Une méthode intégrée pour la fabrication d’optrodes électrophysiologiques flexibles et pratiques pour l’enregistrement in vivo multi-régions

Résumé

Nous avons développé une approche simplifiée et rentable pour la fabrication d’électrodes et avons effectué des enregistrements de signaux dans plusieurs régions chez des souris se déplaçant librement. L’utilisation de l’optogénétique, associée à l’électrophysiologie multirégion et à l’enregistrement du signal calcique, a permis de révéler les activités neuronales dans toutes les régions du modèle d’allumage des crises.

Résumé

L’épilepsie est un trouble neurologique caractérisé par des décharges anormales synchronisées impliquant plusieurs régions du cerveau. Les lésions focales facilitent la propagation des signaux épileptiques à travers les circuits neuronaux associés. Par conséquent, l’enregistrement in vivo du potentiel de champ local (LFP) à partir des régions critiques du cerveau est essentiel pour déchiffrer les circuits impliqués dans la propagation des crises. Cependant, les méthodes actuelles de fabrication et d’implantation d’électrodes manquent de flexibilité. Ici, nous présentons un appareil pratique conçu pour les enregistrements électrophysiologiques (LFP et électroencéphalographie [EEG]) dans plusieurs régions. De plus, nous avons intégré de manière transparente la manipulation optogénétique et l’enregistrement de la signalisation calcique à l’enregistrement LFP. Des sécharges postérieures robustes ont été observées dans plusieurs régions distinctes pendant les crises d’épilepsie, accompagnées d’une augmentation de la signalisation calcique. L’approche utilisée dans cette étude offre une stratégie pratique et flexible pour les enregistrements neuronaux synchrones dans diverses régions du cerveau. Il a le potentiel de faire progresser la recherche sur les troubles neurologiques en fournissant des informations sur les profils neuronaux de plusieurs régions impliquées dans ces troubles.

Introduction

L’épilepsie est une affection neurologique courante caractérisée par des convulsions récurrentes, qui se manifestent par des convulsions, des troubles sensoriels et une perte de conscience¹. Les mécanismes physiopathologiques sous-jacents à l’épilepsie sont complexes et impliquent de multiples régions cérébrales interconnectées ^2,3. Les progrès récents de la neuroimagerie ont mis en lumière les réseaux à grande échelle impliqués dans l’épilepsie ^4,5. Cependant, la compréhension des circuits comp....

Protocole

Ce protocole a reçu l’approbation du Comité de soin et d’utilisation des animaux de l’Université Fudan et a été mis en œuvre conformément aux directives et règlements conçus par le Guide des National Institutes of Health pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Toutes les mesures possibles ont été mises en œuvre pour minimiser le nombre d’animaux utilisés dans cette étude. Le temps nécessaire à l’exécution de chaque étape est inclus dans les étapes respectives.

1. Préparation des électrodes (Figure 1)

1. Coupez une longu....

Discussion

Ici, nous avons utilisé un appareil optrode fabriqué par nos soins pour l’enregistrement de signaux neuronaux in vivo dans plusieurs régions. La faisabilité de ce système pour la stimulation optogénétique, l’enregistrement du signal calcique et l’enregistrement électrophysiologique simultanés a été validée. La méthode de préparation des électrodes décrite dans le présent document est efficace et rentable. Selon la conception expérimentale, nous avons pu e.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
8-32 adapter	Plexon	Custom ordered	Connect the female connector and headstage
AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry	Taitool Bioscience	S0371-9	4 x 1012 VG/mL
AAV-hsyn-Gcamp6m	Taitool Bioscience	S0471-9	4 x 1012 VG/mL
DAPI	Sigma	236276	Titered 1:500
Dental Cement	New Century Dental	430205
Electrophysiological recordings system	Plexon	Omniplex
Enameled wire	N/A	Custom ordered	Diameter = 0.2 mm
Female connector	N/A	Custom ordered	1.25 mm pitch
Glue	Loctite	45282
Laser	Changchun New Industries	BH81563	635 nm
MATLAB	MathWorks	R2021b
Microdrill	RWD	78001
Multichannel fiber photometry	ThinkerTech	FPS-SS-MC-LED
Optical fiber	Xi'an Bogao	L-200UM	Select the appropriate fiber length based on the depth of the targeted brain regions.
PFA-Coated Tungsten wire	A-M System	795500	Bare 0.002"; Coated 0.0040"
Power meter	Thorlabs	PM100D
Stereotaxic Fxrame	RWD	68807
Tissue adhesive	3M	1469SB