologia del comportamento sveglio è ancora in evoluzione. Studi precedenti hanno dimostrato l’istituzione di protocolli robusti per l’elettrofisiologia nei preparati anestetizzati² e studi di neurofisiologia precoce del comportamento sveglio hanno dimostrato l’affidabilità degli elettrodi di tungsteno^{monocanale 3}. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno stabilito l’uso di array di microelettrodi a base di silicio per la neurofisiologia del comportamento da sveglio⁴. Tuttavia, l’uistitì pone sfide uniche per il targeting a causa delle sue piccole dimensioni cerebrali e della mancanza di punti di riferimento anatomici. Questo protocollo delinea come costruire e utilizzare un sistema di registrazione a micro-drive adatto all’uistitì che consente la registrazione di grandi popolazioni di neuroni con array lineari di silicio producendo al contempo un danno tissutale minimo.

Lavorare con l’uistitì rappresenta una sfida a causa della scala più piccola delle mappe retinotopiche nella corteccia visiva rispetto ai primati più grandi. Un leggero spostamento degli elettrodi di appena 1 mm può comportare cambiamenti significativi nelle mappe. Inoltre, i ricercatori hanno spesso bisogno di modificare il posizionamento degli elettrodi tra le sessioni di registrazione per ottenere una gamma più ampia di posizioni retinotopiche nella corteccia visiva. Le attuali preparazioni semi-croniche non consentono la regolazione del posizionamento dell’elettrodo giornalmente o con sufficiente precisione per mirare a posizioni specifiche su scale sub-millimetriche⁵. Con questo in mente, il sistema di micro-drive proposto utilizza uno stadio di elettrodi X-Y che monta un micro-drive leggero in una camera di registrazione e consente il targeting sub-millimetrico dei siti corticali. I componenti mobili dello stadio X-Y consentono il movimento verticale e orizzontale dell’array lineare per attraversare sistematicamente le aree corticali, il che è necessario per identificare le aree di interesse (tramite retinotopia e proprietà di sintonizzazione). Durante le sessioni di registrazione, i ricercatori possono anche regolare manualmente la fase X-Y per spostare i siti mirati all’interno dell’area. Questo è un vantaggio chiave rispetto alle tecniche alternative che utilizzano preparati di registrazione semi-cronici, che non hanno facili meccanismi di puntamento degli elettrodi.

Il micro-drive è uno strumento versatile che consente di montare il fissaggio di vari array di silicio per l’abbassamento nella corteccia. In questo protocollo, è stata utilizzata una sonda personalizzata con due array lineari a 32 canali distanziati di 200 μm l’uno dall’altro per lo studio dei circuiti laminari che coprono la profondità corticale. La maggior parte dei metodi per sondare i circuiti neurali in genere campiona i potenziali elettrici o le singole unità mediate su tutti gli strati della corteccia cerebrale. Tuttavia, recenti ricerche hanno rivelato risultati intriganti sui microcircuiti laminari corticali⁶. Utilizzando il micro-drive, i ricercatori possono utilizzare sonde laminari e apportare regolazioni fini alla profondità di registrazione per garantire un campionamento completo su tutti gli strati.

Questo sistema può essere costruito con componenti disponibili in commercio ed è facilmente modificabile per diverse tecniche sperimentali o sonde. I principali vantaggi di questa preparazione sono la possibilità di cambiare la posizione di registrazione X-Y con precisione sub-millimetrica e di controllare la profondità della registrazione all’interno della corteccia. Questo protocollo presenta istruzioni passo-passo per la costruzione del micro-drive X-Y stage e delle tecniche di registrazione neurofisiologica.