Un metodo integrato per la creazione di optrodi elettrofisiologici flessibili e convenienti per la registrazione in vivo multi-regione

Riepilogo

Abbiamo sviluppato un approccio semplificato ed economico per la fabbricazione di elettrodi e condotto registrazioni di segnali su più regioni in topi che si muovono liberamente. L'utilizzo dell'optogenetica, insieme all'elettrofisiologia multiregionale e alla registrazione del segnale del calcio, ha permesso la rivelazione delle attività neuronali in tutte le regioni nel modello di accensione delle crisi.

Abstract

L'epilessia è un disturbo neurologico caratterizzato da scariche anomale sincronizzate che coinvolgono più regioni del cervello. Le lesioni focali facilitano la propagazione dei segnali epilettici attraverso i circuiti neurali associati. Pertanto, la registrazione in vivo del potenziale di campo locale (LFP) dalle regioni cerebrali critiche è essenziale per decifrare i circuiti coinvolti nella propagazione delle crisi. Tuttavia, i metodi attuali per la fabbricazione e l'impianto di elettrodi mancano di flessibilità. Qui presentiamo un pratico dispositivo progettato per registrazioni elettrofisiologiche (LFP ed elettroencefalografia [EEG]) in più regioni. Inoltre, abbiamo integrato perfettamente la manipolazione optogenetica e la registrazione della segnalazione del calcio con la registrazione LFP. Durante le crisi epilettiche sono stati osservati robusti post-scarichi in diverse regioni separate, accompagnati da un aumento della segnalazione del calcio. L'approccio utilizzato in questo studio offre una strategia conveniente e flessibile per le registrazioni neurali sincrone in diverse regioni del cervello. Ha il potenziale per far progredire la ricerca sui disturbi neurologici fornendo approfondimenti sui profili neurali di più regioni coinvolte in questi disturbi.

Introduzione

L'epilessia è una condizione neurologica comune caratterizzata da convulsioni ricorrenti, che si manifestano come convulsioni, disturbi sensoriali e perdita^{di coscienza.} I meccanismi fisiopatologici alla base dell'epilessia sono complessi e coinvolgono più regioni cerebrali interconnesse ^2,3. I recenti progressi nel campo del neuroimaging hanno fatto luce sulle reti su larga scala coinvolte nell'epilessia ^4,5. Tuttavia, la comprensione degli intricati circuiti e meccanismi di rete alla base dell....

Protocollo

Questo protocollo ha ricevuto l'approvazione dal Comitato per la cura e l'uso degli animali dell'Università di Fudan ed è stato condotto seguendo le linee guida e i regolamenti progettati dalla Guida del National Institutes of Health per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Sono state implementate tutte le misure possibili per ridurre al minimo il numero di animali utilizzati in questo studio. Il tempo necessario per eseguire ogni passaggio è incluso nei rispettivi passaggi.

1. Preparazione degli elettrodi (Figura 1)

1. Tagliare....

Discussione

Qui, abbiamo impiegato un dispositivo optrode autocostruito per la registrazione del segnale neurale in vivo in più regioni. La fattibilità di questo sistema per la stimolazione optogenetica simultanea, la registrazione del segnale del calcio e la registrazione elettrofisiologica è stata convalidata. Il metodo di preparazione degli elettrodi qui descritto è efficiente ed economico. Secondo il disegno sperimentale, potremmo registrare segnali da regioni cerebrali rilevanti. L.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
8-32 adapter	Plexon	Custom ordered	Connect the female connector and headstage
AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry	Taitool Bioscience	S0371-9	4 x 1012 VG/mL
AAV-hsyn-Gcamp6m	Taitool Bioscience	S0471-9	4 x 1012 VG/mL
DAPI	Sigma	236276	Titered 1:500
Dental Cement	New Century Dental	430205
Electrophysiological recordings system	Plexon	Omniplex
Enameled wire	N/A	Custom ordered	Diameter = 0.2 mm
Female connector	N/A	Custom ordered	1.25 mm pitch
Glue	Loctite	45282
Laser	Changchun New Industries	BH81563	635 nm
MATLAB	MathWorks	R2021b
Microdrill	RWD	78001
Multichannel fiber photometry	ThinkerTech	FPS-SS-MC-LED
Optical fiber	Xi'an Bogao	L-200UM	Select the appropriate fiber length based on the depth of the targeted brain regions.
PFA-Coated Tungsten wire	A-M System	795500	Bare 0.002"; Coated 0.0040"
Power meter	Thorlabs	PM100D
Stereotaxic Fxrame	RWD	68807
Tissue adhesive	3M	1469SB