ニューロンスパイク活性を利用して神経生理学実験における閉ループ刺激を引き起こす

この標準的な神経生理学的記録システムは、脳内の因果関係を研究するのに有用である閉ループ刺激を行うために使用することができる。このプロトコルは、コンピュータサイエンスの限られた専門知識を持つ神経科学者が、わずかなコストで様々な閉ループ実験を迅速に実施することを可能にする。クローズドループ実験は、基礎科学と研究にとってますます重要になってきています。

例えば、 複数のてんかん研究は、発作発症のニューロン刺激トリガーが発作の重症度を減らすための効果的なアプローチであることを示している。神経科学研究における閉ループ実験の採用を容易にするために、このプロトコルは、OPEN-ループ電気生理学的記録システムを閉ループシステムに変換するMATLABコードを提供する。閉ループ刺激のこの実装は、目覚めのラットで実証されています。

チーター6.4データ収集システムをインストールするには、チーターの取得システムと対話するライブラリを含むソフトウェアのウェブページを開き、SpikeSort-3Dをインストールします。NetCom 開発パッケージをインストールします。MATLAB アカウントにログインして、正しいライセンス、バージョン、およびオペレーティング システムを選択します。

次に、オンラインイベントトリガ用ライブラリをダウンロードし、ドキュメントMATLABフォルダにファイルを抽出します。データ取得の場合は、Cheetah ソフトウェアを開き、スパイク データを記録してテンプレート波形を入力します。数分後、データの取得を停止し、記録されたデータに対して SpikeSort を実行します。

次に、SpikeSort3-D を開き、ファイル メニューをクリックしてスパイク ファイルを読み込む 記録されたデータを含むフォルダーからスパイク ファイルを選択します。次に、クラスター メニューをクリックし、KlustaKwik を使用して自動クラスター化して実行します。閉ループ実験を実行するには、チーターでデータ収集を再開し、MATLABを開きます。

クローズドループを開きます。M をクリックし、[実行] をクリックします。または、コマンド ウィンドウで閉じたループを実行します。

記録フォルダーを参照し、最初の記録で定義されたスパイク情報を読み込むスパイク データ ファイルのいずれかを選択します。プロットされた波形の下にある適切なチェックボックスをクリックして、刺激を引き起こすニューロンを1つまたは複数選択します。[最小一致] テキスト ボックスに整数を入力して刺激をトリガーするニューロンの最小数を定義し、ウィンドウ テキスト ボックスに数値を入力して、異なる波形に一致するスパイクが共アクティブと見なされる時間枠を定義します。

次に、[送信] をクリックして、選択したニューロンのスパイクアクティビティに基づいてイベントのオンライントリガーを開始します。この代表的な実験では、ラットは行動実験の休憩中におなじみの休息場所であった植木鉢の上に休んだ。ここで、リアルタイムで取得したスパイク波形を表示する記録ソフトウェアとMATLABプログラムの代表的な同時実行が観察できる。

事前定義されたトリガークラスタからのスパイクが検出されると、波形はMATLAB図ウィンドウに太字の破線で表示され、トーンがトリガーされ、閉ループシステムが提供されます。この図では、人工スパイク発生時からトリガ信号を誘導する時間までの遅延を示す代表的なヒストグラムが示されている。動物を準備し、ソフトウェアをインストールした後、クローズドループ実験は、最初のデータ取得とスパイクが外部刺激を引き起こす閉ループ刺激の2つの主要な段階で構成されています。

このプロトコルはまた、脳内の情報処理に関する質問に対処するために重要である複数のニューロンの活性に基づいて刺激の治療を可能にする。このMATLABソリューションの利点は、様々な神経科学的な質問を調査するのに役立つ刺激を引き起こす活動パターンを定義する際の低コストと柔軟性です。