Özet

Construction de tableaux Microdrive pour les enregistrements de neurones chroniques chez la souris Behaving Awake

Published: July 05, 2013
doi:

Özet

La conception et l'assemblage de micromoteurs pour des enregistrements électrophysiologiques in vivo des signaux du cerveau de la souris est décrite. En attachant des faisceaux de microélectrodes aux transporteurs carrossables robustes, ces techniques permettent des enregistrements de neurones à long terme et stable. Le design léger permet une performance comportementale sans restriction par l'animal implantation d'entraînement suivant.

Abstract

Enregistrements électrophysiologiques State-of-the-art des cerveaux des animaux se comportent librement permettent aux chercheurs d'examiner simultanément les potentiels de champ locaux (LFP) à partir de populations de neurones et les potentiels d'action des cellules individuelles, que l'animal se livre à des expérimentalement tâches pertinentes. Microdrive chroniquement implantés permettent des enregistrements du cerveau pour durer sur des périodes de plusieurs semaines. Durs miniaturisés et des composants légers permettent à ces enregistrements à long terme de se produire chez les petits mammifères comme les souris. En utilisant tétrodes, qui sont constitués de faisceaux étroitement tressées de quatre électrodes, dans lequel chaque fil a un diamètre de 12,5 um, il est possible d'isoler des neurones physiologiquement actifs dans des régions du cerveau superficielles telles que le cortex cérébral, l'hippocampe dorsal, et subiculum, ainsi que les régions plus profondes telles que le striatum et l'amygdale. En outre, cette technique assure des enregistrements de neurones stables, de haute fidélité que l'animal est contestée par un varieté de tâches comportementales. Ce manuscrit décrit plusieurs techniques qui ont été optimisés pour enregistrer à partir du cerveau de la souris. Tout d'abord, nous montrons comment fabriquer tétrodes, les charger dans des tubes de rouler, et plaqué or leurs conseils afin de réduire leur impédance de MQ à la gamme de kQ. Deuxièmement, nous montrons comment construire un ensemble de microdrive personnalisé pour porter et déplacer les tétrodes verticalement, avec l'utilisation de matériaux peu coûteux. Troisièmement, nous montrons les étapes de l'assemblage d'un microdrive disponible dans le commerce (Neuralynx VersaDrive) qui est conçu pour transporter tétrodes mobiles indépendamment. Enfin, nous présentons des résultats représentatifs des potentiels de champs locaux et les signaux mono-parts obtenues dans le subiculum dorsal de souris. Ces techniques peuvent être facilement modifiés pour s'adapter à différents types de réseaux d'électrodes et des systèmes d'enregistrement dans le cerveau de souris.

Introduction

L'utilisation de la technique de micro-électrodes pour enregistrer des signaux neuronaux extracellulaires in vivo a une longue et précieuse tradition en neurosciences 1, 2. La capacité d'enregistrer l'activité électrique de plusieurs régions du cerveau chez les animaux se comportent librement est, cependant, une technologie plus récente qui est de plus en plus fréquent que les logiciels pour l'acquisition, l'analyse et la discrimination des signaux neuronaux devient plus sophistiqué et convivial 3, 4. Les avancées technologiques sur le plan logiciel ont également été accompagné par des réductions dans le poids et l'encombrement des dispositifs implantables, qui ont été revus à la baisse suffisamment pour l'enregistrement dans les petits mammifères comme les souris. En utilisant des composants légers (souvent en plastique), les chercheurs sont en mesure de construire des micromoteurs qui permettent de positionnement indépendant des électrodes ou tétrodes pour cibler un large éventail de régions du cerveau 5-7. Même structures cérébrales profondes, telles que l'amygdale 6 et le striatum 5, peuvent être régulièrement pris pour cibles par la sélection d'une vis d'entraînement suffisamment longue. Ces techniques d'enregistrement permettent aux chercheurs d'obtenir des signaux neuronaux de haute fidélité et sont en correspondance avec l'activité électrique de neurones isolés enregistrés intracellulaire 8, 9. L'utilisation de ces types de micromoteurs, nous avons enregistré des succès simples unités de souris jusqu'à deux mois après l'implantation 10. En outre, la nature léger des appareils (environ 1,5-2,0 g) a abouti à la performance comportementale qui est comparable aux souris non implantés dans de nombreuses tâches comportementales. En particulier, nous avons démontré que les souris implantées présentent des performances normales dans le roman tâche de reconnaissance d'objet 10 et le lieu tâche d'objet (données non publiées).

L'utilisation de micromoteurs couplés à de multiples tétrodes permet aux chercheurs de surveiller et d'analyser l'activité neuronale au niveau du réseautout en enregistrant à partir de multiples unités individuelles dans le cerveau. Enregistrement avec ces tétrodes a plusieurs avantages importants à des fins d'identification d'unité et permet l'acquisition de haute précision et de la discrimination de plusieurs unités individuelles 11. Nous décrivons comment fabriquer et faisceaux de tétrodes or plaque, puis charger ensuite dans les supports d'électrodes pouvant être entraînés. Un type de support de disque nous décrivons est disponible dans le commerce et l'autre est une conception simple, mais facilement extensible, un lecteur qui peut accueillir plusieurs transporteurs et les modalités de tétrodes sans un investissement important de ressources.

Protocol

1. Tetrode Fabrication Commencez par utiliser isolés 12,5 um (0,0005 ") de diamètre noyau de fil de platine-iridium de la Californie Fine Wire. La longueur du fil doit être coupé à la longueur appropriée pour la structure cible. Par exemple, couper le fil à au moins 30 cm de long pour cibler le subiculum dorsal ou hippocampe. Plier le fil sur au centre de sorte qu'il existe deux fils parallèles, qui sera de 15 cm de longueur. Drapé du point médian de ce fil sur un bras horizontal …

Representative Results

<p class="jove_content"> Après avoir implanté le microdrive et baisser les électrodes aux objectifs escomptés du cerveau, un système d'acquisition de données amplifié, comme un Neuralynx Lynx-8, est nécessaire pour enregistrer des signaux neuronaux. Enregistrements de neurones représentatifs de potentiels de champs locaux (LFP) et les potentiels d'action unique unitaires (souvent appelés «pics») de la dorsale subiculum de la souris sont indiquées dans<strong> Figure 2</strong>. Signaux LFP ont été échantillonné…

Discussion

Nous avons décrit un ensemble de techniques pour la construction de micromoteurs légers et compacts pour l'enregistrement de l'unité extracellulaire et l'activité de potentiel de champ chez la souris. En construisant des micromoteurs personnalisés avec des bases façonné en verre acrylique (méthacrylate de méthyle), le système de base peut être facilement adapté pour plusieurs lecteurs et pour le ciblage d'un large éventail de régions neurales. Nous avons réussi à modifier le système pour…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Daniel Carpi pour son aide et des premières contributions à ce projet. Nous remercions également Lucrecia Novoa pour son aide avec des illustrations et des images. Ce travail a été soutenu par le NIH / NIAID programme de subvention 5P01AI073693-03.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Yorumlar
0.0005″ (12.5 μM) diameter Platinum-Iridium wire California Fine Wire CFW#100-167 HML VG insulated www.calfinewire.com
0.002″ (50 μM) diameter Stableohm 675 wire California Fine Wire CFW# 100-188 HML insulated Ni-Cr
polyamide tubing Polymicro Technologies 1068150020 99 micron I.D., 166 micron O.D. www.polymicro.com
brass guides World Plastics Inc 3.3 x 6.6 mm
Delrin blocks World Plastics Inc 3.13 x 2.5 mm
Fillister head brass screws J.I. Morris Co. 00-90 x 1/2 drive screw www.jimorrisco.com
hex brass nuts J.I. Morris Co. 00-90
Fillister head brass screws J.I. Morris Co. 000-120 x 3/32 EIB mount and ground screw
plexiglass acrylic Canal Street Plastics 5 mm thick, clear, www.cpcnyc.com
cyanoacrylate Krazy Glue 2 g tube
electronic interface board Neuralynx EIB-18 www.neuralynx.com
non-cyanide gold solution SIFCO SIFCO 5355 www.sifcoasc.com
VersaDrive 4 Neuralynx four tetrode model
tetrode assembly station Neuralynx
motorized tetrode spinner Neuralynx tetrode spinner 2.0
VersaDrive jig Neuralynx
soldering iron Radio Shack 64-2802B www.radioshack.com
nanoZ Neuralynx
small bit drill/driver Ram Products Rampower 35 with footpedal controller, www.ramprodinc.com
drill bits Small Parts, Inc. 3/32″ bits, www.smallpartsinc.com
dissecting microscope Olympus SZ-60 www.olympusamerica.com
heat gun Alphawire Fit gun 3 use setting “1” only, www.alphawire.com
26 AWG copper wire Arcor Electronics F26 for ground wires, www.arcorelectronics.com
soldering flux Eagle 2 oz, #205
0.02″ diameter solder Kester 24-6337-0010 www.kester.com
benchtop vise Vacu-Vise Model 300
fiber optic light Nikon MKII dual light arms, www.nikon.com
5-min epoxy Allied Electronics 25 ml, www.alliedelec.com
fine tweezers Roboz Surgical Instrument Co. RS-4907, RS-5010 INOX material, www.roboz.com
micro dissecting scissors Roboz Surgical Instrument Co. RS-5880

Table 1. Materials and reagents used for constructing tetrodes and microdrives.

Referanslar

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Bu Makaleden Alıntı Yapın
Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice. J. Vis. Exp. (77), e50470, doi:10.3791/50470 (2013).

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