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

We zijn dankbaar Nachum Ulanovsky en de leden van het Ulanovsky Lab voor al hun hulp. Daarnaast zijn we heel blij met tal Novoplansky-Tzur voor nuttige technische assistentie. We erkennen de financiële steun van het ISRAËLISCH SCIENCE FOUNDATION-FIRST-programma (Grant nr. 281/15) en de Helmsley liefdadigheids Trust via het landbouw-, biologisch-en cognitief robotica-initiatief van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev.

Alle chirurgische procedures moeten worden goedgekeurd door de plaatselijke ethische comités voor dierenwelzijn (bijv. IACUC).
1. constructie van de Microdrive-behuizing
<ol><li>Om de behuizing te construeren, snijd een 1 mm brede koperen plaat in een 19 mm x 29 mm x 1 mm plaat met behulp van een zaag. Knip twee 5,5 mm spleten op elk van de lange zijden loodrecht op de rand, zodat elke spleet is 6,5 mm afstand van de smalle zijden (Figuur 2A).<...

<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>

Dit protocol Details van de stappen die betrokken zijn bij het implanteren van een Tetrode array in de telencephalon van vrij zwemmen goudvis. Deze techniek implementeert een neurale logger die versterkt en registreert de signalen verkregen van maximaal 16 kanalen samen met een Microdrive die de positie van de Tetrode in de hersenen aanpassen. De Microdrive maakt het mogelijk om de positie in de hersenen aan te passen om de opname te optimaliseren.
Dit protocol kan gemakkelijk worden aangepast...

Vissen zijn de grootste en meest diverse groep gewervelde dieren, en net als andere gewervelde dieren vertonen ze complexe cognitieve vaardigheden zoals navigeren, socialiseren, slapen, jagen, enz. Niettemin, de neurale mechanismen voor het gedrag van de vis blijven voor het grootste deel onbekend.
In de afgelopen decennia zijn extracellulaire opnames van geïmmobiliseerde vis voornamelijk geïmplementeerd om verschillende aspecten van de neurale basis van gedrag1,2teonderzoeken. Hoewel deze techniek geschikt is voor sommige sensorische systemen, is onderzoek naar het volledige spectrum van de neurale basis van gedrag moeilijk, zo niet onmogelijk in geïmmobiliseerde dieren. De eerste vooruitgang betrof het opnemen van de Mauthner-cellen van de tethered-zwemvis3,4. Echter, Mauthner cellen zijn onevenredig groot en de opgenomen actie potentiële amplituden, die kan gaan zo hoog als een paar mV, vergemakkelijken opname. Later, Canfield et al. beschreef een proof of concept bij het gebruik van een tethered dier om op te nemen van de telencephalon van vis5. Een andere recente techniek voor het opnemen van neurale activiteit van vis is calcium beeldvorming (Zie beoordelingen door Orger en de Polavieja6, en Vanwalleghem et al.7). Deze techniek is ontwikkeld voor gebruik met zebravis larven omdat de huid en de schedel transparant zijn tijdens de larvale fase. Deze techniek kan echter niet worden gebruikt om complexe gedragingen in latere ontwikkelingsstadia te bestuderen.
Hier presenteren we een nieuwe techniek voor het opnemen van extracellulaire neurale activiteit uit de hersenen van vrij zwemmen van vissen. Dit is een gewijzigde versie van het protocol zoals beschreven in Vinepinsky et al.8. De belangrijkste innovatie is de toevoeging van een Microdrive die het mogelijk maakt om de positie van de elektroden na de operatie te controleren. De techniek is ontworpen voor opname van de telencephalon van goudvis met behulp van een set van tetrodes die zijn aangesloten op een neurale datalogger via een Microdrive. De hele Setup is draadloos en verankerd aan de schedel van de vis. Het specifieke gewicht van het systeem wordt gelijkgesteld met het waterspecifieke gewicht door een kleine vlotter toe te voegen waarmee de vis vrij kan zwemmen.
De techniek is gebaseerd op het gebruik van een neurale datalogger die het signaal versterkt, digitaliseert en opslaat in een ingebouwd geheugenapparaat. De logger telemetrie systeem wordt gebruikt om te starten en stoppen van de opnames, en voor de synchronisatie met de videocamera. In dit protocol wordt een 16-kanaals neurale logger gebruikt, ingebed in een waterdichte doos samen met de Microdrive.
De Microdrive-assemblage is vervaardigd uit twee hoofdcomponenten: de Microdrive zelf en de Microdrive-behuizing (Figuur 1A, B). De behuizing houdt de Microdrive en de tetrodes, en fungeert ook als het anker tussen de schedel en de logger box (Figuur 1C). De PVC logger doos is vervaardigd met behulp van een machine proces en wordt verzegeld met behulp van een O-ring (Figuur 1E-G, zie ook aanvullende figuur 1, aanvullende figuur 2, en aanvullende figuur 3 voor een driedimensionaal [3D] diagram). Aan de ene kant is een stukje piepschuim bevestigd aan de logger box om het gewicht van het implantaat te compenseren en de vis te voorzien van een drijf-neutraal implantaat. De constructie van de in het protocol beschreven Microdrive volgt de door Vandecasteele et al.9 gepresenteerde procedure met een wijziging om de micro schijf aan de behuizing te bevestigen (Figuur 1a). Alle belangrijke stappen worden gepresenteerd.
De procedure beschreven in het Protocol ter voorbereiding van de schedel van de vis is vergelijkbaar met die in Vinepinsky et al.8 en wordt kort beschreven in het protocol. Een dag na de operatie, de vis zijn normaal volledig hersteld van de effecten van anesthesie en zijn klaar voor de gedrags experimenten. Merk op dat de Tetrode-locatie kan worden aangepast door de Microdrive-schroef te draaien. De schroef heeft een tussenruimte van 300 μm per volledige rotatie en een vooruitgang van 75 μm wordt aanbevolen totdat de doellocatie van de hersenen is bereikt. Een geschikte hersen Atlas moet worden geraadpleegd om het specifieke hersengebied te targeten dat van belang is. Het is raadzaam om de elektrode impedantie te testen elke keer dat de vis wordt verdotiseerd voor vervanging van de batterij of geheugenkaart.

<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 mechanismen voor het gedrag van vissen blijven grotendeels onbekend, hoewel vissen de meerderheid van alle gewervelde dieren vormen. De mogelijkheid om hersenactiviteit van vrij bewegende vis op te nemen, zou het onderzoek naar de neurale basis van het visgedrag aanzienlijk vooruit brengen. Bovendien is nauwkeurige controle van de opnamelocatie in de hersenen van cruciaal belang voor het bestuderen van gecoördineerde neurale activiteit tussen regio's in de hersenen van de vis. Hier presenteren we een techniek die draadloos registreert vanuit de hersenen van het vrij zwemmen van vis tijdens het beheersen van de diepte van de opnamelocatie. Het systeem is gebaseerd op een neurale logger die is gekoppeld aan een nieuw water-compatibel implantaat dat de opnamelocatie kan aanpassen door Microdrive-gestuurde tetrodes. De mogelijkheden van het systeem worden geïllustreerd door opnames van de telencephalon van Goldfish.

Tijdens een opnamesessie zwom de goudvis vrij in een vierkante watertank terwijl de neurale activiteit in zijn telencephalon werd opgenomen. Het doel van deze experimenten was om te bestuderen hoe de neurale activiteit van afzonderlijke cellen het gedrag van de vis bepaalt. Om dit te doen, stekelige activiteit moest worden geïdentificeerd in de opgenomen gegevens. De hersenactiviteit, tijdens de opname, werd gedigitaliseerd op 31.250 Hz en High-Pass gefilterd op 300 Hz door de datalogger...

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

Een nieuwe draadloze techniek voor het opnemen van extracellulaire neurale signalen uit de hersenen van vrij zwemmen goudvis wordt gepresenteerd. Het opnameapparaat bestaat uit twee tetrodes, een Microdrive, een neurale datalogger en een waterdichte behuizing. Alle onderdelen zijn op maat gemaakt, met uitzondering van de datalogger en de connector.

Draadloze elektrofysiologische opname van neuronen door beweegbare Tetrodes in vrij zwem vissen

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

We ontwikkelden een nieuwe methode voor het opnemen van extracellulair neuraal signaal uit de hersenen van vrij zwemmende vissen. Dit opent de deur naar het bestuderen van de neuron mechanismen aan het eind van de dag visgedrag. Deze methode is geldig en waterdicht en maakt het daarom mogelijk om op te nemen terwijl de vissen vrij in de watertank zwemmen.Bovendien kan de opnamelocatie worden gecontroleerd door de ingebouwde microdrive. Tal Zoor-Novoplansky, onze lab technician, zal me helpen deze procedure te demonstreren. Om de behuizing te bouwen, gebruik maken van een messing plaat met afmetingen van 19 millimeter door 29 millimeter door een millimeter.Met twee 5,5 millimeter spleten aan de lange zijden, loodrecht op de rand. De spleten moeten 6,5 millimeter van de smalle kant verwijderd zijn. Vouw met behulp van een tang het gebied tussen de spleten aan de lange zijden naar binnen.Vouw vervolgens het onderste deel naar binnen en de bovenzijde naar buiten om de behuizing te verkrijgen. Gebruik vervolgens een drie millimeter dille bit om gaten te maken in de micro-drive behuizing voor de schroeven en soldeer de zijkanten van de behuizing. Gebruik een fijn cirkelvormig bestand om een kleine halfronde spleet te maken aan de onderkant van de behuizing met een straal van 1,5 millimeter.Met behulp van een een millimeter boor beetje maak een gat in de achterkant van de behuizing voor de tetrodes. Gebruik eerst een snijder om een driepinstuk van een enkele rij mannelijke pin header strip af te breken. Met behulp van tang trek de middelste pin.Gebruik vervolgens een frees om de resterende pinnen tot 10 millimeter in lengte te snijden. Gebruik een nummer 65 boorbit om een gat te boren door het middelste pingat en gebruik een dubbele nul 99 tik om een draad te boren. Monteer de micro drive en de messing platen.Steek een schroef door de eerste messing plaat, door de pin header draad en vervolgens door de tweede messing plaat. Tot slot, plaats een moer op de schroef en draai voorzichtig de gemonteerde micro-aandrijving. Soldeer de pinnen samen met de koperen platen en soldeer de moer samen met de punt van de schroef.Daarna soldeer de micro-drive in de micro-drive behuizing op vier punten aan de zijkanten van de micro drive messing platen. Met behulp van epoxy lijm een zes millimeter lange roestvrijstalen buis aan de kleine halfronde spleet aan de onderkant van de micro-drive behuizing. Lijm een drie millimeter lange roestvrijstalen buis aan de pinkop zodat deze is opgesteld met de zes millimeter lange buis op de behuizing.Steek de voorbereide siliconen en polyimide buizen in de twee roestvrijstalen buizen en gebruik cyanoacrylaat lijm om ze te lijmen aan de roestvrije stelen buis bevestigd aan de pin header. Dan, schroef de micro-drive helemaal omhoog en snijd de overtollige buizen van de boven-en onderkant van de twee stalen buizen. Snijd vervolgens twee kale zilveren draden met een diameter van 75 micrometer tot een lengte van 12 centimeter en soldeer ze zowel aan de grondverbinding in het elektrode-interfacebord als aan alle ongebruikte kanalen.Duw een van de voorbereide wolfraamdraden in een van de gaten van een 16-kanaals elektrode interfacebord. Plaats een pin in het gat en druk erop met een tang. Meet de weerstand tussen de pin en de niet-gecodeerde kant van de draad om te controleren op connectiviteit.Herhaal dit proces voor alle voorbereide draden, waaronder een 50 micrometer draad voor referentie-elektrode. Groepeer vervolgens de elektrodedraden in twee groepen van elk vier draden en plak ze samen met duct tape aan het einde van elke draad waardoor de referentiedraad alleen. Houd het elektrode-interfacebord boven een gemotoriseerd draaiapparaat en plaats het kanaaltapeeinde van één groep van vier draden op het apparaat.Breng 130 rondes met de klok mee, gevolgd door 20 tegen de klok in rotaties. Breng vervolgens cyanoacrylaatlijm aan om de tetrode te bedekken. Nadat de lijm is genezen, snijd de tetrode dicht bij de duct tape.Herhaal dit roterende, lijmen en snijden proces naar de andere tetrode. Bevestig eerst de micro-drive behuizing aan de logger box met twee millimeter schroeven. Rijg de tetrodes en de referentie-elektrode door het gat aan de achterkant van de micro-drive behuizing.Rijg de tetrodes door de twee siliconen buizen en rijg de 50 micrometer wolfraamdraad door de polyimidebuis. Schroef de microduik helemaal naar beneden en breng cyanoacrylaatlijm aan op de bovenkant van de buizen om de tetrodes en draden aan hun buizen te lijmen en ervoor te zorgen dat de beweging in overeenstemming is met de microaandrijving. Schroef de micro-aandrijving helemaal naar de top.Breng zachte aardolie aan op de blootgestelde tetrode en draden in de micro-drive behuizing om beweging te voorkomen. Bevestig een voorgesneden petrischaal onderste venster aan de voorkant van de micro-drive behuizing met epoxy, terwijl ervoor te zorgen dat de grond draden buiten het raam te houden. Breng vervolgens de vulkaniserende coating van de kamertemperatuur aan op de blootgestelde tetrodes en draden tussen de blokverdieping en de microdrivebehuizing.Gebruik een scherpe schaar om de tetrodes en referentiedraad op de gewenste lengte te snijden. Bevestig hierna het gemarkeerde, uitgestraalde piepschuim aan de doos. Pas de grootte aan, zodat het drijfvermogen in evenwicht is wanneer het onder water in het waterbad wordt ondergedompeld.Na het verdoven van de vis, neem de vis uit het water en plaats het in de houder. Gebruik een steriele spatel om vijf procent lidocaïnepasta op de huid aan te brengen boven de aangewezen operatieplaats gedurende 10 minuten. Verwijder vervolgens het lidocaïne.Gebruik een steriele nummer 15 blad scalpel om de huid boven de schedel te verwijderen in het gebied dat is aangewezen voor het implantaat. Gebruik dan een tandoefening met 0,7 millimeter boorbits om vier gaten in de schedel te boren. Breng cyanoacrylaatlijm aan op een van de gaten en steek onmiddellijk een schroef van een millimeter in.Herhaal dit proces voor de resterende boorgaten. Gebruik hierna een tandbrander om tandcement op de schroeven en aan de periferie van de blootgestelde schedel aan te brengen. Met behulp van de tandheelkundige boor maak een gat dat is vijf millimeter in diameter boven de hersenen gebied van belang.Gebruik fijne pincet en zacht weefsel papier om vetweefsel te verwijderen tussen de schedel en de hersenen en bloot de hersenen regio doel voorzichtig zijn om niet de grote bloedvaten onder de schedel beschadigen. Ten eerste, lager het implantaat zodanig dat de elektroden worden ingevoegd in de hersenen, terwijl het onderste deel van de micro-drive behuizing is in de buurt van de schedel. Begin met het bevestigen van het implantaat aan de schedel door het toepassen van een kleine hoeveelheid tandcement tussen de behuizing en de dichtstbijzijnde schedelschroef.Na het eerste deel van de tandheelkundige cement is genezen toe te passen toevoeging tandcement en sluit het gat boven de schedel en de gehele blootgestelde schedel. Na het spoelen van de vissen kieuwen met vers water om het te wekken, verwijder de vis uit de houder en plaats het terug in zijn huistank. Zorg ervoor dat de vis vrij kan zwemmen met het implantaat.Het doel van deze experimenten is om te bestuderen hoe de neurale activiteit van enkele cellen het gedrag van de vis codeert. Om dit te bereiken wordt een tetrode array geïmplanteerd in de telencephalon van vrij zwemmende goudvissen die het mogelijk maakt om de neurale activiteit te registreren. De hersenactiviteit terwijl ze worden geregistreerd wordt gedigitaliseerd op 31, 250 Hertz en high pass gefilterd op 300 Hertz door de datalogger.Vervolgens wordt offline een ban pass filter toegepast op de signalen en de vooraf gesorteerde ruwe gegevens worden gescheiden in het kanaal van elke tetrode en het referentiekanaal. Volgende veelvoorkomende spike sorteeralgoritmen worden gebruikt om eencellige activiteit te karakteriseren. Eerst wordt elk kanaal handmatig gefilterd op de minimale piekamplitudedrempel.Spikes die in meer dan één tetrode of in het referentiekanaal zijn verschenen, worden ook gefilterd. De gedetecteerde pieken worden vervolgens handmatig geclusterd en gefilterd op vorm, lengte, inter spike interval en principe component analyse. Het is belangrijk om de integriteit van het implantaat te controleren voor de operatie.De tetrode kan worden gecontroleerd met behulp van een standaard impedantiemeter en de doos moet worden gecontroleerd op lekkage onder water. Deze methode kan worden aangepast om met veel waterdieren te werken, zolang ze groot genoeg zijn om het systeem vast te houden. Dit maakt het mogelijk om het neurale mechanisme te bestuderen dat ten grondslag ligt aan hun gedrag.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Grootschalige Opname van Neuronen door Movable Silicon Probes in Behaving Knaagdieren

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

Retrograde Fluorescerende Labeling Maakt Gerichte Extracellulair Single-unit Opnemen van geïdentificeerde neuronen<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

Voorhersenen Elektrofysiologische Opname in larvale zebravis

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

Opnemen van elektrische activiteit van geïdentificeerde neuronen in de intacte hersenen van transgene Fish

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

Langdurige Behavioral Tracking van Vrij Zwemmen Zwak 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

Elektrofysiologische opname in de hersenen van Intact Adult zebravis

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

Opnemen Single Neuronen &#39;actiepotentialen van vrij bewegende Duiven over drie stadia van het leerproces

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

Extracellulaire Wire Tetrode Opname in Brain vrijlopende Insecten

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