Name: extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects
Uploaded: 2014-04-01T16:30:00
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著者は、提案をニックKathmanに感謝し、原稿の準備に役立ちます。この技術は助成FA9550-10-1から0054までとRERの助成金番号IOS-1120305の下で国立科学財団の下でAFOSRでサポートされている作業と連携して開発されました。

1。四極ワイヤーの作製<ol><li>約1.1メートルの長さの非常に薄いニクロム線（12μmの直径、PACコーティング）を引き出します。両端にテープタグを添付してください。両端はベンチトップの近くに同じ高さになるように横ネジ棒の上にワイヤーを掛ける。 </li><li> 4、合計2以上の端部を作り、第2のワイヤのためのステップ1.1を繰り返し、次の第一ワイヤ（間に約1cm）に配置します。 </li><li>テ?...

<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>

昆虫の脳のCCまたは他の地域での以前の電気生理学的研究は行動の中央制御への洞察を提供してくれているが、それらのほとんどが抑制調剤9,11またはつながれたもの10,14のどちらかで行った。その結果、動物の感覚的な体験や生理状態は、自然の中でのものとは大きく異なる可能性があります。さらに、動物が実行できる行動のタスクは、そのような状況の下で一つの平面に?...

この記事では、昆虫は、それが好転する可能性のオブジェクトとアリーナとお得な情報を歩くの下 ​​にトンネルや障害物を乗り越えるようにゴキブリの中心複合体（CC）、Blaberusのdiscoidalis、内のニューロンから記録するための正常なシステムが記載されている。ワイヤはまた、その結果としての行動変化と周囲の神経網の活動を呼び起こすための刺激装置に接続することができます。 過去10年間にわたり、かなりの注意が昆虫の行動を制御する際に、様々な脳領域が果たす役割に向けられてきた。この焦点の多くは、集合的に、中央複合体（CC）と呼ばれる正中脳neuropils向けられてきた。進展が行動に、CCの役割について疑問をターゲットに技術の広い品種の結果としてなされたものである。これらの技術は、behaviと相まって、主にショウジョウバエの神経遺伝的操作、、の範囲にCCと行動の関連パラメータに、そのアクティビティを関連付けるための試みの中に神経活動をモニターする電気生理学的手法に経口分析1-3。 電気生理学的手法は、多くの場合、マルチチャネル·プローブ10,11と、個々の識別されたニューロン4-9と細胞外記録からの細胞内記録が含まれています。これら2つの技術が無料でご利用いただけます。鋭い電極またはホールセルパッチを有する細胞内記録は、識別されたニューロンに非常に詳細なデータを提供するが、一度に1つまたは2つの細胞に限定され、制限された又は全く動きを必要とし、比較的短時間にわたって維持することができる。細胞外記録は簡単に拘束を必要としない、設定することができ、かつ時間維持することができます。マルチチャンネルtetrodesおよびクラスタ切断して、神経細胞のかなり大きな集団が同時に9,12分析することができます。しばらく全細胞PATCHが正常につながれた昆虫13で使用されてきた、我々は、彼らが前進への障壁に対処するように、私たちは自由に昆虫を振る舞うにおける長時間の脳内の神経活動を記録することができるように技術の必要もあると感じています。 昆虫が移動し、最大バウンス上下として記録する必要は、細胞外記録方法に向かって私たちを押した。我々は商業的に入手可能な16チャンネルのシリコンプローブ11で拘束の準備で良いの成功記録を持っていた、しかし、大きくてもゴキブリの小さいサイズは、プローブは、本体の電源を搭載しなければならないことを意味します。つまり、プローブ歯の繊細さと相まって、無料のウォーキングの準備のためにそれらが不適切た。 2以前のプロジェクトでは、我々は同じような記録特性を達成するために四極を形成する細線の束を使用しますが、より堅牢な配置で。これら四極管の束は、私たちはつながゴキブリから録音することができスピード14を歩いて、ロッド10との触角の接触から生じる行動を回すの変化に、CCユニットの活動を関連付けるdは。 これらの繋留の準備がされているとあり続けるだろうとして有用であると、彼らはいくつかの制限を提示しております。まず、虫が実行できる行動は一つの平面に制限されています。それは我々が容易に歩行速度や回転の変化を呼び起こす可能性があるが、登山やトンネルのアクションは、少なくとも一般的なテザーの配置と、不可能であった。第二に、私たちの繋留の製剤は、「オープンループ」である。つまり、彼らはシステムに通常の移動に関連するフィードバックを許可していない、です。ゴキブリは私たちのテザーにオンしたがって、その視覚世界は、それに応じて変化しなかった。なお、この種のフィードバックを導入するために、閉ループテザーシステムを構築することができる。しかしながら、それらは、シミュレートされた視聴環境のプログラミングやハードウェアの複雑さによって制限される。 NeverthelesS、我々はそれが競技場トラック内を自由に歩いて、それは、その自然環境の中で同じようにオブジェクトを検出しましたように我々は動物から記録することにより、当社の既存つなが記録方式を改良できると感じました。 脳活動を記録するための15の無線システムが理想的であろうが、現在のシステムは、記録チャネルの数、データ収集、バッテリ寿命および重量の時間的制限がある。我々は、それゆえ、自由準備を移動させる際に使用するために私達のつなが記録システムを適応させることを試みることにしました。良好な無線システムが利用可能になるように、この技術は、容易にこのような装置に適合させることができる。この資料に記載されているシステムは、軽量で非常にうまく機能し、ゴキブリの行動にほとんど悪影響を有すると思われる。安価な高速度カメラおよびクラスタ切断ソフトウェアでは、個々の脳のニューロンにおける活動は運動に関連させることができる。ここでは、た準備を説明四極ワイヤーや昆虫の脳内に注入だけでなく、電気的活動や運動のための記録技術のATIONとどのようにそれらのデータは、その後の分析のために一緒にすることができます。

<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

昆虫モータ制御における脳活動の役割の関心の高まりは、我々は昆虫が自然な行動を実行しながら、神経活動をモニターすることができることが必要です。我々は以前つながゴキブリは歩行速度を回したか、変更されている間、私たちは、同時に複数のニューロンからの活動を記録するために許可されたゴキブリの脳の中心複合体に四極電線を移植するための技術を開発しました。大きな進歩が、テザリングの製剤は、限定された行動へのアクセスを提供し、多くの場合、自由に動物を移動させる際に発生するフィードバック·プロセスを欠いている。我々は今、彼らは競技場の中を歩くと、登山やトンネリングを回しての障壁に対処するように、私たちは自由に動くゴキブリの中心複合体から録音することができ、その技術の修正版を提示します。高速ビデオおよびクラスタ切断と相まって、我々は今、自由に行動する昆虫の動きの様々なパラメータに脳の活動を関連付けることができます。

我々は、歩行実験のための27の製剤中のCCから50単位の神経活動を記録した。それらの製剤（23単位）の15、クライミング実験も実施した。個々のユニット（ 例えばユニット1-2の準備1、ユニット2を示す）の準備とユニット番号に従って名前が付けられています。 1登山裁判の映像のスナップショットを図4に示す。ビデオ全体は、補足?...

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Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects

我々は以前、私たちはつながれたゴキブリの個々のユニットでの活動を監視することを可能にするゴキブリの脳の中心複合体に四極電線を移植するための技術を開発しました。ここでは、私たちが自由に虫を移動させる際に、脳の活動を記録することを可能にする技術の修正版を提示します。

自由に昆虫を歩くの脳における細胞外ワイヤーテトロード録音

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

逆行性蛍光標識は、特定された神経細胞から標的細胞外シングルユニット記録を可能にします<em生体内で&gt;</em

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

神経科学

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自由に泳ぐ魚における可動テトロデスによるニューロンの無線電気生理学的記録

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