Name: wireless electrophysiological recording of neurons by movable tetrodes in freely swimming fish
Uploaded: 2019-11-26T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wireless Electrophysiological Recording of Neurons by Movable Tetrodes in Freely Swimming Fish at JoVE.com

Vi er taknemmelige for Nachum Ulanovsky og medlemmerne af Ulanovsky Lab for al deres hjælp. Derudover er vi taknemmelige for tal Novoplansky-Tzur for hjælpsom teknisk assistance. Vi anerkender taknemmeligt økonomisk støtte fra Israels SCIENCE FOUNDATION-første program (Grant No. 281/15), og Helmsley velgørende tillid gennem landbrugs-, biologisk og kognitiv robotteknologi initiativ af Ben-Gurion University of the Negev.

Alle kirurgi procedurer skal godkendes af de lokale etiske komitéer om dyrevelfærd (f. eks IACUC).
1. opførelse af Mikrodrevs huset
<ol><li>For at konstruere huset, skæres en 1 mm bred messing plade i en 19 mm x 29 mm x 1 mm plade ved hjælp af en sav. Skær to 5,5 mm slids på hver af de lange sider vinkelret på kanten, således at hver spalte er 6,5 mm væk fra de smalle sider (figur 2A).</li>
	<li>Brug tænger, fold området mellem slids...

<ol>
	<li>Jacobson, M., Gaze, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Types+of+visual+response+from+single+units+in+the+optic+tectum+and+optic+nerve+of+the+goldfish.">Types of visual response from single units in the optic tectum and optic nerve of the goldfish.</a> Quarterly Journal of Experimental Physiology and Cognate Medical Sciences. 49 (2), 199-209 (1964).</li><li>Ben-Tov, M., Donchin, O., Ben-Shahar, O., Segev, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pop-out+in+visual+search+of+moving+targets+in+the+archer+fish.">Pop-out in visual search of moving targets in the archer fish.</a> Nature Communications. 6, 6476 (2015).</li><li>Zottoli, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+the+startle+reflex+and+Mauthner+cell+auditory+responses+in+unrestrained+goldfish.">Correlation of the startle reflex and Mauthner cell auditory responses in unrestrained goldfish.</a> Journal of Experimental Biology. 66 (1), 243-254 (1977).</li><li>Canfield, J. G., Rose, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+Mauthner+neurons+during+prey+capture.">Activation of Mauthner neurons during prey capture.</a> Journal of Comparative Physiology A. 172 (5), 611-618 (1993).</li><li>Canfield, J. G., Mizumori, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+chronic+neural+recording+in+the+telencephalon+of+freely+behaving+fish.">Methods for chronic neural recording in the telencephalon of freely behaving fish.</a> Journal of Neuroscience Methods. 133 (1-2), 127-134 (2004).</li><li>Orger, M. B., de Polavieja, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+behavior:+opportunities+and+challenges.">Zebrafish behavior: opportunities and challenges.</a> Annual Review of Neuroscience. 40, 125-147 (2017).</li><li>Vanwalleghem, G. C., Ahrens, M. B., Scott, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrative+whole-brain+neuroscience+in+larval+zebrafish.">Integrative whole-brain neuroscience in larval zebrafish.</a> Current Opinion in Neurobiology. 50, 136-145 (2018).</li><li>Vinepinsky, E., Donchin, O., Segev, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wireless+electrophysiology+of+the+brain+of+freely+swimming+goldfish.">Wireless electrophysiology of the brain of freely swimming goldfish.</a> Journal of Neuroscience Methods. 278, 76-86 (2017).</li><li>Vandecasteele, M., 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=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> JoVE (Journal of Visualized Experiments). (61), e3568 (2012).</li><li>Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creating+low-impedance+tetrodes+by+electroplating+with+additives.">Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).</li><li>Arcot Desai, S., Rolston, J. D., Guo, L., Potter, 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=Improving+impedance+of+implantable+microwire+multi-electrode+arrays+by+ultrasonic+electroplating+of+durable+platinum+black.">Improving impedance of implantable microwire multi-electrode arrays by ultrasonic electroplating of durable platinum black.</a> Frontiers in Neuroengineering. 3, 5 (2010).</li><li>Lewicki, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+methods+for+spike+sorting:+the+detection+and+classification+of+neural+action+potentials.">A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials.</a> Network: Computation in Neural Systems. 9 (4), R53-R78 (1998).</li><li>Teixeira, F. B., Freitas, P., Pessoa, L. M., Campos, R. L., Ricardo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+IEEE+802.11+underwater+networks+operating+at+700+MHz,+2.4+GHz+and+5+GHz.">Evaluation of IEEE 802.11 underwater networks operating at 700 MHz, 2.4 GHz and 5 GHz.</a> Proceedings of the 10th International Conference on Underwater Networks &amp; Systems. , (2015).</li><li>Sendra, S., Lloret, J., Rodrigues, J. J., Aguiar, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Underwater+wireless+communications+in+freshwater+at+2.4+GHz.">Underwater wireless communications in freshwater at 2.4 GHz.</a> IEEE Communications Letters. 17 (9), 1794-1797 (2013).</li><li>Lloret, J., Sendra, S., Ardid, M., Rodrigues, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Underwater+wireless+sensor+communications+in+the+2.4+GHz+ISM+frequency+band.">Underwater wireless sensor communications in the 2.4 GHz ISM frequency band.</a> Sensors. 12 (4), 4237-4264 (2012).</li><li>Hoogerwerf, A. C., Wise, 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=A+three-dimensional+microelectrode+array+for+chronic+neural+recording.">A three-dimensional microelectrode array for chronic neural recording.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 41 (12), 1136-1146 (1994).</li><li>Harris, K. D., Quiroga, R. Q., Freeman, J., Smith, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+data+quality+in+neuronal+population+recordings.">Improving data quality in neuronal population recordings.</a> Nature Neuroscience. 19 (9), 1165 (2016).</li></ol>

Denne protokol beskriver de skridt, der er involveret i implantering af en tetrode array i telencephalon af frit svømning guldfisk. Denne teknik implementerer en neurale logger, der forstærker og registrerer de signaler, der er erhvervet fra op til 16 kanaler sammen med et mikrodrev, som kan justere tetrode positionen i hjernen. Mikrodrevet gør det muligt at justere positionen i hjernen for at optimere optagelsen.
Denne protokol kan nemt ændres til optagelse fra andre hjerneområder (Se Vi...

Fisk er den største og mest forskelligartede gruppe af hvirveldyr, og ligesom andre hvirveldyr udviser de komplekse kognitive evner såsom navigering, socialisering, søvn, jagt osv. Ikke desto mindre er de neurale mekanismer, som regulerer fiske adfærden, for det meste ukendte.
I de sidste par årtier, ekstracellulære optagelser fra immobiliserede fisk er primært blevet implementeret for at undersøge forskellige aspekter af det neurale grundlag for opførsel1,2. Selv om denne teknik er passende for nogle sensoriske systemer, undersøgelse af det fulde spektrum af neurale grundlag for adfærd er vanskeligt, hvis ikke umuligt i immobiliserede dyr. De første forskud involveret optagelse fra mauthner celler af tøjret svømning fisk3,4. Men Mauthner celler er uforholdsmæssigt store og den registrerede handling potentielle amplituder, som kan gå så højt som et par mV, lette optagelsen. Senere beskrev Canfield et al. et bevis på koncept ved brug af et tøjret dyr til at optage fra telencephalon af fisk5. En anden nylig teknik til optagelse af neurale aktivitet fra fisk er calcium Imaging (Se anmeldelser af Orger og de Polavieja6, og Vanwalleghem et al.7). Denne teknik er udviklet til brug med Zebra larver, fordi huden og kraniet er gennemsigtigt i larvestadiet. Men denne teknik kan ikke bruges til at studere komplekse adfærd i senere stadier af udvikling.
Her præsenterer vi en ny teknik til optagelse af ekstracellulær neurale aktivitet fra hjernen af frit svømning fisk. Dette er en modificeret version af den protokol, der er beskrevet i Vinepinsky et al.8. Den vigtigste nyskabelse er tilføjelsen af et mikrodrev, der gør det muligt at kontrollere elektrodernes position efter operationen. Teknikken er designet til optagelse fra telencephalon af guldfisk ved hjælp af et sæt af tetrodes, der er forbundet til en neurale datalogger via en Micro drive. Hele opsætningen er trådløs og forankret til fiskens kraniet. Den specifikke vægt af systemet er udlignet til den vand-specifikke vægt ved at tilføje en lille float, der gør det muligt for fiskene at svømme frit.
Teknikken er baseret på brugen af en neurale datalogger, der forstærker, digitaliserer og lagrer signalet i en indbygget hukommelsesenhed. Den logger telemetri system bruges til at starte og stoppe optagelserne, og til synkronisering med videokameraet. I denne protokol anvendes en 16-kanals neurale logger, indlejret i en vandtæt boks sammen med mikrodrevet.
Micro drive-modulet er fremstillet af to hovedkomponenter: selve mikrodrevet og mikrodrevets kabinet (figur 1A, B). Huset holder Micro drive og tetrodes, og fungerer også som anker mellem kraniet og loggeren boks (figur 1C). PVC logger Box er fremstillet ved hjælp af en maskine proces og er forseglet ved hjælp af en O-ring (figur 1E-G, se også supplerende figur 1, supplerende figur 2, og supplerende figur 3 for en tredimensionel [3D] diagram). I den ene ende er et stykke polystyren skum fastgjort til loggeren boks for at kompensere for vægten af implantatet og give fisken med en flyde-neutral implantat. Konstruktionen af den mikrodrev, der er beskrevet i protokollen, følger den procedure, der er fremlagt af Vandecasteele et al.9 med en ændring, der Fastgør mikrodrevet til huset (figur 1a). Alle større skridt er præsenteret.
Den procedure, der er beskrevet i protokollen til at forberede fisken kraniet svarer til den, præsenteret i Vinepinsky et al.8 og er beskrevet kort i protokollen. En dag efter operationen, fiskene er normalt fuldt genvundet fra virkningerne af anæstesi og er klar til de adfærdsmæssige eksperimenter. Bemærk, at tetrode-placeringen kan justeres ved at dreje på Micro drive-skruen. Skruen har en afstand på 300 μm pr. fuld rotation, og et fremskridt på 75 μm anbefales, indtil målet for hjernens placering er nået. Et passende Brain Atlas bør konsulteres for at målrette den specifikke hjerneregion af interesse. Det er tilrådeligt at teste elektrode impedansen hver gang fiskene er bedøvet for batteri eller hukommelseskort udskiftning.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.7 mm round drill bits</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Compatible with the drill.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15-blade Scalpel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>16 channel PCB board</td>
			<td>Neurlynx</td>
			<td>EIB-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1X3M phillips flat head screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stainless steel. Any type.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1X3M phillips round head screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stainless steel. Any type.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 cm X 19 cm X 1 mm brass plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>See Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2X6M phillips flat head screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stainless steel. Any type.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3140 RTV coating</td>
			<td>Dow Crowning</td>
			<td>2767996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>75 &#181;m Silver wire</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass machine screws #00-90</td>
			<td></td>
			<td>947-1006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass plates 7.5mm X 2.5mm X 0.6mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>A 3D drawing is provided. See supplementary 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coated Tungsten wire 25&#181;m</td>
			<td>California Fine Wire Company</td>
			<td>5000160</td>
			<td>Depending on the appication the tetrodes can be fabricated from any type of wire. Popular wires are nicrome wires that can be found with lower diameters (eg. A-M systems, 762000)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coated Tungsten wire 50&#181;m</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>795500</td>
			<td>Can be replaced with any other wire with low impedance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrilic glue</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental Burnisher</td>
			<td>ComDent UK</td>
			<td></td>
			<td>Any small sterille stainless-still tool will do.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement - GCFujiPLUS</td>
			<td>GC</td>
			<td>431011</td>
			<td>Other dental cements would probably will work as well although we have never tried any other.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental drill or nail polish drill</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dental drills are expensive, a nail polish drill can be a cheap replacement.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill bit #65</td>
			<td></td>
			<td>947-65</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast curing epoxy</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any 5 minutes curing epoxy can be used here.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Logger box with O-ring sealing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>A 3D drawing is provided. See supplementary 1-3. The box should be machine fabricated (do not use 3D printers). Use transperant material, to be able to see the indicator LEDs on the logger.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized turning device</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made as described in &#34;open ephys&#34; website. Can also be purchusaed from neurolynx (&#34;Tetrode Spinner 2.0&#34;) or bulit by other means.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouselog-16 Neural logger</td>
			<td>Deuteron Technologies Ltd</td>
			<td></td>
			<td>There are several neural loggers available on the market, including: SpikeGadget (UH32 32channels) and Neurologger 2/2A/2B of Alexei Vyssotski. It should be noted that weight is not a major contraint since it can be counterbalanced with floating Styrofoam</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS-222</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E10521</td>
			<td>Ethtl 3-aminobenzoate methanesulfonate 98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nano-Z plating</td>
			<td>White Matter LLC</td>
			<td></td>
			<td>The nano-Z can be bought from several supllieres. Any impedance meter can be used, e.g. IMP-1 / 6662 / 2788, BAK Electronics.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCB pins</td>
			<td>Neurlynx</td>
			<td>Neuralynx EIB Pins</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymide tubing 250&#181;m</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>822000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rechargable battery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3.7 Lipo battery, 370 mAh. Holds about 6 hours of recording. Smaller or larger battries can be used to reduce the weight or extend recording time.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone tubing 0.64 mm</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>806100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel 1.5 mm</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>846000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sudium Bicarbonate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tap #00-90</td>
			<td></td>
			<td>947-1301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaseline</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any type of soft petroleum skin protectant can be used here.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wireless electrophysiological recording of neurons by movable tetrodes in freely swimming fish

De neurale mekanismer, som regulerer fiske adfærden, er for det meste ukendte, selv om fiskene udgør størstedelen af alle hvirveldyr. Evnen til at optage hjerneaktivitet fra frit bevægende fisk ville fremme forskning på neurale grundlag af fisk adfærd betydeligt. Desuden er præcis kontrol af optagelsen placering i hjernen afgørende for at studere koordineret neurale aktivitet på tværs af regioner i fisk hjernen. Her præsenterer vi en teknik, der registrerer trådløst fra hjernen af frit svømning fisk, mens kontrol for dybden af optagelsen placering. Systemet er baseret på en neurale logger forbundet med en ny vand-kompatibelt implantat, der kan justere optagelsen placering af Micro drive-kontrollerede tetrodes. Systemets egenskaber illustreres gennem optagelser fra telencephalon af goldfish.

Under en indspilnings session svømmede guldfisk frit i en firkantet vandtank, mens den neurale aktivitet i sin telencephalon blev indspillet. Målet med disse eksperimenter var at studere, hvordan den neurale aktivitet af enkeltceller afgør fiskens opførsel. For at gøre dette, spiking aktivitet skulle identificeres i de registrerede data. Hjernens aktivitet, mens den blev indspillet, blev digitaliseret ved 31.250 Hz og High-pass filtreret ved 300 Hz af datalogger. Derefter, offline, e...

Watch this Scientific Journal Video about Wireless Electrophysiological Recording of Neurons by Movable Tetrodes in Freely Swimming Fish at JoVE.com

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

En ny trådløs teknik til optagelse af ekstracellulære neurale signaler fra hjernen af frit svømning guldfisk præsenteres. Optageenheden er sammensat af to tetrodes, et mikrodrev, en neurale datalogger og en vandtæt sag. Alle dele er specialfremstillede, bortset fra dataloggeren og dens stik.

Trådløs elektrofysiologisk optagelse af neuroner af bevægelige Tetrodes i frit svømmehal

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

Vi udviklede en ny metode til registrering af ekstracellulære neurale signal fra hjernen af frit svømning fisk. Dette åbner døren for at studere neuron mekanismer i slutningen af dagen fisk adfærd. Denne metode er gyldig og vandtæt og giver derfor mulighed for optagelse, mens fiskene svømmer frit i vandtanken.Desuden kan optagelsesstedet styres af det indbyggede mikrodrev. Tal Zoor-Novoplansky, vores laborant, vil hjælpe mig med at demonstrere denne procedure. For at konstruere huset, skal du bruge en messingplade med dimensioner på 19 millimeter med 29 millimeter med en millimeter.Med to 5,5 millimeter slidser på de lange sider, vinkelret på kanten. Slidserne skal være 6,5 millimeter væk fra den smalle side. Brug tænger, fold området mellem slidser på de lange sider indad.Fold derefter den nederste del indad og oversiden udad for at få huset. Dernæst skal du bruge en tre millimeter dild smule til at lave huller i mikrodrevet hus til skruerne og lodde siderne af huset. Brug en fin cirkulær fil til at oprette en lille halvcirkelformet slids i bunden af huset, der har en radius på 1,5 millimeter.Ved hjælp af en en millimeter borebit gøre et hul i bagsiden af huset for tetrodes. Først skal du bruge en fræser til at bryde en tre pin stykke fra en enkelt række mandlige pin header strip. Brug tænger trække den midterste pin.Brug derefter en fræser til at skære de resterende stifter til 10 millimeter i længden. Brug en tal 65 borebit til at bore et hul gennem det midterste pin hul og bruge en dobbelt nul 99 hane til at bore en tråd. Saml mikrodrevet og messingpladerne.Indsæt en skrue gennem den første messingplade gennem pin header tråd og derefter gennem den anden messing plade. Til sidst skal du placere en møtrik på skruen og forsigtigt stramme det samlede mikrodrev. Lod benene sammen med messingpladerne og lodde møtrikken sammen med skruens spids.Efter dette, lodde mikro drev ind i mikro drev boliger på fire punkter på siderne af mikrodrev messing plader. Ved hjælp af epoxy lim en seks millimeter lang rustfrit stål rør til den lille halvcirkelformet slids i bunden af mikrodrev huset. Lim en tre millimeter lang rustfrit stål rør til stiften hovedet, så det er linet op med de seks millimeter lange rør på huset.Sæt de forberedte silikone og polyimidrør i de to rør af rustfrit stål og brug cyanoacrylatlim til at lime dem til det rustfri stjælerør, der er fastgjort til pin-headeren. Skru derefter mikrodrevet helt op og afskar den overskydende slange fra toppen og bunden af de to stålrør. Dernæst skæres to nøgne sølvtråde med en diameter på 75 mikrometer til en længde på 12 centimeter og lodde dem både til jordforbindelsen i elektrodegrænsefladen bord og til alle ubrugte kanaler.Skub en af de forberedte wolfram ledninger ind i et af hullerne i en 16 kanal elektrode interface bord. Placer en stift i hullet og tryk den med en tang. Mål modstanden mellem stiften og den ikke-kodede side af ledningen for at kontrollere, om der er forbindelse.Gentag denne proces for alle de forberedte ledninger, herunder en 50 mikrometertråd til referenceelektrode. Derefter gruppere elektrodeledningerne i to grupper af fire ledninger hver og tape dem sammen ved hjælp af gaffatape i slutningen af hver ledning forlader referencewire alene. Hold elektrode interface bord over en motoriseret drejeenhed og placere gaffatape ende fra en gruppe af fire ledninger på enheden.Påfør 130 runder med uret efterfulgt af 20 rotationer mod uret. Derefter anvende cyanoacrylat lim til at dække tetrode. Når limen er hærdet, skæres tetroden tæt på gaffatape.Gentag denne roterende, limning og skæring proces til den anden tetrode. Først fastgøres mikrodrevhuset til loggerboksen med to millimeter skruer. Før tetroderne og referenceelektroden gennem hullet på bagsiden af mikrodrevhuset.Før tetroderne gennem de to silikonerør og tråd 50 mikrometer wolframtråden gennem polyimidrøret. Skru mikro dykke hele vejen ned og anvende cyanoacrylat lim til toppen af rørene til at lime tetrodes og ledninger til deres rør og sikre bevægelse er i overensstemmelse med mikrodrevet. Skru mikrodrevet helt til toppen.Påfør blød olie på den eksponerede tetrode og ledninger inde i mikrodrevhuset for at forhindre bevægelse. Fastgør en precut petriskål nederst vindue til forsiden af mikrodrevhuset med epoxy og sørg for at holde jordledningerne uden for vinduet. Dernæst anvende rumtemperatur vulkanisering belægning til de udsatte tetrodes og ledninger mellem logger box dækning og microdrive huset.Brug skarpe saks til at skære tetrodes og reference wire til den ønskede længde. Efter dette fastgør det markerede, udstrålede polystyrenskum til kassen. Juster dens størrelse, så dens opdrift er afbalanceret, når nedsænket i vandbadet.Efter bedøvelse af fisken, tage fisken op af vandet og læg den i holderen. Brug en steril spatel til at anvende fem procent lidocain pasta på huden over den udpegede kirurgi site i 10 minutter. Fjern derefter lidocain.Brug en steril nummer 15 klinge skalpel til at fjerne huden over kraniet i regionen udpeget til implantatet. Brug derefter en tandboremaskine med 0,7 millimeter borebits til at bore fire huller i kraniet. Påfør cyanoacrylat lim til et af hullerne og straks indsætte en en millimeter skrue.Gentag denne proces for de resterende borehuller. Efter dette, bruge en dental brænder til at anvende dental cement på skruerne og i periferien af den eksponerede kraniet. Brug dental boremaskine lave et hul, der er fem millimeter i diameter over hjernen region af interesse.Brug fine pincet og blødt silkepapir til at fjerne fedtvæv mellem kraniet og hjernen og udsætte hjernen regionen målet være omhyggelig med ikke at beskadige de store blodkar under kraniet. Først sænke implantatet, således at elektroderne indsættes i hjernen, mens den nederste del af mikrodrevhuset er i nærheden af kraniet. Begynd at fastgøre implantatet til kraniet ved at påføre en lille mængde tandcement mellem huset og den nærmeste kranieskrue.Efter den første del af dental cement er helbredt anvende yderligere dental cement og lukke hullet over kraniet og hele udsatte kraniet. Efter skylning af fiskens gæller med frisk vand for at vække den, skal du fjerne fisken fra holderen og placere den tilbage i sin hjemtank. Sørg for, at fisken er i stand til at svømme frit med implantatet.Målet med disse eksperimenter er at undersøge, hvordan den neurale aktivitet af enkelte celler koder fiskens adfærd. For at opnå dette en tetrode array er implanteret i telencephalon af frit svømning guldfisk, som giver mulighed for neurale aktivitet, der skal registreres. Hjernen aktivitet, mens der registreres er digitaliseret på 31, 250 Hertz og high pass filtreret på 300 Hertz af datalogger.Offline anvendes der derefter et forbudskortfilter på signalerne, og de forsorterede rådata adskilles i hver tetrodes kanal og referencekanalen. Næste fælles spike sortering algoritmer bruges til at karakterisere enkelt celle aktivitet. Først filtreres hver kanal manuelt af den minimale spike amplitude tærskel.Pigge, der blev vist i mere end én tetrode eller i referencekanalen, filtreres også. De fundne pigge grupperes og filtreres derefter manuelt efter form, længde, intervalinterval og principkomponentanalyse. Det er vigtigt at kontrollere implantatets integritet før operationen.Tetrode kan kontrolleres ved hjælp af en standard impedans meter og boksen skal kontrolleres for lækage under vandet. Denne metode kan ændres til at arbejde med mange vanddyr, så længe de store nok til at holde systemet. Dette gør det muligt at studere neurale mekanisme, der ligger til grund for deres adfærd.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Storstilet Registrering af neuroner ved Flytbare Silicon Probes at opføre sig Gnavere

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

Retrograd fluorescensmærkning Tillader Målrettet Extracellular Single-unit Optagelse fra Identificerede Neuroner<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 ...

Forebrain Electrophysiological Recording in Larval Zebrafish

Forhjerne Elektrofysiologiske Optagelse i Larvernes zebrafisk

Epilepsy affects nearly 3 million people in the United States and up to 50 million people worldwide. Defined as the occurrence of spontaneous unprovoked ...

Recording Electrical Activity from Identified Neurons in the Intact Brain of Transgenic Fish

Optagelse elektrisk aktivitet fra Identificerede Neuroner i ubeskadiget Brain af transgene fisk

Understanding the cell physiology of neural circuits that regulate complex behaviors is greatly enhanced by using model systems in which this work can be ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in ...

Long-term Behavioral Tracking of Freely Swimming Weakly Electric Fish

Langsigtet Behavioral Tracking af Frit Svømning Svagt Electric Fish

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektrofysiologiske optagelse i hjernen af ​​intakte Voksen Zebrafisk

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

Optagelse Single Neurons &#39;virkningspotentialer fra Frit Moving Duer Across tre stadier af læring

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

Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects

Ekstracellulært Wire tetrode Optagelse i Brain fritgående Insekter

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