A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מיקרו-כוננים מותאמים אישית מאפשרים מיקוד תת-מילימטרי של אתרי הקלטה בקליפת המוח באמצעות מערכי סיליקון ליניאריים.

Abstract

קוף המרמוסט מספק מודל אידיאלי לבחינת מעגלים קליפתיים למינריים בשל פני השטח הקורטיקליים החלקים שלו, המאפשרים הקלטות עם מערכים ליניאריים. המרמוסט גדל לאחרונה בפופולריות בשל הארגון התפקודי העצבי הדומה שלו לפרימטים אחרים ויתרונותיו הטכניים להקלטה והדמיה. עם זאת, נוירופיזיולוגיה במודל זה מציבה כמה אתגרים ייחודיים בשל הגודל הקטן וחוסר gyri כמו ציוני דרך אנטומיים. באמצעות מיקרו-כוננים שנבנו בהתאמה אישית, חוקרים יכולים לתפעל את מיקום המערך הליניארי לדיוק תת-מילימטרי ולהקליט באופן אמין באותו מיקום ממוקד רטינוטופית לאורך ימי ההקלטה. פרוטוקול זה מתאר את הבנייה שלב אחר שלב של מערכת מיקום המיקרו-כונן ואת טכניקת ההקלטה הנוירופיזיולוגית עם מערכי אלקטרודות ליניאריות מסיליקון. עם בקרה מדויקת של מיקום האלקטרודות בין מפגשי הקלטה, חוקרים יכולים לחצות בקלות את קליפת המוח כדי לזהות אזורי עניין בהתבסס על הארגון הטינוטופי שלהם ותכונות הכוונון של תאי העצב המוקלטים. יתר על כן, באמצעות מערכת אלקטרודות מערך למינרי זה, ניתן ליישם ניתוח צפיפות מקור זרם (CSD) כדי לקבוע את עומק ההקלטה של נוירונים בודדים. פרוטוקול זה מדגים גם דוגמאות של הקלטות למינריות, כולל צורות גל ספייק שבודדו בקילוסורט, המשתרעות על פני ערוצים מרובים במערכים.

Introduction

המרמוסט הנפוץ (Callithrix jacchus) גדל במהירות בפופולריות כמודל לחקר תפקוד המוח בשנים האחרונות. הפופולריות הגוברת הזו נובעת מהנגישות של קליפת המוח החלקה של המרמוסט, הדמיון בארגון התפקודי העצבי עם בני אדם ופרימטים אחרים, והגודל הקטן וקצב הרבייה המהיר1. ככל שאורגניזם מודל זה גדל בפופולריות, חלה התפתחות מהירה בטכניקות הנוירופיזיולוגיות המתאימות לשימוש במוח המרמוסט. שיטות אלקטרופיזיולוגיות נמצאות בשימוש נרחב במדעי המוח כדי לחקור את הפעילות של נוירונים בודדים בקליפת המוח של מכרסמים ופרימטים כאחד, וכתוצאה מכך רזולוציה זמנית חסרת תקדים וגישה למיקום. בשל החידוש היחסי של קוף המרמוסט כמודל של מדעי המוח החזותיים, האופטימיזציה של טכניקות אלקטרופיז....

Protocol

הליכי הניסוי בוצעו בהתאם למדריך המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. הפרוטוקולים להליכים הניסיוניים וההתנהגותיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת רוצ'סטר.

1. בניית מיקרו-כונן המכיל את האלקטרודה להקלטה (איור 1)

הערה: שלבי X-Y מותאמים אישית המחזיקים מערכי סיליקון ליניאריים רב-ערוציים מאפשרים מיקוד תת-מילימטרי של אתרי ההקלטה.

  1. אסוף את כל חלקי המיקרו-כונן המתוארים באיור 1. השתמש בפלסטיק אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (ABS) שקוף כדי להדפיס בתלת-ממד את החלקים המותאמים אישית. זה כולל את שרוול....

תוצאות

פרוטוקול זה מתאר כיצד לבנות שלב אלקטרודות X-Y (איור 1) המאפשר מיקוד תת-מילימטרי של אתרים ושומר על מיקום אמין בסשנים נפרדים של הקלטה. האמינות של מיקום X-Y מודגמת באיור 6, אשר מראה כי שני סבבי הקלטה שנערכו בהפרש של שבוע הראו חפיפה של 70.8% במיקום ה-RF הממוצע שלהם (

Discussion

מספר שיטות (למשל, כרוניות, חצי כרוניות, חריפות) זמינות כיום לביצוע ניסויים נוירופיזיולוגיים בפרימטים שאינם אנושיים. המרמוסט המצוי מציב אתגרים ייחודיים לניסויים נוירופיזיולוגיים בשל גודלו הקטן וחוסר הגירי כציוני דרך אנטומיים. זה דורש מהחוקרים להשתמש בציוני דרך נוירופיזיולוגיים כגון רטי?.......

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מענק R01 EY030998 של המכונים הלאומיים לבריאות (J.F.M., A.B. ו- S.C). שיטה זו מבוססת על שיטות שפותחו בקואופ ואח' (בבדיקה, 2022; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.11.511827v2.abstract). ברצוננו להודות לדינה גרף ולחברי מעבדת מיטשל על העזרה בטיפול ובטיפול במרמוסט.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1/4 Hp burr drill bitMcMaster & CarrCat# 43035A32Carbide 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 GridCrist Instruments1 mm x 1 mm Gridhttps://www.cristinstrument.com/products/implant-intro/grids
91% isopropyl alcoholMedlineN/Ahttps://www.medline.com/product/Medline-Isopropyl-Rubbing-Alcohol/Bulk-Alcohol/Z05-PF03807?question=91%25%20isopropyl%20alcohol
Acquisition BoardOpen-EphysN/Ahttps://open-ephys.org/acquisition-system/eux9baf6a5s8tid06hk1mw5aafjdz1
Bacitracin OintmentMedline: Cosette Pharmaceuticals IncN/Ahttps://www.medline.com/product/Bacitracin-Ointment/Antibiotics/Z05-PF86957?question=bacitr
Blunt straight ForcepsMedlineN/Ahttps://www.medline.com/category/Central-Sterile/Surgical-Instruments/Forceps/Z05-CA16_02_20/products
Bone waxMedlineETHW31Ghttps://www.medline.com/product/Ethicon-Bone-Wax/Bone-Wax/Z05-PF61528?question=bonewax
C&B Metabond Quick Adhesive Cement SystemParkell, Inc.SKU: S380https://www.parkell.com/C-B-Metabond-Quick-Adhesive-Cement-System
ClavamoxMWI Animal HealthN/A
Contact lens solutionBausch and lombVarious sources available
Custom Printed 3D printed partsProtoLabhttps://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal ConnectorVarious SourcesDB25-G2 25DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal 2 Row Terminal Breakout Board Screw Nut Connector
diamond saw attachement for dremmelDremmel545 Diamond Wheelhttps://www.dremel.com/us/en/p/545-26150545ab
Digitizing Head-stagesIntanRHD 32channel (Part #C3314)https://intantech.com/RHD_headstages.html?tabSelect=RHD32ch&yPos=120.80
000305175781
EDOTSigma AldrichProduct # 483028https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/483028
Helping HandsHarbor FreightN/Ahttps://www.harborfreight.com/helping-hands-60501.html
Hook Electrical ClipsVarious SourcesN/AHook test Cable wires
Interface Cables (RHD 3-ft (0.9 m) ultra thin SPI cable)Intan Part #C3213https://intantech.com/RHD_SPI_cables.html
Lab jackVarious SourcesN/Ahttps://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
MeloxicamMWI Animal HealthN/A
Micro-driveCrist Instrument3-NRMDhttps://www.cristinstrument.com/products/microdrives/miniature-microdrive-3-nrmd
Multi-channel linear silicon arrays with 64 channel connectorNeuroNexusA1x32-5mm-25-177https://www.neuronexus.com/products/electrode-arrays/up-to-10-mm-depth/
NanoZ Omentics Adapter- 32 ChannelNeuraLynxADPT-NZ-N2T-32https://neuralynx.com/hardware/adpt-nz-n2t-32
NanoZ SystemPlexonNanoZ Impedence Testerhttps://plexon.com/products/nanoz-impedance-tester/
Narishige MicromanipulatorNarishigeStereotaxic Micromanipulatorhttps://usa.narishige-group.com/
Open-Ephys GUIOpen-Ephyshttps://open-ephys.org/
Polyimide Tubing (OD(in): 0.021 / ID(in) 0.018 )Various Sources (Chamfr)Chamfr Cat#HPC01895https://chamfr.com/sellers/teleflex-medical-oem-llc/
Primate ChairCustom made by University of Rochester Machine ShopDesigns onlinehttps://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS)Sigma AldrichProduct # 243051https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/243051
RHD USB Interface boardIntanRHD2000 Evaluation Board Version 1.0https://intantech.com/RHD_USB_interface_board.html
Silastic gelWorld Precision Instuments# KWIK-SILLow Toxicity Silicone Adhesive ((https://www.wpiinc.com/kwik-sil-low-toxicity-silicone-adhesive)
Slow release buprenorphineCompounding Pharmacy
Stainless steel wire 36 gaugeMcMaster & CarrCat# 6517K11Round Bend-and-Stay Multipurpose 304 Stainless Steel Wire, Matte Finish, 1-Foot Long, 0.008" Diameter
Stanley 6-Piece Precision Screwdriver SetStanley1.4mm flathead screwdriverhttps://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 ScrewsMcMaster & Carrtype 00 stainless steel hex screws and 1/8” in lengthhttps://www.mcmaster.com/
Steel TubeMcMaster & Carr28 gauge stainless steel tubinghttps://www.mcmaster.com/tubing/multipurpose-304-stainless-steel-6/id~0-055/
SuperglueLoctiteSuperGlue Gel Controlhttps://www.loctiteproducts.com/en/products/fix/super-glue/loctite_super_gluegelcontrol.html

References

  1. Mansfield, K. Marmoset models commonly used in biomedical research. Comparative Medicine. 53 (4), 383-392 (2003).
  2. Solomon, S. G., Rosa, M. G. P. A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

198CSD

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved