Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

Riepilogo

Il protocollo descrive la metodologia di registrazione extracellulare nella corteccia motoria (MC) per rivelare le proprietà elettrofisiologiche extracellulari in topi coscienti che si muovono liberamente, nonché l'analisi dei dati dei potenziali di campo locale (LFP) e dei picchi, utile per valutare l'attività neurale della rete alla base dei comportamenti di interesse.

Abstract

Il protocollo ha lo scopo di scoprire le proprietà del firing neuronale e dei potenziali di campo locale (LFP) di rete in topi che si comportano svolgendo compiti specifici, correlando i segnali elettrofisiologici con il comportamento spontaneo e/o specifico. Questa tecnica rappresenta un valido strumento per studiare l'attività della rete neuronale alla base di questi comportamenti. L'articolo fornisce una procedura dettagliata e completa per l'impianto di elettrodi e la conseguente registrazione extracellulare in topi coscienti che si muovono liberamente. Lo studio include un metodo dettagliato per l'impianto degli array di microelettrodi, l'acquisizione dei segnali LFP e spiking neuronali nella corteccia motoria (MC) utilizzando un sistema multicanale e la successiva analisi dei dati offline. Il vantaggio della registrazione multicanale negli animali coscienti è che è possibile ottenere e confrontare un numero maggiore di neuroni spiking e sottotipi neuronali, il che consente di valutare la relazione tra un comportamento specifico e i segnali elettrofisiologici associati. In particolare, la tecnica di registrazione extracellulare multicanale e la procedura di analisi dei dati descritta nel presente studio possono essere applicate ad altre aree cerebrali quando si conducono esperimenti su topi comportamentali.

Introduzione

Il potenziale di campo locale (LFP), una componente importante dei segnali extracellulari, riflette l'attività sinaptica di grandi popolazioni di neuroni, che formano il codice neurale per comportamenti multipli¹. Si ritiene che i picchi generati dall'attività neuronale contribuiscano alla LFP e siano importanti per la codifica neurale². È stato dimostrato che le alterazioni dei picchi e delle LFP mediano diverse malattie cerebrali, come il morbo di Alzheimer, così come le emozioni come la paura, ^ecc.3,4. Vale la pena notare che molti studi hanno evidenziato che ....

Protocollo

Tutti i topi sono stati ottenuti commercialmente e mantenuti in un ciclo di 12 ore di luce/12 ore di buio (luce accesa alle 08:00 ora locale) a una temperatura ambiente di 22-25 °C e un'umidità relativa del 50%-60%. I topi avevano accesso a una fornitura continua di cibo e acqua. Tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con le Linee guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio della South China Normal University e approvati dal Comitato Etico Istituzionale per gli Animali. Per gli esperimenti sono stati utilizzati topi maschi C57BL/6J di età compresa tra 3 e 5 mesi.

1. Assemblaggio del sistema di microazioname....

Discussione

La registrazione multicanale nei topi che si muovono liberamente è stata considerata una tecnologia utile negli studi di neuroscienze, ma è ancora piuttosto difficile per i principianti registrare e analizzare i segnali. Nel presente studio, forniamo linee guida semplificate per la realizzazione di sistemi di micro-azionamento e l'esecuzione dell'impianto di elettrodi, nonché procedure semplificate per l'acquisizione e l'analisi dei segnali elettrici tramite software di smistamento dei picchi e software per l.......

Materiali

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.