We thank members of the Wilson lab for their helpful advice on the fabrication method.
This work was supported by the Simons Foundation, a NIH pathway to independence career award from the NINDS and a NARSAD Young Investigator Award (to M.M.H.) as well as grants from the NIH (to M.A.W.).

1. finalità di progettazione <ol><li> Identificare la regione del cervello di scelta (nucleo genicolato laterale (LGN, talamo visivo)), scorrendo attraverso le sezioni sagittali delle elettroniche atlante del cervello del mouse. </li><li> Ad coordinate A / P (-2.3 - -2.7 mm), la LGN è più ampia. Utilizzare questa regione per progettare la parte inferiore dell&#39;unità (pezzi in basso). NOTA: Un totale di 8 elettrodi indipendentemente mobili può essere utilizzato per mirare LGN (4-6 elettrodi renderà al LGN, 2-4 elettrodi vengono aggiunti per compensare errori di impianto, Figura 1A). </li><li> In Solidworks, disegnare uno schizzo del corpo disegno (Figura 1B) nel piano frontale. Fare clic su schizzo, e quindi utilizzare combinazione di linee e curve per disegnare uno schizzo che includerà i contorni per la base dell&#39;unità, maniglie e poliammide mezze slot, come mostrato. Verificare che il profilo non contiene alcun gap aperti. Quindi fare clic su Esci dallo schizzo. </li><li> Avanti, selezionare sia i piani anteriore destro e, quindi fare clic su &quot;Create Axis &quot;. Quindi, creare il design del modello 3D del corpo ruotando il evidenziata blu contorno schizzo (Figura 1B) 360 °. Nel menu funzioni, fare clic su &quot;rivoluzione Estrusione / Base&quot;. Scegliere la linea mediana come asse di rivoluzione. Nella sezione dei parametri, sotto la direzione 1 cliccare cieco, e sotto l&#39;angolo selezionate 360.00 gradi. Nella sezione contorni selezionato, verificare che l&#39;azzurro ha evidenziato contorno è quello selezionato. </li><li> Crea un poliimmide half-slot by revolving rosso evidenziato contorni 13 ° (Figura 1C, alto a sinistra). I passaggi sono identici a 1.4 sopra tranne che per la specifica angolazione </li><li> Creare un&#39;unità gestisce ruotando il contorno verde 15 ° (Figura 1C, in alto a destra). </li><li> Creare la seconda maniglia dell&#39;unità utilizzando la funzione di modello circolare (Figura 1C, in basso a sinistra). Nel menu funzioni, fare clic su &quot;Pattern circolare&quot;. In Parametri, scegliere la linea mediana come asse di rivoluzione. Selezionare 180.00 gradi come l&#39;angolo, e 2 come il numero di istanze. Assicurarsi che la prima maniglia è selezionato in &quot;Funzioni per modello&quot;. </li><li> Crea sedici poliimmide mezze slot utilizzando la funzione di modello circolare (Figura 1C, in basso a sinistra). Eseguire movimenti simili a 1,7, ma selezionare la poliimmide primo semestre slot come le &quot;Funzioni da ripetere&quot;. L&#39;angolo è di 22,5 ° e il numero di istanze sono 16 (Nota: questo è solo 360 ° diviso per il numero di volte che si desidera modello la funzione) </li><li> Creare un nuovo piano su cui disegnare la presa poliimmide. Raggiungere questo obiettivo facendo clic su &quot;Inserisci&quot; nel menu principale. Fare clic su &quot;Geometria di riferimento&quot;, Selezionare le due facce di slot e mezzo in poliammide, e quindi fare clic su &quot;Crea nuovo piano&quot;; (Figura 1D, in alto) </li><li> Creare il ricettacolo microdrive (il foro della vite, poliimmidi foro e guida anti-torsione (Figura 1D, in basso). Raggiungere questo con la creazione diuno schizzo che racchiude tutte queste caratteristiche sul nuovo piano creata in 1.9. Si noti che per le guide anti-coppia, definiscono un asse di mezzeria tra i due lati delle migliori slot poliammide. Poi, disegnare le guide anti-coppia creando due cerchi perpendicolari alla linea centrale, i cui centri sono 1 raggio a parte, e poi tagliare il contorno centrale. </li><li> Nel menu Funzioni, cliccare su &quot;Estrusione Estrusione / Base&quot; per creare la guida antitorque e scegliere una estrusione cieco di 10 mm che vanno verso l&#39;alto e di 2 mm di andare verso il basso. Per il foro della vite e il foro poliimmide, clicca su &quot;cut Extrude&quot;, e scegliere sei millimetri cieco, e un paio di mm che vanno verso l&#39;alto per entrambi (Figura 1E, a sinistra). </li><li> Motivo presa micro-drive 16x, utilizzando il centro come asse di rivoluzione (22,5 °, 16 casi, pari spaziatura), (Figura 1E, a destra) </li><li> Sulla sommità del manico, disegnare una casella 3 x 3 mm a partire dalla punta centro del manico rigido, di fronte alla centraleXIS. Estrudere questo 2 mm verso l&#39;alto utilizzando la funzione &quot;Extrude Boss&quot;. Disegnare cerchi di diametro 1 mm nei punti in cui le viti della BEI andrà avanti. In seguito, fare 1,5 millimetri &quot;Extrude Cut&quot; per fare un buco. Quindi, il modello di scatola e foro due volte utilizzando la funzione di pattern circolare (overlay di testo: 180 °, 2 casi, pari spaziatura, su asse centrale). </li><li> Utilizzare le dimensioni (in millimetri) in Figura 1F per disegnare un pezzo schizzo superiore. Utilizzare il &quot;Estrusione Estrusione / Base&quot; per fare un modello 3D di esso. NOTA: Dopo queste operazioni la progettazione dell&#39;unità è completo. Il corpo unità fisica è creato attraverso il processo di stereolitografia. Ci sono un certo numero di aziende che offrono la stampa stereolitografia basato su file STL. Si consiglia di servizi in grado di stampare in plastica dura (come Accura® 55), con una risoluzione minima di almeno 0,1 mm. </li></ol> 2 Preparazione dei Componenti Hyperdrive <ol><li> Disporre una piccola(: &#39;. / 0116&#39; ID / OD 0,0071 &#39;&#39;; parete: 0,00225) pezzo di nastro biadesivo su una superficie piana e tagliare il numero necessario di 31 tubi di poliimmide G a circa 8 centimetri (Figure 2A - 2B) . </li><li> Disporre il primo strato di tubi guida sul nastro biadesivo, avendo cura di posizionare i tubi di guida il più vicino possibile l&#39;uno all&#39;altro sul nastro. Tamponare una piccola quantità di sottile, cianoacrilato colla sopra lo strato di poliimmidi. (Figura 2C) </li><li> Rapidamente stendere un secondo strato di poliimmidi (Figura 2D). </li><li> Creare un segnaposto in fibra ottica utilizzando una cannula 26 G. Assicurarsi che questo è lubrificato con un lubrificante a base di Teflon prima di essere incorporate nel complesso (Figura 2E). </li><li> Applicare una linea di epossidico 4-5 mm di lunghezza perpendicolare al fascio poliimmide (Figura 2F). Una volta che la resina è indurita (2-3 ore), rimuovere il nastro dal livello inferiore e reepoxy l&#39;altro lato. Dopo che la resina è indurita nuovamente, il G cannula 26 può essere rimosso e il costrutto tagliato a metà con una lama di rasoio (figura 2G), risultando in due matrici poliimmidi, ognuno dei quali può essere utilizzato per una hyperdrive (Figura 2H). </li><li> Stampate il modello cono su un foglio di carta trasparente e tagliare una corrispondente foglio di alluminio pesante dazio (Figure 3A - 3C). </li><li> Applicare uno strato di resina epossidica per il foglio di alluminio e applicare rapidamente la carta della trasparenza. Utilizzo di un oggetto pesante o un tassello di legno, appianare la resina epossidica in modo che sia distribuito uniformemente (Figura 3D). </li><li> Ritagliare il modello di cono e serrare insieme usando un coccodrillo. Infine, usare un&#39;altra piccola quantità di resina epossidica per fissare in modo permanente i pezzi (Figura 3E). </li></ol> 3 Montaggio finale del Microdrive <ol><li> Fissare la BEI per il corpo rigido, E reinserire il 26 G cannula attraverso la matrice tubo di guida poliimmide. Allineare la matrice poliimmide con il corpo dell&#39;unità utilizzando il foro in fibra ottica della BEI per garantire che i tubi di guida sono perpendicolari alla BEI ed epossidiche la matrice al corpo dell&#39;unità avendo cura di garantire che nessun epossidico scorre nei tubi guida o nella corpo rigido (Figure 4A - 4C). </li><li> Mappa ciascun tubo di guida nella matrice poliimmide ad una corrispondente staffa sulla parete interna del corpo di trascinamento. Far scorrere un piccolo anello di 33 G poliimmide su ogni tubo di guida e nel supporto e applicare una piccola quantità di colla cianoacrilato apporre ogni tubo di guida. (Figure 4D - 4E) Infine, epossidici tutto l&#39;apparato alla parete interna del corpo di trascinamento e tagliare le poliimmidi modo che sporgono sopra il labbro interno (figure 4F - 4G). </li><li> Costruire un gruppo di microdrive mettendo una delle custom-bviti ostruito attraverso il foro centrale di un pezzo superiore seguito da una delle sorgenti 5 mm. Spostare il foro esterno del pezzo superiore su una delle rotaie, e guidare delicatamente la vite. Guidare la vite fino alla primavera raggiunge la sua lunghezza minima compresso. (Figure 4H - 4I) Ripetere questa procedura per ogni guida / Microdrive (figura 4J). </li><li> Girare l&#39;array di unità a testa in giù e scattare una foto della matrice tubo di guida. Questa immagine sarà utilizzata per mappare la posizione del tubo di guida corrispondente a ciascun microdrive (Figura 4K). </li><li> Inserire un tubo in poliimmide (0.005 &#39;) in ogni provetta guida dal fondo della base dell&#39;unità. Sia il tubo portante estende 1-2 mm dalla parte superiore del microdrive completamente abbassata e registrare sulla fotografia l&#39;identità del corrispondente micro-unità. (Figure 4L - 4M) </li><li> Resina epossidica il tubo poliimmide al supporto microdrive, facendo attenzione a non let epossidica correre attraverso il microdrive sulla molla o vite (figure 4N, 4P - 4Q). </li><li> Abbassare completamente tutti i Microdrive. Tagliare tutte le provette polyimide a filo nella parte inferiore della matrice poliimmide (Figura 4O). </li><li> Montare la scheda di interfaccia elettrodo alla base dell&#39;unità utilizzando due # 00-90 x 3/16 &#39;&#39; viti (Figura 4R). NOTA: A questo punto l&#39;array di unità è pronta per essere caricato con stereotrodes o tetrodi. Per i dettagli sulla costruzione tetrodo e carico, vedere 10. La base dell&#39;unità stampata e le Microdrive sono stati progettati in SolidWorks 2011 software 3D CAD: link per scaricare i file SolidWorks. </li><li> Dopo il caricamento, invertire l&#39;unità e con attenzione abbassare il cono di schermatura sopra l&#39;unità in modo che solo il pezzo inferiore sporge. Fissare il cono schermatura dal epoxying cono al corpo rigido. </li><li> Dopo il cono è attaccato, una piccola striscia di lunghezzafilo di acciaio inossidabile (.008 &#39;&#39; Bare, 0,011 &#39;&#39; Coated) e il pin alla BEI. Gratta l&#39;, parte interna in alluminio del cono con un ago e mettere a terra il filo di acciaio al cono con vernice argento. Una volta che la vernice argento si è asciugata, rafforzare con una piccola quantità di resina epossidica. In alternativa, il filo di acciaio può essere direttamente collegato al cono con una piccola quantità di resina epossidica conduttiva (MG Chemicals, Surrey, Canada). </li></ol>

<ol>
	<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Fenno, L., Yizhar, O., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+and+application+of+optogenetics.">The development and application of optogenetics.</a> Annu Rev Neurosci. 34, 389-412 (2011).</li><li>Alexander, G. 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=Remote+control+of+neuronal+activity+in+transgenic+mice+expressing+evolved+G+protein-coupled+receptors.">Remote control of neuronal activity in transgenic mice expressing evolved G protein-coupled receptors.</a> Neuron. 63, 27-39 (2009).</li><li>Halassa, M. 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=Selective+optical+drive+of+thalamic+reticular+nucleus+generates+thalamic+bursts+and+cortical+spindles.">Selective optical drive of thalamic reticular nucleus generates thalamic bursts and cortical spindles.</a> Nat Neurosci. 14, 1118-1120 (2011).</li><li>Tsien, J. Z., 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=Subregion-+and+cell+type-restricted+gene+knockout+in+mouse+brain.">Subregion- and cell type-restricted gene knockout in mouse brain.</a> Cell. 87, 1317-1326 (1996).</li><li>Nestler, E. J., Hyman, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+neuropsychiatric+disorders.">Animal models of neuropsychiatric disorders.</a> Nat Neurosci. 13, 1161-1169 (2010).</li><li>Collins, P. Y., 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=Grand+challenges+in+global+mental+health.">Grand challenges in global mental health.</a> Nature. 475, 27-30 (2011).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space.">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261, 1055-1058 (1993).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactivation+of+hippocampal+ensemble+memories+during+sleep.">Reactivation of hippocampal ensemble memories during sleep.</a> Science. 265, 676-679 (1994).</li><li>Nguyen, D. P., 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=Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording:+tetrode+assembly.">Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questo protocollo descrive il processo di costruzione di una matrice microdrive ultra-leggero per il targeting un unico o più regioni del cervello nel topo. Dopo le fasi finali di costruzione, il hyperdrive è pronto per essere impiantato utilizzando tecniche di impianto chirurgico standard e apposto cranio del mouse con cemento dentale. Messaggio impianto, gli elettrodi possono ogni essere avanzato in maniera indipendente con un piccolo cacciavite, mentre il mouse è trattenuto a mano. La distanza per turno che ogni elettrodo anticipi è determinata dal passo della vite. Utilizzando le viti di riferimento qui avanza ogni elettrodo circa 150 mm per ogni turno, se la metà e quarti di giro possono essere utilizzati per una maggiore risoluzione. Le dimensioni del disegno in Figura 1B determinano la dimensione complessiva dell&#39;impianto, dunque, un modo ovvio per ridimensionare impianti bidirezionalmente è cambiare le dimensioni su quel disegno critico. Inoltre, the lunghezza delle viti può essere esteso per indirizzare le strutture cerebrali profonde. Si consiglia su ordine viti in titanio, come quelli sono leggeri e meno fragile rispetto all&#39;acciaio. Si noti che le rotaie antitorque bisogno di scalare linearmente con la lunghezza della vite, ed a questo punto non hanno determinato la lunghezza massima a cui queste strutture possono essere stampati. Per indirizzare più regioni cerebrali, la forma del pezzo inferiore può essere modificato. L&#39;aggiunta di rondelle di dimensioni conosciute (spessore 200 micron), potrebbe fornire distanziatori necessari tra poliimmidi destinate strutture cerebrali distinte (per esempio, ippocampo e corteccia prefrontale). Questi potrebbero essere inclusi nella procedura pezzo di montaggio inferiore, e poi tagliare dopo la resina epossidica indurisce. Un grande limite di questo progetto è la sua dipendenza da software proprietario (Solidworks in questo caso). Il futuro sviluppo di programmi open source che forniscono interfacce user friendly favorevole alla progettazione di tali apparecchiature con il minimo ingegneria backggiro sarebbe di enorme beneficio per la comunità neuroscienze. Questo metodo fornisce diversi vantaggi rispetto ai metodi esistenti. In primo luogo, il design è semplice, dipende molto pochi schizzi (Figura 1). In secondo luogo, è ultra-leggero, che non richiede cemento dentale o materiale pesante per andare nel suo assemblaggio. Nel complesso, pesa circa 1,7 g - quasi un terzo del peso della protesi in commercio di una funzionalità simile. In terzo luogo, non richiede attrezzature specializzate per rendere - il corpo dell&#39;impianto può essere stampato in 3D da diverse fonti (ad esempio approto.com, ma ci sono molti altri); le viti possono essere realizzati su misura (per esempio antrinonline.com); le molle sono disponibili in commercio (ad esempio leesprings.com); e di conseguenza l&#39;intero processo di assemblaggio può avvenire in un giorno. Infine, questi impianti sono stati utilizzati per registrare da diverse regioni del cervello durante il foraggiamento naturale, compiti comportamentali strutturati e sonno (Figura5). Le future applicazioni di questo metodo includono attuare la sua scalabilità. E &#39;probabile che l&#39;impianto può essere bidirezionale scalata semplicemente cambiando 1) le dimensioni del disegno in figura 1B e, 2) il numero di recipienti microdrive (Figura 1D) fantasia. Ad esempio, si può essere scalato verso il basso per registrare da topi si comportano liberamente nelle prime fasi di sviluppo, e scalato verso l&#39;alto per registrare da ratti, conigli, furetti e primati non umani, forse. Una parola finale è quello di ricordare al lettore che critica per attuare con successo il metodo di cui è al prototipo eventuali modifiche che implementano stl file di progettazione allegati. Il lettore noterà, per esempio, che il disegno allegato contiene una &quot;figura 8&quot; rotaia antitorque. Questo è stato il miglior progetto data la limitazione di stampa 3D, come spesso viene richiesto che perforiamo questi fori. Avere esso un cerchio, avrebbe compstabilità romise, ma avendo esso un quadrato o una forma angolata limiterebbe la capacità di fissare le imperfezioni di stampa 3D da perforazione.

Mus musculus ha, grazie alla sua trattabilità genetica, diventato rapidamente il modello animale di scelta per i fisiologi interessati a livello microcircuito dissezione di neuroni geneticamente identificati e nelle indagini modelli murini di malattie umane. Ad esempio, la recente introduzione di strumenti genetici causali, quali attuatori optogenetic genetiche e chimiche ha permesso sperimentali per testare la necessità e la sufficienza dei circuiti neurali individuati nel comportamento 1-4. L&#39;ampia disponibilità di linee ricombinanti transgeniche driver del mouse (Cre-linee), ha amplificato la facilità sperimentale con cui sottotipi neuronali sono mirati, aggiungendo al valore del mouse per questi esperimenti 5. Allo stesso modo, gli schermi genetiche e genomiche ampie associazioni di disturbi neurologici e psichiatrici comuni hanno facilitato l&#39;identificazione dei fattori di rischio genetici per la malattia del cervello 6,7. Questi progressi, in combinazione con la crescitastrumenti per la manipolazione genetica e l&#39;ingegneria del genoma nei topi, hanno reso l&#39;organismo di scelta per la modellazione di malattie umane. La combinazione di modelli di malattia e strumenti genetiche causali offre un&#39;opportunità senza precedenti per capire la malattia del cervello e individuare gli obiettivi a livello di circuito per gli interventi. Per sfruttare al meglio questi strumenti molecolari e ottenere informazioni in funzione microcircuito in salute e malattia, è essenziale per loro coppia con letture fisiologiche di attività cerebrale. Idealmente, lo sperimentatore sarebbe in grado di controllare un gran numero di neuroni mantenendo la risoluzione di singola cellula. Extracellulari, registrazioni multi-elettrodo in animali si comportano liberamente fornire tale opportunità; Tuttavia, l&#39;uso di questa tecnologia nel topo è stato limitato. Per registrare da piccoli bersagli (ad esempio, strato CA1 nell&#39;ippocampo), è necessario in quanto piccoli movimenti di elettrodi di registrazione seguenti Surgic l&#39;uso di elettrodi regolabilial impianto rendono impossibile per mantenere la stabilità di registrazione 8,9. Tradizionalmente, i metodi che sono stati impiegati per spostare gli elettrodi nel cervello impongono limitazioni di peso quando usato nel topo, rendendo difficile accoppiare la registrazione di un gran numero di neuroni con comportamento in questo organismo. Qui, vengono introdotti i metodi per la fabbricazione in miniatura, ultra-leggeri, matrici di microelettrodi che sono singolarmente personalizzabili per la regione del cervello in fase di mira, optogenetics-compatibile e facilmente assemblati da parti disponibili in commercio. Ogni &quot;microdrive&quot; all&#39;interno del multi-elettrodo &quot;hyperdrive&quot; utilizza un meccanismo a molla-e-vite per far avanzare l&#39;elettrodo e una guida di plastica, integrato nel corpo hyperdrive, per contrastare la coppia dalla vite. In primo luogo, il processo di progettazione dei corpi dell&#39;iperguida e microdrive in un programma CAD per la stampa 3D è descritta. Progettando corpi dell&#39;iperguida che sono personalizzatiper strutture specifiche, è possibile aumentare la precisione di targeting e di aumentare ulteriormente il rendimento del preparato. In secondo luogo, il processo di fabbricazione è descritto in dettaglio, in cui l&#39;array multi-elettrodo viene assemblato a mano da parti che sono disponibili in commercio. Questa tecnica è stata utilizzata, con successo, di registrare da insiemi di neuroni nell&#39;ippocampo, nel talamo e la corteccia l&#39;animale libero di comportarsi durante foraggiamento naturale e le attività operanti.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="618">
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Part Name</td>
			<td style="width:131px;">Manufacturer&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Catalogue # (if applicable)</td>
			<td style="width:176px;">Part Description</td>
		</tr>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:169px;">Microdrive screws</td>
			<td style="width:131px;">Antrin</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Half Circle .6UNM Titanium Screws. 8mm thread. 9mm length from under head.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Tap-ease</td>
			<td style="width:131px;">AGS CO.</td>
			<td style="width:143px;">#TA2</td>
			<td style="width:176px;">Tapping Grease</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Microdrives</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Drive Body</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Outer Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113300022-012</td>
			<td style="width:176px;">Length:12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0071&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0116&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.00225&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Inner Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113900001-012</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0035&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0055&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.001&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Grounding Wire</td>
			<td style="width:131px;">A-M Systems, Inc.</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Catalog # 791900</td>
			<td style="width:176px;">.008&#39;&#39; Bare, .011&#39;&#39; Coated</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;"></td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Teflon based lubricant - Aerosol</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="181" rowspan="5" style="height:181px;width:169px;">Microdrive Springs</td>
			<td rowspan="5" style="width:131px;">Lee Spring</td>
			<td rowspan="5" style="width:143px;">Part # CB0050B 07 E</td>
			<td style="width:176px;">Outside Diameter: 1.016 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Hole Diameter: 1.193 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Wire Diameter: 0.127 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Free Length 10.160 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Solid Length 3.581 mm</td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="80" rowspan="2" style="height:80px;width:169px;"><a name="RANGE!A24">Z-poxy 5 Minute</a></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Pacer Technology (Zap)</td>
			<td rowspan="2" style="width:143px;">PT37</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">&#160;Silver Paint</td>
			<td style="width:131px;">&#160;GC Electronics</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Part #: 22-023</td>
			<td style="width:176px;">Silver Print II</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:169px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td align="right" rowspan="2" style="width:143px;">20009</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="100" rowspan="3" style="height:100px;width:169px;">26 Gauge Hypodermic Tube - Stainless Steel</td>
			<td rowspan="3" style="width:131px;">Small Parts&#160;</td>
			<td rowspan="3" style="width:143px;">HTXX-26T-12-10</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID: .012&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">OD: .018&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">EIB screws</td>
			<td style="width:131px;">Component Supply Co.</td>
			<td style="width:143px;">MX-0090-03SP</td>
			<td style="width:176px;">#00-90 x 3/16&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Fine Scissors - Toughcut</td>
			<td style="width:131px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:143px;">14058-09</td>
			<td style="width:176px;">22mm</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Transparency Paper</td>
			<td style="width:131px;">3M</td>
			<td style="width:143px;">PP2500</td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Aluminum Foil</td>
			<td style="width:131px;">Reynold&#39;s Wrap Heavy Duty</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Extra Thick</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice

Il numero di indagini fisiologiche del muscolo topo, mus, ha sperimentato un recente aumento, parallelamente alla crescita nei metodi di genetica di targeting per microcircuito dissezione e la modellazione della malattia. L&#39;introduzione di optogenetics, per esempio, ha permesso per la manipolazione bidirezionale di neuroni geneticamente identificati, ad una risoluzione temporale senza precedenti. Per capitalizzare su questi strumenti e ottenere informazioni sui interazioni dinamiche tra microcircuiti cerebrali, è essenziale che si ha la possibilità di registrare da insiemi di neuroni in profondità all&#39;interno del cervello di questo piccolo roditore, in entrambe le preparazioni testa-fisso e liberamente comportarsi. Per registrare da strutture profonde e strati di cellule distinti richiede una preparazione che permette l&#39;avanzamento preciso degli elettrodi verso regioni cerebrali desiderati. Per registrare insiemi neurali, è necessario che ciascun elettrodo sia indipendente mobile, permettendo lo sperimentatore per risolvere singole celle lasciando neighbelettrodi oring indisturbati. Per fare entrambe le cose in un mouse liberamente comportarsi richiede un&#39;unità elettrodo che è leggero, resistente e altamente personalizzabile per il targeting strutture cerebrali specifiche. Una tecnica per la progettazione e la fabbricazione in miniatura, peso ultraleggero, schiere di elettrodi Microdrive che sono singolarmente personalizzabili e facilmente assemblati da parti disponibili in commercio è presentato. Questi dispositivi sono facilmente scalabili e possono essere personalizzati per la struttura nel mirino; è stato utilizzato con successo per registrare dalle regioni talamiche e corticali in un animale liberamente comportarsi durante comportamento naturale.

Costruzione impianto è un processo che inizia con la progettazione del 3D stampata hyperdrive (Figura 1), procedendo alla costruzione del pezzo inferiore (figura 2), il cono di schermatura (Figura 3), e l&#39;assemblaggio finale della hyperdrive, da costruzione individuale delle microdrives (Figura 4). Questi passaggi sono seguiti caricando i Microdrive con elettrodi (vedi 10). Dopo questa fase, è possibile utilizzare questi dispositivi per registrare da più regioni cerebrali. Nella Figura 5, viene tracciato da una registrazione simultanea del corpo genicolato laterale (LGN) e ippocampo (HPC) sono mostrati. La stabilità delle singole unità mostrate in Figura 5B è stato notevole, che mostra le forme d&#39;onda coerenti nel corso di diversi giorni. Questi neuroni sono stati confermati per essere LGN neuroni da essere sensibili alla stimolazione diodi emettitori di luce, come dimostra laperistimulus tempo istogramma (psth) in Figura 5C. In questa stessa preparazione, HPC potenziale campo locale è stato registrato come proxy per lo stato comportamentale. Queste tracce hanno evidenziato increspature taglienti onda (Figura 5D), durante la quiescenza comportamentale, in coerenza con la loro origine ippocampale. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig1highres.jpg" /> Figura 1 Progettazione della hyperdrive in Solidworks. A. Schema di una sezione coronale di un cervello di topo in A / P coordinate -2,3 - -2.7 mm dal bregma. Quattro poliimmidi individuali (300 micron) sono disegnate sopra la corteccia, che illustra la destinazione di regione LGN (rosso) con elettrodi. B. Schizzo del corpo di design. Revolving il contorno blu 180 ° risultati in un modello del corpo di progettazione 3D (nel riquadro). C. Aggiunta di slot di poliimmide e auto maniglie per il corpo di design. Revolving il Highl rossocontorni ighted in B di 13 ° comporta un half-slot poliimmide (in alto a sinistra). Una maniglia dell&#39;unità viene aggiunto ruotando il contorno verde in B di 15 ° (in alto a destra). La seconda maniglia viene aggiunto utilizzando la funzione di modello circolare (in basso a sinistra). La stessa funzione può essere utilizzata per creare i 16 slot mezzo poliimmide (in basso a destra). D. Un nuovo piano viene aggiunto al progetto (in alto), che consente di creare un nuovo schizzo per il recipiente microdrive, che comprende il foro della vite, poliimmidi foro e guida antitorque (in basso). E. Queste funzioni saranno implementate nel progetto utilizzando le funzioni di taglio e di estrusione e ruotava a 360 ° per creare 16 recipienti. F. Dimensioni del disegno pezzo superiore (a sinistra) e il modello 3D (destra ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt= &quot;Figura 2&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 51675 / 51675fig2highres.jpg&quot; /&gt; Figura 2 Preparare il pezzo inferiore del hyperdrive. A. Il primo tubo poliimmide è posto sul nastro biadesivo. B. tubi successivi sono collocati singolarmente, avendo cura di ridurre al minimo lo spazio tra i tubi. C. Dopo il primo strato è disposto , un sottile strato di colla cianoacrilato si applica D. Un secondo strato di poliimmidi si aggiunge in fretta prima che la colla è asciugata. E. In cima al fascio poliimmidi, un G cannula 26 è aggiunto come segnaposto per la fibra ottica. F . L&#39;intero costrutto viene fissato saldamente con una goccia di resina epossidica. G. Dopo la rimozione della cannula, il costrutto può essere tagliato a metà con una lama di rasoio, ottenendo due pezzi inferiori identici. H. Visualizza sulla superficie di taglio di un prodotto finito pezzo inferiore, illustrando le due file doppie di quattro poliimmidie il foro per la fibra ottica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig3highres.jpg" /> Figura 3 Montaggio del hyperdrive. A. La matrice poliimmide viene inserito nel corpo nell&#39;unità, e allineato con la scheda di interfaccia elettronica (BEI) con la cannula 26 G. B. Una piccola quantità di resina epossidica viene utilizzato per apporre la matrice polyimid di il corpo rigido. C. Una seconda applicazione di resina epossidica può essere necessario, dopo di che la resina in eccesso deve essere dremeled via D. Vista superiore sul corpo rigido con la matrice inserita. E. Utilizzo di un piccolo pezzo di 33 G tubi poliimmide, l&#39;esterno tubi guida sono fissati nelle corrispondenti fessure del corpo rigido. F. </strong&gt; Tutti i tubi di guida esterni devono essere mappati a una guida, avendo cura di ridurre al minimo la tensione sui tubi. G. Dopo che tutti i tubi di guida esterni sono mappati, che deve essere protetta con resina epossidica e tagliare appena sopra il labbro interno. H. Un microdrive montaggio, costituito da una vite su misura, una molla 5 mm e una parte superiore deve essere montato e collocato su un binario corrispondente ad uno dei tubi di guida. I. Ciascun gruppo microdrive deve essere attentamente avvitato nel corpo di trascinamento. J. Dopo l&#39;assemblaggio, ogni tubo di guida dovrebbe avere un microdrive corrispondente K. Vista dal basso del poliimmide matrice L -.. M. Tubi Polyimide (0.005 &#39;) vengono inseriti in ogni tubo di guida esterno. N. Ogni tubo guida interiore dovrebbe andare bene comodamente nella forcella di esso è corrispondente microdrive. O. I tubi in poliammide interni sono fissati con resina epossidica alla corrispondente microdrive etagliare il più breve possibile. Dopo che tutti i tubi guida interni sono Epossidico, i tubi guida interne sporgenti dal poliimmide-matrice devono essere tagliati a filo con il labbro matrice. P. invertito vista macro del drive durante il tubo di guida interno di carico. D. Top vista macro dell&#39;unità Durante interno tubo di guida di carico. R. completamente hyperdrive con la BEI allegata, pronto per essere caricato con elettrodi montato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig4highres.jpg" /> . Figura 4 Preparazione del cono di schermatura modello A. Cono stampato su carta trasparenza B -. D. Un foglio di alluminio è incollato al modello utilizzando un sottile strato di resina epossidica. E. &lt;<html> / Strong&gt; Dopo aver tagliato fuori il modello, il cono è formato ed incollate con resina epossidica. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig5highres.jpg" /> Figura 5 registrazioni multi-sito utilizzando il hyperdrive ultraleggero peso. A. Immagine di un mouse liberamente comportarsi con il hyperdrive impiantato. B. Esempi di due forme d&#39;onda singola unità registrazioni da questo mouse. C. Sinistra, sezione coronale del cervello di topo evidenziando il nucleo genicolato laterale, dove alcuni degli elettrodi sono stati abbassati. Destra, esempio peristimulus istogrammi temporali (PSTHs) di due neuroni LGN allineati alla stimolazione visiva (barra gialla). D. Destra, sezione coronale evidenziando l&#39;ippocampo (HPC), dove sono stati abbassato un&#39;altra serie di elettrodi. Diritto, Esempio di campo locale potenziale registrazione di un ripple ippocampale (evidenziazione rossa). nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig6highres.jpg" /> Figura 6 Panoramica dei componenti di azionamento. (Sinistra) Panoramica completa di componenti dell&#39;iperguida. (Diritto) Illustrazione di na individuale montaggio microdrive.

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Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice

Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

Progettazione e fabbricazione di Ultralight Peso, regolabili sonde multi-elettrodo per elettrofisiologiche Registrazioni nei topi

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic ...

design-fabrication-ultralight-weight-adjustable-multi-electrode

Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.5K Views.  New York University Langone Medical Center. Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

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Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output. During development, this activity is important for the migration and differentiation of cortex cell types and the formation of neuronal connections1. In the mature animal, ongoing activity reflects the past and the present state of an animal into which sensory stimuli are seamlessly integrated to compute future actions. Thus, a clear understanding of the organization of ongoing i.e. spontaneous activity is a prerequisite to understand cortex function. 
Numerous recording techniques revealed that ongoing activity in cortex is comprised of many neurons whose individual activities transiently sum to larger events that can be detected in the local field potential (LFP) with extracellular microelectrodes, or in the electroencephalogram (EEG), the magnetoencephalogram (MEG), and the BOLD signal from functional magnetic resonance imaging (fMRI). The LFP is currently the method of choice when studying neuronal population activity with high temporal and spatial resolution at the mesoscopic scale (several thousands of neurons). At the extracellular microelectrode, locally synchronized activities of spatially neighbored neurons result in rapid deflections in the LFP up to several hundreds of microvolts. When using an array of microelectrodes, the organizations of such deflections can be conveniently monitored in space and time. 
Neuronal avalanches describe the scale-invariant spatiotemporal organization of ongoing neuronal activity in the brain2,3. They are specific to the superficial layers of cortex as established in vitro4,5, in vivo in the anesthetized rat 6, and in the awake monkey7. Importantly, both theoretical and empirical studies2,8-10 suggest that neuronal avalanches indicate an exquisitely balanced critical state dynamics of cortex that optimizes information transfer and information processing.
In order to study the mechanisms of neuronal avalanche development, maintenance, and regulation, in vitro preparations are highly beneficial, as they allow for stable recordings of avalanche activity under precisely controlled conditions. The current protocol describes how to study neuronal avalanches in vitro by taking advantage of superficial layer development in organotypic cortex cultures, i.e. slice cultures, grown on planar, integrated microelectrode arrays (MEA; see also 11-14).

A robust way to study neuronal avalanches, i.e. scale-invariant spatio-temporal activity bursts, indicative of critical state dynamics in cortex. Avalanches emerge spontaneously in developing superficial layers of cultured cortex which allows for long-term measurements of the activity with planar integrated multi-electrode arrays (MEA) under precisely controlled conditions.

Multi-array di elettrodi Recordings Valanghe neuronali in Culture organotipica

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

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Neuroscienze

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of neural circuits underlying a variety of natural behaviors, including navigation1 , decision making 2,3, and the generation of complex motor sequences4,5,6. Advances in precision machining has allowed for the fabrication of light-weight devices suitable for chronic recordings in small animals, such as mice and songbirds. The ability to adjust the electrode position with small remotely controlled motors has further increased the recording yield in various behavioral contexts by reducing animal handling.6,7
 Here we describe a protocol to build an ultra-light motorized microdrive for long-term chronic recordings in small animals. Our design evolved from an earlier published version7, and has been adapted for ease-of use and cost-effectiveness to be more practical and accessible to a wide array of researchers. This proven design 8,9,10,11 allows for fine, remote positioning of electrodes over a range of ~ 5 mm and weighs less than 750 mg when fully assembled. We present the complete protocol for how to build and assemble these drives, including 3D CAD drawings for all custom microdrive components.

The design, fabrication and assembly of an ultra-light motorized microdrive is described. The device provides a cost-effective and easy-to-use solution for chronic recordings of single units in small behaving animals.

Progettazione e assemblaggio di un ultraleggero motorizzato per Microdrive croniche Recordings neurali in animali di piccola taglia

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Due registrazioni elettrofisiologiche di sinapticamente-evocati Risposte astrogliale e neuronale in acute fettine di ippocampo

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the stimulation parameters (e.g., orientation, field strength, and stimulation duration) need to be examined in mice brain slice preparations. Testing and arranging the orientation of the electrode relative to the position of the mice brain slice are feasible. The present method preserves the thalamocingulate pathway to evaluate the effect of DCS on anterior cingulate cortex seizure-like activities. The results of the multichannel array recordings indicated that cathodal DCS significantly decreased the amplitude of the stimulation-evoked responses and duration of 4-aminopyridine and bicuculline-induced seizure-like activity. This study also found that cathodal DCS applications at 15 min caused long-term depression in the thalamocingulate pathway. The present study investigates the effects of DCS on thalamocingulate synaptic plasticity and acute seizure-like activities. The current procedure can test the optimal stimulation parameters including orientation, field strength, and stimulation duration in an in vitro mouse model. Also, the method can evaluate the effects of DCS on cortical seizure-like activities at both the cellular and network levels.

Studies have shown that cathodal transcranial direct-current stimulation can produce suppressive effects on drug-resistant seizures. In this study, an in vitro experimental setup was devised in which the direct-current stimulation and multielectrode array recording of seizure-like activity were evaluated in mice brain slice preparation. The direct-current stimulation parameters were evaluated.

Stimolazione diretta correnti e multi-elettrodo Array registrazione di sequestro simile attività nei topi cervello fetta di preparazione

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings for Electrophysiological Determination of Ion Selectivity in Channelrhodopsins

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate electrical processes in target cells. In this context, ion selectivity of a channelrhodopsin is of particular importance. This article describes the investigation of chloride selectivity for a recently identified anion-conducting channelrhodopsin of Proteomonas sulcata via electrophysiological patch-clamp recordings on HEK293 cells. The experimental procedure for measuring light-gated photocurrents demands a fast switchable &#8211; ideally monochromatic &#8211; light source coupled into the microscope of an otherwise conventional patch-clamp setup. Preparative procedures prior to the experiment are outlined involving preparation of buffered solutions, considerations on liquid junction potentials, seeding and transfection of cells, and pulling of patch pipettes. The actual recording of current-voltage relations to determine the reversal potentials for different chloride concentrations takes place 24 h to 48 h after transfection. Finally, electrophysiological data are analyzed with respect to theoretical considerations of chloride conduction.

This article describes how the ion selectivity of channelrhodopsin is determined with electrophysiological whole-cell patch-clamp recordings using HEK293 cells. Here, the experimental procedure for investigating chloride selectivity of an anion-selective channelrhodopsin is demonstrated. However, the procedure is transferable to other channelrhodopsins of distinct selectivity.

Registrazioni patch-clamp intere cellule per la determinazione elettrofisiologica della selettività ionica in Channelrhodopsins

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate ...

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, enabling the use of D. melanogaster molecular genetics to study inositol-lipid signaling and Transient Receptor Potential (TRP) channels at the single-molecule level. A handful of labs have mastered this powerful technique, which enables the analysis of the physiological responses to light under highly controlled conditions. This technique allows control over the intracellular and extracellular media; the membrane voltage; and the fast application of pharmacological compounds, such as a variety of ionic or pH indicators, to the intra- and extracellular media. With an exceptionally high signal-to-noise ratio, this method enables the measurement of dark spontaneous and light-induced unitary currents (i.e.&#160;spontaneous and quantum bumps) and macroscopic Light-induced Currents (LIC) from single D. melanogaster photoreceptors. This protocol outlines, in great detail, all the key steps necessary to perform this technique, which includes both electrophysiological and optical recordings. The fly retina dissection procedure for the attainment of intact and viable ex vivo isolated ommatidia in the bath chamber is described. The equipment needed to perform whole-cell and fluorescence imaging measurements are also detailed. Finally, the pitfalls in using this delicate preparation during extended experiments are explained.

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors enable the measurement of spontaneous dark bumps, quantum bumps, macroscopic responses to light, and current-voltage relationships under various conditions. In combination with D. melanogaster genetic manipulation tools, this method enables the study of the ubiquitous inositol-lipid signaling pathway and its target, the TRP channel.

Metodo elettrofisiologico per le registrazioni a morsetto di tensione a cellule intere da<em&gt; Drosophila</em&gt; Fotorecettori

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for sudden death. Despite an abundance of available treatment options, about 30% of patients are drug-resistant. Several novel therapeutics have been developed using animal models, though the rate of drug-resistant patients remains unaltered. One of probable reasons is the lack of translation between rodent models and humans, such as a weak representation of human pharmacoresistance in animal models. Resected human brain tissue as a preclinical evaluation tool has the advantage to bridge this translational gap. Described here is a method for high quality preparation of human hippocampal brain slices and subsequent stable induction of epileptiform activity. The protocol describes the induction of burst activity during application of 8 mM KCl and 4-aminopyridin. This activity is sensitive to established AED lacosamide or novel antiepileptic candidates, such as dimethylethanolamine (DMEA). In addition, the method describes induction of seizure-like events in CA1 of human hippocampal brain slices by reduction of extracellular Mg2+ and application of bicuculline, a GABAA receptor blocker. The experimental set-up can be used to screen potential antiepileptic substances for their effects on epileptiform activity. Furthermore, mechanisms of action postulated for specific compounds can be validated using this approach in human tissue (e.g., using patch-clamp recordings). To conclude, investigation of vital human brain tissue ex vivo (here, resected hippocampus from patients suffering from temporal lobe epilepsy) will improve the current knowledge of physiological and pathological mechanisms in the human brain.

The presented protocol describes the transport and preparation of resected human hippocampal tissue with the ultimate goal to use vital brain slices as a preclinical evaluation tool for potential antiepileptic substances.

Preparazione di fette acute di ippocampale umano per registrazioni elettrofisiologiche

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...

<meta charset="utf8"></head><body>Impianto open-source per il monitoraggio elettrofisiologico multiregionale nei ratti

The TD Drive: A Parametric, Open-Source Implant for Multi&#45;Area Electrophysiological Recordings in Behaving and Sleeping Rats

Intricate interactions between multiple brain areas underlie most functions attributed to the brain. The process of learning, as well as the formation and consolidation of memories, are two examples that rely heavily on functional connectivity across the brain. In addition, investigating hemispheric similarities and/or differences goes hand in hand with these multi-area interactions. Electrophysiological studies trying to further elucidate these complex processes thus depend on recording brain activity at multiple locations simultaneously and often in a bilateral fashion. Presented here is a 3D-printable implant for rats, named TD Drive, capable of symmetric, bilateral wire electrode recordings, currently in up to ten distributed brain areas simultaneously. The open-source design was created employing parametric design principles, allowing prospective users to easily adapt the drive design to their needs by simply adjusting high-level parameters, such as anterior-posterior and mediolateral coordinates of the recording electrode locations. The implant design was validated in n = 20 Lister Hooded rats that performed different tasks. The implant was compatible with tethered sleep recordings and open field recordings (Object Exploration) as well as wireless recording in a large maze using two different commercial recording systems and headstages. Thus, presented here is the adaptable design and assembly of a new electrophysiological implant, facilitating fast preparation and implantation.

<meta charset="utf8"></head><body>Autore in primo piano: Decifrare la memoria e l'apprendimento attraverso impianti neurali per studi cerebrali multi-regione

Here, we present a unique, 3D-printable implant for rats, named TD Drive, capable of symmetric, bilateral wire electrode recordings, currently in up to ten distributed brain areas simultaneously.

TD Drive: un impianto parametrico open-source per registrazioni elettrofisiologiche multi-area in ratti comportamentali e addormentati

Intricate interactions between multiple brain areas underlie most functions attributed to the brain. The process of learning, as well as the formation and ...