Çok Bölgeli İn Vivo Kayıt için Esnek ve Kullanışlı Elektrofizyolojik Seçenekler Hazırlamak için Entegre Bir Yöntem

Özet

Elektrot üretimi için basitleştirilmiş ve uygun maliyetli bir yaklaşım geliştirdik ve serbestçe hareket eden farelerde birden fazla bölgede sinyallerin kayıtlarını gerçekleştirdik. Çok bölgeli elektrofizyoloji ve kalsiyum sinyal kaydının yanı sıra optogenetiğin kullanılması, nöbet tutuşturma modelinde bölgeler arasında nöronal aktivitelerin ortaya çıkarılmasını sağladı.

Özet

Epilepsi, birden fazla beyin bölgesini içeren senkronize anormal deşarjlarla karakterize nörolojik bir hastalıktır. Fokal lezyonlar, ilişkili nöral devreler yoluyla epileptik sinyallerin yayılmasını kolaylaştırır. Bu nedenle, kritik beyin bölgelerinden yerel alan potansiyelinin (LFP) in vivo kaydı, nöbet yayılımında yer alan devrelerin deşifre edilmesi için gereklidir. Bununla birlikte, elektrot üretimi ve implantasyonu için mevcut yöntemler esneklikten yoksundur. Burada, birden fazla bölgede elektrofizyolojik kayıtlar (LFP'ler ve elektroensefalografi [EEG]) için tasarlanmış kullanışlı bir cihaz sunuyoruz. Ek olarak, optogenetik manipülasyon ve kalsiyum sinyal kaydını LFP kaydı ile sorunsuz bir şekilde entegre ettik. Epileptik nöbetler sırasında birkaç ayrı bölgede, artan kalsiyum sinyalizasyonu ile birlikte sağlam deşarjlar gözlendi. Bu çalışmada kullanılan yaklaşım, beynin çeşitli bölgelerinde senkronize nöral kayıtlar için uygun ve esnek bir strateji sunmaktadır. Bu bozukluklarda yer alan birden fazla bölgenin nöral profilleri hakkında bilgi sağlayarak nörolojik bozukluklarla ilgili araştırmaları ilerletme potansiyeline sahiptir.

Giriş

Epilepsi, konvülsiyonlar, duyusal bozukluklar ve bilinç kaybı olarak ortaya çıkan tekrarlayan nöbetlerle karakterize yaygın bir nörolojik durumdur¹. Epilepsinin altında yatan patofizyolojik mekanizmalar karmaşıktır ve birbirine bağlı birden fazla beyin bölgesini içerir ^2,3. Nörogörüntülemedeki son gelişmeler, epilepsi ^4,5 ile ilgili büyük ölçekli ağlara ışık tutmuştur. Bununla birlikte, epilepsinin oluşumu ve yayılmasının altında yatan karmaşık devre ve ağ mekanizmalarının anlaşılması, kısmen ço....

Protokol

Bu protokol, Fudan Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi'nden onay aldı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Rehberi tarafından tasarlanan kılavuz ve yönetmeliklere uygun olarak yürütüldü. Bu çalışmada kullanılan hayvan sayısını en aza indirmek için mümkün olan tüm önlemler alınmıştır. Her adımı gerçekleştirmek için gereken süre ilgili adımlara dahil edilir.

1. Elektrotların hazırlanması (Şekil 1)

1. Uygun uzunlukta tungsten tel (~ 20 mm) kesin ve tungsten telini (1.6-2 mm) ortaya çıkarmak i....

Tartışmalar

Burada, birden fazla bölgede in vivo nöral sinyal kaydı için kendi kendine yapılan bir optrode cihazı kullandık. Bu sistemin eşzamanlı optogenetik stimülasyon, kalsiyum sinyal kaydı ve elektrofizyolojik kayıt için fizibilitesi doğrulanmıştır. Burada açıklanan elektrot hazırlama yöntemi verimli ve uygun maliyetlidir. Deneysel tasarıma göre, ilgili beyin bölgelerinden gelen sinyalleri kaydedebiliriz. Optrodes'in stratejik düzenlemesi, beynin birden fazla b.......

Malzemeler

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