Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

University of Michigan 

Circuitos de los ganglios basales son esenciales para la organizaci&oacute;n y ejecuci&oacute;n de acciones voluntarias. En el estriado, r&aacute;pido-clavar interneuronas (FSIs) se cree que regular ajustadamente la actividad de las neuronas de proyecci&oacute;n medio-Espinosa (NMA) a trav&eacute;s de la inhibici&oacute;n feed-forward, pero pocos estudios han investigado las contribuciones funcionales de FSIs en comportamiento de animales. Grabamos MSNs y FSIs junto con la corteza motora y globus pallidus (GP) de neuronas, en ratas realizando una tarea de elecci&oacute;n simple. Actividad MSN fue distribuido ampliamente a trav&eacute;s de la secuencia de tareas, especialmente cerca de la recepci&oacute;n de la recompensa. Por el contrario, FSIs mostraron un impulso coordinado de aumento de la actividad como se iniciaron las acciones solicitadas, junto con una fuerte disminuci&oacute;n en la actividad GP. MSNs tanto FSIs eran Direcci&oacute;n selectiva, pero los vecinos MSNs y FSIs demostraron selectividad opuesto. Nuestros resultados sugieren que FSIs individuales participan en el procesamiento de la informaci&oacute;n local estriada, desinhibici&oacute;n m&aacute;s global de FSIs por GP es importante para iniciar acciones solicitadas al suprimir alternativas no deseados.

Activaci&oacute;n selectiva de interneuronas de r&aacute;pido-clavar estriado durante la ejecuci&oacute;n de la opci&oacute;n.

&#x57FA;&#x5E95;&#x795E;&#x7ECF;&#x8282;&#x7535;&#x8DEF;&#x7684;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x548C;&#x6267;&#x884C;&#x81EA;&#x613F;&#x7684;&#x884C;&#x52A8;&#x81F3;&#x5173;&#x91CD;&#x8981;&#x3002;&#x7EB9;&#x72B6;&#x4F53;&#x5185;, &#x5FEB;&#x901F;&#x6263; interneurons (&#x6D88;&#x9632;) &#x8BA4;&#x4E3A;&#xFF0C;&#x7D27;&#x7D27;&#x5730;&#x89C4;&#x7BA1;&#x6D3B;&#x52A8;&#x7684;&#x4E2D;&#x7B49;&#x5E26;&#x523A;&#x6295;&#x5C04;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143; &#xFF08;&#x591A;&#x5A92;&#x4F53;&#xFF09; &#x901A;&#x8FC7;&#x524D;&#x9988;&#x6291;&#x5236;&#xFF0C;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x51E0;&#x9879;&#x7814;&#x7A76;&#x8C03;&#x67E5;&#x4E86;&#x6D88;&#x9632;&#x88C5;&#x7F6E;&#x7684;&#x529F;&#x80FD;&#x8D21;&#x732E;&#x4E2D;&#x8868;&#x73B0;&#x52A8;&#x7269;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5F55;&#x5F97;&#x63A8;&#x5B9A;&#x591A;&#x5A92;&#x4F53;&#x8BBA;&#x8FA9;&#x4E0E;&#x8FD0;&#x52A8;&#x76AE;&#x5C42;&#x548C; globus &#x6267;&#x884C;&#x4E00;&#x4E2A;&#x7B80;&#x5355;&#x7684;&#x9009;&#x62E9;&#x4EFB;&#x52A1;&#x7684;&#x5927;&#x9F20;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x82CD;&#x767D;&#x7403; (GP)&#x3002;MSN &#x6D3B;&#x52A8;&#x662F;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x5206;&#x5E03;&#x5728;&#x4EFB;&#x52A1;&#x5E8F;&#x5217;&#xFF0C;&#x7279;&#x522B;&#x662F;&#x63A5;&#x8FD1;&#x5956;&#x52B1;&#x6536;&#x636E;&#x3002;&#x76F8;&#x6BD4;&#x4E4B;&#x4E0B;&#xFF0C;&#x6D88;&#x9632;&#x88C5;&#x7F6E;&#x663E;&#x793A;&#x589E;&#x52A0;&#x7684;&#x6D3B;&#x52A8;&#x534F;&#x8C03;&#x4E00;&#x81F4;&#x7684;&#x8109;&#x51B2;&#x6240;&#x9009;&#x5B9A;&#x7684;&#x884C;&#x52A8;&#x4E5F;&#x5F00;&#x59CB;&#x4E86;&#xFF0C;&#x8FDE;&#x540C;&#x5728;&#x653F;&#x5E9C;&#x91C7;&#x8D2D;&#x6D3B;&#x52A8;&#x4E2D;&#x7684;&#x6025;&#x5267;&#x4E0B;&#x964D;&#x3002;&#x591A;&#x5A92;&#x4F53;&#x548C;&#x8D70;&#x706B;&#x65B9;&#x5411;&#x6709;&#x9009;&#x62E9;&#x6027;&#x7684;&#x4F46;&#x76F8;&#x90BB;&#x7684;&#x591A;&#x5A92;&#x4F53;&#x548C;&#x6D88;&#x9632;&#x88C5;&#x7F6E;&#x663E;&#x793A;&#x76F8;&#x53CD;&#x7684;&#x9009;&#x62E9;&#x6027;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x7ED3;&#x679C;&#x8868;&#x660E;&#x4E2A;&#x4EBA;&#x8D70;&#x706B;&#x53C2;&#x52A0;&#x5F53;&#x5730;&#x7684;&#x7EB9;&#x72B6;&#x4F53;&#x4FE1;&#x606F;&#x5904;&#x7406;&#xFF0C;&#x4F46;&#x66F4;&#x591A;&#x7684;&#x5168;&#x7403;&#x538B;&#x6291;&#x7684;&#x8BBA;&#x8FA9;&#x7684; GP &#x662F;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x6291;&#x5236;&#x6709;&#x5BB3;&#x7684;&#x66FF;&#x4EE3;&#x54C1;&#x540C;&#x65F6;&#x542F;&#x52A8;&#x9009;&#x5B9A;&#x7684;&#x884C;&#x52A8;&#x3002;

&#x7EB9;&#x72B6;&#x4F53;&#x5FEB;&#x901F;&#x6263; interneurons &#x9009;&#x62E9;&#x6267;&#x884C;&#x8FC7;&#x7A0B;&#x7684;&#x9009;&#x62E9;&#x6027;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x3002;

Basal ganglia circuits are essential for the organization and execution of voluntary actions. Within the striatum, fast-spiking interneurons (FSIs) are thought to tightly regulate the activity of medium-spiny projection neurons (MSNs) through feed-forward inhibition, yet few studies have investigated the functional contributions of FSIs in behaving animals. We recorded presumed MSNs and FSIs together with motor cortex and globus pallidus (GP) neurons, in rats performing a simple choice task. MSN activity was widely distributed across the task sequence, especially near reward receipt. By contrast, FSIs showed a coordinated pulse of increased activity as chosen actions were initiated, in conjunction with a sharp decrease in GP activity. Both MSNs and FSIs were direction selective, but neighboring MSNs and FSIs showed opposite selectivity. Our findings suggest that individual FSIs participate in local striatal information processing, but more global disinhibition of FSIs by GP is important for initiating chosen actions while suppressing unwanted alternatives.

Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution.

Circuits de noyaux gris centraux sont essentielles pour l&#39;organisation et l&#39;ex&eacute;cution des mesures volontaires. Dans le striatum, rapide-dopage interneurones (FSIs) semblent &eacute;troitement r&eacute;glementer l&#39;activit&eacute; des neurones de projection moyenne-&eacute;pineux (MSN) par inhibition de feed-forward, encore peu d&#39;&eacute;tudes ont &eacute;tudi&eacute; la contribution fonctionnelle du FSIs en comportement des animaux. Nous avons enregistr&eacute; pr&eacute;sum&eacute;e MSN et FSIs ainsi que du cortex moteur et le globus pallidus (GP) neurones, chez le rat effectue une t&acirc;che simple choix. Activit&eacute; MSN a &eacute;t&eacute; largement diffus&eacute;e dans l&#39;ensemble de la s&eacute;quence de t&acirc;ches, notamment &agrave; proximit&eacute; de r&eacute;ception de la r&eacute;compense. En revanche, FSIs ont montr&eacute; une impulsion coordonn&eacute;e d&#39;augmentation de l&#39;activit&eacute; comme mesures choisies ont &eacute;t&eacute; prises, en conjonction avec une forte diminution activit&eacute; GP. Fois MSN et FSIs &eacute;taient direction s&eacute;lective, mais des voisins MSN et FSIs a montr&eacute; oppos&eacute;e de s&eacute;lectivit&eacute;. Nos r&eacute;sultats sugg&egrave;rent que FSIs individuels participent au traitement de l&#39;information locale striatale, mais d&eacute;sinhibition plus globale du FSIs par GP est importante pour instaurer des mesures choisies tout en supprimant les alternatives non d&eacute;sir&eacute;s.

Activation s&eacute;lective des interneurones de rapide-dopage striatale pendant l&#39;ex&eacute;cution du choix.

Basalganglien-Schaltungen sind essentiell f&uuml;r die Organisation und Durchf&uuml;hrung von freiwilligen Aktionen. Im Striatum werden schnell spiking Interneuronen (FSI) gedacht, um eng die T&auml;tigkeit von Medium-stacheligen Projektion Neuronen (MSN) durch Hemmung der Feed-Forward, Regeln, und doch nur wenige Studien die funktionale Beitr&auml;ge der Finanzdienstleister im Verhalten der Tiere untersucht haben. Zusammen mit motorischen Kortex und Globus Pallidus (GP) Neuronen, bei Ratten eine einfache Wahl Aufgabe verzeichneten wir vermuteten MSN und Finanzdienstleister. MSN-Aktivit&auml;t wurde weitgehend auf die Tasksequenz, vor allem in der N&auml;he von Lohn-Eingang verteilt. Im Gegensatz dazu zeigten Finanzdienstleister einen koordinierten Puls erh&ouml;hter Aktivit&auml;t wie gew&auml;hlte Aktionen, in Verbindung mit einem drastischen R&uuml;ckgang der GP-Aktivit&auml;t eingeleitet wurden. MSN und Finanzdienstleister waren Richtung selektiv, aber benachbarten MSN und Finanzdienstleister zeigte entgegengesetzte Selektivit&auml;t. Unsere Ergebnisse weisen, dass die einzelnen Finanzdienstleister in lokalen Striatale Informationsverarbeitung teilnehmen, aber globaler Enthemmung der Finanzdienstleister von GP ist wichtig f&uuml;r die Einleitung der gew&auml;hlten Aktionen w&auml;hrend unterdr&uuml;ckt unerw&uuml;nschte Alternativen.

Selektive Aktivierung Striatale schnell spiking Interneuronen w&auml;hrend der Wahl-Ausf&uuml;hrung.

Circuiti dei gangli della base sono essenziali per l&#39;organizzazione e l&#39;esecuzione di azioni volontarie. All&#39;interno del corpo striato, chiodare veloce interneurons (FSIs) sono pensato strettamente regolamentare l&#39;attivit&agrave; dei neuroni di proiezione medio-spinoso (MSN) attraverso l&#39;inibizione di feed-forward, ma pochi studi hanno investigato i contributi funzionali di FSIs nel comportamento degli animali. Abbiamo registrato presunto MSN e FSIs insieme con corteccia motoria e globus pallidus (GP) neuroni, in esecuzione di un compito semplice scelta di ratti. Attivit&agrave; MSN era largamente diffuso in tutta la sequenza di attivit&agrave;, soprattutto nei pressi di ricevimento di ricompensa. Al contrario, FSIs ha mostrato un impulso coordinato di pi&ugrave; intensa attivit&agrave; come azioni scelte sono state avviate, in concomitanza con una forte diminuzione attivit&agrave; GP. MSN sia FSIs erano direzione selettiva, ma vicini MSN e FSIs ha mostrato selettivit&agrave; opposto. I nostri risultati suggeriscono che singoli FSIs partecipare alla elaborazione dell&#39;informazione locale striatal, ma disinibizione pi&ugrave; globale di FSIs da GP &egrave; importante per l&#39;avvio di azioni scelte mentre sopprimere indesiderate delle alternative.

Attivazione selettiva dei interneurons striatal chiodare veloce durante l&#39;esecuzione di scelta.

&#x5927;&#x8133;&#x57FA;&#x5E95;&#x6838;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306F;&#x7D44;&#x7E54;&#x3068;&#x81EA;&#x4E3B;&#x7684;&#x306A;&#x884C;&#x52D5;&#x306E;&#x5B9F;&#x884C;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x3001;&#x52D5;&#x7269;&#x306E;&#x884C;&#x52D5;&#x306B; FSIs &#x306E;&#x6A5F;&#x80FD;&#x7684;&#x5BC4;&#x4E0E;&#x3092;&#x8ABF;&#x3079;&#x305F;&#x307E;&#x3060;&#x7DDA;&#x6761;&#x4F53;&#x5185;&#x9AD8;&#x901F;&#x30B9;&#x30D1;&#x30A4;&#x30AD;&#x30F3;&#x30B0;&#x4ECB;&#x5728;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3; (FSIs) &#x3057;&#x3063;&#x304B;&#x308A;&#x3068;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30C9; &#x30D5;&#x30A9;&#x30EF;&#x30FC;&#x30C9;&#x6291;&#x5236;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x5A92;&#x4F53;&#x3068;&#x3052;&#x306E;&#x3042;&#x308B;&#x6295;&#x5C04;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3; (Msn) &#x306E;&#x6D3B;&#x6027;&#x3092;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x8003;&#x3048;&#x3089;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x79C1;&#x305F;&#x3061;&#x306F;&#x4E00;&#x7DD2;&#x306B;&#x7C21;&#x5358;&#x306A;&#x9078;&#x629E;&#x4F5C;&#x696D;&#x3092;&#x5B9F;&#x884C;&#x3059;&#x308B;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x5927;&#x8133;&#x76AE;&#x8CEA;&#x904B;&#x52D5;&#x91CE;&#x3068;&#x6DE1;&#x306E;&#x84BC; (GP) &#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x63A8;&#x5B9A;&#x306E; Msn &#x3068; FSIs &#x3092;&#x8A18;&#x9332;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;MSN &#x30A2;&#x30AF;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D3;&#x30C6;&#x30A3; &#x30BF;&#x30B9;&#x30AF; &#x30B7;&#x30FC;&#x30B1;&#x30F3;&#x30B9;&#x306F;&#x3001;&#x7279;&#x306B;&#x8FD1;&#x304F;&#x306B;&#x5831;&#x916C;&#x306E;&#x53D7;&#x9818;&#x5E83;&#x304F;&#x5206;&#x6563;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x5BFE;&#x7167;&#x7684;&#x306B;&#x3001;FSIs &#x8ABF;&#x6574;&#x30D1;&#x30EB;&#x30B9;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x5897;&#x52A0;&#x306E;&#x793A;&#x3057;&#x305F; GP &#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x6025;&#x6FC0;&#x306A;&#x6E1B;&#x5C11;&#x3068;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x3066;&#x9078;&#x629E;&#x3057;&#x305F;&#x30A2;&#x30AF;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x304C;&#x958B;&#x59CB;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;Msn &#x3068; FSIs &#x65B9;&#x5411;&#x9078;&#x629E;&#x7684;&#x3067;&#x3042;&#x3063;&#x305F;&#x304C;&#x3001;&#x8FD1;&#x96A3;&#x306E; Msn &#x3068; FSIs &#x9006;&#x9078;&#x629E;&#x6027;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x500B;&#x3005; &#x306E; FSIs &#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EB;&#x7DDA;&#x6761;&#x4F53;&#x60C5;&#x5831;&#x51E6;&#x7406;&#x3001;&#x53C2;&#x52A0;&#x3088;&#x308A;&#x30B0;&#x30ED;&#x30FC;&#x30D0;&#x30EB;&#x306A; disinhibition GP FSIs &#x306E;&#x4E0D;&#x8981;&#x306A;&#x9078;&#x629E;&#x80A2;&#x3092;&#x6291;&#x5236;&#x3057;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x9078;&#x3093;&#x3060;&#x884C;&#x52D5;&#x3092;&#x958B;&#x59CB;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x91CD;&#x8981;&#x3067;&#x3059;&#x793A;&#x5506;

&#x9AD8;&#x901F;&#x767A;&#x706B;&#x7DDA;&#x6761;&#x4F53;&#x4ECB;&#x5728;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x9078;&#x629E;&#x7684;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x9078;&#x629E;&#x306E;&#x5B9F;&#x884C;&#x4E2D;&#x306B;&#x3002;

&#xAE30;&#xCD08; &#xC911;&#xCD94; &#xD68C;&#xB85C; &#xC870;&#xC9C1; &#xBC0F; &#xC790;&#xBC1C;&#xC801;&#xC778; &#xC791;&#xC5C5;&#xC758; &#xC2E4;&#xD589;&#xC744; &#xC704;&#xD574; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xAC00;, &#xB0B4; &#xBE60;&#xB978; &#xAE09;&#xC0C1;&#xC2B9; &#xC218; (FSIs)&#xB294; &#xC544;&#xC9C1; &#xBA87; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xB3D9;&#xBB3C; &#xD589;&#xB3D9;&#xC5D0; Fsis&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC801; &#xAE30;&#xC5EC;&#xB97C; &#xC870;&#xC0AC; &#xB2E8;&#xB2E8;&#xD788; &#xC911;&#xAC04; &#xAC00;&#xC2DC; &#xD504;&#xB85C;&#xC81D;&#xC158; &#xB274;&#xB7F0; (MSNs) &#xD53C;&#xB4DC; &#xD3EC;&#xC6CC;&#xB4DC; &#xC800;&#xD574;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC744; &#xADDC;&#xC81C; &#xD558; &#xC0DD;&#xAC01; &#xB41C;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xD568;&#xAED8; &#xAC04;&#xB2E8;&#xD55C; &#xC120;&#xD0DD; &#xC791;&#xC5C5;&#xC744; &#xC218;&#xD589; &#xD558;&#xB294; &#xC950;&#xC758; &#xBAA8;&#xD130; &#xD53C; &#xC9C8;&#xACFC; &#xAE00;&#xB85C; pallidus (GP) &#xB274;&#xB7F0; &#xCD94;&#xC815; Msns&#xC640; Fsis&#xC744; &#xAE30;&#xB85D; &#xD588;&#xB2E4;. MSN &#xD65C;&#xB3D9;&#xC5D0;&#xB294; &#xC791;&#xC5C5; &#xC2DC;&#xD000;&#xC2A4;&#xC758; &#xBCF4;&#xC0C1; &#xC218;&#xB839; &#xADFC;&#xCC98; &#xD2B9;&#xD788; &#xB110;&#xB9AC; &#xBD84;&#xC0B0; &#xB418;&#xC5B4; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB300;&#xC870;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C;, FSIs GP &#xD65C;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xB0A0;&#xCE74;&#xB85C;&#xC6B4; &#xAC10;&#xC18C;&#xC640; &#xD568;&#xAED8;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC120;&#xD0DD;&#xD55C; &#xC791;&#xC5C5; &#xC2DC;&#xC791; &#xD588;&#xB2E4;&#xB85C; &#xD65C;&#xB3D9; &#xC99D;&#xAC00;&#xC758; &#xC870;&#xC728; &#xB41C; &#xD384;&#xC2A4;&#xB97C; &#xBCF4;&#xC600;&#xB2E4;. Msns&#xC640; FSIs &#xBC29;&#xD5A5; &#xC120;&#xD0DD;, &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xBC18;&#xB300; &#xC120;&#xD0DD;&#xB3C4; &#xBCF4;&#xC5EC; Msns&#xC640; FSIs &#xC774;&#xC6C3;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xACB0;&#xACFC; &#xC81C;&#xC548; &#xCC98;&#xB9AC;, &#xB85C;&#xCEEC; striatal &#xC815;&#xBCF4;&#xC5D0; &#xCC38;&#xC5EC; &#xD558;&#xB294; &#xAC1C;&#xBCC4; FSIs &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; GP&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; Fsis&#xC758; &#xAE00;&#xB85C;&#xBC8C; disinhibition &#xC6D0;&#xCE58; &#xC54A;&#xB294; &#xB300;&#xC548;&#xC744; &#xC5B5;&#xC81C; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC120;&#xD0DD;&#xD55C; &#xC791;&#xC5C5; &#xC2DC;&#xC791;&#xC744; &#xC704;&#xD574; &#xC911;&#xC694; &#xD558;&#xB2E4;.

&#xC120;&#xD0DD; &#xC2E4;&#xD589; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; striatal &#xBE60;&#xB978; &#xAE09;&#xC0C1;&#xC2B9; &#xC218;&#xC758; &#xC120;&#xD0DD;&#xC801; &#xD65C;&#xC131;&#xD654;.

Colin R. Stoetzner

Biomedical Engineering

University of Michigan

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

Colin R. Stoetzner

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University of Michigan

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

Biomedical Engineering