تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31871170 و 32170950 و 31970915) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة قوانغدونغ (2021A1515010804 و 2023A1515010899) ، ومؤسسة قوانغدونغ للعلوم الطبيعية لمشروع الزراعة الرئيسية (2018B030336001) ، ومنحة قوانغدونغ: التقنيات الرئيسية لعلاج اضطرابات الدماغ (2018B030332001).

تم الحصول على جميع الفئران تجاريا وصيانتها في دورة مظلمة لمدة 12 ساعة / 12 ساعة (يضيء الضوء في الساعة 08:00 صباحا بالتوقيت المحلي) عند درجة حرارة الغرفة من 22-25 درجة مئوية ورطوبة نسبية تتراوح بين 50٪ و 60٪. كان لدى الفئران إمكانية الوصول إلى إمدادات مستمرة من الطعام والماء. أجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام المختبر في جامعة جنوب الصين للمعلمين ووافقت عليها لجنة أخلاقيات المؤسسية. تم استخدام ذكور الفئران C57BL / 6J الذين تتراوح أعمارهم بين 3-5 أشهر في التجارب.
1. تجميع نظام محرك الأقراص الصغيرة
<ol><li>قم بتوصيل لوحين مصممين بالكمبيوتر باستخدام اثنين من المسامير والمسمار الذي يحمل محرك الأقراص الصغير المتحرك وإرفاق الموصل بلوحة واحدة (الشكل 1A ، Bi-iii). قم بقيادة محرك الأقراص الصغير عن طريق لف المسمار (0.5 مم / دائرة).</li>
	<li>تأكد من أن محرك الأقراص الصغير يمكن أن يحمل مجموعتين من ثمانية أنابيب توجيه (~ 3 سم طويلة ، ~ 50 ميكرومتر قطر داخلي ، ~ 125 ميكرومتر قطر خارجي) لكل جانب من منطقة MC ، ثم قصها بنفس الطول (15 مم على الأقل ؛ الشكل 1Biv، v).</li>
	<li>قطع 16 سلكا من الكروم النيكل (~ 5 سم) بقطر 35 ميكرومتر ، ثم قم بتحميلها على التوالي في أنابيب التوجيه ، متبوعا بتطبيق الغراء لتثبيتها (الشكل 1Bi ، vi ، vii).</li>
	<li>قم بتجريد عزل السلك ، وقم بربط كل سلك مكشوف على التوالي بكل دبوس من الموصل الذي يتبع خريطة القناة ، بالإضافة إلى الأقطاب الكهربائية المرجعية والأرضية ، ثم قم بطلاء الطلاء ببطء على كل دبوس (الشكل 1Bviii-x).</li>
	<li>قم بتغطية المسامير باستخدام راتنجات الايبوكسي (الشكل 1Axi ، xii) ، ثم قم بإجراء طلاء الذهب عبر جهاز اختبار المعاوقة لتقليل مقاومة أطراف القطب إلى ~ 350 كيلو أوم (الشكل 1Bxiii ، xiv). اضبط معلمات جهاز اختبار المعاوقة على النحو التالي: −10.08 μA تيار مباشر لمدة 1 ثانية بمحلول طلاء الذهب ، بما في ذلك 5 mM PtCl4.</li>
	<li>أخيرا ، انقل محرك الأقراص الصغير إلى الأعلى عن طريق لف المسمار. تحقق من الحجم الكلي لنظام محرك الأقراص الصغير المعدل كما هو موضح في الشكل 1A (طوله 15 مم تقريبا ، عرض 10 مم ، ارتفاع 20 مم ، وزن ~ 1 جم). تحقق من المواصفات التفصيلية للوحة المصممة بالكمبيوتر والمكون المتحرك في الشكل 1Ai ، ii.</li>
</ol>2. زرع صفيف القطب
<ol><li>تعقيم مجموعات الجراحة وارتداء قفازات معقمة وارتداء معطف أبيض معقم للطبيب قبل بدء العملية.</li>
	<li>للتحكم في الألم ، استخدم حقن ميلوكسيكام تحت الجلد (5 مجم / كجم) للفأر في غرفة الحث. ثم تخدير الفأر عن طريق حقن داخل الصفاق (i.p.) من بنتوباربيتال (80 مجم / كجم) في غرفة الحث18,19. تطبيق جرعة تكميلية من بنتوباربيتال (20 ملغ/كغ/ساعة) إذا كان منعكس قرصة إصبع القدم لا يزال موجودا.</li>
	<li>ثبت الماوس في جهاز تجسيمي وحافظ على درجة حرارة المستقيم عند 37 درجة مئوية باستخدام وحدة تحكم في درجة الحرارة.</li>
	<li>ضع مرهم العين التتراسيكلين على كلتا عيني الفأر وقم بتغيير القفازات المعقمة مرة أخرى قبل الجراحة.</li>
	<li>حلق فرو الفأر وعقم موقع الجراحة بثلاث جولات متناوبة من فرك البيتادين والكحول باستخدام قضيب معقم ذو رأس قطني في دوائر متحدة المركز تبدأ من المركز وتتحرك للخارج (الشكل 2i ، ii). قم بعمل شق صغير في خط الوسط (~ 15 مم) لكشف جمجمته. على الفور ، ضع 1٪ يدوكائين محليا على عضلات الرقبة لتخفيف الآلام. ثم قم بإزالة الأنسجة المتبقية باستخدام المقص ، ونظف الجمجمة باستخدام براعم قطنية مطلية بالمحلول الملحي (الشكل 2iii).</li>
	<li>باستخدام قطب كهربائي زجاجي مملوء بالحبر ، حدد المواقع المرغوبة ل MC الثنائي للزرع (الشكل 2iv ، v). بناء على دراسة سابقة 20 ، فإن مواقع MC الثنائية هي كما يلي: 0.74 مم أمام البريجما ، و1.25 مم جانبي لخط الوسط.</li>
	<li>قم بزرع أربعة براغي من الفولاذ المقاوم للصدأ (قطر 0.8 مم) لحماية نظام الدفع الصغير ، ثم قم بربط جميع البراغي مع الأقطاب الكهربائية المرجعية والأرضية ، متبوعا بالتغطية بأسمنت الأسنان المختلط لتشكيل الجدران (الشكل 2vi-xi).</li>
	<li>حفر بعناية اثنين من الثقوب الصغيرة (~ 1.5 مم2) مع حفر الجمجمة على كل من الجانبين الأيسر والأيمن من الجمجمة المنسقة في مناطق MC (الشكل 2xii). استخدم الإحداثيات المجسمة ل MC الثنائية: 0.74 مم أمام البريجما ، و 1.25 مم جانبي لخط الوسط ، و 0.5 مم بطني للجافية.</li>
	<li>أخرج الأم الجافية من الثقوب بعناية باستخدام ملقط ناعم (الشكل 2xiii).</li>
	<li>أدخل نظام الدفع الصغير في وسط الثقوب باستخدام مناور دقيق بسرعة 10 ميكرومتر / ثانية (الشكل 2xiv-xvii).</li>
	<li>املأ الفازلين في جدران الأسمنت السنية بعد الانتهاء من إدخال نظام الدفع الصغير (الشكل 2xviii).</li>
	<li>انضم إلى اللوحة السفلية لنظام الدفع الصغير والجدران الأسمنتية السنية بالأسمنت السني المختلط (الشكل 2xix)</li>
	<li>اغسل الشق بمحلول ملحي متبوعا بعلاج موضعي بهلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد وهيدروكلوريد ليدوكائين لتخفيف آلام ما بعد الجراحة.</li>
	<li>لف شريط رقائق النحاس الموصل حول نظام الدفع الصغير المزروع (الشكل 2xx).</li>
	<li>حرك الماوس إلى قفص محفوظ عند 31-33 درجة مئوية وراقب الماوس للتعافي من التخدير.</li>
	<li>السماح للفئران للتعافي لمدة 1 أسبوع مع تغذية منفصلة. فحص وعلاج شق مع 3 أيام من التطبيق المستمر من هلام يحتوي على لينكومايسين هيدروكلوريد ويدوكائين هيدروكلوريد.</li>
</ol>3. تسجيل متعدد القنوات في MC الثنائي في الفئران حرة الحركة
<ol><li>امسك رأس الماوس المستيقظ برفق وبعناية. حرك صفائف الأقطاب الكهربائية لأسفل (~ عمق 0.1 مم) عن طريق لف المسمار الموجود على الجزء المتحرك من نظام محرك الأقراص الصغير (الشكل 1Aii) قبل يوم واحد على الأقل.</li>
	<li>امسك رأس الماوس المستيقظ برفق وبعناية. اربط مركز الرأس وبالون الهيليوم (مملوء بحوالي 0.02 لتر من الهيليوم) بخيط لتعويض وزن الرأس ونظام الدفع الصغير (الشكل 3 أ ، ب).</li>
	<li>التقط الإشارات الأولية باستخدام أقطاب التسجيل والأنظمة متعددة القنوات عن طريق أخذ العينات عند 30 كيلو هرتز في برنامج التسجيل ، ثم رقمنتها باستخدام محول رقمي تناظري (DA) من الأنظمة متعددة القنوات.</li>
	<li>قم باستخراج إشارات LFP من البيانات الأولية عن طريق إعادة أخذ العينات عند 10 كيلو هرتز في برنامج التسجيل ، ثم استخدم مرشح الشق من برنامج التسجيل لإزالة ضوضاء خط 50 هرتز.</li>
	<li>سجل البيانات الأولية في حالة مستقرة من ماوس حر الحركة لمدة 60 ثانية على الأقل. بعد الانتهاء من التسجيل ، قم بإزالة الاتصال ببطء بين headstage ونظام محرك الأقراص الصغير وأعد الماوس إلى قفصه الرئيسي.</li>
	<li>قم بتخزين البيانات المسجلة في الكمبيوتر وتحليلها في وضع عدم الاتصال (الشكل 4 والشكل 5).</li>
	<li>بعد الانتهاء من التجربة ، قم بإجراء القتل الرحيم وفقا لإرشادات المعهد ثم تأكد من مواقع الأقطاب الكهربائية باستخدام مصدر الطاقة عند خرج 3 فولت لأداء آفة إلكتروليتية لمدة 1 دقيقة ، متبوعة بإجراء التحليل النسيجي. قطع دماغ الفأر إلى شرائح 30 ميكرومتر باستخدام ميكروتوم متجمد ، وجمع أقسام MC ، ثم التقاط الصور باستخدام المجهر (الشكل 3C ، D).</li>
</ol>4. فرز وتحليل السنبلة
<ol><li>انقر فوق ملف > افتح ملفات > Nev في برنامج فرز السنبلة لفتح بيانات السنبلة التي تم أخذ عينات منها عند 30 كيلو هرتز (الشكل 4Ai).</li>
	<li>انقر فوق معلومات لتحديد القناة التي لم يتم فرزها ، ثم حدد فرز > تغيير طريقة الفرز > استخدام K-Means. اضغط على الزر فرز البحث عن الوادي > فرز K-Means للحصول على الوحدات التي تم فرزها (الشكل 4Aii ، iii).</li>
	<li>انقر فوق ملف > حفظ باسم ، واحفظ بيانات الارتفاع التي تم فرزها بامتداد اسم ملف .nev ، وحدد ملف > تصدير بيانات لكل شكل موجة لتصدير نتائج PCA بامتداد اسم ملف .txt (الشكل 4Aiv).</li>
	<li>انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح ملف السنبلة التي تم فرزها (الشكل 4Bi).</li>
	<li>انقر فوق تحليل > Autocorrelograms للحصول على autocorrelogram للوحدة المحددة ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.05 s ، وقيمة X القصوى عند 0.05 ثانية ، وقيمة Bin عند 0.001 (الشكل 4Bii ، iii).</li>
	<li>قم بتحميل بيانات الارتفاع التي تم فرزها ، وانقر فوق تحليل > الرسوم البيانية للفاصل الزمني Interspike للحصول على الرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: الحد الأدنى لقيمة الفاصل الزمني عند 0 ثانية ، والحد الأقصى لقيمة الفاصل الزمني عند 0.1 ثانية ، وقيمة بن عند 0.001 (الشكل 4Biv ، v).</li>
	<li>انقر فوق تحليل > Crosscorrelograms للحصول على مخطط تبادلي بين حدثين تم فرزهما ، ثم قم بتعيين الأحداث والمعلمات المرجعية على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.1 ثانية ، وقيمة X القصوى عند 0.1 ثانية ، وقيمة Bin عند 0.001 (الشكل 4Bvi ، السابع).</li>
	<li>انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتائج autocorrelogram ، والرسم البياني للفاصل الزمني بين السنبلة ، والرسم البياني المتقاطع مع امتدادات أسماء الملفات .xls (الشكل 4Bviii ، ix). تحليل البيانات ، ورسم الرسم البياني.</li>
</ol>5. تحليل LFP
<ol><li>انقر فوق ملف استيراد البيانات > Blackrock File في البرنامج لتحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح بيانات الإشارة المستمرة التي تم أخذ عينات منها عند 10 كيلو هرتز (الشكل 5Ai).</li>
	<li>انقر فوق تحليل > الطيف للاستمرار لتحليل طيف الطاقة ل LFP من القناة المحددة. اضبط المعلمات على النحو التالي: عدد قيم التردد عند 8,192 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، وتطبيع النسبة المئوية للكثافة الطيفية الإجمالية للطاقة (PSD) ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Aii ، iii).</li>
	<li>انقر فوق تحليل > التماسك للاستمرار لتحليل التماسك لاثنين من LFPs من الجانبين الأيسر والأيمن من MC. اضبط القناة المرجعية والمعلمات على النحو التالي: احسب عند قيم التماسك ، وعدد قيم التردد عند 8192 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Aiv، v).</li>
	<li>انقر فوق تحليل > Corr. مع متغيرات Cont. لتحليل الارتباط بين اثنين من LFPs من الجانبين الأيسر والأيمن من MC. قم بتعيين القناة المرجعية (بيانات LFP) والمعلمات على النحو التالي: قيمة X الدنيا عند −0.1 ثانية ، وقيمة X القصوى عند 0.1 ثانية ، وقيمة سلة المهملات عند 0.001 (الشكل 5Avi ، سابعا).</li>
	<li>انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتائج PSD والتماسك والارتباط بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Aviii ، التاسع).</li>
	<li>حدد القناة التي يجب استخراج تتبعات الممثل لها لكل نطاق تردد ، وانقر فوق تحرير > التصفية الرقمية للمتغيرات المستمرة للحصول على كل نطاق تردد ، ثم قم بتعيين المعلمات على النحو التالي: Filter Freq. الاستجابة ك Bandpass ، وتنفيذ المرشح عند استجابة النبضات اللانهائية (IIR) Butterworth ، وقيمة ترتيب التصفية عند 2. أخيرا ، اضبط نطاق التردد محل الاهتمام (الشكل 5Bi-iv). ملاحظة: كانت نطاقات التردد المستخدمة هنا كما يلي: دلتا (δ، 1-4 هرتز)، ثيتا (θ، 5-12 هرتز)، بيتا (β، 13-30 هرتز)، غاما منخفضة (منخفضة γ، 30-70 هرتز)، وتذبذبات غاما عالية (γ عالية، 70-100 هرتز).</li>
	<li>تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.</li>
</ol>6. الارتباطات بين السنبلة و LFP
<ol><li>انقر فوق ملف > استيراد البيانات > ملف Blackrock في برنامج تحليل البيانات الفسيولوجية العصبية لفتح بيانات الإشارة المستمرة وبيانات الارتفاع.</li>
	<li>انقر فوق تحليل > تحليل التماسك لتحليل التماسك بين الارتفاعات و LFP من القناة المحددة. اضبط المتغير المرجعي (توقيت السنبلة) والمعلمات على النحو التالي: احسب قيم التماسك ، وعدد قيم التردد عند 512 ، وقيمة التناقص التدريجي المتعدد عند 3-5 ، ونطاق التردد من 1 هرتز إلى 100 هرتز (الشكل 5Ci ، ii).</li>
	<li>انقر فوق النتائج > النتائج العددية لحفظ نتيجة تماسك حقل السنبلة بامتداد اسم ملف .xls (الشكل 5Ciii، iv).</li>
	<li>تحليل البيانات ورسم الرسم البياني.</li>
</ol>

التسجيل الكهربي خارج الخلية في القشرة الحركية للفئران

<ol>
	<li>Buzs&#225;ki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+extracellular+fields+and+currents--EEG,+ECoG,+LFP+and+spikes.">The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).</li><li>Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronization+of+cortical+activity+and+its+putative+role+in+information+processing+and+learning.">Synchronization of cortical activity and its putative role in information processing and learning.</a> Annual Review of Physiology. 55, 349-374 (1993).</li><li>Arroyo-Garc&#237;a, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+spike-gamma+coupling+of+area+CA3+fast-spiking+interneurons+as+the+earliest+functional+impairment+in+the+App(NL-G-F)+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">Impaired spike-gamma coupling of area CA3 fast-spiking interneurons as the earliest functional impairment in the App(NL-G-F) mouse model of Alzheimer's disease.</a> Molecular Psychiatry. 26 (10), 5557-5567 (2021).</li><li>Ozawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience-dependent+resonance+in+amygdalo-cortical+circuits+supports+fear+memory+retrieval+following+extinction.">Experience-dependent resonance in amygdalo-cortical circuits supports fear memory retrieval following extinction.</a> Nature Communications. 11 (1), 4358 (2020).</li><li>Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arousal+and+locomotion+make+distinct+contributions+to+cortical+activity+patterns+and+visual+encoding.">Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding.</a> Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).</li><li>Beck, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=long-term+dopamine+depletion+causes+enhanced+beta+oscillations+in+the+cortico-basal+ganglia+loop+of+parkinsonian+rats.">long-term dopamine depletion causes enhanced beta oscillations in the cortico-basal ganglia loop of parkinsonian rats.</a> Experimental Neurology. 286, 124-136 (2016).</li><li>Magill, P. J., Bolam, J. P., Bevan, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+activity+in+the+subthalamic+nucleus-globus+pallidus+network+to+cortical+electroencephalogram.">Relationship of activity in the subthalamic nucleus-globus pallidus network to cortical electroencephalogram.</a> Journal of Neuroscience. 20 (2), 820-833 (2000).</li><li>Magill, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+functional+connectivity+within+the+rat+striatopallidal+axis+during+global+brain+activation+in+vivo.">Changes in functional connectivity within the rat striatopallidal axis during global brain activation in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 26 (23), 6318-6329 (2006).</li><li>Rapeaux, A. B., Constandinou, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantable+brain+machine+interfaces:+First-in-human+studies,+technology+challenges+and+trends.">Implantable brain machine interfaces: First-in-human studies, technology challenges and trends.</a> Current Opinion in Biotechnology. 72, 102-111 (2021).</li><li>Tort, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+cross-frequency+couplings+of+local+field+potential+oscillations+in+rat+striatum+and+hippocampus+during+performance+of+a+T-maze+task.">Dynamic cross-frequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (51), 20517-20522 (2008).</li><li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals.">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> Journal of Neurophysiology. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li><li>Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+microdrive+arrays+for+chronic+neural+recordings+in+awake+behaving+mice.">Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (77), e50470 (2013).</li><li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (61), e3568 (2012).</li><li>Lansink, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+split+microdrive+for+simultaneous+multi-electrode+recordings+from+two+brain+areas+in+awake+small+animals.">A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals.</a> Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).</li><li>Sato, T., Suzuki, T., Mabuchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+multi-electrode+array+design+for+chronic+neural+recording,+with+independent+and+automatic+hydraulic+positioning.">A new multi-electrode array design for chronic neural recording, with independent and automatic hydraulic positioning.</a> Journal of Neuroscience Methods. 160 (1), 45-51 (2007).</li><li>van Daal, R. J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantation+of+Neuropixels+probes+for+chronic+recording+of+neuronal+activity+in+freely+behaving+mice+and+rats.">Implantation of Neuropixels probes for chronic recording of neuronal activity in freely behaving mice and rats.</a> Nature Protocols. 16 (7), 3322-3347 (2021).</li><li>Unakafova, V. A., Gail, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+open-source+toolboxes+for+processing+and+analysis+of+spike+and+local+field+potentials+data.">Comparing open-source toolboxes for processing and analysis of spike and local field potentials data.</a> Frontiers in Neuroinformatics. 13, 57 (2019).</li><li>Mao, L., Wang, H., Qiao, L., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+Nrf2+enhances+the+upregulation+of+nuclear+factor-kappaB+activity,+tumor+necrosis+factor-alpha,+and+matrix+metalloproteinase-9+after+spinal+cord+injury+in+mice.">Disruption of Nrf2 enhances the upregulation of nuclear factor-kappaB activity, tumor necrosis factor-alpha, and matrix metalloproteinase-9 after spinal cord injury in mice.</a> Mediators of Inflammation. 2010, 238321 (2010).</li><li>Jin, Z., Zhang, Z., Ke, J., Wang, Y., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-linked+irisin+prevents+mortality+and+enhances+cognition+in+a+mice+model+of+cerebral+ischemia+by+regulating+Klotho+expression.">Exercise-linked irisin prevents mortality and enhances cognition in a mice model of cerebral ischemia by regulating Klotho expression.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021, 1697070 (2021).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+of+TDP-43+pathology+via+pyramidal+tract+induces+ALS-like+phenotypes+in+TDP-43+transgenic+mice.">Spreading of TDP-43 pathology via pyramidal tract induces ALS-like phenotypes in TDP-43 transgenic mice.</a> Acta Neuropathologica Communications. 9 (1), 15 (2021).</li><li>Cao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gamma+oscillation+dysfunction+in+mPFC+leads+to+social+deficits+in+neuroligin+3+R451C+knockin+mice.">Gamma oscillation dysfunction in mPFC leads to social deficits in neuroligin 3 R451C knockin mice.</a> Neuron. 97 (6), 1253-1260 (2018).</li></ol>

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

يعتبر التسجيل متعدد القنوات في الفئران حرة الحركة تقنية مفيدة في دراسات علم الأعصاب ، ولكن لا يزال من الصعب جدا على المبتدئين تسجيل الإشارات وتحليلها. في هذه الدراسة ، نقدم إرشادات مبسطة لصنع أنظمة القيادة الدقيقة وإجراء زرع الأقطاب الكهربائية ، بالإضافة إلى إجراءات مبسطة لالتقاط وتحليل...

تعكس إمكانات المجال المحلي (LFP) ، وهي عنصر مهم في الإشارات خارج الخلية ، النشاط المشبكي لمجموعات كبيرة من الخلايا العصبية ، والتي تشكل الشفرة العصبية لسلوكيات متعددة1. تعتبر المسامير الناتجة عن النشاط العصبي مساهمة في LFP وهي مهمة للترميز العصبي2. ثبت أن التغيرات في المسامير و LFPs تتوسط في العديد من أمراض الدماغ ، مثل مرض الزهايمر ، وكذلك العواطف مثل الخوف ، وما إلى ذلك.3,4. تجدر الإشارة إلى أن العديد من الدراسات قد أبرزت أن نشاط الارتفاع يختلف اختلافا كبيرا بين حالات اليقظة والتخدير في5. على الرغم من أن التسجيلات في المخدرة توفر فرصة لتقييم LFPs مع الحد الأدنى من القطع الأثرية في حالات التزامن القشري المحددة للغاية ، إلا أن النتائج تختلف إلى حد ما عما يمكن العثور عليه في الأشخاص المستيقظين6،7،8. وبالتالي ، فمن المفيد أكثر اكتشاف النشاط العصبي على مدى نطاقات زمنية طويلة ومقاييس مكانية كبيرة في أمراض مختلفة في حالة دماغية مستيقظة باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة في الدماغ. توفر هذه المخطوطة معلومات للمبتدئين حول كيفية إنشاء نظام محرك الأقراص الصغير وتعيين المعلمات باستخدام برنامج شائع لحساب إشارات السنبلة و LFP بطريقة سريعة ومباشرة من أجل بدء التسجيل والتحليل.
على الرغم من أن التسجيل غير الجراحي لوظائف الدماغ ، مثل استخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEGs) والإمكانات المرتبطة بالحدث (ERPs) المسجلة من فروة الرأس ، قد تم استخدامه على نطاق واسع في الدراسات البشرية والقوارض ، فإن بيانات EEG و ERP لها خصائص مكانية وزمانية منخفضة ، وبالتالي ، لا يمكنها اكتشاف الإشارات الدقيقة الناتجة عن النشاط المشبكي الشجيري القريب داخل منطقة معينة من الدماغ1. حاليا ، من خلال الاستفادة من التسجيل متعدد القنوات في الواعية ، يمكن تسجيل النشاط العصبي في الطبقات العميقة من الدماغ بشكل مزمن وتدريجي عن طريق زرع نظام محرك صغير في أدمغة الرئيسيات أو القوارض أثناء الاختبارات السلوكية المتعددة1،2،3،4،5،6،7،8،9. باختصار ، يمكن للباحثين بناء نظام محرك صغير يمكن استخدامه لتحديد المواقع المستقلة للأقطاب الكهربائية أو tetrodes لاستهداف أجزاء مختلفة من الدماغ10,11. على سبيل المثال ، وصف Chang et al. تقنيات لتسجيل المسامير و LFPs في الفئران عن طريق تجميع محرك أقراص صغير خفيف ومضغوط12. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر مجسات السيليكون الدقيقة الآلية مع مكونات ملحقة مخصصة تجاريا لتسجيل العديد من الخلايا العصبية المفردة و LFPs في القوارض أثناء المهام السلوكية13. على الرغم من استخدام تصميمات مختلفة لتجميع أنظمة محركات الأقراص الصغيرة ، إلا أنها لا تزال تحقق نجاحا محدودا من حيث تعقيد ووزن نظام محرك الأقراص الصغير بأكمله. على سبيل المثال ، أظهر Lansink et al. نظام محرك أقراص صغير متعدد القنوات بهيكل معقد للتسجيل من منطقة دماغية واحدة14. أبلغ Sato et al. عن نظام محرك صغير متعدد القنوات يعرض وظيفة تحديد المواقع الهيدروليكيةالتلقائية 15. تتمثل العيوب الرئيسية لأنظمة الأقراص الصغيرة هذه في أنها ثقيلة جدا بحيث لا تستطيع الفئران التحرك بحرية ويصعب تجميعها للمبتدئين. على الرغم من أن التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات قد ثبت أنه تقنية مناسبة وفعالة لقياس النشاط العصبي أثناء الاختبارات السلوكية ، إلا أنه ليس من السهل على المبتدئين تسجيل وتحليل الإشارات التي يكتسبها نظام محرك الأقراص الصغير المعقد. نظرا لأنه من الصعب بدء عملية التشغيل الكاملة للتسجيل خارج الخلية متعدد القنوات وتحليل البيانات في الفئران التي تتحرك بحرية16،17 ، تقدم هذه المقالة الحالية إرشادات مبسطة لتقديم العملية التفصيلية لصنع نظام محرك الأقراص الصغير باستخدام المكونات والإعدادات المتاحة بشكل شائع ؛ يتم أيضا توفير المعلمات في البرنامج المشترك لحساب إشارات Spike و LFP بطريقة سريعة ومباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، في هذا البروتوكول ، يمكن للماوس التحرك بحرية بسبب استخدام بالون الهيليوم ، مما يساهم في تعويض وزن الرأس ونظام القيادة الصغيرة. بشكل عام ، في هذه الدراسة ، نصف كيفية بناء نظام محرك أقراص صغير بسهولة وتحسين عمليات التسجيل وتحليل البيانات.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2.54 mm pin header</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>1 x 5</td>
			<td>Applying for the movable micro-drive which can slide on its stulls.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adobe Illustrator CC 2017</td>
			<td>Adobe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To optimize images from GraphPad.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BlackRock Microsystems</td>
			<td>Blackrock Neurotech</td>
			<td>Cerebus</td>
			<td>This systems includes headsatge, DA convert, amplifier and computer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass nut</td>
			<td>Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 brass nut</td>
			<td>The nut fixes the position of screw.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass screw</td>
			<td>Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 x 11 mm brass screw</td>
			<td>A screw that hold the movable micro-drive.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J</td>
			<td>Guangdong Zhiyuan Biomedical Technology Co., LTD.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>12 weeks of age.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube</td>
			<td>Biosharp</td>
			<td>15 mL; BS-150-M</td>
			<td>To store mice brain with sucrose sulutions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conducting paint</td>
			<td>Structure Probe, Inc.</td>
			<td>7440-22-4</td>
			<td>To improve the lead-connecting quality between connector pins and Ni-wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive copper foil tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>1181</td>
			<td>To reduce interferenc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>2 x 10P</td>
			<td>To connect the headtage to micro-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power supply</td>
			<td>Maisheng</td>
			<td>MS-305D</td>
			<td>A power device for&#160; electrolytic lesion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement</td>
			<td>Shanghai New Century Dental Materials Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To fix the electrode arrays on mouse&#39;s skull after finishing the implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital analog converter</td>
			<td>Blackrock</td>
			<td>128-Channel</td>
			<td>A device that converts digital data into analog signals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy resin</td>
			<td>Alteco</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To cover pins.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To summarize data after analysis.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye scissors</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery or cutting the Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine forceps</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery or assembling the mirco-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezing microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>CM3050 S</td>
			<td>&#160;Cut the mouse&#8217;s brain into slices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary tubing</td>
			<td>Zhengzhou INNOSEP Scientific Co., Ltd.</td>
			<td>TSP050125</td>
			<td>To&#160; serve as the guide tubes for Ni-chrome wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass microelectrode</td>
			<td>Sutter Instrument Company</td>
			<td>BF100-50-10</td>
			<td>To mark the desired locations for implantation using the filled ink.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism 7</td>
			<td>GraphPad Software</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To analyze and visualize the results.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guide-tube</td>
			<td>Polymicro technologies</td>
			<td>1068150020</td>
			<td>To load Ni-chrome wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headstage</td>
			<td>Blackrock</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A tool of transmitting signals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helium balloon</td>
			<td>Yili Festive products Co., Ltd.</td>
			<td>24 inch</td>
			<td>To offset the weight of headstage and micro-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ink</td>
			<td>Sailor Pen Co.,LTD.</td>
			<td>13-2001</td>
			<td>To mark the desired locations for implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine tincture</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To disinfect mouse&#39;s scalp.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lincomycin in Hydrochloride and Lidocaine&#160; hydrochloride gel</td>
			<td>Hubei kangzheng pharmaceutical co., ltd.</td>
			<td>10g</td>
			<td>A drug used to reduce inflammation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meloxicam</td>
			<td>Vicki Biotechnology Co., Ltd.</td>
			<td>71125-38-7</td>
			<td>To reduce postoperative pain in mice.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulators</td>
			<td>Scientifica</td>
			<td>Scientifica IVM Triple</td>
			<td>For electrode arrays implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope&#160;</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>ECLIPSE Ni-E</td>
			<td>&#160;Capture the images of brain sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nanoZ impedance tester</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>nanoZ</td>
			<td>To measure impedance or performing electrode impedance spectroscopy (EIS) for multichannel microelectrode arrays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuroExplorer</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>NeuroExplorer</td>
			<td>A tool for analyzing the electrophysiological data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuroExplorer&#160;</td>
			<td>Plexon, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-chrome wire</td>
			<td>California Fine Wire Co.</td>
			<td>M472490</td>
			<td>35 &#956;m Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Offline Sorter</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>Offline Sorter</td>
			<td>A tool for sorting the recorded multi-units.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCB board</td>
			<td>Hangzhou Jiepei Information Technology Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Computer designed board.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3761</td>
			<td>To anesthetize mice.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital sodium</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>57-33-0</td>
			<td>To anesthetize the mouse.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Longer</td>
			<td>BT100-1F</td>
			<td>A device used for perfusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyformaldehyde&#160;</td>
			<td>Sangon Biotech</td>
			<td>A500684-0500</td>
			<td>The main component of fixative solution for fixation of mouse brains&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PtCl4</td>
			<td>Tianjin Jinbolan Fine Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>13454-96-1</td>
			<td>Preparation for gold plating liquid.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To clean the mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>Suzhou Xinye Electronics Co., Ltd.</td>
			<td>2 mm diameter</td>
			<td>Applying for ground and reference electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skull drill</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>78001</td>
			<td>To drill carefully two small holes on mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel screws</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 x 2</td>
			<td>To protect the micro-drive system and link the ground and reference electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic apparatus</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>68513</td>
			<td>To perform the stereotaxic coordinates of bilateral motor cortex.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Damao</td>
			<td>57-50-1</td>
			<td>To dehydrate the mouse brains&#160; after perfusion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Henkel AG &#38; Co.</td>
			<td>PSK5C</td>
			<td>To fix the guide tube and Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>TCAT-2</td>
			<td>To maintain mouse&#39;s rectal temperature at 37&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetracycline eye ointment</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To protect the mouse&#39;s eyes during surgery.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thread</td>
			<td>Rapala</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To link ballon and headstage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaseline</td>
			<td>Unilever plc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To cover the gap between electrode arrays and mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multichannel extracellular recording in freely moving mice

يهدف البروتوكول إلى الكشف عن خصائص إطلاق الخلايا العصبية وشبكة إمكانات المجال المحلي (LFPs) في الفئران التي تتصرف في تنفيذ مهام محددة من خلال ربط الإشارات الكهربية بالسلوك التلقائي و / أو المحدد. تمثل هذه التقنية أداة قيمة في دراسة نشاط الشبكة العصبية الكامنة وراء هذه السلوكيات. توفر المقالة إجراء مفصلا وكاملا لزرع القطب الكهربائي وما يترتب على ذلك من تسجيل خارج الخلية في الفئران الواعية التي تتحرك بحرية. تتضمن الدراسة طريقة مفصلة لزرع صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة ، والتقاط LFP وإشارات ارتفاع الخلايا العصبية في القشرة الحركية (MC) باستخدام نظام متعدد القنوات ، وتحليل البيانات اللاحق في وضع عدم الاتصال. تتمثل ميزة التسجيل متعدد القنوات في الواعية في أنه يمكن الحصول على عدد أكبر من الخلايا العصبية المتصاعدة والأنواع الفرعية العصبية ومقارنتها ، مما يسمح بتقييم العلاقة بين سلوك معين والإشارات الكهربية المرتبطة به. والجدير بالذكر أن تقنية التسجيل خارج الخلية متعددة القنوات وإجراء تحليل البيانات الموصوف في هذه الدراسة يمكن تطبيقها على مناطق أخرى من الدماغ عند إجراء تجارب على الفئران التي تتصرف.

The local field potential (LFP), an important component of extracellular signals, reflects the synaptic activity of large populations of neurons, which form the neural code for multiple behaviors1. Spikes generated by neuronal activity are considered to contribute to the LFP and are important for neural coding2. Alterations in spikes and LFPs have been proven to mediate several brain diseases, such as Alzheimer&#39;s disease, as well as emotions such as fear, etc.3,4. It is worth noting that many studies have highlighted that spike activity significantly differs between awake and anesthetized states in animals5. Although recordings in anesthetized animals offer an opportunity to assess LFPs with minimal artifacts in highly defined cortical synchronization states, the results differ to some extent from what can be found in awake subjects6,7,8. Thus, it is more meaningful to detect neural activity over long time scales and large spatial scales in various diseases in an awake brain state using electrodes implanted in the brain. This manuscript provides information for beginners on how to make the micro-drive system and set the parameters using common software for computing the spike and LFP signals in a fast and straightforward way in order to get the recording and analysis started.
Although the non-invasive recording of brain functions, such as by using electroencephalograms (EEGs) and event-related potentials (ERPs) recorded from the scalp, has been used extensively in human and rodent studies, EEG and ERP data have low spatial and temporal properties and, thus, cannot detect the precise signals produced by nearby dendritic synaptic activity within a specific brain area1. Currently, by taking advantage of multichannel recording in conscious animals, neural activity in the deeper layers of the brain can be recorded chronically and progressively by implanting a micro-drive system into the brains of primates or rodents during multiple behavioral tests1,2,3,4,5,6,7,8,9. Briefly, researchers can construct a micro-drive system that can be used for the independent positioning of the electrodes or tetrodes to target different parts of the brain10,11. For example, Chang et al. described techniques to record spikes and LFPs in mice by assembling a light and compact micro-drive12. In addition, micro-machined silicon probes with custom-made accessory components are commercially available for recording multiple single neurons and LFPs in rodents during behavioral tasks13. Although various designs have been used for assembling micro-drive systems, these still have limited success in terms of the complexity and weight of the whole micro-drive system. For example, Lansink et al. showed a multichannel micro-drive system with a complex structure for recording from a single brain region14. Sato et al. reported a multichannel micro-drive system displaying an automatic hydraulic positioning function15. The main disadvantages of these micro-drive systems are that they are too heavy for mice to move freely and are difficult to assemble for beginners. Although multichannel extracellular recording has been shown to be a suitable and efficient technology for measuring neural activity during behavioral tests, it is not easy for beginners to record and analyze the signals acquired by the complex micro-drive system. Given that it is difficult to get the entire operation process of the multichannel extracellular recording and data analysis started in freely moving mice16,17, this present article presents simplified guidelines to introduce the detailed process of making the micro-drive system using commonly available components and settings; the parameters in the common software for computing the spike and LFP signals in a fast and straightforward way are also provided. Additionally, in this protocol, the mouse can move freely due to the use of a helium balloon, which contributes to offsetting the weight of headstage and micro-drive system. Generally, in the present study, we describe how to easily build a micro-drive system and optimize the processes of recording and data analysis.

تسليط الضوء على المؤلف: التطورات في التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات لدراسة النشاط العصبي في الفئران التي تتحرك بحرية 

تسجيل متعدد القنوات خارج الخلية في الفئران المتحركة بحرية

We aim to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signal with behaviors. Multichannel extracellular recording by the micro-drive system has been shown to be a suitable and a efficient technology for neural activity during behavioral tests. Multichannel recording in free-moving mice has been deemed to be a useful technology in neuroscience studies, but it's still quite challenging for beginners to acquire and analyze the signals.We introduced how to perform the multichannel extracellular recording in freely-moving mice with a more steady and lightweight micro-drive system, and optimize the processes of recording and data analysis for the beginners. We are going to increase the number of channels and reduce the volume of micro-driver system in a new version.

تم تطبيق مرشح تمرير عالي (250 هرتز) لاستخراج المسامير متعددة الوحدات من الإشارات الأولية (الشكل 6 أ). علاوة على ذلك ، تم التحقق من الوحدات المسجلة من MC للفأر العادي الذي تم فرزه بواسطة PCA (الشكل 7A-D) ، وتم تسجيل عرض الوادي ومدة الشكل الموجي للوح?...

Watch this Scientific Journal Video about Advancements in Multichannel Extracellular Recording for Studying Neuronal Activity in Freely Moving Mice at JoVE.com

يصف البروتوكول منهجية التسجيل خارج الخلية في القشرة الحركية (MC) للكشف عن الخصائص الكهربية خارج الخلية في الفئران الواعية التي تتحرك بحرية ، بالإضافة إلى تحليل بيانات إمكانات المجال المحلي (LFPs) والمسامير ، وهو أمر مفيد لتقييم النشاط العصبي للشبكة الكامنة وراء السلوكيات ذات الأهمية.

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by ...

نحن نهدف إلى الكشف عن خصائص إطلاق الخلايا العصبية وشبكة إمكانات المجال المحلي في سلوك الفئران التي تقوم بمهام محددة من خلال ربط الإشارة الفيزيولوجية الكهربية بالسلوكيات. ثبت أن التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات بواسطة نظام محرك الأقراص الصغير هو تقنية مناسبة وفعالة للنشاط العصبي أثناء الاختبارات السلوكية. يعتبر التسجيل متعدد القنوات في الفئران حرة الحركة تقنية مفيدة في دراسات علم الأعصاب ، ولكن لا يزال من الصعب جدا على المبتدئين الحصول على الإشارات وتحليلها.قدمنا كيفية إجراء التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات في الفئران التي تتحرك بحرية باستخدام نظام محرك أقراص صغير أكثر ثباتا وخفيفة الوزن ، وتحسين عمليات التسجيل وتحليل البيانات للمبتدئين. سنقوم بزيادة عدد القنوات وتقليل حجم نظام برنامج التشغيل الصغير في إصدار جديد.

multichannel-extracellular-recording-in-freely-moving-mice

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multichannel Extracellular Recording in Freely Moving Mice

1.9K Views.  South China Normal University. نحن نهدف إلى الكشف عن خصائص إطلاق الخلايا العصبية وشبكة إمكانات المجال المحلي في سلوك الفئران التي تقوم بمهام محددة من خلال ربط الإشارة الفيزيولوجية الكهربية بالسلوكيات. ثبت أن التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات بواسطة نظام محرك الأقراص الصغير هو تقنية مناسبة وفعالة للنش?...

Video: تسليط الضوء على المؤلف: التطورات في التسجيل خارج الخلية متعدد القنوات لدراسة النشاط العصبي في الفئران التي تتحرك بحرية 

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signals with spontaneous and/or specific behavior. This technique represents a valuable tool in studying the neuronal network activity underlying these behaviors. The article provides a detailed and complete procedure for electrode implantation and consequent extracellular recording in free-moving conscious mice. The study includes a detailed method for implanting the microelectrode arrays, capturing the LFP and neuronal spiking signals in the motor cortex (MC) using a multichannel system, and the subsequent offline data analysis. The advantage of multichannel recording in conscious animals is that a greater number of spiking neurons and neuronal subtypes can be obtained and compared, which allows the evaluation of the relationship between a specific behavior and the associated electrophysiological signals. Notably, the multichannel extracellular recording technique and the data analysis procedure described in the present study can be applied to other brain areas when conducting experiments in behaving mice.

The protocol describes the methodology of extracellular recording in the motor cortex (MC) to reveal extracellular electrophysiological properties in freely moving conscious mice, as well as the data analysis of local field potentials (LFPs) and spikes, which is useful for evaluating the network neural activity underlying behaviors of interest.

Micro-Drive System Assembly and Electrode Array Implantation for Multichannel Recording in Mice

Begin by assembling the Microdrive system. Connect two computer-designed boards using two stulls and a screw that holds the movable Microdrive, and attach the connector to one board. Ensure the Microdrive can carry two sets of eight guide tubes for each side of the motor cortex or MC region.Cut the guide tubes to the same length. Cut 16 nichrome wires, each measuring approximately five centimeters long and 35 micrometers in diameter. Load the wires into the guide tubes and apply glue to fix them.Strip the wire insulation and twine each exposed wire to each pin from the connector following the channel map and the reference and ground electrodes, then slowly coat conducting paint onto each pin. Cover the pins using epoxy resin, then perform gold plating via an impedance tester to reduce the impedance of the electrode tips to approximately 350 kiloohms. For electrode array implantation, fix the anesthetized mouse in a stereotaxic apparatus and use a temperature controller to maintain its rectal temperature at 37 degrees Celsius.Then make a small midline incision to expose the skull. Remove the residual tissue using scissors and clean the skull with sterile saline-soaked cotton buds. Using a glass microelectrode filled with ink, mark the desired locations of the bilateral MC for implantation.Next, using a skull drill, carefully drill two small holes on both the left and right sides of the coordinated skull in the MC regions. Gently remove the dura mater from the holes with fine forceps. Then insert the Microdrive system into the center of the holes, using a micromanipulator at 10 micrometers per second.After finishing the insertion, fill the petroleum jelly into the dental cement walls and join the bottom plate of the Microdrive system and the dental cement walls with the mixed dental cement.

تجميع نظام الدفع الصغير وزرع صفيف القطب للتسجيل متعدد القنوات في الفئران

Multichannel Recording in the Bilateral MC in Free-Moving Mice and Neurophysiological Data Analysis

For the multi-channel recording, move down the electrode arrays by twisting the screw on the movable part of the micro-drive system one day in advance. Hold the head of an awake mouse lightly and carefully. Then, link the center of the head stage and a helium balloon with a thread to offset the weight of the head stage and the micro-drive system.Capture raw signals using the recording electrodes and multi-channel systems by sampling at 30 kilohertz in the recording software. Then digitize using a digital analog converter from the multi-channel systems. Extract the local field potential, or LFP signals, from the raw data by re-sampling at 10 kilohertz.Then, using a notch filter, remove the 50-hertz line noise. For spike sorting and analysis, in the spike sorting software, click on File, then Open, and nev files to open the spike data sampled at 30 kilohertz. Click on Info to select the unsorted channel.Then choose Sort, Change Sort Method, and Use K-Means. Press the button Valley Seeking Sort, then K-Means Sorting to obtain the sorted units. Next, in the neurophysiological data analysis software, open the sorted spike file by clicking on File, Import Data, and BlackRock File.To obtain the autocorrelogram for the selected unit, click on Analysis, then Autocorrelograms, and set the parameters. Load the sorted spike data. Then, click on Analysis, and Interspike Interval Histograms to obtain the interspike interval histogram, and then set the desired parameters.Click on Analysis, then Crosscorrelograms to obtain the crosscorrelogram between two sorted unit events. And then set the reference events and parameters. For LFP analysis, click on File, Import Data, and BlackRock File, to open the continuous signal data sampled at 10 kilohertz.Then, by clicking Analysis and Spectrum for Continuous, analyze the power spectrum for the LFP from the selected channel. Next, click on Analysis, then Coherence for Continuous to analyze the coherence for two LFPs from the left and right sides of the MC.Then, click on Analysis, followed by Correlation with Continuous Variables to analyze the correlation between two LFPs from the left and right sides of the MC.Once done, click on Results, then Numerical Results to save the Power Spectrum Density, Coherence, and Correlation with a xls file name extension. To analyze correlations between the spike and LFP, click on File, then Import Data and BlackRock File to open the continuous signal data and spike data.Then, click on Analysis and Coherence Analysis to analyze the coherence between the spikes and LFP from the selected channel. Finally, click on Results, then Numerical Results to save the results of the spike field coherence with a xls file name extension. The valley width and waveform duration of the units in the MC of the mouse showed that both the valley width and waveform duration of the MC putative pyramidal neurons in mice are higher than those of the putative interneurons.The crosscorrelogram between putative pyramidal neurons and interneurons indicated that the putative pyramidal neurons spiking occurs before the putative interneurons with a window of 18 milliseconds. In the LFP analysis, the LFPs of the left and right MC in normal mice were similar in the power spectrum, suggesting synchronized activities between the left and right MC.Further, the coherence and correlation between the left and right MC were calculated. The curve of spike field coherence in the MC of a normal mouse showed a stronger low gamma coherence for the putative interneurons compared to the pyramidal neurons.