Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

O sagui-comum (Callithrix jacchus) cresceu rapidamente em popularidade como um modelo para estudar a função cerebral nos últimos anos. Essa crescente popularidade deve-se à acessibilidade do córtex liso do sagui, às semelhanças na organização funcional neural com humanos e outros primatas, e ao pequeno tamanho e à rápida taxa de reprodução¹. Como este organismo modelo tem crescido em popularidade, tem havido um rápido desenvolvimento nas técnicas neurofisiológicas adequadas para uso no cérebro de sagui. Métodos eletrofisiológicos são amplamente utilizados em neurociência para estudar a atividade de neurônios únicos no córtex de roedores e primatas, resultando em resolução temporal e acesso de localização incomparáveis. Devido à relativa novidade do macaco sagui como modelo da neurociência visual, a otimização das técnicas de eletrofisiologia do comportamento acordado ainda está em evolução. Estudos prévios mostraram o estabelecimento de protocolos robustos para eletrofisiologia em preparações anestesiadas², e estudos neurofisiológicos com comportamento precoce em vigília mostraram a confiabilidade de electos de tungstênio monocanal³. Nos últimos anos, pesquisadores estabeleceram o uso de arranjos de microeletrodos à base de silício para neurofisiologia do comportamento acordado⁴. No entanto, o sagui apresenta desafios de mira únicos devido ao seu pequeno tamanho cerebral e à falta de marcos anatômicos. Este protocolo descreve como construir e usar um sistema de gravação de micro-drive adequado para o sagui que permite o registro de grandes populações de neurônios com matrizes lineares de silício enquanto produz dano tecidual mínimo.

Trabalhar com o sagui representa um desafio devido à menor escala dos mapas retinotópicos no córtex visual em comparação com primatas maiores. Um ligeiro deslocamento dos eletrodos em apenas 1 mm pode resultar em mudanças significativas nos mapas. Além disso, os pesquisadores muitas vezes precisam alterar o posicionamento dos eletrodos entre as sessões de gravação para obter uma gama mais ampla de posições retinotópicas no córtex visual. As preparações semicrônicas atuais não permitem o ajuste do posicionamento do eletrodo diariamente ou com precisão suficiente para atingir locais específicos em escalas submilimetradas⁵. Com isso em mente, o sistema de micro-acionamento proposto utiliza um estágio de eletrodo X-Y que monta um micro-drive leve em uma câmara de gravação e permite o direcionamento submilimétrico de locais corticais. Os componentes móveis do estágio X-Y permitem o movimento vertical e horizontal da matriz linear para atravessar as áreas corticais sistematicamente, o que é necessário para identificar áreas de interesse (via retinotopia e propriedades de sintonia). Nas sessões de gravação, os pesquisadores também podem ajustar manualmente o estágio X-Y para mudar os locais de destino dentro da área. Esta é uma vantagem fundamental em relação a técnicas alternativas que usam preparações de gravação semi-crônicas, que não têm mecanismos fáceis de direcionamento de eletrodos.

O micro-drive é uma ferramenta versátil que permite a fixação de várias matrizes de silício a serem montadas para abaixar no córtex. Neste protocolo, uma sonda personalizada com duas matrizes lineares de 32 canais espaçadas de 200 μm foi usada para a investigação de circuitos laminares abrangendo a profundidade cortical. A maioria dos métodos para sondar os circuitos neurais tipicamente amostram os potenciais elétricos ou unidades únicas médias em todas as camadas do córtex cerebral. No entanto, pesquisas recentes têm revelado achados intrigantes sobre microcircuitos laminares corticais⁶. Ao utilizar o micro-drive, os pesquisadores podem usar sondas laminares e fazer ajustes finos na profundidade de gravação para garantir uma amostragem abrangente em todas as camadas.

Este sistema pode ser construído com componentes comercialmente disponíveis e é facilmente modificado para diferentes técnicas experimentais ou sondas. As principais vantagens desta preparação são a capacidade de alterar a posição de gravação X-Y com precisão submilimétrica e controlar a profundidade da gravação dentro do córtex. Este protocolo apresenta instruções passo a passo para a construção do microdrive de estágio X-Y e técnicas de registro da neurofisiologia.