이 작품은 한국 과학 연구소 및 기술 기관 프로그램 (프로젝트 번호 2E26190 및 2E26170) 및 인간 프론티어 과학 프로그램 (RGY0089/2012)에 의해 지원 되었다.

설명 하는 모든 방법을 동물 관리 및 사용 위원회 한국 과학 및 기술에 의해 승인 되었습니다.
 1. 마이크로 드라이브와 전극 준비 <ol><li>마이크로 드라이브를 조립.
	<ol><li>(슬라이더, 몸, 및 셸) 마이크로 드라이브의 부분을 인쇄 14 고해상도 3D 프린터를 사용 하 여. 부품 아무 결함을가지고 있는지 확인 하십시오.</li>
		<li>나사 (000-120 x 1/4 크기)와 마이크로 드라이브 몸으로 슬라이더를 수정.</li>
		<li>너트 솔더 (000-120 000-120/64 16 진수 크기)는 스크류의 끝에.</li>
		<li>나사를 시계 방향으로 슬라이더를 위로 또는 아래로 이동 하려면 시계 반대 방향으로 이동.</li>
		<li>나사 (000-120 x 1/4 크기)와 신체에 셸을 수정.</li>
	</ol></li> <li>마이크로 드라이브에 프로브를 장착.
	<ol><li>쌍 안 현미경 수평 위치에 있는 마이크로 드라이브를 수정.</li>
		<li>고무 패딩 플랫 악어 클립을 사용 하 여 신중 하 게 집게와 선적 인클로저에서 프로브를 분리 하는 동안 실리콘 프로브의 플렉스 케이블을 잡아. 조작자에 악어 클립을 수정.</li>
		<li>운동의 방향에 마이크로 드라이브 슬라이더에 실리콘 프로브를 평행 하다, 조작자를 사용 하 여.</li>
		<li>적용 치과 시멘트의 드롭 (실 온 경화 아크릴 치과 자료 복구) 프로브 슬라이더를 해결 하기 위해. 그것은 이동 하는 경우 프로브 위치를 수정 합니다. 접착제는 권장 하지 않습니다 그것은 매우 빠르게 치료 및 전극 위치 조정 하기가 어렵습니다.</li>
		<li>치과 시멘트와 프로브를 C-홀더 (홀더 커넥터)의 커넥터 수정.</li>
	</ol></li> <li>클리닝 하 고 염료는 프로브에.
	<ol><li>수정 마이크로 드라이브/프로브 프로브 청소 장치에 조립. 장치는 2 작은 회전 거품 스폰지 (비 멸 균 면봉)을 갖추고 있습니다. 조작자 간격 조정.</li>
		<li>세제와 스폰지를 적시 게.</li>
		<li>는 서서히 부드러운 터치 수 있도록 스폰지 사이 여기저기에 프로브를 이동 합니다. 현미경으로 청소 과정 모니터링.</li>
		<li>는 증류수로 프로브 린스. 살 균에 대 한 알코올에 프로브를 찍어.</li>
		<li>적용 Dil (닥터지 형광 염료) 프로브, 정강이의 뒤에 거품 면봉을 사용 하 여. 이것은 두뇌에서 생크 위치 시각화 나중 단계에서 수.</li>
	</ol></li> <li>조립 모자 <ol><li>모자 (머리 판, 커넥터 홀더, 및 모자)의 부분을 인쇄 14 3D 프린터를 사용 하 여. 3 부품 밀봉 된 인클로저를 형성 하기 위하여 맞는.</li>
		<li>머리 판 및 접착제와 치과 시멘트 수정의 슬롯에 삽입 너트 (m 2와 00-90 시-90/4 크기).</li>
		<li>세탁기 뚜껑의 슬롯에 삽입 하 고 치과 시멘트로 수정.</li>
	</ol></li></ol> 2. 두개골에 모자의 고정을 위한 수술 수술에 사용 되는 모든 도구는 압력가 마로 소독 하 여 미리 살 균 된다. 건조 열 구슬 장치는 forto 오염 되 고 수술 하는 동안 소독 하는 데 필요한 도구를 소독.
<ol><li>마 취의 개시에 대 한 4 %isoflurane 수준을 설정합니다. 5 분에 대 한 마 취 약 실에 있는 마우스를 넣어</li>
	<li>Stereotaxic 장치에 마우스를 설치.</li>
	<li>는 1.5-2 %isoflurane 수준을 줄일. 동물 상태, 호흡 속도 따라 수술 하는 동안 레벨을 조정 하 고 몸 온도 20.</li>
	<li>눈에 눈 연 고를 적용.</li>
	<li>두 피를 면도 하 고 살 균 (iodopovidone)와 동물의 머리를 청소. 수술의 모든 단계 동안 무 균 상태를 유지.</li>
	<li>두 피 아래 넣기 bupivacaine (1 mg/kg). 잘라 고 좋은 위를 사용 하 여 그것의 가장자리에 두개골을 폭로 하는 마우스 머리의 정수 리 스킨의 일부를 제거 합니다. 염 분 및 hemostatic 스폰지를 사용 하 여 청소 하 고는 수술 중 출혈 제어.</li>
	<li>긁는 도구 도구를 사용 하 여과 제거.</li>
	<li>두개골 21에 참조 점의 찾을: bregma, 람다, 코로나와 화살 봉합. 머리를 조정 &#39; 되도록 Bregma 점과 람다 같은 높이에서 s 화살 축 각도.</li>
	<li>참조 및 접지 전극에 대 한 두개골에 두 개의 구멍 (~0.5 m m 직경) 드릴. 구멍 해야 약 1 m m 꼬리 람다의 1 m m 옆.</li>
	<li>지상 및 기준 전극 (크기 000-120 000-120/16 미니어처 스테인리스 나사 와이어-핀 커넥터 결합) 삽입.</li>
	<li>적용 자외선 (UV) 두개골에 상 아질 활성기를 결합 한 다음 자외선 45-60 미에 대 한 적용</li>
	<li>는 두개골의 가장자리에 치과 시멘트의 레이어를 적용. 피부와 쥐의 머리에 시멘트를 확산 방지.</li>
	<li>Stereotaxic 조작에 머리 판을 해결 하 고 두개골 위에 위치. 천천히 머리 판 두개골, 약간 접촉 될 때까지 낮은 고 치과 시멘트와 두개골 접합에 적용 합니다. 15 분을 위한 치과 시멘트 치료 하자</li>
	<li>마 취를 제거합니다. 커넥터-보유자와 머리 판에 캡 수정. Ketaprofen의 하위 피부 주입을 주기 후에 그것의 감 금에서 마우스를 넣어 5 mg/kg.</li>
	<li>줄 ketaprofen의 하위 피부 주사 두 일을 신중 하 게 고통의 어떤 표시 든 지에 대 한 모니터에 대 한 5 mg/kg. 마우스는 일반적으로 20-40 분 이내 마 취에서 깨어나. 임 플 란 트 모자는 상대적으로 같은 마우스 아무 문제가 그들의 머리를 리프트 하 고, 미로에서 실행 하 고 등반을 그들의 집에 감 금 소의 가장자리에 빛 (3.34 g).</li>
</ol> 3. 행동 훈련 <ol><li>7 일 수술 후 회복 기간, 후 일 당 1 mL에 물 제한 시작.</li>
	<li>디딜 방 아 벨트를 만들기 위해 벨벳 직물 (1-2 m 5 c m)의 조각을 잘라 하 고 뜨거운 접착제를 사용 하 여 그것에 작은 물체를 수정. 마우스의 움직임을 방해 하기 위하여 벨트의 가장자리에 지어진된 개체 연결.</li>
	<li>함께 두 끝을 봉합 하 여 디딜 방 아의 바퀴에 벨트를 해결.</li>
	<li>머리 고정 플레이트의 슬롯에 머리 판의 2 개의 나사를 조여 여 디딜 방 아에 머리 고정 마우스 설치.</li>
	<li>머리 억제 물 보상에 대 한 디딜 방 아에 실행 하려면 마우스를 훈련 하는 시작. 핥 아 포트를 통해 물 보상을 제공 합니다. 처음 10 분, 하루에 3 번의 기간에 대 한 디딜 방 아 마우스를 입었다.</li>
	<li>마우스 머리 고정에 사용 되 면 (일반적으로 3 일 후), 벨트를 이동 하려면 시작으로 증가 훈련 세션 지속 시간 30 분을. 2-3 주 후, 일부 마우스 30 분 (벨트의 전체 회전 되는 재판)에 100 개 이상의 실험을 실행.</li>
	<li>행동 기록 실험에 대 한 최고의 공연을 보여주는 마우스 선택.</li>
</ol> 4. 프로브 실리콘의 주입 <ol><li>넣어 마 취 마우스.</li>
	<li>머리-플레이트를 고정 하 여 stereotaxic 장치에 마우스를 설치 합니다. 식 염 수로 두개골 표면 청소.</li>
	<li>찾을 stereotaxic 마커: bregma, 람다, 코로나와 화살 봉합. 삽입 지점에 거리를 측정 하 고 표시 합니다.</li>
	<li>얇고 투명 하 게 될 때까지 신중 하 게 뼈를 드릴. 축 축 하 고 시추 하는 동안 염 분 깨끗.</li>
	<li>남았다 뼈 및 정밀 힘을 사용 하 여 경질 문제를 신중 하 게 제거ps. 뇌 표면 염 분으로 항상 젖은 유지.</li>
	<li>Stereotaxic 조작에 마이크로 드라이브/실리콘 프로브 조립 수정. 바로 위에 craniotomy 실리콘 프로브를가지고. 나사 머리 접시에 실리콘 프로브 커넥터 홀더.</li>
	<li>녹음 앰프 및 접지/참조 전극 연결합니다. 방패 전자기 잡음 으로부터 보호 하기 위해 알루미늄 호 일로 마우스. 뇌의 전기 활동을 기록 시스템 시작.</li>
	<li>천천히는 micromanipulator를 사용 하 여 뇌에 실리콘 프로브를 삽입 합니다. 지속적으로 전기 신호, 조작 여행 거리 및 프로브의 정강이 확인 (그들은 두뇌에 있는 침투는 확인). 단위 활동 아래 백색 질은 상대적으로 침묵 하는 동안 대뇌 피 질에 표시 됩니다. 단위 활동에는 정강이 해 마의 피라미드 계층을 만질 때 다시 나타납니다. 이 시점에서 철회 실리콘 프로브 200 µ m (마이크로 드라이브를 다음날 사용 피라미드 계층에 다시 칼을가지고).</li>
	<li>뼈 왁 스, 미네랄 오일의 혼합물으로 뇌의 표면을 커버.</li>
	<li>치과 시멘트를 사용 하 여 머리 판에 마이크로 드라이브를 수정 합니다. 15 분 동안 치과 시멘트 치료 하자. 다음 stereotaxic 조작에서 마이크로 드라이브를 분리 하 고 다시 넣어 모자 모자.</li>
	<li>마우스 다시는 새 장에 넣고 ketaprofen의 하위 피부 주사를 주고 5 mg/kg. 고통의 어떤 표시 든 지를 확인 합니다. 이 수술은 첫 번째 보다 훨씬 덜 침략 그리고 마우스는 일반적으로 45 분 이내 활성 후 그들은 웨이크 업 마 취에서. 그러나, 마우스 실리콘 프로브 두뇌에 안정 하기 때문에 하루 종일 복구 하자.</li>
</ol> 5. 녹음 <ol><li>설치 마우스 머리 고정 디딜 방 아에. 모자 뚜껑 제거</li>
	<li>녹음 앰프를 연결 하 고 녹음을 시작.</li>
	<li>첫 날,를 사용 하 여 마이크로 드라이브 실리콘 프로브는 해 마의 피라미드 계층으로 이동. 나사 각 시계 반대 방향으로 회전 정강이 200 µ m 깊이 이동합니다. 생크 위치를 천천히 조정 (20 ~ 50 한 번에 µ m) 리플 진동 13 및 단위 활동 나타날 때까지.</li>
	<li>다음 일에 칼 위치를 조정 하 고 마우스 벨트에서 실행 하는 동안 hippocampal 활동을 기록 하기 전에 ~ 1 h를 기다려. 몇 일 동안 좋은 녹음 신호 품질을 유지 하려면 하드 개체를 제거 하 고 마우스에서 천장 낮은 &#39; 모자 하드 표면에 충돌 하는 기회를 최소화 하기 위해 s 케이지.</li>
</ol> 6. 복구 조사 <ol><li>넣어 마 취 마우스.</li>
	<li>머리-플레이트를 고정 하 여 stereotaxic 장치에 마우스를 설치 합니다. 모자 뚜껑 제거</li>
	<li>가지고 바로 위에 마이크로 드라이브 stereotaxic 조작. 마이크로 드라이브는 조작자를 수정 합니다. 나사 머리 접시에서 커넥터 홀더. 껍질과 마이크로 드라이브의 연결 나사를 제거.</li>
	<li>셸 부분 쌍 안 현미경 감독, 천천히 올려 stereotaxic 조작자와 마이크로 드라이브/실리콘 프로브 조립 남겨두고.</li>
	<li>실리콘 프로브 청소 장치 청소.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Schjetnan, A. G., Luczak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+large-scale+neuronal+ensembles+with+silicon+probes+in+the+anesthetized+rat.">Recording large-scale neuronal ensembles with silicon probes in the anesthetized rat.</a> J Vis Exp. (56), (2011).</li><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 (5), 446-451 (2004).</li><li>Suner, S., Fellows, M. R., Vargas-Irwin, C., Nakata, G. K., Donoghue, J. 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B., 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=Distinct+Contribution+of+Adult-Born+Hippocampal+Granule+Cells+to+Context+Encoding.">Distinct Contribution of Adult-Born Hippocampal Granule Cells to Context Encoding.</a> Neuron. 90 (1), 101-112 (2016).</li><li>Stark, E., Koos, T., 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=Diode+probes+for+spatiotemporal+optical+control+of+multiple+neurons+in+freely+moving+animals.">Diode probes for spatiotemporal optical control of multiple neurons in freely moving animals.</a> J Neurophysiol. 108 (1), 349-363 (2012).</li><li>Wu, F., 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=An+implantable+neural+probe+with+monolithically+integrated+dielectric+waveguide+and+recording+electrodes+for+optogenetics+applications.">An implantable neural probe with monolithically integrated dielectric waveguide and recording electrodes for optogenetics applications.</a> J Neural Eng. 10 (5), 056012 (2013).</li></ol>

저자는 공개 없다.

신경 활동의 만성 녹음은 hippocampal 장소 필드 같은 신경 과정을 이해 하는 데 중요 합니다. 만성 실리콘 프로브 implantantation를 수행 하는 접근 방식 그것은 상대적으로 간단에 전극 패키지를 복구 하는 사실에 의해 다른 방법7,18,,1920 에서 자체 구별 실험의 끝입니다. 장소 세포는 일반적으로 자유롭게 ?...

실리콘 프로브 electrophysiological 기록, 그들은 날카로운 프로필 조직 손상과 그들은 사이트1, 기록 밀도가 포장의 정확한 레이아웃을 제시를 최소화 설계 된 있다는 사실을 포함 하 여에 대 한 몇 가지 장점을 제시합니다 2,,34. 그들은 다른 종에서 인간3,,56, 다양 한 접근1,7을 포함 하 여 다양 한 시스템을 연구 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 그들의 재발 사용은 그들의 비용, 취약성, 및 만성 실험을 위한 편리한 방법8부족 사실 때문에 여전히 상대적으로 제한 된. 3D 인쇄 기술의 최근 발전 장치 마이크로 드라이브 등이 섬세 한 전극의 쉽게 처리 수 있도록 헤드 플레이트의 사용자 지정 디자인을 가능한 만들었습니다. 첫 번째 단계에서 만성 실리콘 프로브14의 이식에 대 한 우리 개발 도구 집합을 사용 하는 방법을 설명 합니다.
장소 세포는 일반적으로 자유롭게 움직이는 동물 미로에서 실행을 사용 하 여 공부 하 고, 그러나 최근에 그들은 또한 조사 되었다 디딜 방 아 apparatii9 (그림 1A)와 가상 환경15 에서. 이러한 실험 방법은 그 동물 수 있을 머리-제 지, 2 광자 현미경15,16, 패치 클램프 및 optrode9,,1011 의 사용 하는 이점을 제공합니다 기술 쉽게, 동물 행동 및 환경 단서12향상 된 제어를 제공 하. 두 번째 단계에서 우리는 쥐 훈련과 디딜 방 아 장치에 장소 세포 활동을 기록 하는 절차를 발표할 예정 이다.

<table><tbody><tr><td>Silicon Probe</td><td>Neuronexus</td><td>Buzsabi32</td><td>Recording electrode</td></tr><tr><td>Recording system</td><td>Intantech</td><td>RHD2132/RHD2000</td><td></td></tr><tr><td>3D printer</td><td>Asiga</td><td>Pico Plus 27</td><td>High resolution printer for micro-drive</td></tr><tr><td>3D printer</td><td>Stratasys</td><td>Mojo</td><td>Lower resolution printer for hat components</td></tr><tr><td>Stereotaxic apparatus</td><td>Kopf</td><td>Model 963</td><td></td></tr><tr><td>Binocular microscope</td><td>Leica</td><td>M60</td><td></td></tr><tr><td>Treadmill apparatus</td><td></td><td></td><td>We build them</td></tr></tbody></table>

implantation of chronic silicon probes and recording of hippocampal place cells in an enriched treadmill apparatus

뇌 기능을 이해 하기 위한 중요 한 필요한 행동의 식별 이며 세포 활동 연결. 실리콘 감지기 전극 신경 활동의 대규모 electrophysiological 녹음에 대 한 고급 하지만 그들의 만성 이식에 대 한 절차는 아직도 저 개발. Hippocampal 장소 세포의 활동은 환경에서 동물의 위치와 상관 관계를 알려져 있지만 근본적인 메커니즘은 아직 명확 하지 않다. 장소 세포 조사, 여기 우리가 만성 실리콘 프로브에 대 한 장치의 제조 이르기까지 디딜 방 아 큐 농축 장치에 장소 필드 활동의 모니터링을 이식 하는 기술의 세트를 설명 합니다. 마이크로 드라이브와 모자 및 3D 인쇄 플라스틱 부품을 함께 고정 하 여 만들어집니다. 실리콘 프로브 마이크로 드라이브에 탑재, 청소, 이며 염료와 코팅. 첫 번째 수술에는 마우스의 두개골 모자를 해결 하기 위해 수행 됩니다. 작은 랜드마크 조작 하는 디딜 방 아의 벨트에 연결 된. 마우스 머리 고정을 실행 하는 훈련은 디딜 방 아에. 두 번째 수술은 이식 해 마, 어떤 광대역 electrophysiological 신호가 기록 됩니다 다음에 실리콘 프로브를 수행 됩니다. 마지막으로, 실리콘 프로브 회수 이며 재사용에 대 한 청소. 디딜 방 아에서 장소 세포 활동의 분석 다양을 한 접근의 혜택을 설명 하는 장소 필드 메커니즘을 보여준다.

마우스 처음 신호 (그림 1C) 없는 2 미터 긴 벨트에서 실행 하도록 훈련 되었다. 전극 이식, 동일한 길이의 새로운 벨트를 따라 하지만 3 쌍의 단서를 제시, 디딜 방 아에 allocentric 공간 표현12,14을 생성 하기 위해 설치 되었다. 광대역 신호 250 채널 녹화 시스템 (증폭기 보드 USB 인터페이스 보드 및 Labview 인터?...

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

우리는 만성 실리콘 프로브를 이식 하 고 마우스는 디딜 방 아 큐 농축 장치에 실행 머리 고정에 장소 세포를 기록 하는 다양 한 단계를 설명 합니다.

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 ...

implantation-chronic-silicon-probes-recording-hippocampal-place-cells

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.6K 조회수.  Korea Institute of Science and Technology. 우리는 만성 실리콘 프로브를 이식 하 고 마우스는 디딜 방 아 큐 농축 장치에 실행 머리 고정에 장소 세포를 기록 하는 다양 한 단계를 설명 합니다.

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

Large scale electrophysiological recordings from neuronal ensembles offer the opportunity to investigate how the brain orchestrates the wide variety of behaviors from the spiking activity of its neurons. One of the most effective methods to monitor spiking activity from a large number of neurons in multiple local neuronal circuits simultaneously is by using silicon electrode arrays1-3.
Action potentials produce large transmembrane voltage changes in the vicinity of cell somata. These output signals can be measured by placing a conductor in close proximity of a neuron. If there are many active (spiking) neurons in the vicinity of the tip, the electrode records combined signal from all of them, where contribution of a single neuron is weighted by its 'electrical distance'. Silicon probes are ideal recording electrodes to monitor multiple neurons because of a large number of recording sites (+64) and a small volume. Furthermore, multiple sites can be arranged over a distance of millimeters, thus allowing for the simultaneous recordings of neuronal activity in the various cortical layers or in multiple cortical columns (Fig. 1). Importantly, the geometrically precise distribution of the recording sites also allows for the determination of the spatial relationship of the isolated single neurons4. Here, we describe an acute, large-scale neuronal recording from the left and right forelimb somatosensory cortex simultaneously in an anesthetized rat with silicon probes (Fig. 2).

Extracellular recordings of neuronal activity using silicon probes in the anesthetized rat will be described. This technique allows information to be obtained across multiple brain areas from more than 100 neurons simultaneously. It provides information with single cell resolution about neuronal ensembles dynamics in multiple local circuits.

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 ...

연구

신경과학

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 ...

Simultaneous Monitoring of Wireless Electrophysiology and Memory Behavioral Test as a Tool to Study Hippocampal Neurogenesis

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on animals and humans. Adult neurogenesis mechanism is also linked to memory and learning improvement. Traditionally, researchers used to assess learning and memory parameters in rodent models by behavioral tasks. Therefore, the simultaneous monitoring of behavioral changes and EEG is particularly interesting in correlating data between brain activity and task-related behaviors. However, most of the equipment required to perform both studies are either complex, expensive, or uses a wired setup network that hinders the natural animals&#8217; movement. In this study, EEG was recorded with a wireless electrophysiology device along with the execution of a novel object recognition task (NORT). The animal&#8217;s behavior was monitored simultaneously by a video tracking system. Both recordings were analyzed offline by their timestamps which were synched to link EEG signals with the animal&#8217;s actions. Subjects consist of adult Wistar rats after medium-term environmental enrichment treatment. Six skull screw electrodes were fixed in pairs on both hemispheres over frontal, central, and parietal regions and were referenced to an electrode located posterior of the nasal bone. NORT protocol consists of exposing the animal to two identical objects for 10 min. After 2 h and 24 h, one of the objects was replaced with a novel one. Exploration time for each object was monitored by a behavioral tracking software (BTS) and EEG data recording. The analysis of the EEG synced with behavioral data consists of estimations of alpha and beta relative band power and comparisons between novel object recognition versus familiar object exploration, between three experimental stages. In this manuscript, we have discussed electrodes manufacturing process, epidural electrodes implantation surgery, environmental enrichment protocol, NORT protocol, BTS setup, EEG &#8211; BTS coupling for simultaneous monitoring in real-time, and EEG data analysis based on automatic events detection.

The protocol presented here provides information on the simultaneous electroencephalography (EEG) and behavioral assessment in real-time. We have discussed all steps involved in this protocol as an attractive solution for researchers in many fields of neuroscience, particularly in learning and memory areas.

해마 신경 발생을 연구하기 위한 도구로서의 무선 전기생리학 및 기억 행동 테스트의 동시 모니터링

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on ...

행동분석학

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

행동 하는 쥐의 해 마에서 진동 제한 공간 기록

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Chronic Implantation of Multiple Flexible Polymer Electrode Arrays

Simultaneous recordings from large populations of individual neurons across distributed brain regions over months to years will enable new avenues of scientific and clinical development. The use of flexible polymer electrode arrays can support long-lasting recording, but the same mechanical properties that allow for longevity of recording make multiple insertions and integration into a chronic implant a challenge. Here is a methodology by which multiple polymer electrode arrays can be targeted to a relatively spatially unconstrained set of brain areas.
The method utilizes thin-film polymer devices, selected for their biocompatibility and capability to achieve long-term and stable&#160;electrophysiologic recording interfaces. The resultant implant allows accurate and flexible targeting of anatomically distant regions, physical stability for months, and robustness to electrical noise. The methodology supports up to sixteen serially inserted devices across eight different anatomic targets. As previously demonstrated, the methodology is capable of recording from 1024 channels. Of these, the 512 channels in this demonstration used for single neuron recording yielded 375 single units distributed across six recording sites. Importantly, this method also can record single units for at least 160 days.
This implantation strategy, including temporarily bracing each device with a retractable silicon insertion shuttle, involves tethering of devices at their target depths to a skull-adhered plastic base piece that is custom-designed for each set of recording targets, and stabilization/protection of the devices within a silicone-filled, custom-designed plastic case. Also covered is the preparation of devices for implantation, and design principles that should guide adaptation to different combinations of brain areas or array designs.

Described below is a method for implantation of multiple polymer electrode arrays across anatomically distant brain regions for chronic electrophysiological recording in freely moving rats. Preparation and surgical implantation are described in detail, with emphasis on design principles to guide adaptation of these methods for use in other species.

다중 유연한 폴리머 전극 어레이의 만성 이식

Simultaneous recordings from large populations of individual neurons across distributed brain regions over months to years will enable new avenues of ...

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, ...

어린 마우스의 일일 신경 활동을 기록하기 위한 Micro-Drive Implant

A Lightweight Drive Implant for Chronic Tetrode Recordings in Juvenile Mice

In vivo electrophysiology provides unparalleled insight into the sub-second-level circuit dynamics of the intact brain and represents a method of particular importance for studying mouse models of human neuropsychiatric disorders. However, such methods often require large cranial implants, which cannot be used in mice at early developmental time points. As such, virtually no studies of in vivo physiology have been performed in freely behaving infant or juvenile mice, despite the fact that a better understanding of neurological development in this critical window would likely provide unique insights into age-dependent developmental disorders such as autism or schizophrenia. Here, a micro-drive design, surgical implantation procedure, and post-surgery recovery strategy are described that allow for chronic field and single-unit recordings from multiple brain regions simultaneously in mice as they age from postnatal day 20 (p20) to postnatal day 60 (p60) and beyond, a time window roughly corresponding to the human ages of 2 years old through to adulthood. The number of recording electrodes and final recording sites can be easily modified and expanded, thus allowing flexible experimental control of the in vivo monitoring of behavior- or disease-relevant brain regions across development.

저자 스포트라이트: 어린 생쥐의 만성 테트로드 녹음을 위한 경량 드라이브 임플란트  

Here, we describe a micro-drive design, surgical implantation procedure, and post-surgery recovery strategy that allow for chronic field and single-unit recordings from multiple brain regions simultaneously in juvenile and adolescent mice across a critical developmental window from postnatal day 20 (p20) to postnatal day 60 (p60) and beyond.

어린 생쥐의 만성 사극 기록을 위한 경량 드라이브 임플란트

In vivo electrophysiology provides unparalleled insight into the sub-second-level circuit dynamics of the intact brain and represents a method of ...

마모셋의 정밀한 신경 기록을 위한 X-Y 전극 스테이지 개발

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with linear arrays. The marmoset has recently grown in popularity due to its similar neural functional organization to other primates and its technical advantages for recording and imaging. However, neurophysiology in this model poses some unique challenges due to the small size and lack of gyri as anatomical landmarks. Using custom-built micro-drives, researchers can manipulate linear array placement to sub-millimeter precision and reliably record at the same retinotopically targeted location across recording days. This protocol describes the step-by-step construction of the micro-drive positioning system and the neurophysiological recording technique with silicon linear electrode arrays. With precise control of electrode placement across recording sessions, researchers can easily traverse the cortex to identify areas of interest based on their retinotopic organization and the tuning properties of the recorded neurons. Further, using this laminar array electrode system, it is possible to apply a current source density analysis (CSD) to determine the recording depth of individual neurons. This protocol also demonstrates examples of laminar recordings, including spike waveforms isolated in Kilosort, which span multiple channels on the arrays.

저자 스포트라이트: 마모셋의 정확한 전극 위치 지정을 위한 마이크로 드라이브 시스템 최적화

Custom-built micro-drives enable the sub-millimeter targeting of cortical recording sites with linear silicon arrays.

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with ...

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

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Anesthetized 쥐의 실리콘 프로브와 함께 대규모의 연결 Ensembles 녹음하기

설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화

해마 신경 발생을 연구하기 위한 도구로서의 무선 전기생리학 및 기억 행동 테스트의 동시 모니터링

행동 하는 쥐의 해 마에서 진동 제한 공간 기록

다중 유연한 폴리머 전극 어레이의 만성 이식

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

어린 생쥐의 만성 사극 기록을 위한 경량 드라이브 임플란트

어린 생쥐의 만성 사극 기록을 위한 경량 드라이브 임플란트

어린 생쥐의 만성 사극 기록을 위한 경량 드라이브 임플란트

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset