Electrofisiología de la actividad cortical laminar en el tití común

El tití común (Callithrix jacchus) ha crecido rápidamente en popularidad como modelo para estudiar la función cerebral en los últimos años. Esta creciente popularidad se debe a la accesibilidad de la corteza lisa del tití, las similitudes en la organización funcional neuronal con los humanos y otros primates, y el pequeño tamaño y la rápida tasa de reproducción¹. A medida que este organismo modelo ha crecido en popularidad, ha habido un rápido desarrollo de las técnicas neurofisiológicas adecuadas para su uso en el cerebro del tití. Los métodos de electrofisiología se utilizan ampliamente en neurociencia para estudiar la actividad de neuronas individuales en la corteza tanto de roedores como de primates, lo que da como resultado una resolución temporal y un acceso a la ubicación sin precedentes. Debido a la relativa novedad del mono tití como modelo de neurociencia visual, la optimización de las técnicas de electrofisiología que se comportan despiertos sigue evolucionando. Estudios previos han demostrado el establecimiento de protocolos robustos para la electrofisiología en preparaciones anestesiadas², y los estudios de neurofisiología que se comportan con el despertar temprano han demostrado la confiabilidad de los electrodos de tungsteno de un solo canal³. En los últimos años, los investigadores han establecido el uso de matrices de microelectrodos basadas en silicio para la neurofisiología del comportamiento despierto⁴. Sin embargo, el tití plantea desafíos únicos debido al pequeño tamaño de su cerebro y la falta de puntos de referencia anatómicos. Este protocolo describe cómo construir y utilizar un sistema de registro de micro-accionamiento adecuado para el tití que permite el registro de grandes poblaciones de neuronas con matrices lineales de silicio mientras produce un daño tisular mínimo.

Trabajar con el tití supone un reto debido a la menor escala de los mapas retinotópicos en la corteza visual en comparación con los primates más grandes. Un ligero desplazamiento de los electrodos de solo 1 mm puede provocar cambios significativos en los mapas. Además, los investigadores a menudo necesitan alterar la colocación de los electrodos entre las sesiones de grabación para obtener una gama más amplia de posiciones retinotópicas en la corteza visual. Las preparaciones semicrónicas actuales no permiten el ajuste de la posición del electrodo diariamente o con suficiente precisión para apuntar a ubicaciones específicas a escalas submilimétricas⁵. Con esto en mente, el sistema de microaccionamiento propuesto utiliza una etapa de electrodo X-Y que monta un microaccionamiento liviano en una cámara de registro y permite la focalización submilimétrica de sitios corticales. Los componentes móviles de la etapa X-Y permiten el movimiento vertical y horizontal de la matriz lineal para atravesar las áreas corticales de forma sistemática, lo que es necesario para identificar áreas de interés (a través de la retinotopía y las propiedades de ajuste). A lo largo de las sesiones de grabación, los investigadores también pueden ajustar manualmente la etapa X-Y para cambiar los sitios objetivo dentro del área. Esta es una ventaja clave sobre las técnicas alternativas que utilizan preparaciones de registro semicrónicas, que no tienen mecanismos fáciles de apuntar a los electrodos.

El microaccionamiento es una herramienta versátil que permite montar varias matrices de silicio para su descenso a la corteza. En este protocolo, se utilizó una sonda personalizada con dos matrices lineales de 32 canales espaciadas a 200 μm para la investigación de circuitos laminares que abarcan la profundidad cortical. La mayoría de los métodos para sondear los circuitos neuronales suelen muestrear los potenciales eléctricos o unidades individuales promediadas en todas las capas de la corteza cerebral. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado hallazgos intrigantes sobre los microcircuitos laminares corticales⁶. Al utilizar el microaccionamiento, los investigadores pueden utilizar sondas laminares y realizar ajustes finos en la profundidad de grabación para garantizar un muestreo completo en todas las capas.

Este sistema se puede construir con componentes disponibles en el mercado y se modifica fácilmente para diferentes técnicas experimentales o sondas. Las principales ventajas de esta preparación son la capacidad de cambiar la posición de grabación X-Y con una precisión submilimétrica y controlar la profundidad de la grabación dentro de la corteza. Este protocolo presenta instrucciones paso a paso para la construcción de las técnicas de registro de neurofisiología y microaccionamiento de la etapa X-Y.