تسجيلات حادة أحادية الوحدة متعددة الأقطاب الكهربائية من جذع دماغ الفئران الثابتة بالرأس

Summary

يصف هذا البروتوكول طريقة للحصول على تسجيلات خلية عصبية واحدة عالية الكثافة في الجسم الحي من جذع دماغ الفئران الثابتة بالرأس. يتم نشر هذا النهج لقياس إطلاق جهد الفعل للخلايا العصبية في الرمادي البطني الوحشي حول القناة - منطقة جذع الدماغ غير نشطة أثناء نوم حركة العين السريعة (REM) - قبل وأثناء التخدير العام.

Abstract

تحظى التسجيلات القائمة على أقطاب السيليكون متعددة بشعبية متزايدة لدراسة النشاط العصبي عند الدقة الزمنية لإمكانات الفعل في العديد من مناطق الدماغ. ومع ذلك ، فإن تسجيل النشاط العصبي من الهياكل الذيلية العميقة مثل جذع الدماغ باستخدام مجسات متعددة القنوات لا يزال يمثل تحديا. يتمثل أحد المخاوف الكبيرة في إيجاد مسار لإدخال المسبار الذي يتجنب الأوعية الدموية الكبيرة ، مثل الجيوب الأنفية الوريدية السهمية العلوية والجيب الوريدي المستعرض. يمكن أن يتسبب إصابة هذه الأوردة الكبيرة في حدوث نزيف حاد وتلف أنسجة المخ الأساسية وربما الوفاة. يصف هذا النهج استهداف هياكل جذع الدماغ عن طريق اقتران الإحداثيات الأمامية بنهج بزاوية ، مما يسمح لمسبار التسجيل باختراق الدماغ أسفل هياكل الأوعية الدموية عالية الخطورة. بالمقارنة مع النهج الرأسي الصارم ، فإن النهج الزاوي يزيد من عدد مناطق الدماغ التي يمكن استهدافها. باستخدام هذه الإستراتيجية ، يمكن الوصول إلى اللون الرمادي البطني الوحشي حول القناة (vlPAG) ، وهي منطقة جذع الدماغ المرتبطة بنوم حركة العين السريعة ، بشكل متكرر وموثوق للحصول على تسجيلات أحادية الوحدة متعددة الأقطاب الكهربائية في الفئران الثابتة بالرأس قبل وأثناء تخدير سيفوفلوران. تعد القدرة على تسجيل النشاط العصبي في vlPAG والنوى المحيطة بها بدقة زمنية عالية خطوة إلى الأمام في تعزيز فهم العلاقة بين نوم حركة العين السريعة والتخدير.

Introduction

أصبحت التسجيلات المستندة إلى أقطاب كهربائية متعددة من السيليكون شائعة بشكل متزايد لقياس النشاط العصبي عبر العديد من مناطق الدماغ بدقة جهد الفعل^{الفردي 1،2،3،4}. على مدى العقد الماضي ، نمت تقنية التسجيل عالية الكثافة بشكل كبير. يمكن أن تستوعب أقطاب التسجيل الحالية القائمة على السيليكون عدد القنوات العالية والألياف الضوئية وأجهزة تسجيل القشرة الكهربائية (ECoG)^5،6. علاوة على ذلك ، يسمح الزرع المزمن لهذه الأقطاب الكهربائية بتسجيلات طويلة المدى

Protocol

تمت الموافقة على جميع الدراسات من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامه في جامعة فيرجينيا (شارلوتسفيل ، فيرجينيا). تم استخدام خمسة ذكور من الفئران C57BL / 6J ، تتراوح أعمارهم بين 3-7 أشهر ، ويزن 25-30 جم. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة هنا مدرجة في جدول المواد.

1. زرع غطاء الرأس وسماعة الرأس

1. اصنع سماعة رأس ECoG عن طريق لحام سلك الفولاذ المقاوم للصدأ المطلي بالبيرفلورو ألكوكسي (PFA) برأس موصل مكون من 3 سنون (الشكل 2 أ).
2. تحديد إحداثيات الإدراج استنادا إلى أطلس الماوس^{التجسيمي 17}. يعد استخدام نظرية فيثا....

النتائج

تم زرع خمسة ذكور C57BL / 6J بسماعة رأس ECoG وغطاء رأس (الشكل 4 أ). بعد الشفاء ، اعتادت الفئران على تثبيت الرأس وجهاز تسجيل الفيزيولوجيا الكهربية خلال جلستين لمدة 1.5 ساعة في أيام منفصلة (الشكل 4 ب). بعد ذلك ، تم إنشاء نافذة حج القحف مقاس 2 مم × 2 مم (

Discussion

تتوسط نوى جذع الدماغ الوظائف الأساسية مثل التنفس والوعي والنوم^26،27،28. يمثل موقع جذع الدماغ (العميق والخلفي) تحديا في دراسة نشاطه العصبي في الجسم الحي باستخدام التقنيات القياسية. هنا يتم تقديم نهج أمامي بزاوية للسما.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1024 channel RHD Recording Controller	Intan Technologies, Los Angeles, California, USA	C3008	Silicon probe recording; recording hardware and software
24 mm x 50 mm No. 1.5 VWR coverslip	VWR, Radnor, Pennsylvania, USA	48393-081	Histology
4% PFA in PBS	ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA	J61899.AK	Histology; perfusion solution
C&B metabond	Patterson Dental, Richmond, Virginia, USA	powder: 5533559, quick base: 5533492, catalyst: 55335007	Headplate &Headset Implantation
C57/6J mice 4-6 weeks, males	The Jackson Laboratory, Bar Harbor, Maine, USA	000664
Capnomac Ultima	Datex, Helsinki, Finland	ULT-SVi-27-07	Gas Analyzer; discontinued; alternative gas analyzer can be purchased from Bionet America
CM-DiI	ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA	V22888	Red fluorescent dye for coating of the silicon probe
Connector Header	DigiKey, Thief River Falls, Minnesota, USA	1212-1788-ND	ECoG Headset
DAPI Fluoromount-G	SouthernBiotech, Birmingham, Alabama, USA	0100-20	Histology
iBOND Universal	Patterson Dental, Richmond, Virginia, USA	044-1113	Headplate &Headset Implantation; for  securing stainless steel wires to the skull
Low toxicity silicon adhesive	World Precision Instruments, Sarasota, Florida, USA	KWIK-SIL	Headplate
Micro-Manipulator System	New Scale Technologies, Victor, New York, USA	Multi-Probe Manipulator: XYZ Stage Assembly: 06464-0000, MPM System Kit: 06267-3-0001, MPM-Platform-360, MPM ring for MPM Manual Arms, MPM_Ring-72 DEG: 06262-3-0000	Silicon probe recording; inserting the probe into the brain
Microprobes	UCLA, Los Angeles, California, USA	256 ANS, 64M	Discontinued; alternative silicon probes can be purchased from Neuropixels
Mineral Oil	Sigma Aldrich, Saint Luis, Missouri, USA	M8410-100ML	Silicon probe recording; preventing the tissue from drying during the recording
Normal saline	ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA	Z1376	Headplate &Headset Implantation; preventing the brain from drying during the surgery
PFA-Coated Stainless Steel Wire-Diameter 0.008 in. coated with striped ends	A-M systems, Sequim, Washington, USA	791400	ECoG Headset & reference electrode for ECoG
Platinum wire 24AWG	World Precision Instruments, Sarasota, Florida, USA	PTP201	Reference electrode for the silicon probe recording
Shandon Colorfrost Plus microscope slides	ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA	99-910-01	Histology
Stainless steel Headplate	Star Rapid, China	custom made part	Headplate &Headset Implantation; design available upon request
Stereotaxic apparatus	KOPF, Tujunga, California, USA	Model 940 Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console	Headplate &Headset Implantation