Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

요약

맞춤형으로 제작된 마이크로 드라이브는 선형 실리콘 어레이를 사용하여 피질 기록 부위를 밀리미터 미만으로 타겟팅할 수 있습니다.

초록

마모셋 원숭이는 매끄러운 피질 표면으로 인해 층류 피질 회로를 검사하는 데 이상적인 모델을 제공하며, 이는 선형 배열로 기록을 용이하게 합니다. 마모셋은 다른 영장류와 유사한 신경 기능 조직과 기록 및 이미징에 대한 기술적 이점으로 인해 최근 인기를 얻고 있습니다. 그러나 이 모델의 신경 생리학은 크기가 작고 해부학적 랜드마크인 자이리가 없기 때문에 몇 가지 고유한 문제를 제기합니다. 연구원들은 맞춤형 마이크로 드라이브를 사용하여 선형 어레이 배치를 밀리미터 미만의 정밀도로 조작하고 녹화일 동안 동일한 망막국소 목표 위치에서 안정적으로 기록할 수 있습니다. 이 프로토콜은 마이크로 드라이브 포지셔닝 시스템의 단계별 구성과 실리콘 선형 전극 어레이를 사용한 신경 생리학적 기록 기술을 설명합니다. 기록 세션 전반에 걸쳐 전극 배치를 정밀하게 제어함으로써 연구원은 피질을 쉽게 가로질러 망막 조직과 기록된 뉴런의 조정 특성을 기반으로 관심 영역을 식별할 수 있습니다. 또한, 이 층류 어레이 전극 시스템을 사용하여 전류 소스 밀도 분석(CSD)을 적용하여 개별 뉴런의 기록 깊이를 결정할 수 있습니다. 이 프로토콜은 또한 어레이의 여러 채널에 걸쳐 있는 Kilosort에서 분리된 스파이크 파형을 포함하여 층류 기록의 예를 보여줍니다.

서문

마모셋(Callithrix jacchus)은 최근 몇 년 동안 뇌 기능을 연구하는 모델로 빠르게 인기를 얻고 있습니다. 이러한 인기의 증가는 마모셋의 매끄러운 피질의 접근성, 인간 및 다른 영장류와의 신경 기능 조직의 유사성, 작은 크기와 빠른 번식 속도¹ 때문입니다. 이 모델 유기체의 인기가 높아짐에 따라 마모셋 뇌에 사용하기에 적합한 신경 생리학적 기술이 급속히 발전했습니다. 전기 생리학 방법은 설치류와 영장류의 피질에서 단일 뉴런의 활동을 연구하기 위해 신경 과학에서 널리 사용되어 비교할 수 없는 시간 해상도와 위치 액세스를 제공합니다. 마모셋 원숭이가 시각 신경 과학의 모델로서 상대적으로 참신하기 때문에 깨어 있는 행동 전기 생리학 기술의 최적화는 여전히 진화하고 있습니다. 이전 연구에서는 마취 제제2에서 전기생리학을 위한 강력한 프로토콜의 확립을 보여주^{었으며, 초기} 각성 행동 신경생리학 연구는 단일 채널 텅스텐 선택극물³의 신뢰성을 보여주었다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 깨어 있는 신경 생리학을 위한 실리콘 기반 미세 전극 어레이의 사용을 확립했습니다⁴. 그러나 마모셋은 뇌 크기가 작고 해부학적 ....

프로토콜

실험 절차는 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 실험동물 관리 및 사용 가이드(National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals)를 따랐다. 실험 및 행동 절차에 대한 프로토콜은 로체스터 대학교 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다.

1. 기록용 전극을 포함하는 마이크로 드라이브의 구성(그림 1)

알림: 다중 채널 선형 실리콘 어레이를 고정하는 맞춤형 X-Y 스테이지를 사용하면 녹음 부위를 밀리미터 미만으로 타겟팅할 수 있습니다.

1. 그림 1에 나와 있는 모든 마이크로 드라이브 부품을 모으십시오. 투명 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱을 사용하여 맞춤형 부품을 3D 프린팅합니다. 여기에는 보호 슬리브, 베이스, X 스테이지 및 Y 스테이지가 포함됩니다. 3D 부품 설계는 온라인(https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html)에서 사용할 수 있습니다....

토론

여러 방법(예를 들어, 만성, 반만성, 급성)이 현재 비인간 영장류에서 신경생리학 실험을 수행하기 위해 이용 가능하다. 일반적인 마모셋은 크기가 작고 해부학적 랜드마크인 자이리가 없기 때문에 신경 생리학 실험에 고유한 문제를 제기합니다. 이를 위해 연구자들은 기록 대상을 식별하기 위해 관심 영역의 망막 및 튜닝 특성과 같은 신경 생리학적 랜드마크를 사용해야 합니다. 그러므로, 피질 ?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
1/4 Hp burr drill bit	McMaster & Carr	Cat# 43035A32	Carbide Bur with 1/4" Shank Diameter, Rounded Cylinder Head, trade Number SC-1, single Cut(https://www.mcmaster.com/products/bur-bits/burs-7/?s=1%2F4%22+bur+bits)
1x1mm Crist Grid	Crist Instruments	1 mm x 1 mm Grid	https://www.cristinstrument.com/products/implant-intro/grids
91% isopropyl alcohol	Medline	N/A	https://www.medline.com/product/Medline-Isopropyl-Rubbing-Alcohol/Bulk-Alcohol/Z05-PF03807?question=91%25%20isopropyl%20alcohol
Acquisition Board	Open-Ephys	N/A	https://open-ephys.org/acquisition-system/eux9baf6a5s8tid06hk1mw5aafjdz1
Bacitracin Ointment	Medline: Cosette Pharmaceuticals Inc	N/A	https://www.medline.com/product/Bacitracin-Ointment/Antibiotics/Z05-PF86957?question=bacitr
Blunt straight Forceps	Medline	N/A	https://www.medline.com/category/Central-Sterile/Surgical-Instruments/Forceps/Z05-CA16_02_20/products
Bone wax	Medline	ETHW31G	https://www.medline.com/product/Ethicon-Bone-Wax/Bone-Wax/Z05-PF61528?question=bonewax
C&B Metabond Quick Adhesive Cement System	Parkell, Inc.	SKU: S380	https://www.parkell.com/C-B-Metabond-Quick-Adhesive-Cement-System
Clavamox	MWI Animal Health	N/A
Contact lens solution	Bausch and lomb		Various sources available
Custom Printed 3D printed parts	ProtoLab		https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal Connector	Various Sources	DB25-G2 25	DB25-G2 25 Pin Male Plug Port Signal 2 Row Terminal Breakout Board Screw Nut Connector
diamond saw attachement for dremmel	Dremmel	545 Diamond Wheel	https://www.dremel.com/us/en/p/545-26150545ab
Digitizing Head-stages	Intan	RHD 32channel (Part #C3314)	https://intantech.com/RHD_headstages.html?tabSelect=RHD32ch&yPos=120.80 000305175781
EDOT	Sigma Aldrich	Product # 483028	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/483028
Helping Hands	Harbor Freight	N/A	https://www.harborfreight.com/helping-hands-60501.html
Hook Electrical Clips	Various Sources	N/A	Hook test Cable wires
Interface Cables (RHD 3-ft (0.9 m) ultra thin SPI cable)	Intan	Part #C3213	https://intantech.com/RHD_SPI_cables.html
Lab jack	Various Sources	N/A	https://www.amazon.com/Stainless-Steel-Scissor-Stand-Platform/dp/B07T8FM85H/ref=asc_df_B07T8FM85H/?tag=&linkCode=df0&hvadid=366343 827267&hvpos=&hvnetw=g&hvrand =2036619536500717246&hvpone =&hvptwo=&hvqmt=&hvdev=c&hv dvcmdl=&hvlocint=&hvlocphy=900 5674&hvtargid=pla-795933567991& ref=&adgrpid=71496544770&th=1
Meloxicam	MWI Animal Health	N/A
Micro-drive	Crist Instrument	3-NRMD	https://www.cristinstrument.com/products/microdrives/miniature-microdrive-3-nrmd
Multi-channel linear silicon arrays with 64 channel connector	NeuroNexus	A1x32-5mm-25-177	https://www.neuronexus.com/products/electrode-arrays/up-to-10-mm-depth/
NanoZ Omentics Adapter- 32 Channel	NeuraLynx	ADPT-NZ-N2T-32	https://neuralynx.com/hardware/adpt-nz-n2t-32
NanoZ System	Plexon	NanoZ Impedence Tester	https://plexon.com/products/nanoz-impedance-tester/
Narishige Micromanipulator	Narishige	Stereotaxic Micromanipulator	https://usa.narishige-group.com/
Open-Ephys GUI	Open-Ephys		https://open-ephys.org/
Polyimide Tubing (OD(in): 0.021 / ID(in) 0.018 )	Various Sources (Chamfr)	Chamfr Cat#HPC01895	https://chamfr.com/sellers/teleflex-medical-oem-llc/
Primate Chair	Custom made by University of Rochester Machine Shop	Designs online	https://marmolab.bcs.rochester.edu/resources.html
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS)	Sigma Aldrich	Product # 243051	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/243051
RHD USB Interface board	Intan	RHD2000 Evaluation Board Version 1.0	https://intantech.com/RHD_USB_interface_board.html
Silastic gel	World Precision Instuments	# KWIK-SIL	Low Toxicity Silicone Adhesive ((https://www.wpiinc.com/kwik-sil-low-toxicity-silicone-adhesive)
Slow release buprenorphine	Compounding Pharmacy
Stainless steel wire 36 gauge	McMaster & Carr	Cat# 6517K11	Round Bend-and-Stay Multipurpose 304 Stainless Steel Wire, Matte Finish, 1-Foot Long, 0.008" Diameter
Stanley 6-Piece Precision Screwdriver Set	Stanley	1.4mm flathead screwdriver	https://www.amazon.com/Stanley-Tools-6-Piece-Precision-Screwdriver/dp/B076621ZGC/ref=sr_1_3?crid=237VSK5FNFP9N&keywords= stanley+66-052&qid=1672764369&sprefix= stanley+66-052%2Caps%2C90&sr=8-3
Steel Screws	McMaster & Carr	type 00 stainless steel hex screws and 1/8” in length	https://www.mcmaster.com/
Steel Tube	McMaster & Carr	28 gauge stainless steel tubing	https://www.mcmaster.com/tubing/multipurpose-304-stainless-steel-6/id~0-055/
Superglue	Loctite	SuperGlue Gel Control	https://www.loctiteproducts.com/en/products/fix/super-glue/loctite_super_gluegelcontrol.html