Интегрированный метод создания гибких и удобных электрофизиологических оптродов для многорегиональной записи in vivo

Резюме

Мы разработали упрощенный и экономичный подход к изготовлению электродов и провели запись сигналов в нескольких областях у свободно движущихся мышей. Использование оптогенетики, наряду с многорегиональной электрофизиологией и регистрацией сигналов кальция, позволило выявить активность нейронов в разных областях в модели разжигания судорог.

Аннотация

Эпилепсия — это неврологическое расстройство, характеризующееся синхронизированными аномальными разрядами, затрагивающими несколько областей мозга. Очаговые поражения способствуют распространению эпилептических сигналов по связанным нейронным цепям. Таким образом, регистрация in vivo потенциала локального поля (LFP) из критических областей мозга имеет важное значение для расшифровки цепей, участвующих в распространении судорог. Тем не менее, современные методы изготовления и имплантации электродов не являются гибкими. В этой статье мы представляем удобное устройство, предназначенное для электрофизиологической записи (LFP и электроэнцефалографии [ЭЭГ]) в нескольких регионах. Кроме того, мы бесшовно интегрировали оптогенетические манипуляции и запись кальциевой сигнализации с записью LFP. Во время эпилептических припадков в нескольких отдельных областях наблюдались устойчивые послевыходные, сопровождающиеся усилением передачи сигналов кальция. Подход, использованный в этом исследовании, предлагает удобную и гибкую стратегию синхронной нейронной записи в различных областях мозга. Он обладает потенциалом для продвижения исследований неврологических расстройств, предоставляя представление о нейронных профилях нескольких областей, участвующих в этих расстройствах.

Введение

Эпилепсия является распространенным неврологическим заболеванием, характеризующимся повторяющимися припадками, которые проявляются в виде судорог, сенсорных нарушений и потери сознания¹. Патофизиологические механизмы, лежащие в основе эпилепсии, сложны и включают в себя множество взаимосвязанных областей мозга ^2,3. Последние достижения в области нейровизуализации пролили свет на крупномасштабные сети, участвующие в эпилепсии ^4,5. Тем не менее, понимание сложных схемотехнических и сетевых механиз....

протокол

Этот протокол получил одобрение Комитета по уходу за животными и их использованию в Фуданьском университете и был проведен в соответствии с руководящими принципами и правилами, разработанными Руководством Национальных институтов здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных. Были приняты все возможные меры для минимизации количества животных, используемых в данном исследовании. Время, необходимое для выполнения каждого этапа, включено в соответствующие этапы.

1. Подготовка электродов (Рисунок 1)

1. Отрежьте вольфрамовую ....

Результаты

Мы объединили оптогенетику с мультирегиональной электрофизиологической регистрацией и визуализацией кальция для наблюдения за нейронной активностью в различных областях мозга во время оптогенетических припадков. С этой целью у грызунов в классический эпилептоге?.......

Обсуждение

Здесь мы использовали самодельное устройство optrode для записи нейронных сигналов in vivo в нескольких областях. Доказана возможность использования этой системы для одновременной оптогенетической стимуляции, регистрации кальциевого сигнала и электрофизиологическ.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
8-32 adapter	Plexon	Custom ordered	Connect the female connector and headstage
AAV-CaMKIIα-ChrimsonR-mcherry	Taitool Bioscience	S0371-9	4 x 1012 VG/mL
AAV-hsyn-Gcamp6m	Taitool Bioscience	S0471-9	4 x 1012 VG/mL
DAPI	Sigma	236276	Titered 1:500
Dental Cement	New Century Dental	430205
Electrophysiological recordings system	Plexon	Omniplex
Enameled wire	N/A	Custom ordered	Diameter = 0.2 mm
Female connector	N/A	Custom ordered	1.25 mm pitch
Glue	Loctite	45282
Laser	Changchun New Industries	BH81563	635 nm
MATLAB	MathWorks	R2021b
Microdrill	RWD	78001
Multichannel fiber photometry	ThinkerTech	FPS-SS-MC-LED
Optical fiber	Xi'an Bogao	L-200UM	Select the appropriate fiber length based on the depth of the targeted brain regions.
PFA-Coated Tungsten wire	A-M System	795500	Bare 0.002"; Coated 0.0040"
Power meter	Thorlabs	PM100D
Stereotaxic Fxrame	RWD	68807
Tissue adhesive	3M	1469SB