Bu çalışma NSERC &amp; AHFMR tarafından desteklenmiştir. Yazarlar cerrahi hazırlığı ile ilgili yardım için, el yazması ve Hiroe Yamazaki yorumlar için teşekkür ederim. Mariam Alaverdashvili ve Amanda Mauthe-Kaddoura

1. Cerrahi Hazırlık <ol><li> Anesteziklerin uygun tip ve doz ile sıçan anestezisi. Burada üretan (1.5 g / kg, Sigma-Aldrich Co, St. Luis, MO) - 100 ml fosfat üretan 20 g seyreltilmesi ile% 20 çözüm olarak hazırlanmış, yani hayvan tamponlu salin (PBS) 7.5 alacaksınız ml / kg üretan solüsyonu intraperitoneal (IP). Nedeniyle doz-yanıt eğrisi, toplam doz üretan, her biri yaklaşık 30 dakika ayrılmış dört uygulamalar için ayrılmıştır. Üretan ilk iki uygulama öncesinde, hayvan bir hayvan önlemek için izofluran konsantrasyonu% 3-4 (dakikada 2 litre oksijen) uygulandığında (dakikada 2 litre oksijen) bakımı,% 2 ile uyuşturulduktan enjeksiyon yoluyla vurguladı. Ameliyat sırasında, isofluorane (2 dakika süreyle% 2 konsantrasyon) bir ek idari gerekirse kullanılabilir. </li><li> Olmasını sağlamak için, insizyon yerinde (baş, sırt tarafı) boyunca kürk Tıraşkürk yara kontamine ve kesi yeri etrafında yeterli bir alan dezenfekte edilebilir değil. </li><li> Antiseptically organik iyot ya da klorheksidin sabun ve antiseptikler (etanol) kullanılarak yapılan cerrahi sitesi hazırlayın. </li><li> Silikon sondalar (NeuroNexus Teknolojileri, Ann Arbor, MI) hazırlayın. Probları distile su ile çalkalayın ve ardından% 70 etanol kullanılarak dezenfekte edilebilir. Gerekirse, sondalar, sonra histolojik inceleme prob konumunu ortaya çıkarmak için bir floresan işaretleyici (örneğin Boya, Invitrogen Co) antiseptically hazırlanan ile boyanabilir. Bunu yapmak için, küçük ve çok yumuşak bir boya fırçası kullanın ve ince boya ile silikon prob arkasına dokunun. Bu prosedür her zaman prob hasar görmüş ya da katlanmasını değildir emin olmak için bir mikroskop üzerinde yapılmalıdır. Her zaman boya kanallarının herhangi bir engelleme olmadığından emin olmak için kontrol edin. Probu üzerinde kalan herhangi bir kalıntı boya daha sonra su ile durulama ardından, alkol ile kaldırılabilir. </li><li> Silikon elektrodes bakım: küçük boyutları nedeniyle, silikon sondalar hassas ve önemli bir bakım ile kullanırken bile kırılma son derece duyarlı. Böylece, bizim gibi her zaman, potansiyel tehlikelerin izlenmesi önerilir: (i) uygun bir şekilde belirlenmiş kutusunda probları tutun, (ii) çökmesini engelleyin ya da işlerken probları bırakarak, (iii) stereotaksik manipülatörler de sabit olduğundan emin olun. herhangi bir kazaları önlemek için; kayıt, (iv) çevre doku ve / veya kan probları ekleyebilirsiniz. Bu nedenle, kaydettikten sonra probları çıkarırken dikkatli olmak önemlidir. PBS veya tuzlu solüsyon sabit bir akış kullanarak şiddetle tavsiye edilir; (v) Her zaman kaydettikten sonra probları temiz. Problar temizlemek için, güçlü bir sıvı, bir kaç dakika için enzimatik temizleyici (Boston, Bausch &amp; Lomb) batığın onları tavsiye edilir. Probları her zaman saf su ile yıkayın ve kendi adanmış kutusuna geri dönmek. Bizim tecrübelerimize göre, silikon sondalar yeterli bakım sağlar10&#39;dan fazla deneyler için iyi kaliteli kayıtlar. Bir kanal kullanım sırasında gürültülü olur &#39;Eğer, daha sonraki analizler ekarte edilmelidir. Biz kanallar arasında cross-talk az olduğunu buldular, bu nedenle gürültülü bir kanal genelde diğer kanallarda bir sinyal üzerinde çok az etkisi vardır. </li></ol> 2. Cerrahi <ol><li> Herhangi bir cerrahi manipülasyonlar önce göz yüzeyi üzerinde bir göz merhemi sürün. </li><li> Beyin iltihabı azaltmak için 5 mg / ml subkutan Deksametazon yönetin. </li><li> Ameliyat boyunca stereotaksik çerçeve hayvan sabitleyin. </li><li> , Yara kanama ve lokal anestezi için potansiyel riskini azaltmak için kesi yapılmadan önce insizyon yerinde subkutan epinefrin (2-4 mg / kg% 0.5 çözümü için seyreltilmiş) Lidokain HCl% 2 Yönetici. </li><li> Kafa derisinin orta hat üzerinden 2 cm&#39;lik bir kesi yapmak ve kafatası yüzeyi maruz yanal cilt yerinden. </li><li> Fasya künt diseksiyon ve kontrolü ile dorsal kafa derisi temizleyinmicrocautery veya kemik balmumu kullanarak kanama. </li><li> Oksipital kemik, hayvan topraklama ve başvuru için kafatası küçük vida takmak için iki delik olun. Referans vida dura ile temas halinde olmalıdır. Kayıtları sırasında elektriksel gürültü azaltmak için, her zaman ıslak vidaları tutmak için tavsiye edilir. Bunu yapmak için, vidaları çevreleyen küçük bir akrilik bariyer inşa edilmesi ya da vida agar ile kaplı olabilir. </li><li> 1-2 mm çapında kraniotomi ilgi 5 kortikal ve / veya subkortikal alan (lar) karşılık gelen koordinatlar olun. (Delik delme) kraniotomi sırasında gerekli olarak kemik tozu temizlemek için basınçlı hava kullanın. Kafatası PBS damla uygulayarak delme ısınmak önleyin. Ikinci sonda eklemek için gerekirse ikinci bir kraniotomi olun. Bu videoda, bu nedenle iki cerrahinin yapılan, iki kortikal alanlar aynı anda bir kayıt sunuyoruz. </li><li> Diş Lang: akrilik reçine küçük bir bariyer (örneğin oluşturunİmalat, Co, Inc, Wheeting, IL), kurumasını engelleyen maruz dura üstüne PBS tutmak amacıyla iki cerrahinin çevreleyen. Tüm deney sırasında sürekli PBS uygulayın. </li><li> Her iki cerrahinin dura madde açın. İki iğneler (30 ½ ölçer) ipuçları (kanca oluşturan) bükülmüş, bu manipülasyonu için kullanılıyor olabilir. </li><li> Stereotaksik manipulatiors silikon sondalar konnektörü takın. Konnektörler stereotaksik manipülatör mükemmel paralel probları Shanks sahip olmak için bir direğe bağlı. Bu istikrarlı kayıtları korumak ve prob zarar görmesini önlemek için çok önemlidir. </li><li> Referans vida, silikon prob referans pin bağlayın. Ii) şasi kayıt cihazı zemin; ve iii) stereotaksik frame i) prob fişi zemin toprak vidası bağlı olmak zorunda elektriksel gürültü azaltmak için. </li><li> Silikon sondalar sadece pia ile temas ucu yerleştirin. </li><li> Yavaş yavaş inci tanıtmake silikon sondalar ve silikon sondalar (Şekil 1 ve 2) Shanks direnci veya bükmeden beynin içine eklenebilir emin olun. </li><li> İstediğiniz kayıt alanı ulaşana kadar dikkatlice probları düşüktür. Gerekirse, doku kurumasını önlemek için cerrahinin en üst PBS damla damlatılır. </li><li> Üretan anestezi sadece terminal prosedürleri için kullanılması gerektiğini, çünkü hayvan, en azından sodyum 200mg/kg bir ip enjeksiyonu ile ötenazi pentobarbital en fazla 60 mg / ml &#39;lik bir konsantrasyon ile seyreltilir. Bu hayvan dekapitasyon tarafından takip edilmektedir. </li></ol> 3. Temsilcisi Sonuçlar: Şekil 3A yerel alan potansiyelleri ve spike aktivitesi Temsilcisi kayıtları gösterilmiştir. Başak sıralama (Şekil 3B, C; farklı nöronların kaynaklanan ayrımcı ani 6, 7, 8) gerçekleştirdikten sonra silikon prob kayıtları, yer nöronal nüfus faaliyetlerini araştırmak olanağı sağlardiğer ong, aşağıdaki işlemleri: 9 verme bellek ve karar, plastisite 10, uyaran kodlama 11, spontan aktivite 12 ve 13 çeşitli ilaçların etkileri. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig1.jpg" /> Şekil 1. Tek bir sap ile silikon prob A. Örnek yeniden inşa nöronların (S. Sakata 14 nezaket) bir montaj üst üste 8 Shanks her tetrode yapılandırma ile bir prob B. Örnek bir C şematik Sıçan kafatası. Yeşil kutuları sağ ve sol somatosensoriyel korteks üzerinde kraniotomi ölçüde temsil eder. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig2.jpg" /> Şekil 2, prefrontal korteks ve hipokampus takılı silikon sondalar deney örneği . PBS Damlalar maruz br korumak için kraniotomi kapağıkurumasını değil. Beyincik üzerinde bulunan iki vidayı sırasıyla, zemin ve referans bağlı olacaktır. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/3282/3282fig3.jpg" /> Şekil 3. A. Resmi bir tetrode (negatif gerilim koordine çizilen notu) Yerel Alan Potansiyeli (LFP) bir temsilcisi elektrofizyolojik kayıt 500ms gösterir. Ekle gösterir. Başak B. bir dalga İki boyutlu 1 tetrode özelliği uzayda birim kümeleri kez. Her küme, tek bir birim (nöron) ani zaman içinde tek bir tetrode dört kayıt sitelerin her birinde C. temsilcisi birimlerinden ortalama başak dalga şekilleri (renk kodlu). D. Dalgaformu enerji (genlik ile ilgili) kaydedilen ani temsil eder . . Her birim için nispeten sabit enerji değerleri unutmayın; görüntülenen dönemi süresi boyunca istikrarlı bir kayıt gösterir.

<ol>
	<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. Methods. 144, 53-61 (2005).</li><li>Pastalkova, E., Itskov, V., Amarasingham, A., 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=Internally+generated+cell+assembly+sequences+in+the+rat+hippocampus.">Internally generated cell assembly sequences in the rat hippocampus.</a> Science. 321, 1322-1327 (2008).</li><li>Fujisawa, S., Amarasingham, A., Harrison, M. 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=Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex.">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat Neurosci. 11, 823-833 (2008).</li><li>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=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>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu kağıt, silikon elektrot dizileri aynı anda birden fazla kortikal bölgelerde nöronların (&gt; 100) büyük bir nüfus kayıt için nasıl kullanılacağını gösterir. Başarılı cerrahi ve kayıt olmak için, aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır: <ol><li> Istenen alana probları Giriş: beyin dokusunda probları takarken, önemli hasara neden olabilir. Bu düşük kalitede kaydedilen birimlerinin neden olabilir. Bu sorunu önlemek için aşağıdakileri öneririz: (i) belirli bir derecelik bir açıyla (10 derecelik açı kullanmanız önerilir) probları tanıtın. Bunu yaparak, kaydedilen nöronlar dendritik zarar azaltılabilir; probları beyin dokusu eklenir sonra aldıkları kadar, (ii) başlangıçta daha hızlı bir oranda (10-30 saniyede yaklaşık 50 ila 100 mikron) indirdi. Kayıt istenen alana yakın. Problar hedef alan yaklaşık 200 mikron olan, pozisyonlar (yaklaşık daha yavaş ayarlanır.yaklaflık 10 mikron her 2 ya da 3 dakika). </li><li> Kayıt Stabilizasyonu: probları alan ve önemli bir aktivite (kanallarının çoğunda belirgin sivri) tespit edildiğinde, bir kayıt başlamadan önce yaklaşık 30 dakika beklemek tavsiye edilir. Bu beyin dokusu mekanik probların yerleştirilmesinden sonra stabilize ve daha istikrarlı bir kayıt sağlamak için izin verecektir. </li><li> Beyin nabız: Bazen bir kayıt kalitesini önemli ölçüde azaltabilir beyin nabız görmek mümkündür. Küçük bir kraniotomi (prob sığdırmak için yeterli alan) bir kayıt alan beyin nabız azaltabilir. Gerekirse, sisterna magna yırtılmış olabilir. Bu, beyin omurilik sıvısı basıncı azaltır ve şişme ve nabız azalır. </li><li> Silikon prob konfigürasyonu: Silikon probları şekil ve kayıt sitesi yapılandırmaları çeşitli olabilir. Örneğin, Shanks, Shanks uzunluğu ve kalınlığı sayısı değişir, ve.kayıt siteleri (www.neuronexustech.com örneğin tetrode vs doğrusal yapılandırma) aranjman. Belirli bir yapılandırma ile kullanılan prob seçimi, cevaplanması gereken gerek bilimsel bir soru bağlıdır. Örneğin, belirli bir katman (bu kayıtlar sunulmuştur) birden fazla yerde nöronların nüfus kayıt ise, en iyi seçimdir, sekiz Shanks ve tetrode yapılandırma ile bir prob kullanmaktır. Bu 1.4mm süresi boyunca sekiz yerlerde her tetrode ve örnekleme birden tek birimlerinin kayıtları için sağlar. Bir başka örnekte, biri kortikal katmanlar arasında faaliyet propagations çalışma isterseniz birden fazla kortikal tabakalar halinde kayıt anda 14 izin veren şaft boyunca düzenli olarak dağıtıldı kayıt siteleri ile bir sap ile bir prob kullanmak için en iyi seçim olacaktır . </li></ol>

<table border="1"><tbody><tr><td> Isim </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td></tr><tr><td> Üretan </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td></tr><tr><td> Phosphate Buffer Saline (PBS) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> İsofluranın </td><td> Benson </td><td> 02241315 </td></tr><tr><td> Silikon probları </td><td> NeuroNexus Teknolojileri </td><td> A 4 X 2 - Tet - 5mm - 150 - 200 - 312 </td></tr><tr><td> Boya I (DiIC 18 (3)) </td><td> Invitrogen Co. </td><td> 617830 </td></tr><tr><td> Deksametazon 5 </td><td> Vetoquinol </td><td> 0A0640B </td></tr><tr><td> Göz merhemi </td><td> Vetoquinol </td><td> 005165414 </td></tr><tr><td> Lidokain HCl Epinefrin ile% 2 </td><td> Bimeda-MTC </td><td> 00141984 </td></tr><tr><td> Stereotaksik Kare </td><td> Kopf Aletleri </td><td> 1430-B </td></tr><tr><td> Elektrot manipülatör ve tutucu </td><td> Kopf Aletleri </td><td> 960 </td></tr><tr><td> Sıçan kulak-bar </td><td> Kopf Aletleri </td><td> 1955 </td></tr><tr><td> Sıçan adaptörü </td><td> Kopf Aletleri </td><td> 920 </td></tr><tr><td> Anestezi maskesi </td><td> Kopf Aletleri </td><td> 906 </td></tr><tr><td> Skalpel </td><td> Roboz Cerrahi Aletler </td><td> RS-9843 </td></tr><tr><td> Bisturi ağızları </td><td> Erdem örneği </td><td> 0086 </td></tr><tr><td> Mikro diseksiyon makas </td><td> Roboz Cerrahi Aletler </td><td> RS-5910 </td></tr><tr><td> Vidalar </td><td> Gould Pasteners Limited </td><td> 14084701 </td></tr><tr><td> Hemostatik forseps </td><td> Soymakoz Cerrahi Aletler </td><td> RS-7130 RS-7211 </td></tr><tr><td> 30 ½ insülin iğnesi </td><td> Becton-Dickinson </td><td> 305115 </td></tr><tr><td> Mikromotor kontrolü </td><td> Foredom </td><td> HP4-917 </td></tr><tr><td> Diseksiyon forseps </td><td> Roboz Cerrahi Aletler </td><td> RS-5237 </td></tr><tr><td> Kemik balmumu </td><td> Lukens </td><td> M263500 </td></tr><tr><td> Basınçlı hava şişesi </td><td> Falcon güvenlik ürünleri, Inc. </td><td> 50-10521C </td></tr><tr><td> Enzimatik temizleyici </td><td> Boston, Bausch &amp; Lomb </td><td> BAUSCH497628 </td></tr><tr><td> Damıtılmış su </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Diş akrilik toz </td><td> Lang Diş </td><td> 1220 </td></tr><tr><td> Diş akrilik sıvı </td><td> Lang Diş </td><td> 1404 </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> Dijital Lynx SX Sistemi </td><td> Neuralynx Inc. </td><td> 4SX-Z400 </td></tr><tr><td> Cheeta Softwere </td><td> Neuralynx Inc. </td><td></td></tr><tr><td> Timsah kabloları </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Nöron toplulukları büyük ölçekli elektrofizyolojik kayıtlar beyindeki nöronların spike aktivite davranışları çok çeşitli VA&#39;nın nasıl araştırmak için fırsat sunuyoruz. Birden fazla yerel nöronal devrelerin çok sayıda nöron aktivitesi spike izlemek için en etkili yöntemlerden biri, aynı anda 1-3 silikon elektrod kullanarak. Aksiyon potansiyelleri, hücre somata çevresinde büyük transmembran voltaj değişiklikleri üretir. Bu çıkış sinyalleri, bir nöronun yakın bir iletkenden koyarak ölçülebilir. Ucu çevresindeki birçok aktif (spike) nöronlar varsa, elektrot, tek bir nöronun katkısı, onun &#39;elektrik mesafe&#39; ile ağırlıklı hepsini kombine sinyali kaydeder. Silikon probları, çünkü kayıt siteleri (64) ve küçük hacimli bir sayıda birden fazla nöron izlemek için ideal kayıt elektrotları. Hatta bununyeniden, birden fazla siteleri, böylece çeşitli kortikal tabakalar halinde veya birden fazla kortikal sütunları nöronal aktivitenin eş zamanlı kayıtları (Şekil 1) izin milimetrelik bir mesafe üzerinden düzenlenmiş olabilir. Önemlisi, geometrik kesin kayıt sitelerin dağıtım izole tek nöronlar 4 mekansal ilişkinin belirlenmesi için de izin verir. Burada, silikon sondalar (Şekil 2) ile bir anestezi sıçan aynı anda sağ ve sol ön ayakları somatosensoriyel korteks, büyük ölçekli bir akut nöronal kayıt açıklar.

Watch this Scientific Journal Video about Recording Large-scale Neuronal Ensembles with Silicon Probes in the Anesthetized Rat at JoVE.com

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

Silikon sondalar anestezi sıçan kullanarak nöronal aktivitenin Ekstrasellüler kayıtları açıklanacaktır. Bu teknik, aynı anda 100 den fazla nöron birden çok beyin bölgelerinin daha fazla bilgi almak sağlar. Bu tek hücre çözünürlük ile, birden fazla yerel devrelerin nöronal toplulukları dinamikleri hakkında bilgi sağlar.

Anestezi Rat Silikon Probları Büyük ölçekli Nöronal Toplulukları Kaydı

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

recording-large-scale-neuronal-ensembles-with-silicon-probes

Research

JoVE Journal

Neuroscience

24.8K Görüntüleme.  University of Lethbridge. Silikon sondalar anestezi sıçan kullanarak nöronal aktivitenin Ekstrasellüler kayıtları açıklanacaktır. Bu teknik, aynı anda 100 den fazla nöron birden çok beyin bölgelerinin daha fazla bilgi almak sağlar. Bu tek hücre çözünürlük ile, birden fazla yerel devrelerin nöronal toplulukları dinamikleri hakkında bilgi sağlar.

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

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.

Kemirgenler davranmak yılında Hareketli Silikon Problar tarafından Nöronlar Büyük ölçekli Kaydı

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

Nörobilim

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.

Multi-bilişsel işlevler Test ve Kemirgenler Nöronal Etkinlikler kayıt için Tam Otomatik ve Çok Yönlü Sistemi

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.

Glutamat ve GABA hızlı Micro-iyontoforez: Synaptic Entegrasyon Araştırma yararlı bir araç

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.

Uyanık Farelerde Nöroaktif Maddelerin Microiontophoretic Uygulaması ile birlikte Nöronal Faaliyet dışı Kaydı

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.

Elektroretinografi Eşzamanlı Kayıt ve Anestezi Sıçanlar Görsel Uyarılmış Potansiyeller

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.

Kronik silikon sondalar ve kayıt bir zenginleştirilmiş koşu bandı aparat Hipokampal yer hücre implantasyonu

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.

Kronik Transkraniyal elektriksel stimülasyon ve Sıçanlarda Intracortical kayıt

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.

Bir geliştirilmiş çoklu tetrot hiper motor yapımı fareler davranışlar içinde büyük ölçekli sinirsel kayıt için

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.

Hücresel Örgütü fare yeni korteksimiz yılında büyük ölçekli üç boyutlu görüntüleme

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.

SerbestÇe Hareket Eden Farelerde Çift Alan Yüksek Yoğunluklu Kayıt için Kurtarılabilir Opto-Silikon Prob ve Tetrode ile Hibrid Microdrive Sistemi

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