הקלטות חד-אלקטרודות חד-אלקטרודות חד-פעמיות חריפות מגזע המוח של עכברים בעלי ראש קבוע

Summary

פרוטוקול זה מתאר שיטה להשגת הקלטות של נוירון יחיד בצפיפות גבוהה מגזע המוח של עכברים בעלי ראש קבוע. גישה זו מיושמת כדי למדוד את פוטנציאל הפעולה של ירי נוירונים באפור פריאקוודוקטלי וונטרולטרלי - אזור בגזע המוח שאינו פעיל במהלך שנת REM (Rapid Eye Movement) - לפני ובמהלך הרדמה כללית.

Abstract

הקלטות מבוססות סיליקון רב-אלקטרודות פופולריות יותר ויותר לחקר פעילות עצבית ברזולוציה הטמפורלית של פוטנציאלי פעולה באזורים רבים במוח. עם זאת, רישום פעילות עצבית ממבנים קאודליים עמוקים כמו גזע המוח באמצעות בדיקות רב-ערוציות נותר מאתגר. חשש משמעותי הוא מציאת מסלול החדרת בדיקה שימנע כלי דם גדולים, כגון הסינוס הוורידי העליון והסינוס הורידי הרוחבי. פגיעה בוורידים הגדולים הללו עלולה לגרום לדימום נרחב, נזק לרקמת המוח הבסיסית ואולי אף למוות. גישה זו מתארת מיקוד מבנים בגזע המוח על ידי צימוד קואורדינטות קדמיות עם גישה זוויתית, המאפשרת לגשושית ההקלטה לחדור למוח מתחת למבני כלי דם בסיכון גבוה. בהשוואה לגישה אנכית לחלוטין, הגישה הזוויתית ממקסמת את מספר אזורי המוח שניתן לכוון. באמצעות אסטרטגיה זו, ניתן לגשת לאפור פריאקוודוקטלי וונטרולטרלי (vlPAG), אזור בגזע המוח הקשור לשנת REM, באופן משוחזר ואמין כדי להשיג הקלטות מרובות אלקטרודות ביחידה אחת בעכברים קבועי ראש לפני ובמהלך הרדמה סבופלורנית. היכולת לרשום פעילות עצבית ב-vlPAG ובגרעינים הסובבים אותו ברזולוציה טמפורלית גבוהה היא צעד קדימה בקידום הבנת הקשר בין שנת REM להרדמה.

Introduction

הקלטות מבוססות סיליקון מבוססות אלקטרודות הופכות פופולריות יותר ויותר למדידת פעילות עצבית באזורים רבים במוח עם רזולוציה פוטנציאלית של פעולה יחידה 1,2,3,4. במהלך העשור האחרון, טכנולוגיית הקלטה בצפיפות גבוהה גדלה במידה ניכרת. אלקטרודות הקלטה מבוססות סיליקון נוכחיות יכולות להכיל ספירות ערוצים גבוהות, סיבים אופטיים והתקני הקלטה אלקטרוקורטיקוגרפיה (ECoG) ^5,6. יתר על כן, השתלה כרונית של אלקטרודות אלה מאפשרת הקלטות ארוכות טווח ^7,....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

כל המחקרים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת וירג'יניה (שרלוטסוויל, וירג'יניה). נעשה שימוש בחמישה עכברי C57BL/6J זכרים בגילאי 3-7 חודשים, במשקל 25-30 גרם. פרטי הריאגנטים והציוד המשמש כאן מפורטים בטבלת החומרים.

1. השתלת לוחית ראש ואוזניות

1. צרו אוזניות ECoG על-ידי הלחמת חוט נירוסטה מצופה פרפלואורואלקוקסי (PFA) לראש מחבר של 3 פינים (איור 2A).
2. זהה את קואורדינטות ההכנסה בהתבסס על אטלס סטריאוטקסי של עכבר¹⁷. שימוש במשפט פיתגורס כדי לחשב את הזווית והעומק של החדרת הגשושית – במיוחד....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

חמישה גברים C57BL/6J הושתלו עם אוזניות ECoG ולוחית ראש (איור 4A). לאחר ההתאוששות, עכברים הורגלו לקיבוע ראש ולמתקן ההקלטה האלקטרופיזיולוגי במהלך שני מפגשים של שעה וחצי בימים נפרדים (איור 4B). לאחר מכן, נוצר חלון קרניוטומיה בגודל 2 מ"מ על 2 מ"מ (

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

גרעיני גזע המוח מתווכים תפקודים בסיסיים כגון נשימה, תודעה ושינה 26,27,28. מיקומו של גזע המוח (עמוק ואחורי) מהווה אתגר בחקר פעילותו העצבית in vivo באמצעות טכניקות סטנדרטיות. כאן מוצגת גישה קדמית זוויתית המאפשרת הקלטה של יח?.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

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