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

Авторы благодарят Ник Kathman для предложений и помочь в подготовке к рукописи. Этот метод был разработан в связи с работой, при поддержке AFOSR по гранту FA9550-10-1-0054 и Национальный научный фонд по гранту № IOS-1120305 на RER.

1. Подготовка Тетрод Провода <ol><li> Вытяните очень тонкий нихромовой проволоки (диаметром 12 мкм, PAC покрытия) около 1,1 м длины. Прикрепите ленты тег в каждом конце. Повесьте провод на горизонтальной шпильке такой, что два конца находятся на той же высоте около лабораторного стола. </li><li> Пов...

<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>

В то время как предыдущие электрофизиологические исследования на ЦК или других регионах насекомых мозга предоставили нам идеи в центральную регуляции поведения, большинство из них были выполнены либо в сдержанных препаратов 9,11 или привязных них 10,14. В результате животног?...

В этой статье описывается успешной системы для записи из нейронов в пределах центрального комплекса (ГК) таракана, Blaberus discoidalis, как насекомое прогулки в манеже и сделок с объектами, которые вызывают это развернуться, туннель под землей, или перелезть через препятствия. Провода могут быть также подключен к стимулятора, чтобы вызвать активность в окружающей нейропиля с последующими поведенческих изменений. За последнее десятилетие значительное внимание было направлено на роли, которую играют различные регионы мозга в управлении поведением насекомых. Большая часть этого фокуса была направлена ​​в сторону срединной линии neuropils мозга, которые совместно именуемые центрального комплекса (ГК). Прогресс был достигнут в результате широкого многообразия методов, ориентированных на вопросы о роли ЦК в поведении. Эти методы варьируются от нейрогенного манипуляций, в первую очередь у дрозофилы, в сочетании с поведениюоральный анализ 1-3, чтобы электрофизиологических методов, которые контролируют нервную деятельность в ЦК и попытке связать эту деятельность, чтобы поведенчески соответствующих параметров. Электрофизиологические методы включают внутриклеточный запись из отдельных выявленных нейронов 4-9 и внеклеточной записи, часто с несколькими зондами 10,11 канала. Эти две технологии дополняют друг друга. Внутриклеточного записи с острыми электродов или целых клеток патч обеспечивает очень подробные данные о выявленных нейронов, но ограничивается одной или двух клеток сразу, требуется ограниченное или не движение, а может поддерживаться в течение относительно короткого периода времени. Внеклеточные записи можно легко настроить, не требуют сдержанности, и может поддерживаться в течение нескольких часов. С несколькими тетродов канала и кластера резки, довольно большие популяции нейронов могут быть проанализированы одновременно 9,12. В то время как целая клетка PATCч успешно используется в привязных насекомых 13, мы чувствуем, что есть также потребность в способах, которые позволяют нам записать нейронную активность мозга в течение длительных периодов времени в свободно себя насекомых, как они имеют дело с барьеров для движения вперед. Необходимость записывать как насекомых ходов и подпрыгивает вверх и вниз подтолкнул нас к внеклеточных методов записи. У нас было хорошее качество записи успеха в сдержанных препаратов с коммерчески доступных 16 каналов кремниевых зондов 11, однако небольшой размер даже больших тараканов означает, что зонды должны быть установлены от тела. Это, в сочетании с деликатностью зонда пальцев, делает их непригодными для свободного подготовки минутах. В двух предыдущих проектов, мы использовали пучки тонких проволок, образующих тетрод для выполнения аналогичные свойства записи, но в более надежные договоренности. Эти тетродов пучки позволили нам запись с привязных таракановг относятся блок деятельность CC изменений в скорость ходьбы 14 и поворачивая поведение в результате усиков контакте с жезлом 10. Как полезно, поскольку эти привязные препараты были и по-прежнему будет, они действительно представляют некоторые ограничения. Во-первых, поведение, что насекомое может выполнять ограничены в одной плоскости. То есть, мы легко могли бы вызвать изменения в скорости ходьбы или поворота, но восхождение и туннельные действия не были возможны, по крайней мере, с типичным расположением троса. Во-вторых, наши привязные препараты &quot;без обратной связи&quot;. То есть, они не позволяют для нормального движения, связанные с обратной связью к системе. Таким образом, как таракан включена нашей троса, его визуальный мир не изменяется соответствующим образом. Можно построить замкнутые системы петля троса ввести этот вид обратной связи. Тем не менее, они ограничены сложности программирования и аппаратного обеспечения моделируемого визуальной среды. Neverthelesс, мы чувствовали, что мы могли бы улучшить наши существующие привязных методов записи, записывая от животного, как это шли свободно на арене или дорожки и встречающихся объектов как это было бы в своей естественной среде. Хотя беспроводные системы для регистрации активности головного мозга 15 было бы идеально, современные системы имеют ограничения в количестве каналов записи, время сбора данных, жизни и массы батареи. Мы, таким образом, решили попробовать адаптировать наше привязной системы записи для использования в свободно перемещаться препараты. Как лучше беспроводные системы становятся доступными, эта методика может быть легко адаптированы к таким устройствам. Система, описанная в этой статье, легкий вес, работает очень хорошо и, похоже, мало вредное воздействие на поведение таракана. С недорогой высокоскоростной камерой и резки программного обеспечения кластера, активность в отдельных нейронов головного мозга может быть связано с движением. Здесь мы опишем подгоной работы Тетрод проводов и их имплантации в мозг насекомого, а также методы записи для электрической активности и движения, и как эти данные могут быть объединены для последующего анализа.

<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

Растущий интерес к роли мозговой активности в борьбе с насекомыми двигателя требует, чтобы мы в состоянии контролировать нервную деятельность в то время как насекомые выполняют естественное поведение. Мы ранее разработали методику имплантации Тетрод провода в центральной комплекса мозга таракана, которые позволили нам записать деятельность из нескольких нейронов одновременно в то время как на привязи таракан оказалось или измененное скорости передвижения. В то время как крупный шаг вперед, привязанные препараты обеспечивают доступ к ограниченным поведения и часто не имеют процессы обратной связи, которые происходят в свободно движущихся животных. Приведем теперь модифицированную версию этой техникой, что позволяет нам производить запись с центрального комплекса свободно перемещаться тараканов, как они ходят на арене и иметь дело с барьерами, поворачивая, альпинизм или туннелирования. В сочетании с высокой скоростью видео и кластера резки, мы можем теперь относятся мозговую деятельность различных параметров движения свободно ведут себя насекомых.

Мы записали нервную деятельность 50 единиц из ЦК в 27 препаратов для пешеходных экспериментов. Для 15 из этих препаратов (23 единиц), также проводились альпинистские эксперименты. Отдельные блоки названы в соответствии с подготовки и номерами устройств (например, блок 1-2 указывает под?...

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

Мы ранее разработали методику имплантации Тетрод провода в центральной комплекса мозга таракана, что позволяет нам контролировать деятельность в отдельных единиц привязных тараканов. Здесь мы представляем модифицированную версию этой техникой, что позволяет нам также записывать активность мозга в свободно движущихся насекомых.

Внеклеточная провода Тетрод Запись в Мозга Свободно Прогулки Насекомые

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

Ретроградная Флуоресцентная маркировка Позволяет Целевые Внеклеточные единичные Запись с Выявленные Нейроны<em&gt; В естественных условиях</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

Электрофизиологические записи в мозгу неповрежденном взрослых данио рерио

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

Запись потенциалов действия отдельных нейронов &#39;свободно перемещаться Голуби на трех этапах обучения

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

Запись ЭЭГ в свободно перемещающихся крысах новорожденных с использованием нового метода

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

Запись синаптической пластичности в острой гиппокампа ломтики в малообъемной рециркуляции-, перфузии и погружения типа камерная система

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

Строительство Улучшенный мульти тетрод Hyperdrive для крупномасштабных нейронных записи в себя крысы

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

Запись и модуляция активности эпилептиформный ломтиками грызунов мозга в сочетании с микроэлектродные массивы

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

Гибридная система микроdrive с восстанавливаемым Opto-Silicon зондом и Tetrode для двойной-сайта высокой плотности записи в свободно движущихся мышей

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

Мульти-Волокно Фотометрия для записи нейронной активности в свободно движущихся животных

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

Беспроводная электрофизиологическая запись нейронов movable Tetrodes в Свободно плавающих рыб

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