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MEAs 신경 생리학 조사에 대 한 귀중 한 도구 이며, 수십 년간의 탐사 및 개발 덕분에 최근 몇 년 동안에 성숙에 도달 했습니다. 기존의 필드 잠재적인 녹음에 비해 MEAs 관찰 포인트와 알려진된 전극 간 거리는 정확 하 게 신경 네트워크 상호 작용을 정확 하 게 중요 한의 높은 숫자의 큰 이점을 제공 합니다.
MEA 녹음 기술 또한 패치 클램프 기록15, 단일 신경 세포와 신경 네트워크 활동 사이의 관계를 조사 등 다른 전기 생리학 방법에 결합 될 수 있습니다. 또한, 필드 전위와 멀티 유닛 활동을 동시에 시각화의 가능성의 작은 신경 앙상블 활동 및 집단 신경 네트워크 간의 상관 관계에 대 한 귀중 한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 전압에 민감한 염료, 칼슘 이미징, 및 optogenetics29 함께 신경 생리학 현상 다면체 접근을 사용 하 여 추론 수 있습니다. 약리 연구 뿐만 아니라 녹화와 같은 시스템 자극의 가능성은 MEA 녹음 기술은 매우 강력 하 고 다재 다능 한: 예, 그것은에 시 냅 스가 소성 현상을 공부 하는 코어 메모리 형성30, 여기, neuromodulation 프로토콜을 사용 하 여 간 질 및 다양 한 뇌 질환을 치료 하는 DBS와 관련 있는. MEA 녹음 기술을 적용할 수 있는 성공적으로 인간의 간 질 뇌 조직16 최근 증거 보여 둘이 치명적인 질병을 기본 기본 메커니즘을 이해 하는 간 질 연구에 귀중 한 유용성 그리고 그것을 개량 하는 DBS 알고리즘을 미세 조정 합니다.
그러나 MEAs 뇌 조각, 침수 녹음 챔버의 요구와 뇌의 필요성에 대 한 '제한' 조건 하에서 전기 생리학 실험의 추구를 강제 하는, 고체 기판에 나머지 부분을 슬라이스 어디 마이크로 전극 통합 되어 있다. 따라서, 뇌 조직에 충분 한 산소 공급, 차례로 녹음의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다 받을 수 없습니다.
여기에 설명 된 프로토콜 수 안정적으로 기록 하 고 MEAs 급성 체 외 4AP 모델을 사용 하 여 결합 하는 설치류 변 네트워크에 ictogenesis 연구 및 평가 대 한 관련 정보를 제공 하는 전기 자극의 장시간된 신 기원 추구 하 DBS 정책의.
기존의 필드 잠재적인 기록의 사용에 따라 간 질 변 네트워크의 전기 neuromodulation에 이전 연구 비슷한 결과24,25; 마우스 또는 쥐 뇌 조각 사용 그러나 쥐 뇌 조직을 사용 하 여 더 많은 도전, 합리적으로 마우스7에서 얻은 뇌 조직에 비해 약한 연결 때문. MEA 기술 관련 마우스 뇌 조각 그들의 더 작은 크기의 덕택으로 가장 적합 하다. 또한, 쥐 뇌 조직 대 마우스 ictal 같은 방전의 발생의 더 높은 속도 감안할 때, 그것은 차례로 데이터 수집 빠르고 효율적이 게, 하나의 실험 하루 동안 훨씬 더 많은 두뇌 분할 영역을 테스트 하 여 수 있습니다. 사용 하는 동물의 수를 줄일 수 있습니다.
기존의 방법에 관하여 의미:
여기 설명 하는 사용자 지정 챔버를 사용 하 여 기록 ictal 출력 기간 및 기존의 MEA 반지 챔버와 동일한 MEA 형식 (평면 마이크로 전극, cf. 17)를 사용 하 여 관찰 하는 그 발생의 비율에 유사한 것 처럼. 그러나, 그것은 인해 실험 neuromodulation의 성공적인 추구를 방해 수 있습니다 낮은 관류 속도 (1 mL/min)와 함께 기존의 라운드 기록 챔버를 사용 하 여 때 뇌 슬라이스 두께 현저 하 게 감소 되어야 한다 강조 될 필요가 하 불 쌍 한 연결입니다.
이 프로토콜에는 낮은 볼륨 사용자 지정 녹음 실 패치 클램프 기록 챔버 디자인에 의해 영감된는 MEA 녹음;의 성공적인 추구에 대 한 중요 안정적이 고 신뢰할 수 있는 층 흐름을 제공 합니다. 그것은 또한 조직 생존 능력 및 기본 연결 사이 공정한 교환을 달성 하기 위하여 400 µ m 두뇌 슬라이스 두께 증가 수 있습니다. 그것은 참으로 인식 챔버 내에 기록 솔루션의 층 류 흐름은 온도, 산소에 의해 영향을 받지 않습니다 원형 흐름에서 관찰 된다 pH 기온 변화도 라운드 기록 때문에 뇌 조각 전기 생리학에 대 한 매우 바람직한 (사람)과 같은 상용 MEA 제공19,,2031 실 이러한 그라디언트 실험적인 바이어스를 소개 하 고 또한 뇌 조각에 해로운. 높은 관류 속도 (5-6 mL/min)16,31 함께 상대적으로 작은 볼륨 (~1.5 mL)의 녹음 실 관류 매체의 적절 한 교환에 대 한 허용 (≥3 시간 / 분). 사용자 지정 챔버 쉽게 될 수 있는 저렴 한 가격에 상용 소스에서 얻은 또는 3D 인쇄 기술을 사용 하 여 자체 생산. 다른 연구는 저 잡음 연동 펌프의 도움으로 MEA 녹음 400 µ m 두께 인간의 두뇌, 조각16 1 mL에 실제 볼륨을 유지 하 고 높은 관류 속도 (5-6 mL/min)를 시행 하면서 기존의 MEA 반지 챔버를 사용 하 여를 보고 있다. 그러나, 저자는 모델을 사용 다른 ictogenesis, 즉, 낮은 마그네슘2 +, 어떤은 더 적은 4AP 모델 보다 extracellular K+ 농도에 상당한 증가 포함 하는 ephaptic 메커니즘에 의해 영향을 가능성이 11 , 22. 우리 높은 관류 속도 크게 녹음 실제16에 증가 될 필요가 있을 수도 축적 된 세포 외 K+의 밖으로 빠른 세척으로 인해 4AP 모델에 없습니다 것으로 나타났습니다. 사실, ictal 이벤트 등장 더 '청크' ASCF 관류 속도 2-3 mL/min로 증가 하 고 뇌 슬라이스 두꺼운 실제 층에 의해 가라앉아 있었고 반면 강력한 강장제 clonic 구성 요소를 전시 하는 본격적인 방전을 반환 시 복원할 수 있습니다. 낮은 관류 속도 (1 mL/min)와 얇은 실제 계층 조직 표면 수준 (데이터 표시 되지 않음)에서 권리. 이 프로토콜에서 설명 하는 사용자 지정 녹음 챔버 수 교환 관류 매체 3-5 시간 / 1 mL/min의 유량에 분. 따라서, 전체 산소 공급 뇌 조각을 여전히 안정 온도 및 높은 신호 대 잡음 비율을 보장 하면서도 상대적으로 낮은 관류 속도에서 향상 강하게 됩니다. 가장 중요 한 것은, 생리 적인 가치에 extracellular K+ 농도 유지 가능 하다.
Ictogenesis의 4AP 모델 낮추는 Mg2 + 또는 증가 K+, 같은 실제 이온 구성의 중요 한 수정 필요 하지 않습니다 그리고 흥분 성의 억제 전송을 그대로 유지의 독특한 장점을 제공 합니다. 12, 높은 glutamatergic 및 epileptiform 동기화 (cf. 7)에 GABAergic 네트워크의 중요 한 역할에 비추어 간 질 연구에 관련 된 부분입니다. 4AP-실제가이 프로토콜에 사용 되는 생리 적 K+ 농도 (3.25 m m)와 지주 실제 (1.3 m m와 1 m m) 보다 약간 낮은 Mg2 + 농도 포함 되어 있습니다. 이 농도 아직도 쥐 CSF에에서 Mg2 + 농도의 보고 생리 적인 값에 폭포와 많은 실험실 (예17,18참조)에 사용 됩니다. 설명된 프로토콜의 목적에 우리는이 약간 감소 4AP의 효과에 도움을 선호 발견.
이전 작업에서는 4AP 적용 되었습니다 뇌 조각에 때 그것은 이미 녹음 실17,18안으로 배치 했다. 4AP 응용 프로그램 epileptiform 패턴의 시작 간의 시간 대기 시간을 관찰 하는 실험 필요 하지 않는 한 우리가 찾을이 방법은 오히려 시간이 많이 걸리는 이며 장시간된 녹화 및 자극 세션을 추구 하는 적합 하지 않습니다. 이 프로토콜에서 설명합니다. 사전 부 화 뇌 조각 4AP 32 ° C에서의 뇌 조각을 다른 조직 단면도 사용 하 여 실험을 추구 하면서 시리즈에서 사전 처리 될 수 있으므로 많은 실험 시간을 살려주는 수 있습니다.
뇌 조각의 장기 생존 능력 장기에 네트워크 기능을 분석 유용할 수 있습니다. 또한, 반복적인 전기 자극에 그들의 향상 된 복구 큰 장점은 실험 통계 견고성에 대 한 동일한 두뇌 조각에서 수행 해야 하는 여러 자극 프로토콜을 비교 하고자 하는 경우입니다. 우리의 손에서 3 자극 프로토콜을 테스트 하는 경우 각 컨트롤 단계 앞 하 고 복구 단계 이어서, 실험 3-5 시간 지속 될 수 있습니다. 이러한 맥락에서 라이브 MEA 매핑 올바른 경로 활성화 하 고 억제 보다는 전기 자극을 통해 ictogenesis를 부탁 하기 위해 결정적 이다. 우리의 사용자 친화적인 GUI 매핑할 다른 뇌 구조의 전극 신속, 간단 하 고 유연한 도구를 나타냅니다. 상용 소프트웨어에 반대 그것은 기본적인 프로그래밍 기술도 함께 MEA 레이아웃 사용자 지정을 추가할 수입니다. 이미지는 밝은 분야에서 취득 될 수 있다 따라서, 범용 카메라 어떤 좋은 해상도 현미경에 적당 하다. 거꾸로 한 현미경 똑바로 현미경을 사용 하는 경우이 조직 아래 숨겨져 있을 것 이라고 이후 뇌 슬라이스는 microelectrodes 위치를 시각화 하는 필수적 이다. 그러나, 스테레오 현미경 좋습니다 거꾸로 종류는 실험 수행 칼-인하 특정 신경 경로 방해 하는 경우.
마지막으로,는 더 제안 된 방식의 장점은 대부분의 필요한 도구는 비용이 많이 드는의 불필요 한 사용 뿐만 아니라 사용자 지정 녹음 실 및 지주 챔버, 따뜻한 목욕과 슬라이스 앵커 같은 저렴 하 고 상대적으로 쉬운 조립 저소음 연동 펌프입니다.
기술의 한계:
MEA 녹음 매우 느린 파도, 즉시각화를 허용 하지 않습니다, 그리고 DC 신호에 있는 이동. 이러한 초기 심한 ictal 출력 기간의 점근 측정을 도움이 될 수 있으며, 가장 중요 한, 그들은 근본적인 외피 퍼지는 불경기 (현상 간 질32 에서 갑자기 예기치 않은 죽음에 관한 공유 하를 공부 하는 사이 간 질과 편두통33).
전기 neuromodulation 관련 여기에 설명 된 프로토콜 뇌 조각 생존 능력을 영향을 주지 않고 여러 자극 세션을 수행할 수 있습니다. 우리는 성공적으로 20-45 분, 어떤 이전 작품25에 보고 유사한의 3 자극 세션을 수행할 수 있습니다. 뇌 조각 아마 자극 세션 또는 더 이상 자극 프로토콜의 높은 수를 견딜 수 있습니다, 비록 우리가 않았다 테스트 하지 뇌 조각 이와. 3 자극 프로토콜 수를 제한 하 고 피하 자극 철수 시 회복의 부족까지 이러한 제한 조건에서 유지 하는 뇌 조직 스트레스 크게 수 있습니다 (≥60 분) 자극 세션 연장 하는 것이 좋습니다.
프로토콜 내에서 중요 한 단계:
몇 가지 중요 한 요소는 녹음의 성공적인 추격과 뇌 조각 MEA에 결합 된 epileptiform 활동의 방해 수 있습니다. 게다가 사용 설치류 종 뇌 조각, 기록 하는 동안 관류 속도의 품질과 실제 흐름의 역학 (즉,., 층 류 원형 대) 챔버 내에 기록, 우리는 발견 복구의 조건 및 4AP 응용 프로그램의 모드 뿐만 아니라 뇌 조각의 장기적인 유지 관리에서 가장 중요 한 단계가 있습니다.
침수 지주 챔버를 사용 하 여 때 뇌 조직 네트워크 활동을 보존 4AP 응용 프로그램에 의해 ictal 같은 방전의 유도 부탁을 실 온에서 두뇌 분할 영역을 저장 하는 데 결정적 이다. 우리의 손에서 복구 및 32 ° C에서 유지 보수 조각화의 3-4 h 이내 뇌 조직의 악화.
그러나 4AP-실제 실내 온도에에서 부 화 뇌의 조각와 32 ° C에서 녹음은,, 아닙니다 바람직한. 우리는이 조건에서 강력한 재발 ictal 출력을 관찰에서 많은 어려움을 발견 했다. 사실, 20-24 ° C 범위에서 낮은 온도 저해할 또는 심지어 방지 4AP 유도 ictogenesis 모두 에 체 외34 그리고 vivo에서35보고 되었습니다. 따라서, 4AP 인큐베이션 및 기록 온도 30-34 ° C에 속하는 해야 합니다와 일치 해야 합니다. 않도록 하기 위해 hyperexcitability의 동시 유도 인해 너무 많은 스트레스를 받고 뇌 조직의 4AP 및 뇌 조각의 갑자기 노출에 의해 실내 온도에서 따뜻한 (32 ° C) 4AP-실제에, 그것은 수행 하는 중간 사전 온난화 기본적 이다 단계 및 하자 뇌 조각 길 들 32 ° C에서 실제 지주에 대 한 20-30 분이이 단계를 건너뛰는 4AP로 ictogenesis 유도 영향을 미칠 수 있습니다.
언급 하는 또 다른 측면은 슬 라이 싱 후에 실제 D-포도 당 농도의 중요성. 25 mM 농도 뇌 조각 많은 실험실에서 사용 하는 10mm 농도 보다 더 보존 하 고 또한 빠릅니다 2-fold ictal 활동의 발생의 속도 향상 (따라서, 쉽게 실험의 긴 시리즈를 추구 하 여러 뇌 조각 매일 프로토콜).
마지막으로, 조각화 절차 동안 몇 가지 중요 한 세부 묘사가 언급 될 필요가 있다. 첫째, 허용 하지 않습니다는 그대로 뇌와 뇌 조각 절단 실제 추위에 얼어. 재미를 위한 두뇌 < 2 분은 충분 한 마우스 뇌의 작은 크기를 주어진. 조직 섹션 해야 전송 즉시 버퍼 용지함에서 실내 온도에 헹 구는 비 커. 절단을 rinsing 실제 그렇지 않으면 높은 자당 농도 뇌 조각 지주 챔버의 나일론 메쉬에 충실 할 것입니다 매우 중요 하다. 효과적으로 조직 린스, 그것이 지나치게 지주 실제를 오염 하지 있도록 전송 피 펫 내에서 절단 실제 콘텐츠를 최소화 하기 위해 중요 합니다. 2 단계 rinsing 오염 최소화에 에이즈. 완료 되 면 잘리는 절차, 조직 섹션 해야 전송 즉시 헹 구는 비 커에서 지주 챔버, 어디 부드러운 나일론 메쉬 정지 도중 실제 양쪽 모두에 조직의 산소 수 지주에. 조각화 절차에 따라 모든 단계에서 동일한 원리를 적용 한다: 두뇌 분할 한다 결코 비 커의 하단에, 그들은 지주 챔버의 측면 접촉 해서는 안 앉아서 그들은 결코 서로 접촉 해야도 오버랩.
수정 및 문제 해결:
실제 구성 실험의 필요에 따라 수정할 수 있습니다. 예를 들어 약물의 특정 신경 전달 물질 또는 이온 채널 전기 neuromodulation의 효능에 기여를 해 부를 추가할 수 있습니다. 또한, pyruvic 및 의약품 (cf. 표 2) 생략할 수 있습니다, 비록 우리가 그들은 강력한 신경 역할 발휘 찾을. 우리 보고 표 3 이 프로토콜에 그들과 함께 처리 하는 방법을 발생할 수 있는 가장 일반적인 문제.
결론:
MEA 녹음은 의심할 여 지 없이 건강 및 질병에 신경 네트워크의 상호 작용을 해결 하기 위해 귀중 한 기술입니다. 약리 연구 이외에 간 질 및 다른 신경 성 질환에 적용 하는 DBS와 관련 된 전기 neuromodulation 프로토콜 평가 가능 하다. 이 프로토콜에서 우리는 그것이 기존의 extracellular 필드 잠재적인 녹음으로 얻은 그 비슷한 결과 함께 전형적인 정기적인 자극 실험을 재현 가능 하 고 외부 전극을 자극 것으로 나타났습니다. 상업 사용자 친화적인 장비 및 고급 소프트웨어 툴의 증가 가용성 MEA 녹음 기술 또한 폐쇄 루프 자극 실험, 뇌 조직 하 고 임시 자극을 제공 하기에 적합 하 게 신경 네트워크 응답을 피드백 메커니즘의 기여를 조사 합니다.

간 질은 뇌1;의 통제 활동을 일으키는 생명이 진보적인 장애 그것은 질병 및 중요 한 사회적인 낙인2,3의 가장 높은 부담 중 수행합니다. TLE은 가장 빈번한 증후군 (40%)와 가장 자주 (~ 30%)4항 간 질 약물 저항. Epileptogenic 직물의 외과 제거는 환자의 상태를 개량 수 있습니다, 그러나 그것은 모든 환자에서 가능 하지 않습니다 하 고 완전히 발작-무료 생활5하지 못할 수 있습니다. 전기 DBS에 의해 간 질 변 네트워크의 유망한 접근 때 약리 치료 또는 신경외과 적합 하지 않습니다.
그들은 보존, 적어도 부분, 원래 건축과 뇌의 연결 설치류 뇌 조각 전기 생리학 기술 시험관에 의해 건강과 질병6 어떻게 신경 네트워크 기능을 공부 하는 유용한 도구는 관심 (ROI)의 지구. 특히, 수평 결합 된 해 마 entorhinal 외피 (해 마-EC) 조각 TLE에 관련 된 필수적인 신경 네트워크를 구성 하 고는 따라서 정기적으로 TLE 연구7 체 외에서 .
발작 같은 활동 수 있습니다 심하게 유도 될 두뇌 조각에서 마그네슘 칼륨8,,910, 증가 하면서 감소 하는 등 인조 척수 (실제)의 이온 구성을 변경 하 여 또는 금지 GABAergic 활동을 차단 하는 등 약리 조작에 의하여 (종합적인 검토에 대 한11 참조). 그러나, 이러한 모델 기반 흥분 및 억제;의 불균형된 변경 따라서, 그들은 상호 작용 및 흥분 성의 억제 네트워크 ictogenesis의 공동된 기여를 공부 하 고 허용 하지 않습니다. 뇌 조각 convulsant 마약 4AP로 지속적인 관류 강화 흥분 성의 억제 neurotransmission, 그대로 유지 하면서 시 냅 스 활동이 전반적으로 급성 ictogenesis 공부 하 되므로12.
MEAs 기존의 extracellular 필드 잠재적인 녹음, 공간 제한 될 수 있는 전극의 수를 제한 하는 어디에 비교 하 여 관찰 포인트의 큰 숫자에서 신경 네트워크에 의해 생성 된 전기 활동을 기록 허용 뇌 조각 표면에 수용. 또한, MEA 칩 추적 전파를 매우 유용 하는 알려진된 전극 간 거리의 추가 된 이점을 제공 하 고 기록 된 신호의 이동 속도 평가. 처음 경작된 뉴런13,14에서 기록에 대 한 잉태, 비록 MEAs 지금 또한 사용 된다 설치류15 와 인간16에서 얻은 급성 뇌 조각의 electrophysiological 기능 하. 따라서, 간 질 연구의 맥락에서 MEAs ictogenesis16,,1718의 핵심에 신경 네트워크의 상호 작용을 정확 하 게 유용한 도구를 나타냅니다.
그러나, MEA 녹음 본질적으로 오랫동안 (몇 시간) 실험 프로토콜에 걸쳐 안정적인 epileptiform 패턴을 유지 하거나 기술 과제를 수행 합니다. 첫째, 조직의 산소 하지 큰 내에서 적절 한 및 수 불 쌍 한 신호 대 잡음 비율 및 온도 불안정성에 영향을 하는 동안 침수 형 녹음 실19,20 상용 MEAs의 전형적인 라운드 때 높은 관류 속도 (6-10 mL/min) 녹음의 품질 (난방 및 관류 장비21예 기술 노트를 참조) 뇌 조각에 산소 공급을 향상 하는 데 사용 됩니다. Epileptiform 방전 등의 높은 주파수 구성 요소를 갖춘 두 번째, 재발 성 방전은 거의 침수 형 녹음 실19;를 사용 하 여 관찰 이것은 특히 사건 때 급성 epileptiform 패턴 화학적으로 유도 된 ephaptic 메커니즘을 포함 4AP 모델22 의 경우 처럼 (11 에 대 한 포괄적인 개요 참조). 이러한 한계를 극복 하기 위해 몇 가지 전략 연구원에 의해 제안 되었습니다. 예를 들어 조직에 적절 한 산소 공급을 달성 하는 데 중요 한 요소는 두뇌 슬라이스 두께 (≤300 µ M) 및 지역17,18 줄이면서 관류 속도19,20 증가. 또한, 향상 된 뇌 조각 생존 모두 양쪽18에서 뇌 조직 perfusing 수 있도록 천공된 MEAs (pMEAs)를 사용 하 여 또한 수행할 수 있습니다.
설명된 방법을 크게 두뇌 조각에서 MEA 녹음의 가능성 향상, 반면 그들은 테스트 되지 않았습니다에 대 한 연장 (몇 시간)는 후자를 나타내는 중요 한 기록 및 전기 자극 세션 뇌 조직에 대 한 스트레스입니다. 장시간된 녹음 세션 단기 측정에 의해 정체 수 없습니다 epileptiform 패턴의 특정 기능의 시간에 진화를 연구 하 필요할 수 있습니다. DBS 연구의 맥락에서 장기간된 실험 프로토콜 평가 하 고 동일한 뇌 조각에 여러 자극 패러다임의 효과 비교 하 여 필요할 수 있습니다.
필요가 있을 때만 자발적인 전기 활동 기록, 투자 수익에 관하여 전극의 매핑 일반적으로 이루어집니다 귀납적은, 즉, 데이터 분석; 중 대신, 갖는 응답 또는 전기 neuromodulation 패러다임의 연구는 실험 기간 동안 신속 하 고 쉽게 라이브 전극 매핑 필요 지시 된 특정 ROI(s)에 자극 전달는 필요 합니다.
여기, 우리는 유도 및 설치류 뇌 조각에 안정적인 4AP 유도 epileptiform 패턴의 유지 보수에 대 한 허용 하는 간단한 실험 프로토콜을 설명 합니다. 기존의 세포 외 전기 생리학 기술을 사용 하 여 특징 관찰된 활동 충실 하 게이 모델의 electrophysiological 기능을 재생산 한다. 그것은 몇 시간 동안 지속 되 고 반복된 장시간된 신 기원에 대 한 지속적인된 전기 자극을 outlasts. 유지 하 고 품 어 뇌 조각 하는 데 사용 하는 챔버 조립 될 수 있다 쉽게 표준 실험실 공급 (그림 1A)를 사용 하 여 있지만 최적 환율 및 층 류 흐름 (그림 1B)에 대 한 허용 하는 사용자 지정 녹음 실 상업적인 소스에서 얻을 수 또는 저렴 한 가격에 3D 인쇄 기술을 사용 하 여. 실시간 모니터링 및 자극 전극의 선택에 대 한 ROI(s)의 빠른 매핑 가능한 mapMEA, 요청에 따라 자유롭게 사용할 수 있는 명명 된 사용자 지정 사용자 친화적인 GUI에 의해 이루어집니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57548/57548fig1.jpg"> 그림 1:이 프로토콜 사용 하는 사용자 정의 장비. (A) 복구, 미리 데우고는, 및 4AP 사전 보육에 대 한 실 비 커, 페 트리 접시를 사용 하 여 조립 하는 지주. 페 트리 접시 지름에서 보다 작아야 차단기 고 주사기 플런저에 의해 장소에서 개최 됩니다. 페 트리 접시의 바닥은 나일론 메쉬 (부드러운 스타킹)에서 페 트리 접시의 가장자리에 cyanoacrylate와 붙어으로 바뀝니다. 산소는 구부러진된 척추 바늘 (22 세대), 페 트리 접시의 벽과 비 커 사이 삽입을 통해 제공 됩니다. 거품 비 커와 결코 도달 뇌 조각 변위를 피하기 위해 나일론 메시의 측면에서 등장 한다. 페 트리 접시 위에 실제 증발을 방지 하 고 산소 포화를 유지 하는 뚜껑으로 사용할 수 있습니다. (B) 사용자 지정 녹화 챔버입니다. : 난방 정 및 참조 전극에 맞게 입구 저수지. 개: 흡입 바늘에 맞게 콘센트 저수지. rec: 녹화 챔버입니다. (C) 유리 파스퇴르 피 펫, 화재 연마 하 여 웅크리고 조직 처리 기록 챔버 내에서 위치를 조정 하는 데 사용. (D) 사용자 정의 슬라이스 고정 앵커. (E) 최종 조립 녹음 실의 MEA 칩에 장착. 뇌 조각 앵커에 의해 장소에서 개최 하는 하단에 달려있다. 빨간색 화살표는 반면 빨간색 원 참조 전극, 포화 KCl 펠 릿 실제 입구 저수지에 의해 잠긴 나타냅니다 난방 정 취재 PTFE 튜빙을 나타냅니다. 파란색 화살표는 콘센트 저수지에서 흡입 바늘을 나타냅니다. <a href="/files/ftp_upload/57548/57548fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1112">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Poly-D-Lysine&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P7886</td>
			<td style="width:607px;">Needed for MEA coating</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">KCl</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">P9541</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">KH2PO4</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">795488</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">CaCl2*2 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">C3306</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-Glucose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD016</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">S5761</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgCl2*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M2670</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgSO4*6 H2O</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">M5921</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sucrose</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">RDD023</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pyruvic Acid, 98%&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">107360</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-aminopyridine</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td style="width:127px;">A78403</td>
			<td>Convulsant drug</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">STG-2004</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">STG4004-1.6mA</td>
			<td>4-channel stimulus generator with voltage (&#177;8 V) and current output (&#177;1.6 mA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA1060</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">N/A</td>
			<td>MEA amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">planar MEA</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">60MEA500/30iR-Ti w/o ring</td>
			<td>Must be without ring to allow using the custom recordingchamber</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McRack</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Recording software</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:233px;">McStimulus II</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>STG4004 control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">TC02</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">TC02</td>
			<td>2-channel thermostat</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">PH01</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">PH01</td>
			<td>Heating perfusion canula</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MPH&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Multichannel System</td>
			<td style="width:127px;">MPH&#160;</td>
			<td>Magnetic holder for PH01 and suction needle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Elastostil E43</td>
			<td style="width:145px;">Wacker</td>
			<td style="width:127px;">E43</td>
			<td>Elastomeric sealant used to mount the custom recording chamber onto the MEA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MEA Custom Chamber</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td style="width:127px;">SKE-chamber MEA</td>
			<td>Custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;">Ag/AgCl electrode, pellet, 1.0 mm&#160;</td>
			<td style="width:145px;">Crisel Instrument</td>
			<td>64-1309</td>
			<td>Reference electrode for the custom recording chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Tergazyme</td>
			<td style="width:145px;">Sigma-Adrich</td>
			<td>Z273287-1EA</td>
			<td>Enzymatic cleaner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">MATLAB</td>
			<td style="width:145px;">The Mathworks</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td>Programming environment for electrodemapping</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">VT1000S</td>
			<td style="width:145px;">Leica Biosystems</td>
			<td style="width:127px;">VT1000S</td>
			<td>Vibratome</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;"></td>
			<td style="width:145px;">Warner Instruments</td>
			<td style="width:127px;">64-1309</td>
			<td>Ag-AgCl Electrode Pellet 1.0 mm (E205). Reference electrode.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording and modulation of epileptiform activity in rodent brain slices coupled to microelectrode arrays

측 두 엽 간 질 (TLE)은 가장 일반적인 부분 복잡 한 간 질 증후군 및 약물 이상 반응. 깊은 두뇌 자극 (DBS) 때 유망한 접근 약물 치료 실패 또는 신경외과 권장 하지 않습니다. 급성 뇌 조각 microelectrode 배열 (MEAs)에 결합 된 전기 자극에 의해 신경 네트워크 상호 작용 및 그들의 변조를 공부 하는 유용한 도구를 나타냅니다. 기존의 세포 외 기록 하는 기술을, 비교 관찰 포인트와 알려진된 전극 간 거리, 전파 경로 속도 electrophysiological의 공부 수 있도록 더 많은 수의 추가 장점 제공 신호입니다. 그러나, 조직의 산소 MEA 기록, 감소 신호 대 잡음 비율 고 실험 온도에 높은 진동 오는 높은 관류 속도 요구 하는 동안에 크게 장애가 있을 수 있습니다. 전기 자극 더 장시간된 녹음/자극 신기를 추구 하 고 어려운 뇌 조직을 강조 한다. 또한, 뇌 조각 활동의 전기 변조 전극 매핑 쉽고 신속 하 게 수행 함을 라이브 실험 기간 동안 필요한 뇌 조각 내 특정 구조/경로 대상으로 해야 합니다. 여기, 우리는 4-aminopyridine (4AP)의 녹음 및 전기 변조를 수행 하는 방법을 설명-설치류 뇌 조각 사용 하 여 평면 MEAs에에서 epileptiform 활동을 유도. 우리 쥐에서 얻은 뇌 조직의 능가 쥐 뇌 조직 및 MEA 실험에 대 한 더 적합 따라서 보여줍니다. 이 프로토콜 생성 및 유지 보수의 안정적인 epileptiform 패턴을 충실 하 게 재현 기존의 필드 잠재적인 기록 관찰 electrophysiological 기능, 몇 시간 동안 지속 하 고 outlasts 지속 보장 장시간된 신 기원에 대 한 전기 자극입니다. 실험을 통해 조직 생존 관류 속도 층 류 및 낮은 (1 mL/min) 에서도 빠른 해결책 교환을 위한 수 있도록 작은 볼륨 사용자 지정 녹음 챔버의 사용 덕분에 이루어집니다. 실시간 모니터링 및 자극 전극의 선택에 대 한 빠른 MEA 매핑은 사용자 지정 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)에 의해 수행 됩니다.

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Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

우리는 microelectrode 배열을 사용 하는 설치류 뇌 조각에 4 aminopyridine 이용한 epileptiform 활동의 기록 및 전기 변조를 수행 하는 방법을 보여 줍니다. 사용자 지정 녹음 실 조직 생존 연장된 실험 세션에 걸쳐 유지합니다. 전극 매핑 라이브 고 자극 쌍의 선택 사용자 지정 그래픽 사용자 인터페이스에 의해 수행 됩니다.

녹음 및 Microelectrode 배열에 결합 하는 설치류 뇌 조각에 Epileptiform 활동의 변조

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

recording-modulation-epileptiform-activity-rodent-brain-slices

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.5K 조회수.  Istituto Italiano di Tecnologia. 우리는 microelectrode 배열을 사용 하는 설치류 뇌 조각에 4 aminopyridine 이용한 epileptiform 활동의 기록 및 전기 변조를 수행 하는 방법을 보여 줍니다. 사용자 지정 녹음 실 조직 생존 연장된 실험 세션에 걸쳐 유지합니다. 전극 매핑 라이브 고 자극 쌍의 선택 사용자 지정 그래픽 사용자 인터페이스에 의해 수행 됩니다.

비디오: Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

DiOLISTIC Labeling of Neurons from Rodent and Non-human Primate Brain Slices

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; Gan et al., 2000). Here we provide a detailed description of each step required together with exemplary images of good and bad outcomes that will help when setting up the technique. In our experience, a few steps proved critical for the successful application of DiOLISTICS. These considerations include the quality of the DiI-coated bullets, the extent of fixative exposure, and the concentration of detergent used in the incubation solutions. Tips and solutions for common problems are provided. This is a versatile labeling technique that can be applied to multiple animal species at a wide range of ages. Unlike other fluorescent labeling techniques that are limited to preparations from young animals or restricted to mice because they rely on the expression of a fluorescent transgene, DiOLISTIC labeling can be applied to animals of all ages, species and genotypes and it can be used in combination with immunostaining to identify a specific subpopulation of cells. Here we demonstrate the use of DiOLISTICS to label neurons in brain slices from adult mice and adult non-human primates with the purpose of quantifying dendrite branching and dendritic spine morphology.

We demonstrate the use of the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons in brain slices from rodents and non-human primates of different ages. In this particular case, we use adult mice (3-6 months old) and adult cynomologus monkeys (9-15 years old). This technique, originally described by the laboratory of Dr. Lichtman (Gan et al., 2000), is well suited for the study of dendritic branching and dendritic spine morphology and can be combined with traditional immunostaining, if detergents are kept at a low concentration.

로던트에서 뉴런과 비 인간 메이트 뇌 조각의 DiOLISTIC 라벨링

DiOLISTIC staining uses the gene gun to introduce fluorescent dyes, such as DiI, into neurons of brain slices (Gan et al., 2009; O'Brien and Lummis, 2007; ...

연구

신경과학

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of interest. This allows for examination of synaptic transmission under conditions where the extracellular and postsynaptic intracellular environments can be well controlled. A vibration-based technique without the use of proteases, known as vibrodissociation, is the most popular technique for mechanical isolation. A micropipette, with the tip fire-polished to the shape of a small ball, is placed into a brain slice made from a P1-P21 rodent. The micropipette is vibrated parallel to the slice surface and lowered through the slice thickness resulting in the liberation of isolated neurons. The isolated neurons are ready for study within a few minutes of vibrodissociation. This technique has advantages over the use of primary neuronal cultures, brain slices and enzymatically isolated neurons including: rapid production of viable, relatively mature neurons suitable for electrophysiological and imaging studies; superior control of the extracellular environment free from the influence of neighboring cells; suitability for well-controlled pharmacological experiments using rapid drug application and total cell superfusion; and improved space-clamp in whole-cell recordings relative to neurons in slice or cell culture preparations. This preparation can be used to examine synaptic physiology, pharmacology, modulation and plasticity. Real-time imaging of both pre- and postsynaptic elements in the living cells and boutons is also possible using vibrodissociated neurons. Characterization of the molecular constituents of pre- and postsynaptic elements can also be achieved with immunological and imaging-based approaches.

This report demonstrates a technique for mechanical isolation of individual viable neurons retaining attached presynaptic boutons. Vibrodissociated neurons have the advantages of rapid production, excellent pharmacological control and improved space-clamp without influence from neighboring cells. This method can be used for imaging of synaptic elements and patch-clamp recording.

쥐 뇌 조각에서 뉴런의 Vibrodissociation는 시냅틱 전송 및 이미지 Presynaptic 터미널 공부

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, including rats, hamsters, and mice, are active during the night and relatively inactive during the day. Many other behavioral and physiological measures also exhibit daily rhythms, but in rodents, running-wheel activity serves as a particularly reliable and convenient measure of the output of the master circadian clock, the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus. In general, through a process called entrainment, the daily pattern of running-wheel activity will naturally align with the environmental light-dark cycle (LD cycle; e.g. 12 hr-light:12 hr-dark). However circadian rhythms are endogenously generated patterns in behavior that exhibit a ~24 hr period, and persist in constant darkness. Thus, in the absence of an LD cycle, the recording and analysis of running-wheel activity can be used to determine the subjective time-of-day. Because these rhythms are directed by the circadian clock the subjective time-of-day is referred to as the circadian time (CT). In contrast, when an LD cycle is present, the time-of-day that is determined by the environmental LD cycle is called the zeitgeber time (ZT).
Although circadian rhythms in running-wheel activity are typically linked to the SCN clock6-8, circadian oscillators in many other regions of the brain and body9-14 could also be involved in the regulation of daily activity rhythms. For instance, daily rhythms in food-anticipatory activity do not require the SCN15,16 and instead, are correlated with changes in the activity of extra-SCN oscillators17-20. Thus, running-wheel activity recordings can provide important behavioral information not only about the output of the master SCN clock, but also on the activity of extra-SCN oscillators. Below we describe the equipment and methods used to record, analyze and display circadian locomotor activity rhythms in laboratory rodents.

Circadian rhythms in voluntary wheel-running activity in mammals are tightly coupled to the molecular oscillations of a master clock in the brain. As such, these daily rhythms in behavior can be used to study the influence of genetic, pharmacological, and environmental factors on the functioning of this circadian clock.

쥐에 활동 륜 실행에 녹음 및 Circadian 리듬 분석

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing system was developed that allows for the injection of a drug while recording electrophysiological signals from the affected neuronal population. This method provides a simple and economical alternative to commercial solutions. A glass pipette was modified by combining it with a hypodermic needle and a silver filament. The injectrode is attached to commercial microsyringe pump for drug delivery. This results in a technique that provides real-time pharmacodynamics feedback through multi-unit extracellular signals originating from the site of drug delivery. As a proof of concept, we recorded neuronal activity from the superior colliculus elicited by flashes of light in rats, concomitantly with delivery of drugs through the injectrode. The injectrode recording capacity permits the functional characterization of the injection site favoring precise control over the localization of drug delivery. Application of this method also extends far beyond what is demonstrated here, as the choice of chemical substance loaded into the injectrode is vast, including tracing markers for anatomic experiments.

Here, we craft a glass pipette with dual functions: inhibition of deep brain structures by microinjections of drugs and real-time monitoring of their effects through simultaneous electrophysiological recordings.

동시 전기 생리 녹화 및 설치류의 뇌에서 억제 에이전트의 마이크로 주사

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful analysis of synaptic transmission modulation when performing field potential or intracellular recordings. This manuscript describes methodological aspects that might be helpful in improving experimental conditions for the maintenance of acute brain slices and for recording field excitatory postsynaptic potentials in a commercially available submersion chamber with an outflow-carbogenation unit. The outflow-carbogenation helps to stabilize the oxygen level in experiments that rely on the recycling of a small buffer reservoir to enhance the cost-efficiency of drug experiments. In addition, the manuscript presents representative experiments that examine the effects of different carbogenation modes and stimulation paradigms on the activity-dependent synaptic plasticity of synaptic transmission.

This protocol describes the stabilization of the oxygen level in a small volume of recycled buffer and methodological aspects of recording activity-dependent synaptic plasticity in submerged acute hippocampal slices.

급성 Hippocampal 조각에 작은 볼륨 재활용-, 관류-침수 형 챔버 시스템 유지에 시 냅 스가 소성을 기록

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is tightly regulated during development and neuronal maturation. Importantly, deficits in synapse number can lead to cognitive dysfunction. Therefore, the evaluation of synapse number is an integral part of neurobiology. However, as synapses are small and highly compact in the intact brain, the assessment of absolute number is challenging. This protocol describes a method to easily identify and evaluate synapses in hippocampal rodent slices using immunofluorescence microscopy. It includes a three-step procedure to evaluate synapses in high-quality confocal microscopy images by analyzing the co-localization of pre- and postsynaptic proteins in hippocampal slices. It also explains how the analysis is performed and gives representative examples from both excitatory and inhibitory synapses. This protocol provides a solid foundation for the analysis of synapses and can be applied to any research investigating the structure and function of the brain.

A protocol for accurately identifying and analyzing synapses in hippocampal slices using immunofluorescence is outlined in this article.

시 냅 스 밀도 Hippocampal 설치류 두뇌 분할 영역에서의 평가

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Quantifying Subcellular Ubiquitin-proteasome Activity in the Rodent Brain

The ubiquitin-proteasome system is a key regulator of protein degradation and a variety of other cellular processes in eukaryotes. In the brain, increases in ubiquitin-proteasome activity are critical for synaptic plasticity and memory formation and aberrant changes in this system are associated with a variety of neurological, neurodegenerative and psychiatric disorders. One of the issues in studying ubiquitin-proteasome functioning in the brain is that it is present in all cellular compartments, in which the protein targets, functional role and mechanisms of regulation can vary widely. As a result, the ability to directly compare brain ubiquitin protein targeting and proteasome catalytic activity in different subcellular compartments within the same animal is critical for fully understanding how the UPS contributes to synaptic plasticity, memory and disease. The method described here allows collection of nuclear, cytoplasmic and crude synaptic fractions from the same rodent (rat) brain, followed by simultaneous quantification of proteasome catalytic activity (indirectly, providing activity of the proteasome core only) and linkage-specific ubiquitin protein tagging. Thus, the method can be used to directly compare subcellular changes in ubiquitin-proteasome activity in different brain regions in the same animal during synaptic plasticity, memory formation and different disease states. This method can also be used to assess the subcellular distribution and function of other proteins within the same animal.

This protocol is designed to efficiently quantify ubiquitin-proteasome system (UPS) activity in different cellular compartments of the rodent brain. Users are able to examine UPS functioning in nuclear, cytoplasmic and synaptic fractions in the same animal, reducing the amount of time and number of animals needed to perform these complex analyses.

설치류 뇌의 세포외 유비퀴틴-프로테아솜 활동 정량화

The ubiquitin-proteasome system is a key regulator of protein degradation and a variety of other cellular processes in eukaryotes. In the brain, increases ...

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the neurosciences. Phylogenetically, these animals are much closer to humans than rodents. They also display complex behaviors, including a wide range of vocalizations and social interactions. Here, an effective stereotaxic neurosurgical procedure for implantation of recording electrode arrays in the common marmoset is described. This protocol also details the pre- and postoperative steps of animal care that are required to successfully perform such a surgery. Finally, this protocol shows an example of local field potential and spike activity recordings in a freely behaving marmoset 1 week after the surgical procedure. Overall, this method provides an opportunity to study the brain function in awake and freely behaving marmosets. The same protocol can be readily used by researchers working with other small primates. In addition, it can be easily modified to allow other studies requiring implants, such as stimulating electrodes, microinjections, implantation of optrodes or guide cannulas, or ablation of discrete tissue regions.

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset Callithrix jacchus

This work presents a protocol to perform a stereotaxic, neurosurgical implantation of&#160;microelectrode arrays in the common marmoset. This method specifically enables electrophysiological recordings in freely behaving animals but can be easily adapted to any other similar neurosurgical intervention in this species (e.g., cannula for drug administration or electrodes for brain stimulation).

일반적인 마모셋에 있는 마이크로 전극 배열의 이식을 위한 입체 외과(칼리트릭스 jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the ...

Optogenetic Activation of Afferent Pathways in Brain Slices and Modulation of Responses by Volatile Anesthetics

Anesthetics influence consciousness in part via their actions on thalamocortical circuits. However, the extent to which volatile anesthetics affect distinct cellular and network components of these circuits remains unclear. Ex vivo brain slices provide a means by which investigators may probe discrete components of complex networks and disentangle potential mechanisms underlying the effects of volatile anesthetics on evoked responses. To isolate potential cell type- and pathway-specific drug effects in brain slices, investigators must be able to independently activate afferent fiber pathways, identify non-overlapping populations of cells, and apply volatile anesthetics to the tissue in aqueous solution. In this protocol, methods to measure optogenetically-evoked responses to two independent afferent pathways to neocortex in ex vivo brain slices are described. Extracellular responses are recorded to assay network activity and targeted whole-cell patch clamp recordings are conducted in somatostatin- and parvalbumin-positive interneurons. Delivery of physiologically relevant concentrations of isoflurane via artificial cerebral spinal fluid to modulate cellular and network responses is described.

Ex vivo brain slices can be used to study the effects of volatile anesthetics on evoked responses to afferent inputs. Optogenetics are employed to independently activate thalamocortical and corticocortical afferents to non-primary neocortex, and synaptic and network responses are modulated with isoflurane.

뇌 조각에서 구 심성 경로의 광유전 적 활성화 및 휘발성 마취제에 의한 반응의 조절

Anesthetics influence consciousness in part via their actions on thalamocortical circuits. However, the extent to which volatile anesthetics affect ...

Construction and Implementation of Carbon Fiber Microelectrode Arrays for Chronic and Acute In Vivo Recordings

Multichannel electrode arrays offer insight into the working brain and serve to elucidate neural processes at the single-cell and circuit levels. Development of these tools is crucial for understanding complex behaviors and cognition and for advancing clinical applications. However, it remains a challenge to densely record from cell populations stably and continuously over long time periods. Many popular electrodes, such as tetrodes and silicon arrays, feature large cross-diameters that produce damage upon insertion and elicit chronic reactive tissue responses associated with neuronal death, hindering the recording of stable, continuous neural activity. In addition, most wire bundles exhibit broad spacing between channels, precluding simultaneous recording from a large number of cells clustered in a small area. The carbon fiber microelectrode arrays described in this protocol offer an accessible solution to these concerns. The study provides a detailed method for fabricating carbon fiber microelectrode arrays that can be used for both acute and chronic recordings in vivo. The physical properties of these electrodes make them ideal for stable and continuous long-term recordings at high cell densities, enabling the researcher to make robust, unambiguous recordings from single units across months.

Construction and Implementation of Carbon Fiber Microelectrode Arrays for Chronic and Acute In Vivo Recordings

This protocol describes a procedure for constructing carbon fiber microelectrode arrays for chronic and acute in vivo electrophysiological recordings in mouse (Mus musculus) and ferret (Mustela putorius furo) from multiple brain regions. Each step, following the purchase of raw carbon fibers to microelectrode array implantation, is described in detail, with emphasis on microelectrode array construction.