עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31871170, 32170950 ו-31970915), הקרן למדעי הטבע של מחוז גואנגדונג (2021A1515010804 ו-2023A1515010899), קרן גואנגדונג למדעי הטבע לפרויקט טיפוח מרכזי (2018B030336001) ומענק גואנגדונג: טכנולוגיות מפתח לטיפול בהפרעות מוחיות (2018B030332001).

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
<ol><li>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 כונן המיקרו על-ידי סיבוב בורג (0.5 מ"מ/עיגול).</li>
	<li>ודא שהמיקרו-כונן יכול לשאת שתי קבוצות של שמונה צינורות מנחים (~ 3 ס"מ אורך, ~ 50 מיקרומטר קוטר פנימי, ~ 125 קוטר חיצוני מיקרומטר) עבור כל צד של אזור MC, ולאחר מכן לחתוך אותו לאותו אורך (לפחות 15 מ"מ; איור 1Biv, v).</li>
	<li>חתכו 16 חוטי Ni-chrome (~5 ס"מ אורך) בקוטר 35 מיקרומטר, ואז טענו אותם ברצף לתוך צינורות המנחה, ולאחר מכן מרחו את הדבק כדי לתקן אותם (איור 1Bi, vi, vii).</li>
	<li>הסירו את בידוד החוטים, קשרו ברצף כל חוט חשוף לכל פין מהמחבר שעוקב אחר מפת הערוץ, כמו גם את אלקטרודות הייחוס והארקה, ולאחר מכן צפו באיטיות צבע מוליך על כל פין (איור 1Bviii-x).</li>
	<li>כסו את הפינים באמצעות שרף אפוקסי (איור 1Axi, xii), ולאחר מכן בצעו ציפוי זהב באמצעות בודק עכבה כדי להפחית את העכבה של קצות האלקטרודות ל~350 kOhm (איור 1Bxiii, xiv). הגדר את הפרמטרים של בודק העכבה באופן הבא: −10.08 μA זרם ישר עבור 1 שניות עם תמיסת ציפוי זהב, כולל 5 mM PtCl4.</li>
	<li>לבסוף, הזז את כונן המיקרו למעלה על ידי סיבוב בורג. בדוק את הגודל הכולל של מערכת המיקרו-כונן שהשתנתה כפי שמוצג באיור 1A (אורך של כ-15 מ"מ, רוחב של 10 מ"מ, גובה של 20 מ"מ, ~ 1 גרם משקל). בדקו את המפרטים המפורטים של הלוח הממוחשב והרכיב הניתן להזזה באיור 1Ai, ii.</li>
</ol>2. השתלת מערך אלקטרודות
<ol><li>יש לעקר את ערכות הניתוח, ללבוש כפפות סטריליות וללבוש חלוק לבן סטרילי של רופא לפני תחילת הניתוח.</li>
	<li>כדי להתמודד עם הכאב, השתמש בהזרקה תת עורית (s.c.) של הזרקת meloxicam (5 מ"ג / ק"ג) עבור העכבר בתא אינדוקציה. לאחר מכן מרדימים את העכבר על ידי הזרקה intraperitoneal (כלומר ) של pentobarbital (80 מ"ג / ק"ג) בתא אינדוקציה18,19. החל מינון משלים של pentobarbital (20 מ"ג / ק"ג / שעה) אם רפלקס צביטת הבוהן עדיין קיים.</li>
	<li>תקן את העכבר במנגנון סטריאוטקסי ושמור על טמפרטורת פי הטבעת שלו ב -37 ° C באמצעות בקר טמפרטורה.</li>
	<li>יש למרוח משחת עיניים טטרציקלין על שתי עיני העכבר ולהחליף שוב כפפות סטריליות לפני הניתוח.</li>
	<li>גלחו את פרוות העכבר וחיטאו את אתר הניתוח בשלושה סבבים לסירוגין של פילינג בטאדין ואלכוהול באמצעות אפליקטור סטרילי עם קצוות כותנה במעגלים קונצנטריים המתחילים במרכז ונעים החוצה (איור 2i, ii). בצע חתך קטן בקו האמצע (~ 15 מ"מ) כדי לחשוף את גולגולתו. יש למרוח מיד את הלידוקאין 1% באופן מקומי על שרירי הצוואר לשיכוך כאבים. לאחר מכן, הסירו את שאריות הרקמה באמצעות מספריים, ונקו את הגולגולת באמצעות ניצני כותנה מצופים במי מלח (איור 2iii).</li>
	<li>באמצעות מיקרואלקטרודת זכוכית מלאה בדיו, סמנו את המיקומים הרצויים של MC דו-צדדי להשתלה (איור 2iv, v). בהתבסס על מחקר קודם 20, המיקומים של MC דו צדדי הם כדלקמן: 0.74 מ"מ קדמי לברגמה, ו1.25 מ"מ לרוחב לקו האמצע.</li>
	<li>השתילו ארבעה ברגי נירוסטה (בקוטר 0.8 מ"מ) כדי להגן על מערכת המיקרו-הינע, ולאחר מכן חברו את כל הברגים יחד עם אלקטרודות הייחוס וההארקה, ולאחר מכן כיסו אותם במלט דנטלי מעורב ליצירת קירות (איור 2vi-xi).</li>
	<li>קדח בזהירות שני חורים קטנים (~1.5 מ"מ2) עם מקדח גולגולת בצד שמאל וימין של הגולגולת המתואמת באזורי MC (איור 2xii). השתמש בקואורדינטות הסטריאוטקסיות של MC הדו-צדדי: 0.74 מ"מ קדמי לברגמה, 1.25 מ"מ רוחבי לקו האמצע, ו-0.5 מ"מ גחוני לדורה.</li>
	<li>הסירו את הדורה מאטר מהחורים בזהירות בעזרת מלקחיים עדינים (איור 2xiii).</li>
	<li>הכנס את מערכת המיקרו-כונן למרכז החורים באמצעות מיקרומניפולטור במהירות של 10 מיקרומטר לשנייה (איור 2xiv-xvii).</li>
	<li>מלאו את ג'ל הפטרולאום בדפנות הבטון הדנטלי לאחר שתסיימו את החדרת מערכת המיקרו-דרייב (איור 2xviii).</li>
	<li>חברו את הפלטה התחתונה של מערכת המיקרו-הינע ואת דפנות המלט הדנטלי עם המלט הדנטלי המעורב (איור 2xix)</li>
	<li>לשטוף את החתך עם מלוחים ואחריו טיפול מקומי עם ג'ל המכיל lincomycin hydrochloride ו לידוקאין hydrochloride כדי להקל על כאב לאחר הניתוח.</li>
	<li>סובב את סרט רדיד הנחושת המוליך סביב מערכת המיקרו-כונן המושתלת (איור 2xx).</li>
	<li>העבר את העכבר לכלוב המוחזק בטמפרטורה של 31-33 מעלות צלזיוס ועקוב אחר העכבר להתאוששות מההרדמה.</li>
	<li>אפשר לעכברים להתאושש במשך שבוע אחד עם האכלה נפרדת. בדוק ולטפל בחתך עם 3 ימים של יישום מתמשך של ג'ל המכיל lincomycin hydrochloride ו לידוקאין הידרוכלוריד.</li>
</ol>3. הקלטה רב-ערוצית ב-MC הדו-צדדי בעכברים הנעים בחופשיות
<ol><li>החזיקו את ראשו של עכבר ער בקלילות ובזהירות. הזז במורד מערכי האלקטרודות (~0.1 מ"מ עומק) על-ידי סיבוב הבורג בחלק הנע של מערכת המיקרו-כונן (איור 1Aii) לפחות יום אחד מראש.</li>
	<li>החזק את ראשו של העכבר הער בקלילות ובזהירות. קשרו את מרכז במת הראש ובלון הליום (מלא בערך ב-0.02 ליטר הליום) בעזרת חוט כדי לקזז את משקל במת הראש ומערכת המיקרו-הינע (איור 3A, B).</li>
	<li>לכוד אותות גולמיים באמצעות אלקטרודות ההקלטה והמערכות הרב-ערוציות על ידי דגימה של 30 קילוהרץ בתוכנת ההקלטה, ולאחר מכן דיגיטציה באמצעות ממיר דיגיטלי-אנלוגי (DA) מהמערכות הרב-ערוציות.</li>
	<li>חלץ את אותות ה- LFP מהנתונים הגולמיים על ידי דגימה מחדש ב- 10 קילוהרץ בתוכנת ההקלטה, ולאחר מכן השתמש במסנן חריץ מתוכנת ההקלטה כדי להסיר את רעש הקו של 50 הרץ.</li>
	<li>הקלט נתונים גולמיים במצב יציב מעכבר הנע בחופשיות למשך 60 שניות לפחות. לאחר סיום ההקלטה, הסר באיטיות את החיבור בין במת הראש למערכת המיקרו-כונן והחזיר את העכבר בחזרה לכלוב הביתי שלו.</li>
	<li>אחסן את הנתונים המוקלטים במחשב ונתח אותם במצב לא מקוון (איור 4 ואיור 5).</li>
	<li>לאחר סיום הניסוי, בצע המתת חסד בהתאם להנחיות המכון ולאחר מכן אשר את מיקומי האלקטרודות באמצעות ספק הכוח בפלט 3 V לביצוע נגע אלקטרוליטי של דקה אחת, ולאחר מכן ביצוע ניתוח היסטולוגי. חתכו את מוחו של העכבר לפרוסות של 30 מיקרומטר באמצעות מיקרוטום מקפיא, אספו את מקטעי MC ולאחר מכן לכדו את התמונות במיקרוסקופ (איור 3C, D).</li>
</ol>4. מיון וניתוח ספייק
<ol><li>לחצו על File > Open > קובצי Nev בתוכנת מיון הדוקרנים כדי לפתוח את נתוני הספייק שנדגמו ב-30 קילו-הרץ (איור 4Ai).</li>
	<li>לחץ על מידע כדי לבחור את הערוץ הלא ממוין ולאחר מכן בחר מיין > שנה שיטת מיון > השתמש ב- K-Means. לחץ על הלחצן Valley-Seeking Sort > K-Means Sorting כדי לקבל את היחידות הממוינות (איור 4Aii, iii).</li>
	<li>לחץ על File > Save as, שמור את נתוני הספייק הממוינים עם סיומת שם הקובץ .nev ובחר File > Export Per-Waveform Data כדי לייצא את תוצאות ה-PCA עם סיומת שם קובץ .txt (איור 4Aiv).</li>
	<li>לחץ על File > Import Data > Blackrock File בתוכנה לניתוח הנתונים הנוירופיזיולוגיים כדי לפתוח את קובץ הספייק הממוין (איור 4Bi).</li>
	<li>לחץ על Analysis > Autocorrelograms כדי לקבל את autocorrelogram עבור היחידה שנבחרה, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים כדלקמן: הערך המינימלי X ב- -0.05 שניות, הערך המרבי X ב- 0.05 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Bii, iii).</li>
	<li>טען את נתוני הספייק הממוינים, לחץ על Analysis > Interspike Interval Histograms כדי לקבל את ההיסטוגרמה של מרווח בין ספייק, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים באופן הבא: ערך המרווח המינימלי ב- 0 שניות, ערך המרווח המרבי ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Biv, v).</li>
	<li>לחץ על Analysis > Crosscorrelograms כדי לקבל את הקורללוגרמה הצולבת בין שני אירועי יחידה ממוינים, ולאחר מכן הגדר את אירועי הייחוס והפרמטרים באופן הבא: הערך המינימלי X ב- -0.1 שניות, הערך המרבי X ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 4Bvi, vii).</li>
	<li>לחץ על Results > Numerical Results כדי לשמור את התוצאות של autocorrelogram, היסטוגרמה בין ספייקים ו-cross-correlogram עם סיומות .xls שמות קבצים (איור 4Bviii, ix). נתח את הנתונים וצייר את הגרף.</li>
</ol>5. ניתוח LFP
<ol><li>לחץ על File Import Data > Blackrock File בתוכנה לניתוח הנתונים הנוירופיזיולוגיים כדי לפתוח את נתוני האות הרציפים שנדגמו במהירות של 10 קילוהרץ (איור 5Ai).</li>
	<li>לחץ על Analysis > Spectrum for Continuous כדי לנתח את ספקטרום ההספק של ה-LFP מהערוץ שנבחר. הגדר את הפרמטרים באופן הבא: מספר ערכי התדר ב- 8,192, ערך ה- Tapers המרובים ב- 3-5, הנורמליזציה של אחוז הצפיפות הספקטרלית הכוללת של הספק (PSD), ותחום התדרים בין 1 הרץ ל- 100 הרץ (איור 5Aii, iii).</li>
	<li>לחץ על Analysis > Coherence for Continuous כדי לנתח את הקוהרנטיות עבור שני LFPs מהצד השמאלי והימני של MC. הגדר את ערוץ הייחוס והפרמטרים באופן הבא: חשב בערכי קוהרנטיות, מספר ערכי התדרים ב- 8,192, ערך ה- Multiple Tapers ב- 3-5 וטווח התדרים בין 1 הרץ ל- 100 הרץ (איור 5Aiv, v).</li>
	<li>לחץ על Analysis > Corr. with Cont. Variables כדי לנתח את המתאם בין שני LFPs מצד שמאל וימין של MC. הגדר את ערוץ הייחוס (נתוני LFP) ואת הפרמטרים באופן הבא: הערך המינימלי X ב- 0.1 שניות, הערך המרבי X ב- 0.1 שניות וערך ה- Bin ב- 0.001 (איור 5Avi, vii).</li>
	<li>לחצו על Results > Numerical Results כדי לשמור את תוצאות PSD, הקוהרנטיות והמתאם עם סיומת .xls של שם הקובץ (איור 5Aviii, ix).</li>
	<li>בחר את הערוץ שעבורו יש לחלץ את העקבות המייצגות עבור כל רצועת תדרים, לחץ על ערוך > סינון דיגיטלי של משתנים רציפים כדי לקבל כל רצועת תדרים, ולאחר מכן הגדר את הפרמטרים כדלקמן: Filter Freq. תגובה כ- Bandpass, יישום מסנן בתגובת דחף אינסופית (IIR) Butterworth, וערך סדר המסנן ב- 2. לבסוף, הגדר את טווח התדרים של העניין (איור 5Bi-iv). הערה: טווחי התדרים ששימשו כאן היו כדלקמן: דלתא (δ, 1-4 הרץ), תטא (θ, 5-12 הרץ), בטא (β, 13-30 הרץ), גמא נמוך (γ נמוך, 30-70 הרץ) וגמא גבוה (γ גבוה, 70-100 הרץ) תנודות.</li>
	<li>לנתח את הנתונים ולצייר את הגרף.</li>
</ol>6. קורלציות בין הזינוק ל-LFP
<ol><li>לחץ על קובץ > ייבוא נתונים > קובץ Blackrock בתוכנה לניתוח נתונים נוירופיזיולוגייםכדי לפתוח את נתוני האות הרציפים ונתוני ספייק.</li>
	<li>לחץ על ניתוח > ניתוח קוהרנטיות כדי לנתח את הקוהרנטיות בין הקודרים ל- LFP מהערוץ שנבחר. הגדר את משתנה הייחוס (תזמון ספייק) ואת הפרמטרים באופן הבא: חשב בערכי קוהרנטיות, מספר ערכי התדר ב- 512, ערך ה- Tapers המרובים ב- 3-5 וטווח התדרים מ- 1 הרץ עד 100 הרץ (איור 5Ci, ii).</li>
	<li>לחץ על תוצאות > תוצאות מספריות כדי לשמור את התוצאה של קוהרנטיות שדה הספייק עם סיומת .xls של שם הקובץ (איור 5Ciii, iv).</li>
	<li>לנתח את הנתונים ולצייר את הגרף.</li>
</ol>

הקלטה אלקטרופיזיולוגית חוץ-תאית בקליפת המוח המוטורית של עכברים

<ol>
	<li>Buzs&#225;ki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+extracellular+fields+and+currents--EEG,+ECoG,+LFP+and+spikes.">The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).</li><li>Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronization+of+cortical+activity+and+its+putative+role+in+information+processing+and+learning.">Synchronization of cortical activity and its putative role in information processing and learning.</a> Annual Review of Physiology. 55, 349-374 (1993).</li><li>Arroyo-Garc&#237;a, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+spike-gamma+coupling+of+area+CA3+fast-spiking+interneurons+as+the+earliest+functional+impairment+in+the+App(NL-G-F)+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">Impaired spike-gamma coupling of area CA3 fast-spiking interneurons as the earliest functional impairment in the App(NL-G-F) mouse model of Alzheimer's disease.</a> Molecular Psychiatry. 26 (10), 5557-5567 (2021).</li><li>Ozawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience-dependent+resonance+in+amygdalo-cortical+circuits+supports+fear+memory+retrieval+following+extinction.">Experience-dependent resonance in amygdalo-cortical circuits supports fear memory retrieval following extinction.</a> Nature Communications. 11 (1), 4358 (2020).</li><li>Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arousal+and+locomotion+make+distinct+contributions+to+cortical+activity+patterns+and+visual+encoding.">Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding.</a> Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).</li><li>Beck, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=long-term+dopamine+depletion+causes+enhanced+beta+oscillations+in+the+cortico-basal+ganglia+loop+of+parkinsonian+rats.">long-term dopamine depletion causes enhanced beta oscillations in the cortico-basal ganglia loop of parkinsonian rats.</a> Experimental Neurology. 286, 124-136 (2016).</li><li>Magill, P. J., Bolam, J. P., Bevan, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+activity+in+the+subthalamic+nucleus-globus+pallidus+network+to+cortical+electroencephalogram.">Relationship of activity in the subthalamic nucleus-globus pallidus network to cortical electroencephalogram.</a> Journal of Neuroscience. 20 (2), 820-833 (2000).</li><li>Magill, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+functional+connectivity+within+the+rat+striatopallidal+axis+during+global+brain+activation+in+vivo.">Changes in functional connectivity within the rat striatopallidal axis during global brain activation in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 26 (23), 6318-6329 (2006).</li><li>Rapeaux, A. B., Constandinou, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantable+brain+machine+interfaces:+First-in-human+studies,+technology+challenges+and+trends.">Implantable brain machine interfaces: First-in-human studies, technology challenges and trends.</a> Current Opinion in Biotechnology. 72, 102-111 (2021).</li><li>Tort, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+cross-frequency+couplings+of+local+field+potential+oscillations+in+rat+striatum+and+hippocampus+during+performance+of+a+T-maze+task.">Dynamic cross-frequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (51), 20517-20522 (2008).</li><li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals.">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> Journal of Neurophysiology. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li><li>Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+microdrive+arrays+for+chronic+neural+recordings+in+awake+behaving+mice.">Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (77), e50470 (2013).</li><li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (61), e3568 (2012).</li><li>Lansink, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+split+microdrive+for+simultaneous+multi-electrode+recordings+from+two+brain+areas+in+awake+small+animals.">A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals.</a> Journal of Neuroscience Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).</li><li>Sato, T., Suzuki, T., Mabuchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+multi-electrode+array+design+for+chronic+neural+recording,+with+independent+and+automatic+hydraulic+positioning.">A new multi-electrode array design for chronic neural recording, with independent and automatic hydraulic positioning.</a> Journal of Neuroscience Methods. 160 (1), 45-51 (2007).</li><li>van Daal, R. J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantation+of+Neuropixels+probes+for+chronic+recording+of+neuronal+activity+in+freely+behaving+mice+and+rats.">Implantation of Neuropixels probes for chronic recording of neuronal activity in freely behaving mice and rats.</a> Nature Protocols. 16 (7), 3322-3347 (2021).</li><li>Unakafova, V. A., Gail, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+open-source+toolboxes+for+processing+and+analysis+of+spike+and+local+field+potentials+data.">Comparing open-source toolboxes for processing and analysis of spike and local field potentials data.</a> Frontiers in Neuroinformatics. 13, 57 (2019).</li><li>Mao, L., Wang, H., Qiao, L., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+Nrf2+enhances+the+upregulation+of+nuclear+factor-kappaB+activity,+tumor+necrosis+factor-alpha,+and+matrix+metalloproteinase-9+after+spinal+cord+injury+in+mice.">Disruption of Nrf2 enhances the upregulation of nuclear factor-kappaB activity, tumor necrosis factor-alpha, and matrix metalloproteinase-9 after spinal cord injury in mice.</a> Mediators of Inflammation. 2010, 238321 (2010).</li><li>Jin, Z., Zhang, Z., Ke, J., Wang, Y., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-linked+irisin+prevents+mortality+and+enhances+cognition+in+a+mice+model+of+cerebral+ischemia+by+regulating+Klotho+expression.">Exercise-linked irisin prevents mortality and enhances cognition in a mice model of cerebral ischemia by regulating Klotho expression.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021, 1697070 (2021).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+of+TDP-43+pathology+via+pyramidal+tract+induces+ALS-like+phenotypes+in+TDP-43+transgenic+mice.">Spreading of TDP-43 pathology via pyramidal tract induces ALS-like phenotypes in TDP-43 transgenic mice.</a> Acta Neuropathologica Communications. 9 (1), 15 (2021).</li><li>Cao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gamma+oscillation+dysfunction+in+mPFC+leads+to+social+deficits+in+neuroligin+3+R451C+knockin+mice.">Gamma oscillation dysfunction in mPFC leads to social deficits in neuroligin 3 R451C knockin mice.</a> Neuron. 97 (6), 1253-1260 (2018).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

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<...

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 קליפת המוח מוגדרים מאוד, התוצאות שונות במידה מסוימת ממה שניתן למצוא אצל נבדקים ערים 6,7,8. לכן, משמעותי יותר לזהות פעילות עצבית על פני סקאלות זמן ארוכות וקני מידה מרחביים גדולים במחלות שונות במצב מוחי ער באמצעות אלקטרודות המושתלות במוח. כתב יד זה מספק מידע למתחילים כיצד ליצור את מערכת המיקרו-כונן ולהגדיר את הפרמטרים באמצעות תוכנה נפוצה לחישוב אותות הספייק וה- LFP בצורה מהירה ופשוטה על מנת להתחיל את ההקלטה והניתוח.
אף על פי שרישום לא פולשני של תפקודי מוח, כגון באמצעות אלקטרואנצפלוגרמות (EEGs) ופוטנציאלים הקשורים לאירועים (ERPs) שנרשמו מהקרקפת, נמצא בשימוש נרחב במחקרים בבני אדם ובמכרסמים, לנתוני EEG ו-ERP יש תכונות מרחביות וזמניות נמוכות, ולכן אינם יכולים לזהות את האותות המדויקים המיוצרים על-ידי פעילות סינפטית דנדריטית סמוכה באזור מסוים במוח1. כיום, על ידי ניצול הקלטה רב-ערוצית בבעלי חיים מודעים, פעילות עצבית בשכבות העמוקות יותר של המוח יכולה להירשם באופן כרוני והדרגתי על ידי השתלת מערכת מיקרו-דרייב במוחם של פרימטים או מכרסמים במהלך מבחני התנהגות מרובים 1,2,3,4,5,6,7,8,9 . בקצרה, חוקרים יכולים לבנות מערכת מיקרו-כונן שניתן להשתמש בה למיקום עצמאי של אלקטרודות או טטרודים כדי להתמקד באזורים שונים במוח10,11. לדוגמה, צ'אנג ועמיתיו תיארו טכניקות לרישום קוצים ו-LFPs בעכברים על ידי הרכבת מיקרו-כונן קל וקומפקטי12. בנוסף, גשושיות סיליקון מיקרו-מכונות עם רכיבי אביזרים בהתאמה אישית זמינות באופן מסחרי לרישום נוירונים בודדים מרובים ו-LFPs במכרסמים במהלך משימות התנהגותיות13. למרות שעיצובים שונים שימשו להרכבת מערכות מיקרו-כונן, אלה עדיין זוכים להצלחה מוגבלת מבחינת המורכבות והמשקל של מערכת המיקרו-כונן כולה. לדוגמה, Lansink et al. הראו מערכת מיקרו-כונן רב-ערוצית עם מבנה מורכב להקלטה מאזור מוח יחיד14. Sato et al. דיווחו על מערכת מיקרו-כונן רב-ערוצית המציגה פונקציית מיקום הידראולית אוטומטית15. החסרונות העיקריים של מערכות מיקרו-כונן אלה הם שהם כבדים מדי עבור עכברים לנוע בחופשיות וקשה להרכיב למתחילים. למרות שהקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית הוכחה כטכנולוגיה מתאימה ויעילה למדידת פעילות עצבית במהלך מבחנים התנהגותיים, לא קל למתחילים להקליט ולנתח את האותות הנרכשים על ידי מערכת המיקרו-כונן המורכבת. בהתחשב בכך שקשה להתחיל את כל תהליך הפעולה של ההקלטה החוץ-תאית הרב-ערוצית וניתוח הנתונים בעכברים הנעים בחופשיות16,17, מאמר זה מציג הנחיות פשוטות להצגת התהליך המפורט של יצירת מערכת מיקרו-כונן באמצעות רכיבים והגדרות הזמינים בדרך כלל; הפרמטרים בתוכנה הנפוצה לחישוב אותות הספייק וה- LFP בצורה מהירה ופשוטה מסופקים גם כן. בנוסף, בפרוטוקול זה, העכבר יכול לנוע בחופשיות עקב השימוש בבלון הליום, התורם לקיזוז משקל הראש ומערכת המיקרו-הינע. באופן כללי, במחקר הנוכחי, אנו מתארים כיצד לבנות בקלות מערכת micro-drive ולייעל את תהליכי ההקלטה וניתוח הנתונים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2.54 mm pin header</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>1 x 5</td>
			<td>Applying for the movable micro-drive which can slide on its stulls.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adobe Illustrator CC 2017</td>
			<td>Adobe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To optimize images from GraphPad.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BlackRock Microsystems</td>
			<td>Blackrock Neurotech</td>
			<td>Cerebus</td>
			<td>This systems includes headsatge, DA convert, amplifier and computer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass nut</td>
			<td>Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 brass nut</td>
			<td>The nut fixes the position of screw.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass screw</td>
			<td>Dongguan Gaosi Technology Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 x 11 mm brass screw</td>
			<td>A screw that hold the movable micro-drive.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J</td>
			<td>Guangdong Zhiyuan Biomedical Technology Co., LTD.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>12 weeks of age.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube</td>
			<td>Biosharp</td>
			<td>15 mL; BS-150-M</td>
			<td>To store mice brain with sucrose sulutions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conducting paint</td>
			<td>Structure Probe, Inc.</td>
			<td>7440-22-4</td>
			<td>To improve the lead-connecting quality between connector pins and Ni-wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive copper foil tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>1181</td>
			<td>To reduce interferenc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>2 x 10P</td>
			<td>To connect the headtage to micro-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power supply</td>
			<td>Maisheng</td>
			<td>MS-305D</td>
			<td>A power device for&#160; electrolytic lesion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement</td>
			<td>Shanghai New Century Dental Materials Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To fix the electrode arrays on mouse&#39;s skull after finishing the implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital analog converter</td>
			<td>Blackrock</td>
			<td>128-Channel</td>
			<td>A device that converts digital data into analog signals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy resin</td>
			<td>Alteco</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To cover pins.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To summarize data after analysis.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye scissors</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery or cutting the Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine forceps</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>JiangXi YuYuan Medical Equipment Co.,Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For surgery or assembling the mirco-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezing microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>CM3050 S</td>
			<td>&#160;Cut the mouse&#8217;s brain into slices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary tubing</td>
			<td>Zhengzhou INNOSEP Scientific Co., Ltd.</td>
			<td>TSP050125</td>
			<td>To&#160; serve as the guide tubes for Ni-chrome wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass microelectrode</td>
			<td>Sutter Instrument Company</td>
			<td>BF100-50-10</td>
			<td>To mark the desired locations for implantation using the filled ink.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism 7</td>
			<td>GraphPad Software</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To analyze and visualize the results.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guide-tube</td>
			<td>Polymicro technologies</td>
			<td>1068150020</td>
			<td>To load Ni-chrome wires.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headstage</td>
			<td>Blackrock</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A tool of transmitting signals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helium balloon</td>
			<td>Yili Festive products Co., Ltd.</td>
			<td>24 inch</td>
			<td>To offset the weight of headstage and micro-drive system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ink</td>
			<td>Sailor Pen Co.,LTD.</td>
			<td>13-2001</td>
			<td>To mark the desired locations for implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine tincture</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To disinfect mouse&#39;s scalp.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lincomycin in Hydrochloride and Lidocaine&#160; hydrochloride gel</td>
			<td>Hubei kangzheng pharmaceutical co., ltd.</td>
			<td>10g</td>
			<td>A drug used to reduce inflammation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meloxicam</td>
			<td>Vicki Biotechnology Co., Ltd.</td>
			<td>71125-38-7</td>
			<td>To reduce postoperative pain in mice.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulators</td>
			<td>Scientifica</td>
			<td>Scientifica IVM Triple</td>
			<td>For electrode arrays implantation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope&#160;</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>ECLIPSE Ni-E</td>
			<td>&#160;Capture the images of brain sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nanoZ impedance tester</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>nanoZ</td>
			<td>To measure impedance or performing electrode impedance spectroscopy (EIS) for multichannel microelectrode arrays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuroExplorer</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>NeuroExplorer</td>
			<td>A tool for analyzing the electrophysiological data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuroExplorer&#160;</td>
			<td>Plexon, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-chrome wire</td>
			<td>California Fine Wire Co.</td>
			<td>M472490</td>
			<td>35 &#956;m Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Offline Sorter</td>
			<td>Plexon</td>
			<td>Offline Sorter</td>
			<td>A tool for sorting the recorded multi-units.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCB board</td>
			<td>Hangzhou Jiepei Information Technology Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Computer designed board.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3761</td>
			<td>To anesthetize mice.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital sodium</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>57-33-0</td>
			<td>To anesthetize the mouse.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Longer</td>
			<td>BT100-1F</td>
			<td>A device used for perfusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyformaldehyde&#160;</td>
			<td>Sangon Biotech</td>
			<td>A500684-0500</td>
			<td>The main component of fixative solution for fixation of mouse brains&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PtCl4</td>
			<td>Tianjin Jinbolan Fine Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>13454-96-1</td>
			<td>Preparation for gold plating liquid.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To clean the mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>Suzhou Xinye Electronics Co., Ltd.</td>
			<td>2 mm diameter</td>
			<td>Applying for ground and reference electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skull drill</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>78001</td>
			<td>To drill carefully two small holes on mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel screws</td>
			<td>YOUXIN Electronic Co., Ltd.</td>
			<td>M0.8 x 2</td>
			<td>To protect the micro-drive system and link the ground and reference electrodes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic apparatus</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>68513</td>
			<td>To perform the stereotaxic coordinates of bilateral motor cortex.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Damao</td>
			<td>57-50-1</td>
			<td>To dehydrate the mouse brains&#160; after perfusion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Henkel AG &#38; Co.</td>
			<td>PSK5C</td>
			<td>To fix the guide tube and Ni-chrome wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>TCAT-2</td>
			<td>To maintain mouse&#39;s rectal temperature at 37&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetracycline eye ointment</td>
			<td>Guangdong Hengjian Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To protect the mouse&#39;s eyes during surgery.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thread</td>
			<td>Rapala</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To link ballon and headstage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaseline</td>
			<td>Unilever plc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To cover the gap between electrode arrays and mouse&#39;s skull.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multichannel extracellular recording in freely moving mice

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.

The local field potential (LFP), an important component of extracellular signals, reflects the synaptic activity of large populations of neurons, which form the neural code for multiple behaviors1. Spikes generated by neuronal activity are considered to contribute to the LFP and are important for neural coding2. Alterations in spikes and LFPs have been proven to mediate several brain diseases, such as Alzheimer&#39;s disease, as well as emotions such as fear, etc.3,4. It is worth noting that many studies have highlighted that spike activity significantly differs between awake and anesthetized states in animals5. Although recordings in anesthetized animals offer an opportunity to assess LFPs with minimal artifacts in highly defined cortical synchronization states, the results differ to some extent from what can be found in awake subjects6,7,8. Thus, it is more meaningful to detect neural activity over long time scales and large spatial scales in various diseases in an awake brain state using electrodes implanted in the brain. This manuscript provides information for beginners on how to make the micro-drive system and set the parameters using common software for computing the spike and LFP signals in a fast and straightforward way in order to get the recording and analysis started.
Although the non-invasive recording of brain functions, such as by using electroencephalograms (EEGs) and event-related potentials (ERPs) recorded from the scalp, has been used extensively in human and rodent studies, EEG and ERP data have low spatial and temporal properties and, thus, cannot detect the precise signals produced by nearby dendritic synaptic activity within a specific brain area1. Currently, by taking advantage of multichannel recording in conscious animals, neural activity in the deeper layers of the brain can be recorded chronically and progressively by implanting a micro-drive system into the brains of primates or rodents during multiple behavioral tests1,2,3,4,5,6,7,8,9. Briefly, researchers can construct a micro-drive system that can be used for the independent positioning of the electrodes or tetrodes to target different parts of the brain10,11. For example, Chang et al. described techniques to record spikes and LFPs in mice by assembling a light and compact micro-drive12. In addition, micro-machined silicon probes with custom-made accessory components are commercially available for recording multiple single neurons and LFPs in rodents during behavioral tasks13. Although various designs have been used for assembling micro-drive systems, these still have limited success in terms of the complexity and weight of the whole micro-drive system. For example, Lansink et al. showed a multichannel micro-drive system with a complex structure for recording from a single brain region14. Sato et al. reported a multichannel micro-drive system displaying an automatic hydraulic positioning function15. The main disadvantages of these micro-drive systems are that they are too heavy for mice to move freely and are difficult to assemble for beginners. Although multichannel extracellular recording has been shown to be a suitable and efficient technology for measuring neural activity during behavioral tests, it is not easy for beginners to record and analyze the signals acquired by the complex micro-drive system. Given that it is difficult to get the entire operation process of the multichannel extracellular recording and data analysis started in freely moving mice16,17, this present article presents simplified guidelines to introduce the detailed process of making the micro-drive system using commonly available components and settings; the parameters in the common software for computing the spike and LFP signals in a fast and straightforward way are also provided. Additionally, in this protocol, the mouse can move freely due to the use of a helium balloon, which contributes to offsetting the weight of headstage and micro-drive system. Generally, in the present study, we describe how to easily build a micro-drive system and optimize the processes of recording and data analysis.

מחבר זרקור: התקדמות בהקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית לחקר פעילות עצבית בעכברים הנעים בחופשיות 

הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות

We aim to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signal with behaviors. Multichannel extracellular recording by the micro-drive system has been shown to be a suitable and a efficient technology for neural activity during behavioral tests. Multichannel recording in free-moving mice has been deemed to be a useful technology in neuroscience studies, but it's still quite challenging for beginners to acquire and analyze the signals.We introduced how to perform the multichannel extracellular recording in freely-moving mice with a more steady and lightweight micro-drive system, and optimize the processes of recording and data analysis for the beginners. We are going to increase the number of channels and reduce the volume of micro-driver system in a new version.

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...

Watch this Scientific Journal Video about Advancements in Multichannel Extracellular Recording for Studying Neuronal Activity in Freely Moving Mice at JoVE.com

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.

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by ...

אנו שואפים לחשוף את התכונות של ירי עצבי ולרשת פוטנציאלי שדה מקומיים בעכברים מתנהגים המבצעים משימות ספציפיות על ידי התאמת האות האלקטרופיזיולוגי עם התנהגויות. הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית על ידי מערכת המיקרו-דרייב הוכחה כטכנולוגיה מתאימה ויעילה לפעילות עצבית במהלך מבחנים התנהגותיים. הקלטה רב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות נחשבה לטכנולוגיה שימושית במחקרים במדעי המוח, אך עדיין מאתגר למדי למתחילים לרכוש ולנתח את האותות.הצגנו כיצד לבצע את ההקלטה החוץ-תאית הרב-ערוצית בעכברים הנעים בחופשיות עם מערכת מיקרו-כונן יציבה וקלת משקל יותר, ולמטב את תהליכי ההקלטה וניתוח הנתונים למתחילים. אנחנו הולכים להגדיל את מספר הערוצים ולהפחית את נפח מערכת מיקרו-דרייבר בגרסה חדשה.

multichannel-extracellular-recording-in-freely-moving-mice

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multichannel Extracellular Recording in Freely Moving Mice

1.9K Views.  South China Normal University. אנו שואפים לחשוף את התכונות של ירי עצבי ולרשת פוטנציאלי שדה מקומיים בעכברים מתנהגים המבצעים משימות ספציפיות על ידי התאמת האות האלקטרופיזיולוגי עם התנהגויות. הקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית על ידי מערכת המיקרו-דרייב הוכחה כטכנולוגיה מתאימה ויעילה לפעילות עצבית במהלך מבחנים התנה...

Video: מחבר זרקור: התקדמות בהקלטה חוץ-תאית רב-ערוצית לחקר פעילות עצבית בעכברים הנעים בחופשיות 

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signals with spontaneous and/or specific behavior. This technique represents a valuable tool in studying the neuronal network activity underlying these behaviors. The article provides a detailed and complete procedure for electrode implantation and consequent extracellular recording in free-moving conscious mice. The study includes a detailed method for implanting the microelectrode arrays, capturing the LFP and neuronal spiking signals in the motor cortex (MC) using a multichannel system, and the subsequent offline data analysis. The advantage of multichannel recording in conscious animals is that a greater number of spiking neurons and neuronal subtypes can be obtained and compared, which allows the evaluation of the relationship between a specific behavior and the associated electrophysiological signals. Notably, the multichannel extracellular recording technique and the data analysis procedure described in the present study can be applied to other brain areas when conducting experiments in behaving mice.

The protocol describes the methodology of extracellular recording in the motor cortex (MC) to reveal extracellular electrophysiological properties in freely moving conscious mice, as well as the data analysis of local field potentials (LFPs) and spikes, which is useful for evaluating the network neural activity underlying behaviors of interest.

Micro-Drive System Assembly and Electrode Array Implantation for Multichannel Recording in Mice

Begin by assembling the Microdrive system. Connect two computer-designed boards using two stulls and a screw that holds the movable Microdrive, and attach the connector to one board. Ensure the Microdrive can carry two sets of eight guide tubes for each side of the motor cortex or MC region.Cut the guide tubes to the same length. Cut 16 nichrome wires, each measuring approximately five centimeters long and 35 micrometers in diameter. Load the wires into the guide tubes and apply glue to fix them.Strip the wire insulation and twine each exposed wire to each pin from the connector following the channel map and the reference and ground electrodes, then slowly coat conducting paint onto each pin. Cover the pins using epoxy resin, then perform gold plating via an impedance tester to reduce the impedance of the electrode tips to approximately 350 kiloohms. For electrode array implantation, fix the anesthetized mouse in a stereotaxic apparatus and use a temperature controller to maintain its rectal temperature at 37 degrees Celsius.Then make a small midline incision to expose the skull. Remove the residual tissue using scissors and clean the skull with sterile saline-soaked cotton buds. Using a glass microelectrode filled with ink, mark the desired locations of the bilateral MC for implantation.Next, using a skull drill, carefully drill two small holes on both the left and right sides of the coordinated skull in the MC regions. Gently remove the dura mater from the holes with fine forceps. Then insert the Microdrive system into the center of the holes, using a micromanipulator at 10 micrometers per second.After finishing the insertion, fill the petroleum jelly into the dental cement walls and join the bottom plate of the Microdrive system and the dental cement walls with the mixed dental cement.

הרכבת מערכת Micro-Drive והשתלת מערך אלקטרודות להקלטה רב-ערוצית בעכברים

Multichannel Recording in the Bilateral MC in Free-Moving Mice and Neurophysiological Data Analysis

For the multi-channel recording, move down the electrode arrays by twisting the screw on the movable part of the micro-drive system one day in advance. Hold the head of an awake mouse lightly and carefully. Then, link the center of the head stage and a helium balloon with a thread to offset the weight of the head stage and the micro-drive system.Capture raw signals using the recording electrodes and multi-channel systems by sampling at 30 kilohertz in the recording software. Then digitize using a digital analog converter from the multi-channel systems. Extract the local field potential, or LFP signals, from the raw data by re-sampling at 10 kilohertz.Then, using a notch filter, remove the 50-hertz line noise. For spike sorting and analysis, in the spike sorting software, click on File, then Open, and nev files to open the spike data sampled at 30 kilohertz. Click on Info to select the unsorted channel.Then choose Sort, Change Sort Method, and Use K-Means. Press the button Valley Seeking Sort, then K-Means Sorting to obtain the sorted units. Next, in the neurophysiological data analysis software, open the sorted spike file by clicking on File, Import Data, and BlackRock File.To obtain the autocorrelogram for the selected unit, click on Analysis, then Autocorrelograms, and set the parameters. Load the sorted spike data. Then, click on Analysis, and Interspike Interval Histograms to obtain the interspike interval histogram, and then set the desired parameters.Click on Analysis, then Crosscorrelograms to obtain the crosscorrelogram between two sorted unit events. And then set the reference events and parameters. For LFP analysis, click on File, Import Data, and BlackRock File, to open the continuous signal data sampled at 10 kilohertz.Then, by clicking Analysis and Spectrum for Continuous, analyze the power spectrum for the LFP from the selected channel. Next, click on Analysis, then Coherence for Continuous to analyze the coherence for two LFPs from the left and right sides of the MC.Then, click on Analysis, followed by Correlation with Continuous Variables to analyze the correlation between two LFPs from the left and right sides of the MC.Once done, click on Results, then Numerical Results to save the Power Spectrum Density, Coherence, and Correlation with a xls file name extension. To analyze correlations between the spike and LFP, click on File, then Import Data and BlackRock File to open the continuous signal data and spike data.Then, click on Analysis and Coherence Analysis to analyze the coherence between the spikes and LFP from the selected channel. Finally, click on Results, then Numerical Results to save the results of the spike field coherence with a xls file name extension. The valley width and waveform duration of the units in the MC of the mouse showed that both the valley width and waveform duration of the MC putative pyramidal neurons in mice are higher than those of the putative interneurons.The crosscorrelogram between putative pyramidal neurons and interneurons indicated that the putative pyramidal neurons spiking occurs before the putative interneurons with a window of 18 milliseconds. In the LFP analysis, the LFPs of the left and right MC in normal mice were similar in the power spectrum, suggesting synchronized activities between the left and right MC.Further, the coherence and correlation between the left and right MC were calculated. The curve of spike field coherence in the MC of a normal mouse showed a stronger low gamma coherence for the putative interneurons compared to the pyramidal neurons.