Name: extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects
Uploaded: 2014-04-01T16:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects at JoVE.com

المؤلفين أشكر نيك كاثمان للاقتراحات ومساعدة في التحضير للمخطوطة. وقد تم تطوير هذه التقنية بالتعاون مع العمل بدعم من AFOSR تحت منحة FA9550-10-1-0054 والمؤسسة الوطنية للعلوم تحت المنحة رقم IOS-1120305 لRER.

1. إعداد أسلاك Tetrode <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سحب سلك رفيع جدا نيتشروم (12 ميكرون القطر، PAC الطلاء) من حوالي 1.1 متر طول. إرفاق علامة الشريط إلى كل نهاية. شنق السلك على قضيب مترابطة الأفقي بحيث طرفي هي على نفس الارتفاع بالقرب من الفوق. </li><li style=";text-align:...

<ol>
	<li>Strauss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+central+complex+and+the+genetic+dissection+of+locomotor+behaviour.">The central complex and the genetic dissection of locomotor behaviour.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 12, 633-638 (2002).</li><li>Pick, S., Strauss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Goal-driven+behavioral+adaptations+in+gap-climbing+Drosophila.">Goal-driven behavioral adaptations in gap-climbing Drosophila.</a> Curr. Biol. 15, 1473-1478 (2005).</li><li>Triphan, T., Poeck, B., Neuser, K., Strauss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+targeting+of+motor+actions+in+climbing+Drosophila.">Visual targeting of motor actions in climbing Drosophila.</a> Curr. Biol. 20, 663-668 (2010).</li><li>Heinze, S., Gotthardt, S., Homberg, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transformation+of+polarized+light+information+in+the+central+complex+of+the+locust.">Transformation of polarized light information in the central complex of the locust.</a> J. Neuorosci. 29, 11783-11793 (2009).</li><li>Heinze, S., Homberg, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maplike+representation+of+celestial+E-vector+orientations+in+the+brain+of+an+insect.">Maplike representation of celestial E-vector orientations in the brain of an insect.</a> Science. 315, 995-997 (2007).</li><li>Heinze, S., Homberg, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroarchitecture+of+the+central+complex+of+the+desert+locust:+Intrinsic+and+columnar+neurons.">Neuroarchitecture of the central complex of the desert locust: Intrinsic and columnar neurons.</a> J. Comp. Neurol. 511, 454-478 (2008).</li><li>Heinze, S., Homberg, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linking+the+input+to+the+output:+new+sets+of+neurons+complement+the+polarization+vision+network+in+the+locust+central+complex.">Linking the input to the output: new sets of neurons complement the polarization vision network in the locust central complex.</a> J. Neurosci. 29, 4911-4921 (2009).</li><li>Heinze, S., Reppert, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sun+compass+integration+of+skylight+cues+in+migratory+monarch+butterflies.">Sun compass integration of skylight cues in migratory monarch butterflies.</a> Neuron. 69, 345-358 (2011).</li><li>Brill, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+processing+via+a+dual+olfactory+pathway+in+the+honeybee.">Parallel processing via a dual olfactory pathway in the honeybee.</a> J Neurosci. 33, 2443-2456 (2013).</li><li>Guo, P., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+activity+in+the+central+complex+of+the+cockroach+brain+is+linked+to+turning+behaviors.">Neural activity in the central complex of the cockroach brain is linked to turning behaviors.</a> J. Exp. Biol. 216, 992-1002 (2013).</li><li>Ritzmann, R. E., Ridgel, A. L., Pollack, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-unit+recording+of+antennal+mechanosensitive+units+in+the+central+complex+of+the+cockroach,+Blaberus+discoidalis.">Multi-unit recording of antennal mechanosensitive units in the central complex of the cockroach, Blaberus discoidalis.</a> J. Comp. Physiol. A. 194, 341-360 (2008).</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> Nature Neurosci. 7.5, 446-445 (2004).</li><li>Huston, S. J., Jayaraman, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+sensorimotor+integration+in+insects.">Studying sensorimotor integration in insects.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 21, 527-534 (2011).</li><li>Bender, J. A., Pollack, A. J., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+activity+in+the+central+complex+of+the+insect+brain+is+linked+to+locomotor+changes.">Neural activity in the central complex of the insect brain is linked to locomotor changes.</a> Curr. Biol. 20, 921-926 (2010).</li><li>Harrison, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wireless+Neural/EMG+telemetry+systems+for+small+freely+moving+animals.">Wireless Neural/EMG telemetry systems for small freely moving animals.</a> IEEE. 5, 103-111 (2011).</li><li>Straw, A. D., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motmot,+an+open-source+toolkit+for+realtime+video+acquisition+and+analysis.">Motmot, an open-source toolkit for realtime video acquisition and analysis.</a> Source Code Biol. Med. 4, 5 (2009).</li><li>Tyrer, N. M., Shaw, M. K., Altman, J. S., Strausfeld, N. J., Miller, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neuroanatomical Techniques. Insect Nervous System. , (1980).</li><li>Daly, K., Wright, G., Smith, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+features+of+odorants+systematically+influence+slow+temporal+responses+across+clusters+of+coordinated+antennal+lobe+units+in+the+moth,+Manduca+sexta.">Molecular features of odorants systematically influence slow temporal responses across clusters of coordinated antennal lobe units in the moth, Manduca sexta.</a> J. Neurophsyiol. 92, 236-254 (2004).</li><li>Branson, K., Robie, A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+ethomics+in+large+groups+of+Drosophila.">High-throughput ethomics in large groups of Drosophila.</a> Nat Methods. 6, 451-457 (2009).</li></ol>

في حين قدمت الدراسات السابقة الكهربية على CC أو مناطق أخرى من الدماغ الحشرات لنا نظرة ثاقبة لسيطرة مركزية من السلوك، وأجريت معظمها في الاستعدادات إما مقيدة أو تلك المربوطة 9،11 10،14. ونتيجة لذلك، فإن الحيوان التجربة الحسية والحالة الفسيولوجية يمكن أن تكون مختلفة ...

توضح هذه المقالة نظام ناجح للتسجيل من الخلايا العصبية داخل المجمع المركزي (CC) من صرصور، discoidalis Blaberus، كما يمشي الحشرة في الساحة ويتعامل مع الأشياء التي تسبب ليستدير، نفق تحت، أو تسلق العقبات. كما يمكن توصيل الأسلاك إلى مشجعا لاستحضار النشاط في neuropil المحيطة بها مع التغيرات السلوكية يترتب على ذلك. على مدى العقد الماضي قد وجهت اهتماما كبيرا في الأدوار التي تقوم بها مناطق الدماغ المختلفة في السيطرة على سلوك الحشرات. وقد وجهت الكثير من هذا التركيز نحو neuropils الدماغ خط الوسط التي يشار إليها مجتمعة ب مجمع المركزية (CC). وقد تم إحراز تقدم نتيجة لأصناف واسعة من التقنيات التي تستهدف أسئلة حول دور CC في السلوك. وتتراوح تلك التقنيات من التلاعب العصبية الوراثية، في المقام الأول في ذبابة الفاكهة، إلى جانب behaviتحليل عن طريق الفم 1-3، إلى تقنيات الكهربية التي ترصد النشاط العصبي داخل CC ومحاولة لربط هذا النشاط إلى المعايير ذات الصلة سلوكيا. وتشمل تقنيات الكهربية داخل الخلايا من الخلايا العصبية تسجيل الفردية المحددة 4-9 وتسجيل خارج الخلية، وغالبا مع قناة تحقيقات متعددة 10،11. هذه التقنيات هما مجانية. تسجيل داخل الخلايا مع أقطاب حادة أو التصحيح خلية كاملة يوفر بيانات مفصلة جدا على الخلايا العصبية التي تم تحديدها، ولكن يقتصر على واحد أو اثنين من الخلايا في آن واحد، يتطلب حركة محدودة أو معدومة، ويمكن الحفاظ لفترات قصيرة نسبيا من الزمن. تسجيلات خارج الخلية يمكن بسهولة انشاء، لا تتطلب ضبط النفس، ويمكن الحفاظ على لساعات. مع tetrodes متعددة القنوات والقطع العنقودية، ويمكن تحليل أعداد كبيرة نسبيا من الخلايا العصبية في وقت واحد 9،12. بينما patc خلية كاملةح وقد استخدمت بنجاح في الحشرات المربوطة 13، ونحن نشعر أن هناك أيضا حاجة إلى التقنيات التي تسمح لنا لتسجيل النشاط العصبي في الدماغ لفترات طويلة من الوقت في التصرف بحرية الحشرات لأنها تعامل مع العوائق التي تحول دون حركة إلى الأمام. الحاجة لتسجيل مثل هذه التحركات الحشرات ويرتد صعودا وهبوطا دفعنا نحو أساليب تسجيل خارج الخلية. لقد كان لدينا تسجيل نجاح جيدة في الأعمال التحضيرية ضبط النفس مع المتاحة تجاريا تحقيقات السيليكون 11 16 قنوات، ولكن صغر حجم كبير حتى الصراصير يعني أن تحقيقات يجب أن يتم تنظيمها قبالة الجسم. التي، إلى جانب حساسية للأسنان التحقيق، جعلها غير مناسبة لإعداد المشي الحر. في اثنين من المشاريع السابقة، استخدمنا حزم من الأسلاك غرامة تشكيل tetrode لإنجاز تسجيل خصائص مماثلة ولكن في ترتيب أكثر قوة. سمحت هذه الباقات tetrode لنا لتسجيل من الصراصير المربوطة ود تتصل النشاط حدة CC للتغيرات في سرعة المشي 14 وتحول السلوك الناتج من الاتصال antennal مع قضيب 10. كما مفيدة كما كانت هذه الاستعدادات المربوطة وستظل، فإنها تفعل تقديم بعض القيود. أولا، السلوكيات التي يمكن أن تؤدي الحشرة محدودة لطائرة واحدة. وهذا هو، ونحن يمكن أن تثير بسهولة التغيرات في سرعة المشي أو تحول، ولكن كانت الإجراءات التسلق والأنفاق غير ممكن، على الأقل مع حبل ترتيب نموذجي. الثاني، الاستعدادات المربوطة لدينا هي &quot;حلقة مفتوحة&quot;. وهذا يعني أنها لا تسمح للحركة العادية المتعلقة ردود الفعل على النظام. وهكذا، كما تحولت صرصور على حبل لدينا، لم يتم تغييرها العالم البصرية وفقا لذلك. فمن الممكن لبناء نظم حلقة مغلقة حبل لتقديم هذا النوع من ردود الفعل. ومع ذلك، فهي محدودة بسبب تعقيد البرمجة والأجهزة البيئة البصرية المحاكاة. Neverthelesق، شعرنا أننا يمكن أن تحسن على طرقنا تسجيل المربوطة القائمة من خلال تسجيل من الحيوان لأنه مشى بحرية في الساحة أو المسار واجه الأشياء كما تفعل في محيطها الطبيعي. على الرغم من أن الأنظمة اللاسلكية لتسجيل نشاط المخ 15 سيكون مثاليا، النظم الحالية لديها قيود في عدد من القنوات تسجيل، والوقت من الحصول على البيانات، وعمر البطارية والوزن. ونحن، بالتالي، اختارت في محاولة للتكيف لدينا نظام تسجيل المربوطة لاستخدامها في التحرك بحرية الاستعدادات. كما تصبح أفضل الأنظمة اللاسلكية المتاحة، وهذه التقنية يمكن تكييفه بسهولة لمثل هذه الأجهزة. نظام الموضح في هذه المقالة هو خفيفة الوزن، ويعمل بشكل جيد جدا، ويبدو أن يكون لها تأثير ضار يذكر على سلوك صرصور و. مع رخيصة كاميرا عالية السرعة والكتلة البرمجيات القطع، والنشاط في الخلايا العصبية في الدماغ الفردية يمكن أن تكون ذات صلة الحركة. نحن هنا وصف preparأوجه من الأسلاك tetrode وترسيخها على الدماغ إلى الحشرة وكذلك تقنيات التسجيل للنشاط والحركة الكهربائية وكيف أن هذه البيانات لا يمكن أن تتحقق معا لتحليلها لاحقا.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="728">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Nichrome wire&#160;</td>
			<td style="width:179px;">Sandvik Heating Technology</td>
			<td style="width:137px;">Kanthal RO-800</td>
			<td style="width:205px;">Use for tetrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biomedical polyethylene tubing</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>800700</td>
			<td>Use for tetrode tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lynx-8</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td></td>
			<td>Use for multi-unit recording</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cheetah 32</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td></td>
			<td>Use for multi-unit recording</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">High speed camera</td>
			<td>Basler</td>
			<td>A602f</td>
			<td>Use fir video recording for walking experiments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">High speed camera</td>
			<td>Casio</td>
			<td>EX-FC150&#160;</td>
			<td>Use for video recording for climbing experiments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">WINanalyze</td>
			<td>Winanalyze</td>
			<td>version 1.4 3D</td>
			<td>Use for video tracking&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Matlab</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>MATLAB R2012b</td>
			<td>Use for TTL pulse generation and off-line data analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects

يتطلب اهتماما متزايدا في دور نشاط الدماغ في التحكم في المحركات الحشرات أن نكون قادرين على مراقبة النشاط العصبي في حين الحشرات أداء السلوك الطبيعي. وضعنا سابقا تقنية لزرع الأسلاك tetrode في المجمع المركزي للأدمغة الصراصير التي سمحت لنا لتسجيل نشاط الخلايا العصبية متعددة في نفس الوقت من حين تحولت صرصور المربوطة أو تغير سرعة المشي. في حين أن تقدما كبيرا، والأعمال التحضيرية المربوطة توفير الوصول إلى سلوكيات محدودة وغالبا ما تفتقر عمليات التقييم التي تحدث في التحرك بحرية الحيوانات. نقدم الآن نسخة معدلة من هذا الأسلوب الذي يسمح لنا لتسجيل من المجمع المركزي من التحرك بحرية الصراصير وهم يسيرون في الساحة والتعامل مع الحواجز من خلال تحويل، التسلق أو نفق. إلى جانب سرعة عالية الفيديو والقطع العنقودية، يمكننا الآن تتصل نشاط الدماغ لمعاملات شتى من حركة الحشرات يتصرف بحرية.

سجلنا النشاط العصبي من 50 وحدة من 27 CC في الاستعدادات لاجراء تجارب على الأقدام. ل15 من تلك التحضيرات (23 وحدة)، وأجريت أيضا تجارب التسلق. تتم تسمية الوحدات الفردية وفقا لأرقام إعداد وحدة (مثل وحدة 1-2 يشير إعداد 1، 2 وحدة). وتظهر لقطا?...

Watch this Scientific Journal Video about Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects at JoVE.com

Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects

وضعنا سابقا تقنية لزرع الأسلاك tetrode في المجمع المركزي للأدمغة صرصور الذي يسمح لنا لرصد النشاط في وحدات فردية من الصراصير المربوطة. نحن هنا تقديم نسخة معدلة من هذا الأسلوب الذي يسمح لنا أيضا تسجيل نشاط المخ في تحريك الحشرات بحرية.

خارج الخلية سلك Tetrode تسجيل في الدماغ من المشي بحرية الحشرات

Increasing interest in the role of brain activity in insect motor control requires that we be able to monitor neural activity while insects perform ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

الفلورسنت وصفها الوراء يسمح لخارج الخلية المستهدفة واحدة وحدة التسجيل من الخلايا العصبية التي تم تحديدها<em&gt; في الجسم الحي</em

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

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

تسجيل الكهربية في الدماغ سليمة من اسماك الزرد الكبار

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

تسجيل إمكانات العمل احدة الخلايا العصبية &#39;من التنقل بحرية في جميع أنحاء الحمام ثلاث مراحل التعلم

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

تسجيل إيغ في التحرك بحرية الفئران حديثي الولادة باستخدام طريقة رواية

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

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

تسجيل اللدونة متشابك في شرائح هيبوكامبال الحاد تحتفظ في صغيرة الحجم-إعادة التدوير، ونضح-، وغمر من نوع نظام الدائرة

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

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

بناء Hyperdrive تيترودي متعددة محسنة لتسجيل العصبية على نطاق واسع في التصرف الفئران

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 ...

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

تسجيل وتعديل النشاط صرعية في الدماغ القوارض شرائح بالإضافة إلى صفائف ميكروليكترودي

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

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

نظام Microdrive الهجين مع مسبار أوبتو السيليكون القابل ة للاسترداد وTetrode لتسجيل الكثافة العالية في الموقع المزدوج في الفئران المتحركة بحرية

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

Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals

القياس الضوئي متعدد ألياف لتسجيل النشاط العصبي في الكائنات المتحركة بحريه

Recording the activity of a group of neurons in a freely-moving animal is a challenging undertaking. Moreover, as the brain is dissected into smaller and ...

Wireless Electrophysiological Recording of Neurons by Movable Tetrodes in Freely Swimming Fish

لاسلكيه الكهربائية تسجيل الخلايا العصبية من قبل Tetrodes المنقولة في بحريه السباحة الأسماك

The neural mechanisms governing fish behavior remain mostly unknown, although fish constitute the majority of all vertebrates. The ability to record brain ...