이 작품은 NSERC &amp; AHFMR에 의해 지원되었다. 저자는 수술 준비에 도움을 원고와 Hiroe 야마자키에 대한 의견을 마리암 Alaverdashvili 아만다 Mauthe - Kaddoura 감사합니다.

1. 수술 준비 <ol><li> anesthetics의 적절한 종류와 복용량과 쥐를 마취. 여기에 우리가 우레탄을 (1.5 g / kg, 시그마 - 올드 리치 (주), 세인트 루이스, MO)를 사용 - 인산 100 ML에 우레탄 20 G를 diluting 20 %의 솔루션으로 준비한 동물 즉, 식염수 (PBS)를 버퍼는 7.5을받을 것이다 ML / 우레탄 솔루션 intraperitonealy (IP)의 kg. 때문에 선량 - 반응 곡선의 우레탄의 총 복용량은 네개의 응용 프로그램, 약 30 분 정도로 구분하여 각각에 나뉘어져 있습니다. 우레탄의 처음 두 응용 프로그램을하기 전에 동물에서 동물을 막기 위해 isoflurane 3~4%의 농도 (분당 2리터에서 산소)에 투여 (최대 분당 2리터로에서 산소) 2 %로 유지 함께 anesthetized입니다 주입에 의한 스트레스를 받고. 수술 동안, isofluorane (2 분 2 % 농도)의 추가적인 관리가 필요한 경우 사용할 수 있습니다. </li><li> 그것을 보장하기 위해 절개 사이트 (머리 지느러미 쪽)을 따라 털이 쉐이브털이 상처를 오염시키고 충분한 공간이 절개 사이트 주위 소독 수 없습니다. </li><li> antiseptically 유기 요오드 또는 chlorhexidine의 비누와 소독제 (에탄올)을 사용하여 외과 사이트를 준비합니다. </li><li> 실리콘 프로브를 (NeuroNexus 기술, 앤 아버, MI) 준비. 프로브는 증류수와 rinsing 다음 70 % 에탄올을 사용하여 소독 수 있습니다. 필요한 경우, 프로브는 나중 histological 분석 프로브의 위치를​​ 나타내기 위해 형광 마커 (예 : 염료 I, Invitrogen 주) antiseptically 준비와 그린 수 있습니다. 이렇게하려면 우리는 작고 매우 부드러운 페인트 브러시를 사용하여 정교한 염료와 실리콘 프로브의 뒷면을 터치. 이 절차는 항상 프로브가 손상되거나 구부 러되고 있지 않은지 확인하기 위해 현미경을 통해 수행되어야합니다. 항상 염색이 채널 중 하나를 차단하고 있지 않은지 확인하십시오. 프로브에 남아있는 잔류 염료는 나중에 물로 rinsing 다음, 알코올로 제거할 수 있습니다. </li><li> 실리콘 electrod초밖에 관리는 : 때문에 그들의 작은 크기의 실리콘 프로브는 섬세하고 상당한 신경을 써서 그것을 사용하는 경우에도 위반 매우 취약하고 있습니다. 따라서, 우리는 다음과 같은 모든 시간에서 잠재적인 위험을 모니터링하는 것이 좋습니다 : (I) 적절하게 지정 상자에 프로브를 유지하고, (ii) 충돌하거나 그들을 다룰 때 프로브를 포기 방지, (3) stereotaxic manipulators 잘 고정되었는지 확인합니다 모든 사고를 방지하기 위해, (4) 기록, 주변 조직 및 / 또는 혈액이 프로브에 연결할 수 있습니다. 따라서, 녹음 후 프로브를 제거 때도 조심해야하는 것이 중요합니다. PBS 또는 생리 식염수의 일정한 흐름을 사용하는 것은 좋습니다, (V) 항상 녹화 후 프로브를 청소하십시오. 프로브를 청소하려면, 그것은 강력하게 몇 분 동안 액체 효소 세제 (보스턴, Bausch &amp; Lomb)에 잠수함 그들에게 권장합니다. 항상 증류수로 프로브를 씻어하고 전용 상자로 돌아갑니다. 우리의 경험에서 실리콘 프로브의 적절한 관리가 보장10 개 이상의 실험을위한 양질의 녹음. 채널이 사용 중 &#39;시끄러운 도착&#39;을한다면, 그것은 이후 분석에서 제외해야합니다. 우리는 채널 간의 상호 대화가 최소 것으로 나타났습니다, 따라서 시끄러운 채널은 일반적으로 다른 채널의 신호에 거의 영향을했습니다. </li></ol> 2. 외과 <ol><li> 모든 수술 조작하기 전에 눈 표면에 눈을 연고를 바릅니다. </li><li> 뇌의 염증을 줄이기 위해 5 밀리그램 / ML subcutaneously Dexamethasone을 관리할 수 있습니다. </li><li> 수술 전반에 걸쳐 stereotaxic 프레임에서 동물을 고정. </li><li> 절개는 상처의 출혈 및 국소 마취에 대한 잠재적 위험을 줄이기 위해 만들어진되기 전에 절개 사이트에서 subcutaneously 에피네프린 (2-4은 MG / kg 0.5 % 용액으로 희석)와 Lidocaine HCL에게 2 % 관리할 수 있습니다. </li><li> 두피의 중간선을 통해 2cm의 절개를 만들어 두개골 표면을 노출 옆으로 피부를 치환. </li><li> 무딘 절개 및 제어에 의한 근막의 지느러미 두피를 삭제microcautery 또는 뼈 왁스를 사용하여 출혈. </li><li> 동물의 접지 및 참조 두개골의 후두 골에는 작은 나사를 첨부 두 드릴링 구멍을 만듭니다. 참조 나사는 경질과 연락해야합니다. 녹음하는 동안 전기 노이즈를 줄이기 위해, 그것은 항상 서부 유럽 표준시 나사를 유지하는 것이 좋습니다. 이렇게하려면 나사를 둘러싼 작은 아크릴 장벽을 건설하거나 나사는 한천으로 덮여 수 있습니다. </li><li> 관심 5 피질 및 / 또는 subcortical 영역 (들)에 해당하는 좌표에 1-2mm의 직경 craniotomy을 만듭니다. craniotomy (드릴링 구멍) 동안 필요에 따라 뼈 먼지를 제거하는 압축 공기를 사용하십시오. 두개골은 PBS의 방울을 적용하여 시추에서 데워 방지합니다. 두 번째 프로브를 삽입하는 데 필요한 경우 두 번째 craniotomy하십시오. 이 비디오에서는, 우리들은 두 craniotomies이 만들어진, 동시에 두 피질 영역에서 기록을 보여주고 있습니다. </li><li> 랭 치과 : 아크릴 수지의 작은 장벽 (예를 구축제조, 주식 회사, 주식 회사, Wheeting, IL)은 건조에서 예방, 노출 경질 위에 PBS를 유지하기 위해서는 두 craniotomies 주변. 전체 실험 기간 동안 지속적으로 PBS를 적용합니다. </li><li> 두 craniotomies의 경질 물질을 엽니다. 두 바늘 (30 게이지 ½) 팁 (훅을 형성)에 bended,이 조작에 사용할 수 있습니다. </li><li> stereotaxic manipulatiors에 실리콘 프로브의 커넥터를 연결합니다. 커넥터는 stereotaxic 조작하는 사람에 완벽하게 병렬 프로브의 정강이를 위해 기둥에 붙어 있습니다. 이것은 안정적인 레코딩을 유지하고 프로브 손상을 방지하는 데있어 매우 중요합니다. </li><li> 실리콘 프로브 참조 핀에 대한 참조 나사를 연결합니다. , II) 섀시 녹음 장치에서 지상, 그리고 3) stereotaxic 프레임 I) 프로브 플러그의 접지 : 접지 나사가 연결해야 전기 노이즈를 줄일 수 있습니다. </li><li> 단지 PIA 접촉 실리콘 프로브의 끝부분을 놓습니다. </li><li> 천천히 일을 소개합니다전자 실리콘 프로브와 실리콘 프로브 (그림 1 &amp; 2)의 정강이가 저항이나 굽힘없이 두뇌에 삽입될 수 있는지 확인하십시오. </li><li> 조심스럽게 원하는 녹음 영역에 도달 때까지 프로브를 낮춥니다. 필요한 경우, 조직의 건조하지 않도록 craniotomies의 상단에 PBS의 방울을 추가합니다. </li><li> 우레탄 마취에만 터미널 절차에 사용해야하기 때문에, 동물은 나트륨의 최소 200mg/kg의 IP 주입하여 euthanized이다 pentobarbital 더 이상 60 이상의 MG / ML의 농도로 희석. 이것은 동물의 잘린옵니다. </li></ol> 3. 대표 결과 : 현지 필드 잠재력과 요동 치고 활동의 대표 녹음 그림 3A의 그림입니다. 스파이크 정렬을 (; 그림 3B, C, 다른 뉴런에서 발생하는 차별 스파이크 6, 7, 8) 수행 후 실리콘 프로브 녹음은 오전에 관련된 인구의 연결 활동을 조사할 수있는 능력을 제공다른 긴 사연이 다음과 같은 과정 : 9 만들고 메모리와 의사 결정, 소성 10, 자극 코딩 11, 자발적인 활동 12 여러 가지 약물 효과 13. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig1.jpg" /> 그림 1. 하나의 칼을 들고 실리콘 프로브의 A. 예제는 재건축 뉴런 (S. 사카타 14 호의)의 몽타주에 겹쳐있다. 8 정강이의 각에서 tetrode 구성과 프로브의 B. 예가.의 C. 도식은 쥐 두개골. 녹색 상자는 오른쪽과 왼쪽 somatosensory 피질 이상 craniotomy의 범위를 나타냅니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig2.jpg" /> 그림 2. 전두엽 피질과 해마에 삽입된 실리콘 프로브와 실험의 예. PBS의 방울이 노출된 BR을 보호하기 위해 craniotomy를 커버건조에서 아무것도. 소뇌에 두 개의 나사는 각각 지상 및 참조로 연결됩니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig3.jpg" /> 그림 3. A. 이미지 한 tetrode (부정적인 전압 종좌표에 역모를 참고)에서 현지 필드 잠재력 (LFP)의 대표 electrophysiological 녹음 500ms 보여줍니다. 삽입 보여줍니다 -. 대못 B.의 파형 2 차원 1 tetrode의 기능 공간에서 단위 클러스터의 전망. 각 클러스터는 단일 장치 (신경 세포)의 스파이크를 나타냅니다. 시간이 지남에 따라 하나의 tetrode에서 네 개의 레코딩 사이트의 각 대표 단위에서 C. 평균 스파이크 파형 (컬러 코드).의 D. 파형 에너지 (진폭에 관한) 기록 스파이크가 . 각 단위에 대해 상대적으로 일정한 에너지 값을 참고, 이것은 표시 기간의 기간 동안 안정적인 레코딩을 나타냅니다.

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	<li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles.">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nat. Neurosci. 7, 446-451 (2004).</li><li>Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+neurotechnologies+for+chronic+neural+interfaces:+new+horizons+and+clinical+opportunities.">Advanced neurotechnologies for chronic neural interfaces: new horizons and clinical opportunities.</a> J. Neurosci. 28, 11830-11838 (2008).</li><li>Csicsvari, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Massively+parallel+recording+of+unit+and+local+field+potentials+with+silicon-based+electrodes.">Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes.</a> J. Neurophysiol. 90, 1314-1323 (2003).</li><li>Bartho, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+neocortical+principal+cells+and+interneurons+by+network+interactions+and+extracellular+features.">Characterization of neocortical principal cells and interneurons by network interactions and extracellular features.</a> J. Neurophysiol. 92, 600-608 (2004).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The rat brain: in stereotaxic coordinates. , (1998).</li><li>Lewicki, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+methods+for+spike+sorting:+the+detection+and+classification+of+neural+action+potentials.">A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials.</a> Network. 9, R53-R78 (1998).</li><li>Harris, K. D., Henze, D. A., Csicsvari, J., Hirase, H., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+tetrode+spike+separation+as+determined+by+simultaneous+intracellular+and+extracellular+measurements.">Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements.</a> J. Neurophysiol. 84, 401-414 (2000).</li><li>Luczak, A., Narayanan, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+representation--analyzing+single-unit+activity+in+extracellularly+recorded+neuronal+data+without+spike+sorting.">Spectral representation--analyzing single-unit activity in extracellularly recorded neuronal data without spike sorting.</a> J. Neurosci. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+do+neurons+work+together?+Lessons+from+auditory+cortex.">How do neurons work together? Lessons from auditory cortex.</a> Hear. Res. 271, 37-53 (2011).</li><li>Luczak, A., Bartho, P., Marguet, S. L., Buzsaki, G., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+structure+of+neocortical+spontaneous+activity+in+vivo.">Sequential structure of neocortical spontaneous activity in vivo.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 347-352 (2007).</li><li>Robbe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabinoids+reveal+importance+of+spike+timing+coordination+in+hippocampal+function.">Cannabinoids reveal importance of spike timing coordination in hippocampal function.</a> Nat. Neurosci. 9, 1526-1533 (2006).</li><li>Sakata, S., Harris, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+structure+of+spontaneous+and+sensory-evoked+population+activity+in+auditory+cortex.">Laminar structure of spontaneous and sensory-evoked population activity in auditory cortex.</a> Neuron. 64, 404-418 (2009).</li></ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

본 논문은 동시에 여러 피질 영역에서 뉴런 (&gt; 100)의 대규모 인구에서 기록 실리콘 전극 배열을 사용하는 방법을 보여줍니다. 수술 및 녹화에서 성공하기 위해서는, 다음과 같은 문제가 고려되어야합니다 <ol><li> 원하는 지역에 프로브 소개 : 뇌 조직에 프로브를 삽입하면, 그것이 상당한 피해를 입을 수 있습니다. 이것은 기록 단위의 낮은 품질이 발생할 수 있습니다. 이 문제를 피하려면 우리는 다음을 추천 :은 (i)는 어느 정도 각도에서 프로브를 (10도 각도를 사용하는 것이 좋습니다) 소개합니다. 이렇게하면 기록된 뉴런의 돌기 피해를 줄일 수 있으며, 프로브는 뇌 조직에 삽입 후 그들이 올 때까지 (2), 그들은 처음에 빠른 속도 (10-30 초 당 약 50-100 마이크론)에서 가만히있어 가까이 녹음의 원하는 영역에. 프로브는 대상 지역에서 200 마이크론에 대해되면 위치 (약 더 느리게 조정됩니다imately 10 미크론 매 2 ~ 3 분). </li><li> 녹음의 안정화가 : 프로브가 지정된 지역에 있고 상당한 활동 (채널의 대부분에 독특한 스파이크)을 감지하면, 그것은 녹음을 시작하기 전에 약 30 분 후에하는 것이 좋습니다. 이것은 뇌 조직이 기계적으로 프로브의 삽입 후 안정화와보다 안정적인 레코딩을 보장하기 위해 수 있습니다. </li><li> 두뇌 맥동 : 때때로 크게 녹음의 품질을 줄일 수 있습니다 뇌 맥동을 볼 수도 있습니다. 작은 craniotomy (프로브에 맞게 충분 공간) 기록 영역에서 뇌 맥동을 줄일 수 있습니다. 필요한 경우, cisterna 마그나는 구멍 수 있습니다. 이것은 중추 신경계의 압력을 감소하고 붓기와 맥동 감소. </li><li> 실리콘 프로브 구성 : 실리콘 프로브는 모양과 기록 사이트 다양한 구성을 할 수 있습니다. 예를 들면, 그들은 정강이, 정강이의 길이와 두께의 수를 다양, 및 수기록 사이트 (; : www.neuronexustech.com 볼 수 예 tetrode 대 선형 구성)의 배열. 특정 구성과 함께 사용 프로브의 선택은 답변에 필요한 과학적인 문제에 따라 다릅니다. 예를 들어, 목표는 한 특정 계층 (이러한 레코딩에 표시)에 여러 위치에서 뉴런의 인구를 기록하는 경우, 최선의 선택 여덟 정강이와 tetrode 구성과 프로브를 사용하는 것입니다. 이것은 1.4mm 기간에 걸쳐 여덟 각각의 위치 tetrode 및 샘플링 번에 여러 개의 단일 단위 기록을 허용합니다. 누군가가 대뇌 피질의 레이어에 걸쳐 활동 propagations를 공부하고자하는 경우 다른 인스턴스에서, 최선의 선택은 여러 피질 레이어에 녹음이 동시에 14 수 칼을 함께 정기적으로 배포 녹음 사이트를 하나의 칼을 들고 프로브를 사용하는 것입니다. </li></ol>

<table border="1"><tbody><tr><td> 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td></tr><tr><td> 우레탄 </td><td> 시그마 - 올드 리치 </td><td></td></tr><tr><td> 인산 버퍼 식염수 (PBS) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isoflurane </td><td> 벤슨 </td><td> 02241315 </td></tr><tr><td> 실리콘 프로브 </td><td> NeuroNexus 기술 </td><td> 4 X 2 - Tet - 5mm - 150 - 200-312 </td></tr><tr><td> 염료 I (DiIC 18 일 (3)) </td><td> Invitrogen (주) </td><td> 617,830 </td></tr><tr><td> Dexamethasone 5 </td><td> Vetoquinol </td><td> 0A0640B </td></tr><tr><td> 아이 연고 </td><td> Vetoquinol </td><td> 005,165,414 </td></tr><tr><td> Lidocaine HCL 에피네프린과 2퍼센트 </td><td> Bimeda - MTC </td><td> 00141,984 </td></tr><tr><td> Stereotaxic 프레임 </td><td> KOPF 인 스트 루먼트 </td><td> 1430 - B </td></tr><tr><td> 전극 속이는 사람 및 홀더 </td><td> KOPF 인 스트 루먼트 </td><td> 960 </td></tr><tr><td> 쥐 귀 - 바 </td><td> KOPF 인 스트 루먼트 </td><td> 1955 </td></tr><tr><td> 쥐 어댑터 </td><td> KOPF 인 스트 루먼트 </td><td> 920 </td></tr><tr><td> Anaesthesia 마스크 </td><td> KOPF 인 스트 루먼트 </td><td> 906 </td></tr><tr><td> 외과용 메스 </td><td> Roboz 외과 용구 </td><td> RS - 9843 </td></tr><tr><td> 메스 블레이드 </td><td> 모범 </td><td> 0086 </td></tr><tr><td> 마이크로 해부 가위 </td><td> Roboz 외과 용구 </td><td> RS - 5910 </td></tr><tr><td> 나사 </td><td> 굴드의 Pasteners은 제한 </td><td> 14084701 </td></tr><tr><td> Hemostatic 포셉 </td><td> 롭온스 외과 용구 </td><td> RS - 7130 RS - 7211 </td></tr><tr><td> 30 ½ 게이지 바늘 </td><td> Becton - 디킨슨 </td><td> 305,115 </td></tr><tr><td> Micromotor 제어 </td><td> Foredom </td><td> HP4 - 917 </td></tr><tr><td> 해부 포셉 </td><td> Roboz 외과 용구 </td><td> RS - 5237 </td></tr><tr><td> 뼈 왁스 </td><td> Lukens </td><td> M263500 </td></tr><tr><td> 압축 공기 병 </td><td> 팔콘 안전 제품, 주식 회사 </td><td> 50 - 10521C </td></tr><tr><td> 효소 클리너 </td><td> 보스턴, Bausch &amp; Lomb </td><td> BAUSCH497628 </td></tr><tr><td> 증류수 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 치과 아크릴 파우더 </td><td> 랑 치과 </td><td> 1220 </td></tr><tr><td> 치과 아크릴 액체 </td><td> 랑 치과 </td><td> 1404 </td> &lt;/ TR&gt; <tr><td> 디지털 Lynx는 SX 시스템 </td><td> Neuralynx 주식 회사 </td><td> 4SX - Z400 </td></tr><tr><td> Cheeta Softwere </td><td> Neuralynx 주식 회사 </td><td></td></tr><tr><td> 악어 케이블 </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

recording large-scale neuronal ensembles with silicon probes in the anesthetized rat

의 연결을 ensembles에서 대규모 electrophysiological 녹음 두뇌는 뉴런의 급상승 활동에서 행동의 다양한 or​​chestrates 방법을 조사할 수있는 기회를 제공합니다. 여러 지역의 연결 회로의 뉴런 다수의 활동을 급상승 모니터 가장 효과적인 방법 중 하나는 동시에 1-3 실리콘 전극 배열을 사용하는 것입니다. 액션 잠재력은 세포 somata의 주변에 대형 transmembrane 전압 변화를 생산하고 있습니다. 이러한 출력 신호는 신경 세포의 가까이에 지휘자를 배치하여 측정할 수 있습니다. 팁 주변에 많은 활성 (급상승) 뉴런이있다면, 전극은 단일 신경 세포의 기여가 자사의 &#39;전기 거리&#39;에 의해 가중치를 어디에 모두에서 결합된 신호를 기록합니다. 실리콘 프로브 때문에 기록 사이트 (64)과 작은 볼륨 다수의 여러 뉴런을 모니터 이상 기록 전극입니다. Furthermo다시, 여러 사이트는 따라서 다양한 대뇌 피질의 레이어 또는 여러 피질 열에의 연결 활동의 동시 기록 (그림 1) 수 있도록 밀리미터의 거리 이상의 배열 수 있습니다. 중요한 것은 기록 사이트의 기하학적으로 정확한 분포는 또한 분리된 단일 뉴런 4의 공간 관계의 결정을 허용합니다. 여기, 우리는 실리콘 프로브 (그림 2)와 anesthetized 쥐에서 동시에 왼쪽과 오른쪽 forelimb somatosensory의 피질에서 급성, 대규모의 연결 녹음을 설명합니다.

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Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat

anesthetized 쥐의 실리콘 프로브를 사용하는의 연결 활동의 세포외 녹음이 설명됩니다. 이 기법은 동시에 100 개 이상의 뉴런에서 여러 뇌 영역에 걸쳐 정보를 얻을 수 있습니다. 그것은 여러 지역의 회로에의 연결을 ensembles 역학에 대한 단세포 해상도 정보를 제공합니다.

Anesthetized 쥐의 실리콘 프로브와 함께 대규모의 연결 Ensembles 녹음하기

Large scale electrophysiological recordings from neuronal ensembles offer the opportunity to investigate how the brain orchestrates the wide variety of ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

24.8K 조회수.  University of Lethbridge. anesthetized 쥐의 실리콘 프로브를 사용하는의 연결 활동의 세포외 녹음이 설명됩니다. 이 기법은 동시에 100 개 이상의 뉴런에서 여러 뇌 영역에 걸쳐 정보를 얻을 수 있습니다. 그것은 여러 지역의 회로에의 연결을 ensembles 역학에 대한 단세포 해상도 정보를 제공합니다.

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Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of neurons and circuits requires methods with the spatial selectivity and temporal resolution appropriate for mechanistic analysis of neural ensembles in the behaving animal, i.e. recording of representatively large samples of isolated single neurons. Ensemble monitoring of neuronal activity has progressed remarkably in the past decade in both small and large-brained animals, including human subjects1-11. Multiple-site recording with silicon-based devices are particularly effective because of their scalability, small volume and geometric design.
Here, we describe methods for recording multiple single neurons and local field potential in behaving rodents, using commercially available micro-machined silicon probes with custom-made accessory components. There are two basic options for interfacing silicon probes to preamplifiers: printed circuit boards and flexible cables. Probe supplying companies (<a href="http://www.neuronexustech.com/" >http://www.neuronexustech.com/</a>; <a href="http://www.sbmicrosystems.com/">http://www.sbmicrosystems.com/</a>; <a href="http://www.acreo.se/">http://www.acreo.se/</a>) usually provide the bonding service and deliver probes bonded to printed circuit boards or flexible cables. Here, we describe the implantation of a 4-shank, 32-site probe attached to flexible polyimide cable, and mounted on a movable microdrive. Each step of the probe preparation, microdrive construction and surgery is illustrated so that the end user can easily replicate the process.

We describe methods for large-scale recording of multiple single units and local field potential in behaving rodents with silicon probes. Drive fabrication, probe attachment to the drive and probe implantation processes are illustrated in sufficient details for easy replication.

설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

연구

신경과학

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be investigated in a single task sequence. The unique feature of this system is a custom-made, acoustically transparent chamber that eliminates many of the issues associated with auditory cue control in most commercially available chambers. The ease with which operant devices can be added or replaced makes this system quite versatile, allowing for the implementation of a variety of auditory, visual, and olfactory behavioral tasks. Automation of the system allows fine temporal (10 ms) control and precise time-stamping of each event in a predesigned behavioral sequence. When combined with a multi-channel electrophysiology recording system, multiple cognitive brain functions, such as motivation, attention, decision-making, patience, and rewards, can be examined sequentially or independently.

In this report, we present a fully automated and highly versatile system capable of simultaneously testing multi-cognitive behaviors and recording neuronal activities for rodents.

여러인지 기능을 테스트 및 설치류에의 연결 활동을 녹음하기위한 완전 자동화된 고도 다목적 시스템

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of the dendritic tree, which eventually leads to neuronal output of action potentials at the axon. The influence of diverse spatial and temporal parameters of specific synaptic input on neuronal output is currently under investigation, e.g. the distance-dependent attenuation of dendritic inputs, the location-dependent interaction of spatially segregated inputs, the influence of GABAergig inhibition on excitatory integration, linear and non-linear integration modes, and many more.
With fast micro-iontophoresis of glutamate and GABA it is possible to precisely investigate the spatial and temporal integration of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition. Critical technical requirements are either a triggered fluorescent lamp, light-emitting diode (LED), or a two-photon scanning microscope to visualize dendritic branches without introducing significant photo-damage of the tissue. Furthermore, it is very important to have a micro-iontophoresis amplifier that allows for fast capacitance compensation of high resistance pipettes. Another crucial point is that no transmitter is involuntarily released by the pipette during the experiment.
Once established, this technique will give reliable and reproducible signals with a high neurotransmitter and location specificity. Compared to glutamate and GABA uncaging, fast iontophoresis allows using both transmitters at the same time but at very distant locations without limitation to the field of view. There are also advantages compared to focal electrical stimulation of axons: with micro-iontophoresis the location of the input site is definitely known and it is sure that only the neurotransmitter of interest is released. However it has to be considered that with micro-iontophoresis only the postsynapse is activated and presynaptic aspects of neurotransmitter release are not resolved. In this article we demonstrate how to set up micro-iontophoresis in brain slice experiments.

In this article we introduce fast micro-iontophoresis of neurotransmitters as a technique to investigate integration of postsynaptic signals with high spatial and temporal precision.

글루타민산 염과 GABA의 빠른 마이크로 이온 도입 : 시냅틱 통합을 조사하는 유용한 도구

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

깨어 마우스의 신경 활성 물질의 Microiontophoretic 응용 프로그램과 결합하여 신경 활동의 세포 외 기록

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.

This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.

전위도의 동시 녹화 및 마취 된 흰쥐의 비주얼 사건 관련 전위

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the ...

Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced electrodes for large-scale electrophysiological recording of neuronal activity, but the procedures for their chronic implantation are still underdeveloped. The activity of hippocampal place cells is known to correlate with an animal&#39;s position in the environment, but the underlying mechanisms are still unclear. To investigate place cells, here we describe a set of techniques which range from the fabrication of devices for chronic silicon probe implants to the monitoring of place field activity in a cue-enriched treadmill apparatus. A micro-drive and a hat are built by fitting and fastening together 3D-printed plastic parts. A silicon probe is mounted on the micro-drive, cleaned, and coated with dye. A first surgery is performed to fix the hat on the skull of a mouse. Small landmarks are fabricated and attached to the belt of a treadmill. The mouse is trained to run head-fixed on the treadmill. A second surgery is performed to implant the silicon probe in the hippocampus, following which broadband electrophysiological signals are recorded. Finally, the silicon probe is recovered and cleaned for reuse. The analysis of place cell activity in the treadmill reveals a diversity of place field mechanisms, outlining the benefit of the approach.

We describe the diverse steps to implant chronic silicon probes and to record place cells in mice that are running head-fixed on a cue-enriched treadmill apparatus.

만성 실리콘 프로브 및 녹음 풍부한 디딜 방 아 장치에 Hippocampal 장소 세포의 이식

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems neuroscience. One key component of this technique consists of the precise placement of multiple electrodes into desired brain regions and the maintenance of their stability. Here, we describe a protocol for the construction of a 3D-printable hyperdrive, which includes eighteen independently adjustable tetrodes, and is specifically designed for in vivo extracellular neural recording in freely behaving rats. The tetrodes attached to the microdrives can either be individually advanced into multiple brain regions along the track, or can be used to place an array of electrodes into a smaller area. The multiple tetrodes allow for simultaneous examination of action potentials from dozens of individual neurons, as well as local field potentials from populations of neurons in the brain during active behavior. In addition, the design provides for simpler 3D drafting software that can easily be modified for differing experimental needs.

We present the construction of a 3D-printable hyperdrive with eighteen independently adjustable tetrodes. The hyperdrive is designed to record brain activity in freely behaving rats over a period of several weeks.

쥐 행동에 대규모 신경 기록에 대 한 향상 된 멀티 Tetrode 하이퍼 드라이브의 건설

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems ...

Large-scale Three-dimensional Imaging of Cellular Organization in the Mouse Neocortex

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical properties, synaptic connections, and in vivo functions, but their basic functional and anatomical organization from cellular to network scale is poorly understood. Here we describe a method for the three-dimensional imaging of fluorescently-labeled neurons across large areas of the brain for the investigation of the cortical cellular organization. Specific types of neurons are labeled by the injection of fluorescent retrograde neuronal tracers or expression of fluorescent proteins in transgenic mice. Block brain samples, e.g., a hemisphere, are prepared after fixation, made transparent with tissue clearing methods, and subjected to fluorescent immunolabeling of the specific cell types. Large areas are scanned using confocal or two-photon microscopes equipped with large working distance objectives and motorized stages. This method can resolve the periodic organization of the cell type-specific microcolumn functional modules in the mouse neocortex. The procedure can be useful for the study of three-dimensional cellular architecture in the diverse brain areas and other complex tissues.

Here we describe a procedure for tissue clearing, fluorescent labeling, and large-scale imaging of mouse brain tissue which, thereby, enables visualization of the three-dimensional organization of cell types in the neocortex.

마우스 피 질 세포 조직의 대형 3-차원 영상

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical ...

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, conventional microdrive designs often only allow use of one type of electrode to record from single or multiple regions, limiting the yield of single-unit or depth profile recordings. It also often limits the ability to combine electrode recordings with optogenetic tools to target pathway and/or cell type specific activity. Presented here is a hybrid microdrive array for freely moving mice to optimize yield and a description of its fabrication and reuse of the microdrive array. The current design employs nine tetrodes and one opto-silicon probe implanted in two different brain areas simultaneously in freely moving mice. The tetrodes and the opto-silicon probe are independently adjustable along the dorsoventral axis in the brain to maximize the yield of unit and oscillatory activities. This microdrive array also incorporates a set-up for light, mediating optogenetic manipulation to investigate the regional- or cell type-specific responses and functions of long-range neural circuits. In addition, the opto-silicon probe can be safely recovered and reused after each experiment. Because the microdrive array consists of 3D-printed parts, the design of microdrives can be easily modified to accommodate various settings. First described is the design of the microdrive array and how to attach the optical fiber to a silicon probe for optogenetics experiments, followed by fabrication of the tetrode bundle and implantation of the array into a mouse brain. The recording of local field potentials and unit spiking combined with optogenetic stimulation also demonstrate feasibility of the microdrive array system in freely moving mice.

This protocol describes the construction of a hybrid microdrive array that allows implantation of nine independently adjustable tetrodes and one adjustable opto-silicon probe in two brain regions in freely moving mice. Also demonstrated is a method for safely recovering and reusing the opto-silicon probe for multiple purposes.

자유롭게 움직이는 마우스에서 이중 사이트 고밀도 레코딩을 위한 회수 가능한 광실리콘 프로브 및 Tetrode가 있는 하이브리드 마이크로드라이브 시스템

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, ...