Электрофизиология активности ламинарной коры у обыкновенной мартышки

Обыкновенная мартышка (Callithrix jacchus) в последние годы быстро завоевала популярность в качестве модели для изучения функций мозга. Эта растущая популярность обусловлена доступностью гладкой коры головного мозга мартышки, сходством в нейронной функциональной организации с людьми и другими приматами, а также небольшим размером и^{быстрой скоростью} размножения. По мере того, как популярность этого модельного организма росла, происходило быстрое развитие нейрофизиологических методов, пригодных для использования в мозге мартышки. Методы электрофизиологии широко используются в неврологии для изучения активности отдельных нейронов в коре головного мозга как грызунов, так и приматов, что приводит к беспрецедентному временному разрешению и доступу к местоположению. Из-за относительной новизны мартышки как модели визуальной нейробиологии, оптимизация методов электрофизиологии, ведущей себя в бодрствующем состоянии, все еще развивается. Предыдущие исследования показали создание надежных протоколов электрофизиологии в анестезируемых препаратах², а ранние исследования нейрофизиологии, ведущие себя в состоянии бодрствования, показали надежность одноканальных вольфрамовых электрод³. В последние годы исследователи установили использование кремниевых микроэлектродных решеток для нейрофизиологии поведения в бодрствующем^{состоянии.} Тем не менее, мартышка представляет собой уникальную проблему нацеливания из-за своего маленького размера мозга и отсутствия анатомических ориентиров. В этом протоколе описывается, как сконструировать и использовать микродисковую систему записи, подходящую для мартышки, которая позволяет записывать большие популяции нейронов с помощью кремниевых линейных массивов, производя при этом минимальное повреждение тканей.

Работа с мартышками представляет собой сложную задачу из-за меньшего масштаба ретинотопических карт в зрительной коре по сравнению с более крупными приматами. Небольшое смещение электродов всего на 1 мм может привести к значительным изменениям в картах. Более того, исследователям часто приходится изменять расположение электродов между сеансами записи, чтобы получить более широкий диапазон ретинотопических позиций в зрительной коре. Современные полухронические препараты не позволяют регулировать положение электродов ежедневно или с достаточной точностью для нацеливания на определенные участки в субмиллиметровых масштабах⁵. Имея это в виду, предлагаемая система микроприводов использует электродный каскад X-Y, который крепит легкий микропривод к записывающей камере и позволяет осуществлять субмиллиметровое нацеливание на участки коры головного мозга. Подвижные компоненты X-Y каскада позволяют осуществлять вертикальное и горизонтальное перемещение линейной решетки для систематического перемещения по корковым областям, что необходимо для идентификации интересующих областей (с помощью ретинотопии и настроек). Во время сеансов записи исследователи также могут вручную настроить стадию X-Y, чтобы сместить целевые участки в пределах области. Это ключевое преимущество по сравнению с альтернативными методами, использующими полухронические препараты для записи, которые не имеют простых механизмов наведения электродов.

Микропривод является универсальным инструментом, который позволяет монтировать различные кремниевые матрицы для опускания в кору головного мозга. В этом протоколе специальный зонд с двумя 32-канальными линейными решетками, расположенными на расстоянии 200 мкм друг от друга, использовался для исследования ламинарных цепей, охватывающих кортикальную глубину. Большинство методов зондирования нейронных цепей, как правило, отбирают электрические потенциалы или единичные единицы, усредненные по всем слоям коры головного мозга. Тем не менее, недавние исследования выявили интригующие результаты о кортикальных ламинарных микросхемах⁶. Используя микропривод, исследователи могут использовать ламинарные зонды и точно регулировать глубину записи, чтобы обеспечить всестороннюю выборку по всем слоям.

Эта система может быть построена из коммерчески доступных компонентов и легко модифицируется для различных экспериментальных методов или зондов. Ключевыми преимуществами этого препарата являются возможность изменять положение записи X-Y с субмиллиметровой точностью и контролировать глубину записи в коре головного мозга. В этом протоколе представлена пошаговая инструкция по построению микропривода стадии X-Y и техник нейрофизиологической записи.