コモンマーモセットにおける層状皮質活動の電気生理学

コモンマーモセット(Callithrix jacchus)は、近年、脳機能を研究するためのモデルとして急速に人気が高まっています。この人気の高まりは、マーモセットの平滑皮質へのアクセスのしやすさ、神経機能構成がヒトや他の霊長類と類似していること、および小型で繁殖速度が速いことによるものです¹。このモデル生物の人気が高まるにつれ、マーモセットの脳での使用に適した神経生理学的手法が急速に発展してきました。電気生理学法は、げっ歯類と霊長類の両方の皮質における単一のニューロンの活動を研究するために神経科学で広く使用されており、比類のない時間分解能と位置アクセスをもたらします。マーモセットモンキーは視覚神経科学のモデルとして比較的目新しいため、覚醒行動の電気生理学技術の最適化はまだ発展途上です。これまでの研究で、麻酔製剤における電気生理学の堅牢なプロトコルの確立が示され²、早期覚醒行動神経生理学の研究により、シングルチャネルタングステンエレクト^{ードの信頼性}が示されています3。近年、研究者たちは、覚醒行動神経生理学のためのシリコンベースの微小電極アレイの使用を確立しました⁴。しかし、マーモセットは脳のサイズが小さく、解剖学的ランドマークがないため、独自の標的設定の課題があります。このプロトコルは、組織の損傷を最小限に抑えながら、シリコン線形アレイでニューロンの大規模な集団の記録を可能にするマーモセットに適したマイクロドライブ記録システムを構築し、使用する方法を概説します。

マーモセットを扱うことは、大型の霊長類に比べて視覚野の網膜トピックマップのスケールが小さいため、課題を提起します。電極がわずか1mmずれるだけで、マップが大きく変化する可能性があります。さらに、研究者は、視覚野のより広い範囲の網膜領域位置を得るために、記録セッション間で電極の配置を変更する必要があることがよくあります。現在の半慢性的な製剤では、電極の位置決めを毎日調整したり、サブミリメートルスケールで特定の場所をターゲットにするのに十分な精度で調整したり^{することはできません5。}そこで、本提案するマイクロドライブシステムは、軽量なマイクロドライブを記録室に搭載したX-Y電極ステージを採用し、皮質部位をサブミリ単位で照準化することを可能にしました。可動式X-Yステージコンポーネントは、皮質領域を体系的に横断するために、リニアアレイの垂直および水平移動を可能にし、これは関心のある領域を特定するために(網膜トピーとチューニング特性を介して )必要です。また、記録セッション中に、研究者はX-Yステージを手動で調整して、エリア内のターゲットサイトを移動させることもできます。これは、電極ターゲティング機構が容易でない半慢性記録調製物を用いた代替技術に対する重要な利点です。

マイクロドライブは、皮質に下降させるためにさまざまなシリコンアレイを取り付けることができる汎用性の高いツールです。このプロトコルでは、200 μm間隔で配置された2つの32チャンネルリニアアレイを備えたカスタムプローブを使用して、皮質の深さにまたがる層流回路の調査を行いました。神経回路を調べるためのほとんどの方法は、通常、大脳皮質のすべての層で平均化された電位または単一単位をサンプリングします。しかし、最近の研究により、皮質層流微小回路に関する興味深い発見^{が明らかになりました6}。マイクロドライブを利用することで、研究者は層流プローブを使用し、記録深度を微調整して、すべての層にわたる包括的なサンプリングを確保することができます。

このシステムは、市販のコンポーネントで構築でき、さまざまな実験手法やプローブに合わせて簡単に変更できます。この調製の主な利点は、X-Y記録位置をサブミリメートルの精度で変更できることと、皮質内の記録の深さを制御できることです。このプロトコルはX-Yの段階のマイクロドライブおよびneurophysiologyの記録の技術を組み立てるためのステップバイステップの指示を示す。