הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות

Summary

הפרוטוקול מתאר את המתודולוגיה של רישום חוץ-תאי בקליפת המוח המוטורית (MC) כדי לחשוף תכונות אלקטרופיזיולוגיות חוץ-תאיות בעכברים מודעים הנעים בחופשיות, כמו גם ניתוח נתונים של פוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) וקוצים, אשר שימושי להערכת הפעילות העצבית ברשת העומדת בבסיס התנהגויות מעניינות.

Abstract

מטרת הפרוטוקול היא לחשוף את התכונות של ירי עצבי ופוטנציאלי שדה מקומי ברשת (LFPs) בעכברים מתנהגים המבצעים משימות ספציפיות על ידי מתאם האותות האלקטרופיזיולוגיים עם התנהגות ספונטנית ו / או ספציפית. טכניקה זו מייצגת כלי רב ערך בחקר פעילות הרשת העצבית העומדת בבסיס התנהגויות אלה. המאמר מספק הליך מפורט ומלא להשתלת אלקטרודות וכתוצאה מכך להקלטה חוץ-תאית בעכברים מודעים הנעים בחופשיות. המחקר כולל שיטה מפורטת להשתלת מערכי מיקרואלקטרודות, לכידת אותות LFP וקוצים עצביים בקליפת המוח המוטורית (MC) באמצעות מערכת רב-ערוצית, וניתוח נתונים לא מקוונים לאחר מכן. היתרון של הקלטה רב ערוצית בבעלי חיים מודעים הוא כי מספר גדול יותר של נוירונים קוצים ותת-סוגים עצביים ניתן להשיג ולהשוות, אשר מאפשר להעריך את הקשר בין התנהגות מסוימת לבין אותות אלקטרופיזיולוגיים הקשורים. יש לציין כי טכניקת ההקלטה החוץ תאית הרב-ערוצית והליך ניתוח הנתונים המתואר במחקר הנוכחי יכולים להיות מיושמים על אזורי מוח אחרים בעת ביצוע ניסויים בעכברים מתנהגים.

Introduction

פוטנציאל השדה המקומי (LFP), מרכיב חשוב של אותות חוץ-תאיים, משקף את הפעילות הסינפטית של אוכלוסיות גדולות של נוירונים, היוצרים את הקוד העצבי להתנהגויות מרובות¹. קוצים הנוצרים על ידי פעילות עצבית נחשבים כתורמים ל- LFP והם חשובים לקידוד עצבי². שינויים בקוצים וב-LFPs הוכחו כמתווכים מספר מחלות מוח, כגון מחלת אלצהיימר, כמו גם רגשות כגון פחד וכו'.^3,4. ראוי לציין כי מחקרים רבים הדגישו כי פעילות ספייק שונה באופן משמעותי בין מצב ער למצב מורדם בבעלי חיים⁵. למרות שהקלטות בבעלי חיים מורדמים מציעות הזדמנות להעריך LFPs עם ממצאים מינימליים במצבי סנכרון קלי....

Protocol

כל העכברים הושגו באופן מסחרי והוחזקו במחזור אור של 12 שעות / 12 שעות חושך (האור דולק בשעה 08:00 בבוקר זמן מקומי) בטמפרטורת חדר של 22-25 מעלות צלזיוס ולחות יחסית של 50%-60%. לעכברים הייתה גישה לאספקה רציפה של מזון ומים. כל הניסויים בוצעו בהתאם להנחיות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של אוניברסיטת דרום סין הרגילה ואושרו על ידי ועדת האתיקה המוסדית של בעלי חיים. עכברי C57BL/6J זכרים בני 3-5 חודשים שימשו לניסויים.

1. הרכבת מערכת מיקרו-כונן

1. חברו שני לוחות שתוכננו על-ידי מחשב באמצעות שני סטולים ובורג שמחזיק את המיקרו-כונן הנייד וחברו את המחבר ללוח אחד (איור 1A, Bi-iii). הנע את כונ....

תוצאות

מסנן בעל מעבר גבוה (250 הרץ) הופעל כדי לחלץ את הקוצים מרובי היחידות מהאותות הגולמיים (איור 6A). יתר על כן, היחידות המתועדות מה-MC של עכבר רגיל שמוינו על-ידי PCA אומתו (איור 7A-D), ורוחב העמק ומשך צורת הגל של היחידות ב-MC של העכבר נרשמו. התוצאות הראו שגם.......

Discussion

הקלטה רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות נחשבה לטכנולוגיה שימושית במחקרים במדעי המוח, אך עדיין מאתגר למדי למתחילים להקליט ולנתח את האותות. במחקר הנוכחי, אנו מספקים הנחיות פשוטות ליצירת מערכות מיקרו-דרייב וביצוע השתלת אלקטרודות, כמו גם נהלים פשוטים ללכידה וניתוח של אותות חשמליים באמצעות<.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
2.54 mm pin header	YOUXIN Electronic Co., Ltd.	1 x 5	Applying for the movable micro-drive which can slide on its stulls.
Adobe Illustrator CC 2017	Adobe	N/A	To optimize images from GraphPad.
BlackRock Microsystems	Blackrock Neurotech	Cerebus	This systems includes headsatge, DA convert, amplifier and computer.
Brass nut	Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.	M0.8 brass nut	The nut fixes the position of screw.
Brass screw	Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.	M0.8 x 11 mm brass screw	A screw that hold the movable micro-drive.
C57BL/6J	Guangdong Zhiyuan Biomedical Technology Co., LTD.	N/A	12 weeks of age.
Centrifuge tube	Biosharp	15 mL; BS-150-M	To store mice brain with sucrose sulutions.
Conducting paint	Structure Probe, Inc.	7440-22-4	To improve the lead-connecting quality between connector pins and Ni-wires.
Conductive copper foil tape	3M	1181	To reduce interferenc.
Connector	YOUXIN Electronic Co., Ltd.	2 x 10P	To connect the headtage to micro-drive system.
DC Power supply	Maisheng	MS-305D	A power device for  electrolytic lesion.
Dental cement	Shanghai New Century Dental Materials Co., Ltd.	N/A	To fix the electrode arrays on mouse's skull after finishing the implantation.
Digital analog converter	Blackrock	128-Channel	A device that converts digital data into analog signals.
Epoxy resin	Alteco	N/A	To cover pins.
Excel	Microsoft	N/A	To summarize data after analysis.
Eye scissors	JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.	N/A	For surgery or cutting the Ni-chrome wire.
Fine forceps	JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.	N/A	For surgery.
Forceps	JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.	N/A	For surgery or assembling the mirco-drive system.
Freezing microtome	Leica	CM3050 S	Cut the mouse’s brain into slices
Fused silica capillary tubing	Zhengzhou INNOSEP Scientific Co., Ltd.	TSP050125	To  serve as the guide tubes for Ni-chrome wires.
Glass microelectrode	Sutter Instrument Company	BF100-50-10	To mark the desired locations for implantation using the filled ink.
GraphPad Prism 7	GraphPad Software	N/A	To analyze and visualize the results.
Guide-tube	Polymicro technologies	1068150020	To load Ni-chrome wires.
Headstage	Blackrock	N/A	A tool of transmitting signals.
Helium balloon	Yili Festive products Co., Ltd.	24 inch	To offset the weight of headstage and micro-drive system.
Ink	Sailor Pen Co.,LTD.	13-2001	To mark the desired locations for implantation.
Iodine tincture	Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.	N/A	To disinfect mouse's scalp.
Lincomycin in Hydrochloride and Lidocaine  hydrochloride gel	Hubei kangzheng pharmaceutical co., ltd.	10g	A drug used to reduce inflammation.
Meloxicam	Vicki Biotechnology Co., Ltd.	71125-38-7	To reduce postoperative pain in mice.
Micromanipulators	Scientifica	Scientifica IVM Triple	For electrode arrays implantation.
Microscope	Nikon	ECLIPSE Ni-E	Capture the images of brain sections
nanoZ impedance tester	Plexon	nanoZ	To measure impedance or performing electrode impedance spectroscopy (EIS) for multichannel microelectrode arrays.
NeuroExplorer	Plexon	NeuroExplorer	A tool for analyzing the electrophysiological data.
NeuroExplorer	Plexon, USA	N/A	A software.
Ni-chrome wire	California Fine Wire Co.	M472490	35 μm Ni-chrome wire.
Offline Sorter	Plexon	Offline Sorter	A tool for sorting the recorded multi-units.
PCB board	Hangzhou Jiepei Information Technology Co., Ltd.	N/A	Computer designed board.
Pentobarbital	Sigma	P3761	To anesthetize mice.
Pentobarbital sodium	Sigma	57-33-0	To anesthetize the mouse.
Peristaltic pump	Longer	BT100-1F	A device used for perfusion
Polyformaldehyde	Sangon Biotech	A500684-0500	The main component of fixative solution for fixation of mouse brains
PtCl4	Tianjin Jinbolan Fine Chemical Co., Ltd.	13454-96-1	Preparation for gold plating liquid.
Saline	Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.	N/A	To clean the mouse's skull.
Silver wire	Suzhou Xinye Electronics Co., Ltd.	2 mm diameter	Applying for ground and reference electrodes.
Skull drill	RWD Life Science	78001	To drill carefully two small holes on mouse's skull.
Stainless steel screws	YOUXIN Electronic Co., Ltd.	M0.8 x 2	To protect the micro-drive system and link the ground and reference electrodes.
Stereotaxic apparatus	RWD Life Science	68513	To perform the stereotaxic coordinates of bilateral motor cortex.
Sucrose	Damao	57-50-1	To dehydrate the mouse brains  after perfusion.
Super glue	Henkel AG & Co.	PSK5C	To fix the guide tube and Ni-chrome wire.
Temperature controller	Harvard Apparatus	TCAT-2	To maintain mouse's rectal temperature at 37°C
Tetracycline eye ointment	Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.	N/A	To protect the mouse's eyes during surgery.
Thread	Rapala	N/A	To link ballon and headstage.
Vaseline	Unilever plc	N/A	To cover the gap between electrode arrays and mouse's skull.