Registros agudos de electrodos múltiples de una sola unidad del tronco encefálico de ratones con cabeza fija

Resumen

Este protocolo describe un método para obtener grabaciones in vivo de una sola neurona de alta densidad a partir del tronco encefálico de ratones con cabeza fija. Este enfoque se implementa para medir el potencial de acción de las neuronas en el gris periacueductal ventrolateral, una región del tronco encefálico inactiva durante el sueño de movimiento ocular rápido (REM), antes y durante la anestesia general.

Resumen

Las grabaciones basadas en multielectrodos de silicio son cada vez más populares para estudiar la actividad neuronal en la resolución temporal de los potenciales de acción en muchas regiones del cerebro. Sin embargo, el registro de la actividad neuronal de las estructuras caudales profundas, como el tronco encefálico, mediante sondas multicanal sigue siendo un reto. Una preocupación importante es encontrar una trayectoria para la inserción de la sonda que evite los vasos sanguíneos grandes, como el seno venoso sagital superior y el seno venoso transverso. Lesionar estas venas grandes puede causar sangrado extenso, daño al tejido cerebral subyacente y potencialmente la muerte. Este enfoque describe el objetivo de las estructuras del tronco encefálico mediante el acoplamiento de las coordenadas anteriores con un enfoque en ángulo, lo que permite que la sonda de registro penetre en el cerebro por debajo de las estructuras vasculares de alto riesgo. En comparación con un enfoque estrictamente vertical, el enfoque en ángulo maximiza el número de regiones del cerebro que se pueden objetivo. Con esta estrategia, se puede acceder de forma reproducible y fiable al gris periacueductal ventrolateral (vlPAG), una región del tronco encefálico asociada con el sueño REM, para obtener registros de múltiples electrodos de una sola unidad en ratones con cabeza fijada antes y durante la anestesia con sevoflurano. La capacidad de registrar la actividad neuronal en el vlPAG y los núcleos circundantes con alta resolución temporal es un paso adelante en la comprensión de la relación entre el sueño REM y la anestesia.

Introducción

Las grabaciones basadas en múltiples electrodos de silicio se están volviendo cada vez más populares para medir la actividad neuronal en muchas regiones del cerebro con una resolución de potencial de acción única 1,2,3,4. En la última década, la tecnología de grabación de alta densidad ha crecido considerablemente. Los electrodos de registro actuales basados en silicio pueden acomodar grandes recuentos de canales, fibras ópticas y dispositivos de registro de electrocorticografía (ECoG)

Protocolo

Todos los estudios fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Virginia (Charlottesville, Virginia). Se utilizaron cinco ratones machos C57BL/6J, de 3 a 7 meses de edad, con un peso de 25 a 30 g. Los detalles de los reactivos y el equipo utilizado aquí se enumeran en la Tabla de materiales.

1. Implantación de la placa de cabeza y la dirección

1. Fabrica un auricular ECoG soldando un cable de acero inoxidable recubierto de perfluoroalcoxi (PFA) a un conector de 3 pines (Figura 2A).
....

Discusión

Los núcleos del tronco encefálico median funciones fundamentales como la respiración, la conciencia y el sueño 26,27,28. La localización del tronco encefálico (profunda y posterior) presenta un reto a la hora de estudiar su actividad neuronal in vivo utilizando técnicas estándar. Aquí se presenta un abordaje anterior en ángulo para permitir el registro reproducible de una sola.......

Materiales

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