Name: large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents
Uploaded: 2012-03-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents at JoVE.com

Marie Curie Outgoing Fellowship (EU: s FP/2007-2013 bidragsavtalen # 221834 och 254.780), JD McDonnell Foundation, NSF Grant SBE 0.542.013, National Institutes of Health Grant NS034994, National Institute of Mental Health Grant MH5467 och Howard Hughes Medical Institute (Janelia Farm Research Campus bidrag).

1. Byggandet av Microdrive Alla enheter är gjorda av samma grundläggande element: en rörlig del, som uppbär elektroden och en fast del, som är förankrad vid skallen. En idealisk Microdrive möjliggör mjuk men tillräckligt länge förflyttning av elektroden i flera små steg, är robust nog för att förhindra oavsiktlig förflyttning av elektroden, lätt att manipulera av försöksledaren och utan att störa djurets beteende, liten storlek och låg vikt. Som ett resultat av dessa konku...

<ol>
	<li>Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+network+oscillation+in+the+hippocampus.">High-frequency network oscillation in the hippocampus.</a> Science. 256, 1025-1027 (1992).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space.">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261, 1055-1058 (1993).</li><li>Buzs&#225;ki, 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>Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+Large-Scale+Patterns+of+Activity+in+the+Brain:+Optical+and+Electrical+Signals.">Visualizing Large-Scale Patterns of Activity in the Brain: Optical and Electrical Signals.</a> Society for Neuroscience. , (2004).</li><li>Nicolelis, M. A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for Neural Ensemble Recordings. , (2008).</li><li>Hatsopoulos, N. G., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+science+of+neural+interface+systems.">The science of neural interface systems.</a> Annu. Rev. Neurosci. 32, 249-266 (2009).</li><li>Battaglia, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Lantern:+an+ultra-light+micro-drive+for+multi-tetrode+recordings+in+mice+and+other+small+animals.">The Lantern: an ultra-light micro-drive for multi-tetrode recordings in mice and other small animals.</a> J. Neurosci. Methods. 178, 291-300 (2009).</li><li>Kloosterman, F., Davidson, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording:+Drive+Fabrication.">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication.</a> J. Vis. Exp. 26, e1094-e1094 (2009).</li><li>Nguyen, D. P., Layton, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording:+Tetrode+Assembly.">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly.</a> J. Vis. Exp. (26), e1098-e1098 (2009).</li><li>Haiss, F., Butovas, S., Schwarz, 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+miniaturized+chronic+microelectrode+drive+for+awake+behaving+head+restrained+mice+and+rats.">A miniaturized chronic microelectrode drive for awake behaving head restrained mice and rats.</a> J. Neurosci. Methods. 187, 67-72 (2010).</li><li>Cerf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-line,+voluntary+control+of+human+temporal+lobe+neurons.">On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons.</a> Nature. 467, 1104-1108 (2010).</li><li>Kohn, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anesthesia+and+Analgesia+in+Laboratory+Animals.">Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals.</a> American College of Laboratory Animal Medicine. series, (1997).</li><li>Schjetnan, A. G. P., 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), e3282-e3282 (2011).</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=The+Rat+Brain.">The Rat Brain.</a> Stereotaxic Coordinates. , (1982).</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=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>Hazan, L., Zugaro, M., Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Klusters,+NeuroScope,+NDManager:+a+Free+Software+Suite+for+Neurophysiological+Data+Processing+and+Visualization.">Klusters, NeuroScope, NDManager: a Free Software Suite for Neurophysiological Data Processing and Visualization.</a> J. Neurosci. Methods. 155, 207-216 (2006).</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>Sodagar, A. M., Wise, K. D., Najafi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fully+integrated+mixed-signal+neural+processor+for+implantable+multichannel+cortical+recording.">A fully integrated mixed-signal neural processor for implantable multichannel cortical recording.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 54, 1075-1088 (2007).</li><li>O'Connor, D. H., Huber, D., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reverse+engineering+the+mouse+brain.">Reverse engineering the mouse brain.</a> Nature. 461, 923-929 (2009).</li><li>Boyden, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circuit-breakers:+optical+technologies+for+probing+neural+signals+and+systems.">Circuit-breakers: optical technologies for probing neural signals and systems.</a> Nat. Rev. Neurosci. 8, 577-581 (2007).</li><li>Royer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-array+silicon+probes+with+integrated+optical+fibers:+light-assisted+perturbation+and+recording+of+local+neural+circuits+in+the+behaving+animal.">Multi-array silicon probes with integrated optical fibers: light-assisted perturbation and recording of local neural circuits in the behaving animal.</a> Eur. J. Neurosci. 31, 2279-2291 (2010).</li></ol>

Denna film visar implantation förfarandet för kisel prober för kroniska stora inspelningar i beter råtta. Kritiska åtgärder för att säkerställa kvalitet på inspelningar av nervaktivitet uppstå genom bräcklighet både biologiska (hjärnvävnad) och tekniska (kisel sond) material. Särskild försiktighet bör iakttas vid hantering sonden att undvika kontakt skaft med någon på distans &quot;hård&quot; yta (till exempel skulle skaften gå sönder om man försökte att implantera dem i hjärnan utan att ta bor...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn </td><td> Typ </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> Kisel sond Buzsaki32, 4 skaft x 8 ställen. Förpackning: flexibel polyamid kabel </td><td> Material </td><td> NeuroNexus </td><td> Prob: buzsaki32 Förpackning: HC32 </td><td> Inspelning sond </td></tr><tr><td> Rund Mässingsskruv, 00-90 x 1/2 runda mässingsskruvar </td><td> Material </td><td> JIMorris </td><td> R0090B500 </td><td> Drive delen </td></tr><tr><td> Mässing Hex Nut, 00-90 </td><td> Material </td><td> JIMorris </td><td> N0090B </td><td> Drive delen </td></tr><tr><td> Mässing C260 Strip, ASTM-B36 Tjocklek: 0,025 &quot;, längd: 12&quot;, Bredd: 1/2 &quot; </td><td> Material </td><td> Små delar </td><td> B000FMYU72 </td><td> Drive delen </td></tr><tr><td> Anslutning Header, tonhöjd 2 mm, möl, enda rad, straigt, 36 positioner </td><td> Material </td><td> Digikey </td><td> 2163S-36-ND </td><td> Drive delen </td></tr><tr><td> 2-viktdel Sylgard silikonelastomer </td><td> Material </td><td> World Precision Instruments </td><td> SYLG184 </td><td> Till extra-isolera sonden </td></tr><tr><td> Decon Contrad 70 Flytande detergent </td><td> Reagens </td><td> Fisher Scientific </td><td> 04-355 Decon Laboratories Nr: 1002 </td><td> För att rengöra inspelning platserna </td></tr><tr><td> Impedans Konditionering Modul </td><td> Utrustning </td><td> FHC Inc. </td><td> 55-70-0 </td><td> Impedans mätaren </td></tr><tr><td> niPOD - 32 kanaler </td><td> Utrustning </td><td> Neuronexus </td><td> niPOD -32 </td><td> Impedans mätaren </td></tr><tr><td> Grip Cement Industrial Grade </td><td> Material </td><td> Caulk Dentsply </td><td> 675.571 (pulver) 675.572 (lösningsmedel) </td><td> Grepp cening </td></tr><tr><td> 1,1 &#39;-dioktadekyl-3, 3,3&#39;, 3&#39;-tetramethylindocarbocyanine perklorat (Dil &#39;; DiIC18 (3)) </td><td> Reagens </td><td> Invitrogen </td><td> D282 </td><td> Att färga sonden spår i hjärnan </td></tr><tr><td> Rostfritt stål Maskinskruv, bindhuvudet, Slotted Drive, # 00-90, 1/8 &quot; </td><td> Material </td><td> Små delar </td><td> MX-0090-02B </td><td> Ground och skruvar referens </td></tr><tr><td> Magnettråden, 20G, nylon-polyuretanbeläggning, MW80 </td><td> Material </td><td> Små delar </td><td> B000IJYRP2 </td><td> Jord och referens tråd </td></tr><tr><td> Rostfritt stål Maskinskruv, bindhuvudet Slotted Drive, # 000-120, 1/16 &quot; </td><td> Material </td><td> Små delar </td><td> MX-000.120-01B </td><td> Anchor skruvarna </td></tr><tr><td> N-3 alla ändamål Flux Liquid </td><td> Reagens </td><td> La-Co (Markal) </td><td> 23.512 </td><td> Gör det möjligt att löda rostfritt stål </td></tr><tr><td> MicroGrid Precision Expanderat Koppar </td><td> Material </td><td> Dexmet </td><td> 3 CU6-050 FA </td><td> Kopparnät för on-head Faradays bur </td></tr><tr><td> C &amp; B-METABOND Quick! Cement System - Dentin Activator </td><td> Material </td><td> Parkell </td><td> S380 </td><td></td></tr><tr><td> C &amp; B-METABOND Quick! Cement System - Dental cement </td><td> Material </td><td> Parkell </td><td> S380 </td><td></td></tr><tr><td> Vass spets volfram nål och hållare </td><td> Verktyget </td><td> Roboz Surgical instrument </td><td> RS-6064 och RS-6061 </td><td> För att göra kroken för att lyfta dura </td></tr><tr><td> Carbide Bur HP 1/4 </td><td> Verktyget </td><td> Henry Schein </td><td> 9990013 </td><td></td></tr><tr><td> Paraffin (Granuler) </td><td> Material </td><td> Fisher Scientific </td><td> P31-500 </td><td></td></tr><tr><td> Mineralolja, lätt (NF / FCC) </td><td> Material </td><td> Fisher Scientific </td><td> O121-1 </td><td></td></tr><tr><td> GC ELECTRONICS 10-114 2-Part epoxylim </td><td> Material </td><td> Newark </td><td> 00Z416 </td><td></td></tr><tr><td> Typ 1 Litz 21 AWG 40/36 Röd inre Polyuretan-nylon (MW80-c) till 0,041 &quot;+ / -0,002&quot; OD </td><td> Material </td><td> New England Wire Technologies Corporation </td><td> N28-36E-400-2 </td><td> För att göra kabeln mellan huvudsteg och förstärkaren </td></tr><tr><td> 32-kanals Very Large Scale Integration huvudsteg, 20x vinst </td><td> Utrustning </td><td> Plexon </td><td> HST/32V-G20 </td><td> Huvudsteg </td></tr></tbody></table>

large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents

En stor utmaning inom neurovetenskap kopplar beteende till kollektiv verksamhet av neurala församlingar. Förståelse för input-output relationer nervceller och kretsar kräver metoder med den rumsliga selektivitet och temporal upplösning lämplig för mekaniska analys av neurala ensembler i beter djuret, dvs registrering av representativt stora urval av isolerade enstaka nervceller. Ensemble övervakning av neuronal aktivitet har kommit anmärkningsvärt under det senaste decenniet i både små och stora brained djur, inklusive människor 1-11. Flera plats inspelning med kisel-baserade enheter är särskilt effektiva på grund av deras skalbarhet, liten volym och geometriska utformning. Här beskriver vi metoder för att registrera flera enskilda nervceller och lokala fältet potential i bete gnagare, med hjälp av kommersiellt tillgängliga mikro-maskinbearbetade kisel sönder med skräddarsydda tillbehör komponenter. Det finns två grundläggande alternativ feller gränssnitt kisel sönder för att förförstärkare: kretskort och flexibla kablar. Probe leveransföretag ( <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> ) ger oftast bindning tjänsten och leverera sonder bundna till kretskort eller flexibla kablar. Här beskriver vi implantation av en 4-skaft, 32-site sond fäst till en flexibel kabel polyimid, och monterad på en rörlig mikrodrivanordning. Varje steg av sonden utarbetas, är Microdrive konstruktion och operation illustreras så att slutanvändaren lätt kan reproducera processen.

Watch this Scientific Journal Video about Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents at JoVE.com

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

Vi beskriver metoder för storskalig registrering av flera enskilda enheter och lokala fältet potential i uppträda gnagare med kisel sonder. Drive tillverkning, sond anknytning till enheten och sonden implantationsprocesser illustreras i tillräckliga uppgifter för enkel replikering.

Storskalig inspelning av nervceller av lös Silicon sönder i Agera Gnagare

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Inspelning Storskaliga Neuronal Ensembler med Silicon Sonder i sövd Rat

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

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Bakåtsträvande Fluorescerande märkning Tillåter Riktade Extracellular Single-enhet Inspelning från identifierade nervceller<em&gt; In vivo</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

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

Registrering och analys av dygnsrytmen i Running-wheel aktivitet hos gnagare

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, ...

Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons

Inspelning Gamma Band Svängningar i Pedunculopontine Nucleus Neuroner

Synaptic efferents from the PPN are known to modulate the neuronal activity of several intralaminar thalamic regions (e.g., the ...

Large-scale Reconstructions and Independent, Unbiased Clustering Based on Morphological Metrics to Classify Neurons in Selective Populations

Storskaliga rekonstruktioner och oberoende, opartisk Kluster Baserat på morfologiska Metrics att klassificera nervceller i selektiva populationer

This protocol outlines large-scale reconstructions of neurons combined with the use of independent and unbiased clustering analyses to create a ...

Quantification of Endosome and Lysosome Motilities in Cultured Neurons Using Fluorescent Probes

Kvantifiering av endosom och lysosommotiliteter i odlade neuroner med användning av fluorescerande probar

In the brain, membrane trafficking systems play important roles in regulating neuronal functions, such as neuronal morphology, synaptic plasticity, ...

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

Implantation av kronisk Silicon sonder och inspelning av hippocampus plats celler i en berikad löpband apparat

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Proportionerlig kalcium avbildning av enskilda nervceller i beter sig Caenorhabditis Elegans

It has become increasingly clear that neural circuit activity in behaving animals differs substantially from that seen in anesthetized or immobilized ...

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

Byggandet av en förbättrad multi tetrod Hyperdrive för storskaliga neurala inspelning i beter sig råttor

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 ...

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

Preparat och protokoll för hela cellen Patch Clamp inspelningen av Xenopus laevis Tectal nervceller

The Xenopus tadpole retinotectal circuit, comprised of the retinal ganglion cells (RGCs) in the eye which form synapses directly onto neurons in the optic ...