小鼠海马体和前额叶皮层中的双重细胞外记录

摘要

该协议概述了使用定制设计的记录设备和电极来记录局部场电位并研究小鼠海马体和前额叶皮层中的信息流。

摘要

记录局部场电位 （LFP） 的技术是一种电生理学方法，用于测量局部神经元群的电活动。它是认知研究的重要工具，特别是在海马体和前额叶皮层等大脑区域。这些区域之间的双LFP记录特别令人感兴趣，因为它们允许探索区域间信号通信。然而，执行这些记录的方法很少被描述，大多数商业记录设备要么价格昂贵，要么缺乏适应特定实验设计的适应性。本研究提出了一种在小鼠海马体和前额叶皮层中执行双电极 LFP 记录的综合方案，以研究抗精神病药物和钾通道调节剂对这些区域的 LFP 特性的影响。该技术可以测量LFP的特性，包括每个大脑区域内的功率谱以及两者之间的相干性。此外，还为这些实验开发了一种低成本、定制设计的记录设备。总之，该协议提供了一种在不同大脑区域记录高信噪比信号的方法，有助于研究大脑内的区域间信息通信。

引言

局部场电位 （LFP） 是指从细胞外空间记录的电活动，反映了一组局部神经元的集体活动。它们表现出多种频率范围，从 1 Hz 的慢波到 100 Hz 或 200 Hz 的快速振荡。 特定频段与学习、记忆和决策等认知功能有关 ^1,2。LFP 特性的变化已被用作各种神经系统疾病的生物标志物，包括痴呆和精神分裂症 ^3,4。分析 LFP 记录可以为与这些疾病相关的潜在病理机制和潜在的治疗策略提供有价值的见解。

双 LFP 记录是一种用于测量两个特定大脑区域内部和之间的局部电活动的技术。这种技术提供了一个宝贵的机会来研究不同大脑区域内部和之间发生的错综复杂的神经动力学和信号通信。先前的研究表明，检测单个大脑区域神经元特性的改变可能很复杂，但可以观察到区域间皮层通信的变化 ^5,6。因此，利用双LFP记录为解决这个问题提供了一种有效的方法。

海马-前额叶连接在调节认知功能方面起着至关重要的作用，功能障碍与各种神经系统疾病有关 ^7,8....

研究方案

本研究由弗洛里动物伦理委员会（墨尔本大学，编号 22-025UM）根据澳大利亚科学目的动物护理和使用规范批准。从动物资源中心（澳大利亚）获得的 C57BL/6 雄性小鼠（8 周）用于本研究。

1. Headstage设计与制造

注意： 头部舞台 PCB 板是一个紧凑的 14 毫米 x 12 毫米四层板，设计用于直接放置在动物的头部。它使用商用放大器芯片（参见 材料表），所有设计和 Gerber 文件均可在线获取（GitHub 链接：https://github.com/dechuansun/Intan-headstage/tree/main/pcbway）。

1. 向制造商提供以下规格：板厚：0.6 mm;最小跟踪/间距：4 mils;最小孔径：0.2 mm。
2. 在PCB组装过程中， 遵循以下顺序：
   1. 使用设置为 350 °C 的热风枪将放大器芯片焊接到板上。
   2. 焊接无源元件。
   3. 焊接 SPI 连接器和电极连接器（参见 材料表）。
3. 在显微镜下检查焊接以保证质量。使用环氧树脂将 SPI 连接器固定到位，以增加稳定性。
4. 使用第三方记录软件和控制板（见 材料表

讨论

这里介绍的协议概述了构建定制头台的过程，该头台专门设计用于同时记录海马体（HIP）和前额叶皮层（PFC）中的双重局部场电位（LFP）。该协议中提供的详细步骤为研究人员提供了足够的信息，以彻底检查每个区域内以及HIP和PFC之间的信号通信。

定制设计的头级采用商用放大器芯片。虽然目前的配置支持 8 个通道的记录，但头级可以很容易地适应整个 32 个通道的容量，从?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Brass tube	Albion Alloys, USA	Inside diameter of 0.45 mm
Carprofen	Rimadyl, Pfizer Animal Health
Commercial amplifier chip	Intantech	RHD 2132
Control board	Intantech	RHD recording system
Dental cement	Paladur
Heat shrinks	Panduit	0.8 mm diameter
M1.2 stainless steel screw	Watch tools	Clock and watch screw
Multichannel socket connector	Harwin, AU	1.27 mm pitch, PCB socket
PFA-coated tungsten wires	A-M SYSTEMS, USA	Inside diameter of 150 µm
Phosphoric acid-based flux	Chip Quik	CQ4LF-0.5
Recording software	Intantech	RHX recording software
Stereotactic Frame	World Precision Instruments	Mouse stereotactic instrument
Super glue	UHU	Ultra fast