Elektrophysiologie der laminaren kortikalen Aktivität beim Weißbüschelaffen

Zusammenfassung

Speziell angefertigte Mikroantriebe ermöglichen das Submillimeter-Targeting von kortikalen Aufzeichnungsstellen mit linearen Siliziumarrays.

Zusammenfassung

Der Weißbüschelaffe bietet aufgrund seiner glatten kortikalen Oberfläche ein ideales Modell für die Untersuchung laminarer kortikaler Schaltkreise, was Aufnahmen mit linearen Arrays erleichtert. Der Weißbüschelaffe hat in letzter Zeit aufgrund seiner ähnlichen neuronalen funktionellen Organisation wie andere Primaten und seiner technischen Vorteile für die Aufnahme und Bildgebung an Popularität gewonnen. Die Neurophysiologie in diesem Modell stellt jedoch aufgrund der geringen Größe und des Fehlens von Gyri als anatomische Orientierungspunkte einige einzigartige Herausforderungen dar. Mit speziell angefertigten Mikrolaufwerken können Forscher die lineare Array-Platzierung auf Submillimeter-Präzision manipulieren und über Aufzeichnungstage hinweg zuverlässig an derselben retinotopisch anvisierten Stelle aufzeichnen. Dieses Protokoll beschreibt den schrittweisen Aufbau des Mikroantriebspositionierungssystems und die neurophysiologische Aufzeichnungstechnik mit linearen Silizium-Elektrodenarrays. Mit der präzisen Kontrolle der Elektrodenplatzierung über die Aufnahmesitzungen hinweg können Forscher den Kortex leicht durchqueren, um interessante Bereiche basierend auf ihrer retinotopen Organisation und den Abstimmungseigenschaften der aufgezeichneten Neuronen zu identifizieren. Darüber hinaus ist es mit diesem Laminar-Array-Elektrodensystem möglich, eine Stromquellendichteanalyse (CSD) anzuwenden, um die Aufzeichnungstiefe einzelner Neuronen zu bestimmen. Dieses Protokoll zeigt auch Beispiele für laminare Aufzeichnungen, einschließlich in Kilosort isolierter Spike-Wellenformen, die sich über mehrere Kanäle auf den Arrays erstrecken.

Einleitung

Der Weißbüschelaffe (Callithrix jacchus) hat in den letzten Jahren als Modell zur Untersuchung der Gehirnfunktion schnell an Popularität gewonnen. Diese wachsende Popularität ist auf die Zugänglichkeit des glatten Kortex des Weißbüschelaffen, die Ähnlichkeiten in der neuronalen Funktionsorganisation mit Menschen und anderen Primaten sowie die geringe Größe und schnelle Fortpflanzungsrate^{zurückzuführen 1}. Da dieser Modellorganismus immer beliebter wurde, gab es eine rasche Entwicklung der neurophysiologischen Techniken, die für den Einsatz im Weißbüschelaffengehirn geeignet sind. Elektrophysiologische Methoden werden in den Neurowissens....

Protokoll

Die experimentellen Verfahren folgten dem Leitfaden der National Institutes of Health für die Pflege und Verwendung von Labortieren. Die Protokolle für die experimentellen und verhaltensbezogenen Verfahren wurden vom University of Rochester Institutional Animal Care and Use Committee genehmigt.

1. Aufbau des Mikrolaufwerks mit der Elektrode für die Aufzeichnung (Abbildung 1)

HINWEIS: Speziell angefertigte X-Y-Tische mit linearen Mehrkanal-Silizium-Arrays ermöglichen eine Submillimeter-Ausrichtung der Aufnahmestellen.

1. Sammeln Sie alle in

Diskussion

Derzeit stehen mehrere Methoden (z. B. chronisch, semichronisch, akut) zur Verfügung, um neurophysiologische Experimente an nicht-menschlichen Primaten durchzuführen. Der Weißbüschelaffe stellt aufgrund seiner geringen Größe und des Fehlens von Windungen als anatomische Orientierungspunkte einzigartige Herausforderungen für neurophysiologische Experimente dar. Dies erfordert, dass die Forscher neurophysiologische Orientierungspunkte wie die Retinotopie und die Tuning-Eigenschaften von Interessengebieten verwenden,.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1/4 Hp burr drill bit	McMaster & Carr	Cat# 43035A32	Carbide Bur with 1/4" Shank Diameter, Rounded Cylinder Head, trade Number SC-1, single Cut(https://www.mcmaster.com/products/bur-bits/burs-7/?s=1%2F4%22+bur+bits)
1x1mm Crist Grid	Crist Instruments	1 mm x 1 mm Grid	https://www.cristinstrument.com/products/implant-intro/grids
91% isopropyl alcohol	Medline	N/A	https://www.medline.com/product/Medline-Isopropyl-Rubbing-Alcohol/Bulk-Alcohol/Z05-PF03807?question=91%25%20isopropyl%20alcohol
Acquisition Board	Open-Ephys	N/A	https://open-ephys.org/acquisition-system/eux9baf6a5s8tid06hk1mw5aafjdz1
Bacitracin Ointment	Medline: Cosette Pharmaceuticals Inc	N/A	https://www.medline.com/product/Bacitracin-Ointment/Antibiotics/Z05-PF86957?question=bacitr
Blunt straight Forceps	Medline	N/A	https://www.medline.com/category/Central-Sterile/Surgical-Instruments/Forceps/Z05-CA16_02_20/products
Bone wax	Medline	ETHW31G	https://www.medline.com/product/Ethicon-Bone-Wax/Bone-Wax/Z05-PF61528?question=bonewax
C&B Metabond Quick Adhesive Cement System	Parkell, Inc.	SKU: S380	https://www.parkell.com/C-B-Metabond-Quick-Adhesive-Cement-System
Clavamox	MWI Animal Health	N/A
Contact lens solution	Bausch and lomb		Various sources available
Custom Printed 3D printed parts	ProtoLab		https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal Connector	Various Sources	DB25-G2 25	DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal 2 Row Terminal Breakout Board Screw Nut Connector
diamond saw attachement for dremmel	Dremmel	545 Diamond Wheel	https://www.dremel.com/us/en/p/545-26150545ab
Digitizing Head-stages	Intan	RHD 32channel (Part #C3314)	https://intantech.com/RHD_headstages.html?tabSelect=RHD32ch&yPos=120.80 000305175781
EDOT	Sigma Aldrich	Product # 483028	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/483028
Helping Hands	Harbor Freight	N/A	https://www.harborfreight.com/helping-hands-60501.html
Hook Electrical Clips	Various Sources	N/A	Hook test Cable wires
Interface Cables (RHD 3-ft (0.9 m) ultra thin SPI cable)	Intan	Part #C3213	https://intantech.com/RHD_SPI_cables.html
Lab jack	Various Sources	N/A	https://www.amazon.com/Stainless-Steel-Scissor-Stand-Platform/dp/B07T8FM85H/ref=asc_df_B07T8FM85H/?tag=&linkCode=df0&hvadid=366343 827267&hvpos=&hvnetw=g&hvrand =2036619536500717246&hvpone =&hvptwo=&hvqmt=&hvdev=c&hv dvcmdl=&hvlocint=&hvlocphy=900 5674&hvtargid=pla-795933567991& ref=&adgrpid=71496544770&th=1
Meloxicam	MWI Animal Health	N/A
Micro-drive	Crist Instrument	3-NRMD	https://www.cristinstrument.com/products/microdrives/miniature-microdrive-3-nrmd
Multi-channel linear silicon arrays with 64 channel connector	NeuroNexus	A1x32-5mm-25-177	https://www.neuronexus.com/products/electrode-arrays/up-to-10-mm-depth/
NanoZ Omentics Adapter- 32 Channel	NeuraLynx	ADPT-NZ-N2T-32	https://neuralynx.com/hardware/adpt-nz-n2t-32
NanoZ System	Plexon	NanoZ Impedence Tester	https://plexon.com/products/nanoz-impedance-tester/
Narishige Micromanipulator	Narishige	Stereotaxic Micromanipulator	https://usa.narishige-group.com/
Open-Ephys GUI	Open-Ephys		https://open-ephys.org/
Polyimide Tubing (OD(in): 0.021 / ID(in) 0.018 )	Various Sources (Chamfr)	Chamfr Cat#HPC01895	https://chamfr.com/sellers/teleflex-medical-oem-llc/
Primate Chair	Custom made by University of Rochester Machine Shop	Designs online	https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS)	Sigma Aldrich	Product # 243051	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/243051
RHD USB Interface board	Intan	RHD2000 Evaluation Board Version 1.0	https://intantech.com/RHD_USB_interface_board.html
Silastic gel	World Precision Instuments	# KWIK-SIL	Low Toxicity Silicone Adhesive ((https://www.wpiinc.com/kwik-sil-low-toxicity-silicone-adhesive)
Slow release buprenorphine	Compounding Pharmacy
Stainless steel wire 36 gauge	McMaster & Carr	Cat# 6517K11	Round Bend-and-Stay Multipurpose 304 Stainless Steel Wire, Matte Finish, 1-Foot Long, 0.008" Diameter
Stanley 6-Piece Precision Screwdriver Set	Stanley	1.4mm flathead screwdriver	https://www.amazon.com/Stanley-Tools-6-Piece-Precision-Screwdriver/dp/B076621ZGC/ref=sr_1_3?crid=237VSK5FNFP9N&keywords= stanley+66-052&qid=1672764369&sprefix= stanley+66-052%2Caps%2C90&sr=8-3
Steel Screws	McMaster & Carr	type 00 stainless steel hex screws and 1/8” in length	https://www.mcmaster.com/
Steel Tube	McMaster & Carr	28 gauge stainless steel tubing	https://www.mcmaster.com/tubing/multipurpose-304-stainless-steel-6/id~0-055/
Superglue	Loctite	SuperGlue Gel Control	https://www.loctiteproducts.com/en/products/fix/super-glue/loctite_super_gluegelcontrol.html