طريقة متكاملة لصياغة Optrodes الفيزيولوجية الكهربية المرنة والمريحة للتسجيل متعدد المناطق في الجسم الحي

Summary

لقد طورنا نهجا مبسطا وفعالا من حيث التكلفة لتصنيع الأقطاب الكهربائية وأجرينا تسجيلات للإشارات عبر مناطق متعددة في الفئران التي تتحرك بحرية. مكن استخدام علم البصريات الوراثي ، جنبا إلى جنب مع الفيزيولوجيا الكهربية متعددة المناطق وتسجيل إشارة الكالسيوم ، من الكشف عن الأنشطة العصبية عبر المناطق في نموذج إشعال النوبات.

Abstract

الصرع هو اضطراب عصبي يتميز بإفرازات غير طبيعية متزامنة تشمل مناطق متعددة من الدماغ. تسهل الآفات البؤرية انتشار إشارات الصرع من خلال الدوائر العصبية المرتبطة بها. لذلك ، يعد التسجيل في الجسم الحي لإمكانات المجال المحلي (LFP) من مناطق الدماغ الحرجة أمرا ضروريا لفك تشفير الدوائر المشاركة في انتشار النوبات. ومع ذلك ، فإن الطرق الحالية لتصنيع الأقطاب الكهربائية وزرعها تفتقر إلى المرونة. هنا ، نقدم جهازا مفيدا مصمما للتسجيلات الفيزيولوجية الكهربية (LFPs وتخطيط كهربية الدماغ [EEG]) عبر مناطق متعددة. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بدمج التلاعب البصري الوراثي وتسجيل إشارات الكالسيوم بسلاسة مع تسجيل LFP. لوحظت إفرازات قوية بعد التفريغ في عدة مناطق منفصلة أثناء نوبات الصرع ، مصحوبة بزيادة إشارات الكالسيوم. يقدم النهج المستخدم في هذه الدراسة استراتيجية مريحة ومرنة للتسجيلات العصبية المتزامنة عبر مناطق مختلفة من الدماغ. إنه يحمل القدرة على تطوير البحث حول الاضطرابات العصبية من خلال توفير رؤى حول الملامح العصبية لمناطق متعددة متورطة في هذه الاضطرابات.

Introduction

الصرع هو حالة عصبية شائعة تتميز بنوبات متكررة تظهر على شكل تشنجات واضطرابات حسية وفقدان الوعي¹. الآليات الفيزيولوجية المرضية الكامنة وراء الصرع معقدة وتشمل مناطق دماغية متعددة مترابطة^2،3. ألقت التطورات الحديثة في التصوير العصبي الضوء على الشبكات واسعة النطاق المشاركة في الصرع^4،5. ومع ذلك ، فإن فهم الدوائر المعقدة وآليات الشبكة الكامنة وراء توليد الصرع وانتشاره لا يزال محدودا ، ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم كفاية التطبيق لتقنيات التسجيل العصبي متعددة المناطق⁶. لذلك ، فإن تطوير ط....

Protocol

حصل هذا البروتوكول على موافقة لجنة رعاية واستخدامه في جامعة فودان وتم إجراؤه وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح التي صممها دليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر. تم تنفيذ جميع التدابير الممكنة لتقليل عدد المستخدمة في هذه الدراسة. يتم تضمين الوقت اللازم لتنفيذ كل خطوة في الخطوات المعنية.

1. تحضير الأقطاب الكهربائية (الشكل 1)

1. قم بقص طول مناسب من سلك التنغستن (~ 20 مم) وحرق طبقة العزل في أحد طرفيها لفضح سلك التنغستن (1.6-2 مم). ثني الطرف الآخر من السلك على شكل "L" (انظر الشكل 1 أ ، ~ 1 دقيقة)
....

النتائج

قمنا بدمج علم البصريات الوراثي مع التسجيل الفيزيولوجي الكهربي متعدد المناطق وتصوير الكالسيوم لمراقبة النشاط العصبي عبر مناطق الدماغ المختلفة أثناء نوبات البصريات الوراثية. لهذا الغرض ، تم حقن فيروس مرتبط بالغدة (AAV) يعبر عن ChrimsonR تحت سيطرة محفز CaMKIIα (AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry)

Discussion

هنا ، استخدمنا جهاز optrode عصامي لتسجيل الإشارات العصبية في الجسم الحي عبر مناطق متعددة. تم التحقق من جدوى هذا النظام للتحفيز البصري الوراثي المتزامن وتسجيل إشارة الكالسيوم والتسجيل الفيزيولوجي الكهربي. طريقة تحضير القطب الموصوفة هنا فعالة وفعالة من حيث التكلفة. وفق.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
8-32 adapter	Plexon	Custom ordered	Connect the female connector and headstage
AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry	Taitool Bioscience	S0371-9	4 x 1012 VG/mL
AAV-hsyn-Gcamp6m	Taitool Bioscience	S0471-9	4 x 1012 VG/mL
DAPI	Sigma	236276	Titered 1:500
Dental Cement	New Century Dental	430205
Electrophysiological recordings system	Plexon	Omniplex
Enameled wire	N/A	Custom ordered	Diameter = 0.2 mm
Female connector	N/A	Custom ordered	1.25 mm pitch
Glue	Loctite	45282
Laser	Changchun New Industries	BH81563	635 nm
MATLAB	MathWorks	R2021b
Microdrill	RWD	78001
Multichannel fiber photometry	ThinkerTech	FPS-SS-MC-LED
Optical fiber	Xi'an Bogao	L-200UM	Select the appropriate fiber length based on the depth of the targeted brain regions.
PFA-Coated Tungsten wire	A-M System	795500	Bare 0.002"; Coated 0.0040"
Power meter	Thorlabs	PM100D
Stereotaxic Fxrame	RWD	68807
Tissue adhesive	3M	1469SB