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

המחברים מודים ניק Kathman לקבלת הצעות ולעזור בהכנות לכתב היד. טכניקה זו פותחה בשיתוף עם נתמכת על ידי AFOSR תחת מענק FA9550-10-1-0054 והקרן הלאומית למדע תחת גרנט לא IOS-1,120,305 לRER עבודה.

1. הכנת חוטי Tetrode <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משוך את חוט nichrome דק מאוד (12 מיקרומטר קוטר, ציפוי PAC) של כ 1.1 מ &#39;אורך. צרף תג קלטת לכל קצה. לתלות את החוט על מוט הברגה אופקי כך ששני הקצוות הם באותו הגובה ליד המעבדתיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על של...

<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>

בעוד שהמחקרים קודמים על אלקטרו CC או אזורים אחרים של מוח החרק סיפקו לנו תובנות השליטה המרכזית של התנהגות, רובם בוצעו בשתי הכנות מאופקות 9,11 או קשורים אלה 10,14. כתוצאה מכך, של החיה חוויה חושית ומצב פיסיולוגי יכול להיות שונה מאוד מאלו בסביבה טבעית. יתר על כן, המש...

מאמר זה מתאר מערכת מוצלחת להקלטה מתא העצב במתחם המרכזי (CC) של המקק, discoidalis Blaberus, כחרק הולך בזירה ועוסק באובייקטים שגורמים לו להסתובב, מנהרה מתחת, או לטפס מעל מכשולים. יכול גם להיות מחוברים לחוטי ממריץ לעורר פעילות בneuropil שמסביב עם שינויים התנהגותיים וכתוצאה מכך. בעשור האחרון תשומת לב רבה מופנה לתפקידים שמילאו אזורים שונים במוח בשליטה על התנהגות חרקים. חלק גדול ממיקוד זה כבר מופנה לneuropils מוח קו האמצע, כי הם יכונו מורכבים המרכזיים (CC). הושגתי התקדמות כתוצאה מזנים רחבים של טכניקות מיקוד שאלות על תפקידה של CC בהתנהגות. טכניקות אלה נעות בין מניפולציות neurogenetic, בעיקר בדרוזופילה, בשילוב עם behaviניתוח אוראלי 1-3, לטכניקות אלקטרו העוקב אחר פעילות עצבית בתוך CC והניסיון להתייחס לפעילות שפרמטרים רלוונטיים התנהגותית. טכניקות אלקטרו כוללות הקלטה תאית מתא העצב בודד מזוהה 4-9 והקלטה תאית, לעתים קרובות עם בדיקות רבת ערוצי 10,11. שתי טכניקות אלה הן ללא תשלום. הקלטה תאית עם אלקטרודות חדות או תא כל תיקון מספקת נתונים מפורטים מאוד על נוירונים שזוהו, אך מוגבלת לתא אחד או שניים בכל פעם, דורשת תנועה מוגבלת או לא, ויכולה להישמר לתקופות זמן קצרות יחסית. ניתן להגדיר בקלות את הקלטות תאיים, אינו דורשות איפוק, ויכולות להישמר במשך שעות. עם tetrodes רב ערוצים וחיתוך אשכול, אוכלוסיות גדולות למדי של תאי עצב ניתן לנתח בו זמנית 9,12. בעוד patc תא כולושעות כבר השתמשו בהצלחה בחרקים קשורים 13, אנחנו מרגישים שיש גם צורך בטכניקות המאפשרות לנו להקליט פעילות עצבית במוח לפרקי זמן ארוכים במתנהגים חרקים באופן חופשי כפי שהם להתמודד עם חסמים לתנועה קדימה. את הצורך ברישום כמהלכי חרקים וקופץ למעלה ולמטה דחף אותנו לכיוון שיטות הקלטה תאית. היו לנו הקלטת הצלחה טובה בהכנות מאופקות עם בדיקות סיליקון 16 ערוצים זמינים מסחרי 11, עם זאת גודלו הקטן של אפילו מקקים גדולים אומר שהבדיקות צריכים להיות מותקנת מחוץ לגוף. זה, בשילוב עם העדינות של שיני הבדיקה, הפך אותם לבלתי ראוי להכנת הליכה חופשית. בשני פרויקטים קודמים, השתמשנו צרורות של חוטים עדינים ויוצרים tetrode להשיג מאפייני הקלטה דומים, אבל בהסדר חזק יותר. חבילות tetrode אלה אפשרו לנו להקליט ממקקים קשוריםd מתייחס פעילות יחידת CC לשינויים במהירות הליכה 14 והפיכת התנהגות כתוצאה ממגע מחושים עם מוט 10. שימושי כמו הכנות קשורות אלה היו וימשיכו להיות, הם עושים להציג כמה מגבלות. ראשית, ההתנהגויות שהחרקים יכולים לבצע מוגבלות למישור אחד. כלומר, אנחנו בקלות יכולים לעורר שינויים במהירות הליכה או מפנה, אבל פעולות טיפוס ונהור לא היו אפשריות, לפחות להסדר לקשור הטיפוסי. שנית, ההכנות קשורות שלנו הן &quot;לולאה פתוחה&quot;. כלומר, הם אינם מאפשרים למשוב תנועה קשורים נורמלי למערכת. לכן, כפי שהמקק מופעל לקשור שלנו, העולם החזותי שלה לא שונתה בהתאם. אפשר לבנות מערכות לקשור לולאה סגורות להציג את משוב מסוג זה. עם זאת, הם מוגבלים על ידי המורכבות של תכנות והחומרה של הסביבה החזותית מדומה. Neverthelesים, הרגשנו שאנחנו יכולים לשפר את שיטות ההקלטה קשורות הקיימות שלנו על ידי הקלטה מבעלי החיים כפי שהוא הלך בחופשיות בזירה או מסלול ואובייקטים נתקלו כפי שהוא היה בסביבתו הטבעית. למרות שמערכות אלחוטיות להקלטת פעילות מוח 15 תהיה אידיאלית, יש מערכות נוכחיות יש מגבלות במספר ערוצי הקלטה, הזמן של רכישת נתונים, אורך חיי סוללה ומשקל. אנו, אפוא, העדפנו לנסות ולהתאים את מערכת ההקלטה קשורה שלנו לשימוש במעבר הכנות באופן חופשי. כמו מערכות אלחוטיות טובות יותר תהיינה זמינות, בטכניקה זו ניתן להתאים בקלות למכשירים כאלה. המערכת מתוארת במאמר זה היא קל משקל, עובדת טוב מאוד ונראה שיש השפעה מזיקה קטנה בהתנהגות של המקק. עם מצלמה במהירות גבוהה זולה ותוכנת חיתוך אשכול, פעילות בתאי עצב במוח אדם יכולה להיות קשורה לתנועה. כאן אנו מתארים את preparע חוטי tetrode וההשתלה שלהם לתוך מוחו של החרק, כמו גם טכניקות הקלטה עבור פעילות חשמלית ותנועה, ואיך נתונים אלה יכול להיות הביא יחד לניתוח שלאחר מכן.

<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

עניין גובר בתפקיד של פעילות המוח בשליטה מוטורית חרקים מחייב אותנו להיות מסוגל לפקח על פעילות עצבית בזמן חרקים לבצע התנהגות טבעית. אנחנו פיתחנו בעבר טכניקה להשתלת חוטי tetrode לתוך המתחם של מוח של המקק שאיפשר לנו להקליט פעילות מתא העצב מרובה בו זמנית המרכזי תוך מקק קשור פנה או מהירות הליכה שונה. בעוד התקדמות גדולה, הכנות קשורות לספק גישה להתנהגויות מוגבלות ולעתים קרובות חוסר תהליכי משוב המתרחשים במעבר בעלי חיים באופן חופשי. כעת אנו מציגים גרסה שונה של טכניקה המאפשרת לנו להקליט מהקומפלקס של לנוע בחופשיות מקקים כשהם הולכים בזירה ולהתמודד עם מחסומים על ידי סיבוב, טיפוס או מנהור המרכזי. יחד עם וידאו במהירות גבוהה וחיתוך אשכול, עכשיו אנחנו יכולים להתייחס פעילות מוח לפרמטרים שונים של התנועה של חרקים מתנהגים בחופשיות.

הקלטנו את הפעילות העצבית של 50 יחידות מCC ב27 הכנות לניסויי הליכה. ל15 של הכנות אלה (23 יחידות), ניסויי טיפוס היו גם ביצעו. יחידות בודדות בשם פי מספרי הכנה ויחידה (לדוגמה, יחידה 1-2 מציינת הכנה 1, יחידה 2). תמונות של הווידאו של ניסוי טיפ?...

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

אנחנו פיתחנו בעבר טכניקה להשתלת חוטי tetrode לתוך המתחם המרכזי של מוח של מקק המאפשר לנו לעקוב אחר פעילות ביחידות בודדות של מקקים קשורים. כאן אנו מציגים גרסה שונה של טכניקה המאפשרת לנו גם כדי להקליט את פעילות המוח במעבר חרקים באופן חופשי.

תאי חוט Tetrode הקלטה במוח של חופשיות הליכה חרקים

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

תיוג של פלורסנט מדרדר מאפשר להקלטה ממוקדת חד תאית מיחידת נוירונים שזוהו<em&gt; בvivo</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

הקלטת אלקטרו במוח של דג הזברה למבוגר שלמה

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

הקלטת הפוטנציאלים הפעולה &#39;יחיד נוירונים מחופשיות העברת יונים על פני שלושה שלבים של למידה

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

הקלטה EEG בחופשיות העברת חולדות neonatal בשיטת רומן

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

הקלטה הפלסטיות הסינפטית בפרוסות בהיפוקמפוס חריפה, בהשתתפות של מיחזור - בנפח מצומצם, זלוף- ומערכת ועלייתו-סוג תא

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

בניית הנעת Tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות

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

הקלטה של אפנון של הפעילות פרוסות המוח מכרסמים מצמידים מערכים Microelectrode

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

מערכת Microdrive היברידית עם בדיקה ההשבה Opto-סיליקון ו Tetrode עבור הקלטה כפול בצפיפות גבוהה בחופשיות העברת עכברים

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

מולטי-סיב פונסה להקליט פעילות עצבית בבעלי חיים הנעים באופן חופשי

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

הקלטה אלקטרופיסיולוגית של הנוירונים על ידי להזזה Tetrodes בחינם שחייה דגים

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