אלקטרופיזיולוגיה של פעילות קליפת המוח הלמינרית במרמוסט המשותף

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?.......

Materials

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