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 är tacksamma mot Nachum Ulanovsky och medlemmarna i Ulanovsky Lab för all deras hjälp. Dessutom är vi tacksamma för tal Novoplansky-Tzur för hjälpsam teknisk assistans. Vi erkänner tacksamt finansiellt stöd från ISRAEL SCIENCE FOUNDATION-första programmet (Grant nr 281/15), och Helmsley välgörenhets förtroende genom jordbruk, biologisk och kognitiv Robotics initiativ av Ben-Gurion University of the Negev.

Alla kirurgiska ingrepp måste godkännas av de lokala Etikkommittéerna för djurens välbefinnande (t. ex. IACUC).
1. konstruktion av Microdrive-huset
<ol><li>För att konstruera huset, skär en 1 mm bred mässingsplåt i en 19 mm x 29 mm x 1 mm plåt med en såg. Skär två 5,5 mm slits på varje långsida vinkelrätt mot kanten, så att varje slits är 6,5 mm bort från de smala sidorna (figur 2a).</li>
	<li>Med hjälp av tång, vik området...

<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>

Detta protokoll specificerar de steg som ingår i att implantera en tetrode array i telencephalon av fritt simning guldfisk. Denna teknik implementerar en neural logger som förstärker och registrerar de signaler som förvärvats från upp till 16 kanaler tillsammans med en Microdrive som kan justera tetrode position i hjärnan. Microdrive gör det möjligt att justera positionen i hjärnan för att optimera inspelningen.
Detta protokoll kan lätt ändras för inspelning från andra hjärnreg...

Fisk är den största och mest skiftande grupp av ryggradsdjur, och liksom andra ryggradsdjur de uppvisar komplexa kognitiva förmågor såsom navigering, umgänge, sova, jakt, etc. Icke desto mindre, de neurala mekanismerna styr fisk beteende kvar för det mesta okända.
Under de senaste decennierna, extracellulära inspelningar från immobiliserad fisk har i första hand genomförts för att undersöka olika aspekter av den neurala grunden för beteende1,2. Även om denna teknik är lämplig för vissa sensoriska system, är utredning av hela spektrumet av den neurala grunden för beteende svårt om inte omöjligt i immobiliserade djur. De första framstegen innebar inspelning från Mauthner celler av tjudrad simning fisk3,4. Men Mauthner celler är oproportionerligt stora och den inspelade åtgärden potentiella amplituder, som kan gå så högt som några mV, underlätta inspelningen. Senare, Canfield et al. beskrev ett konceptbevis när du använder en tjudrad djur att spela in från telencephalon av Fish5. En annan ny teknik för inspelning Neural aktivitet från fisk är kalcium avbildning (se recensioner av orger och de Polavieja6, och Vanwalleghem et al.7). Denna teknik utvecklades för användning med zebrafiskar larver eftersom huden och skallen är transparenta under den larv skede. Denna teknik kan dock inte användas för att studera komplexa beteenden i senare utvecklingsstadier.
Här presenterar vi en ny teknik för att spela in extracellulär neurala aktivitet från hjärnan av fritt simning fisk. Detta är en modifierad version av protokollet som beskrivs i Vinepinsky et al.8. Den viktigaste nyheten är tillägget av en Microdrive som gör det möjligt att kontrollera positionen av elektroderna efter operationen. Tekniken är utformad för inspelning från telencephalon av guldfisk med hjälp av en uppsättning tetrodes som är anslutna till en neural data logger via en Microdrive. Hela installationen är trådlös och förankrad i fiskens skalle. Den specifika vikten av systemet utjämnade till den vattenspecifika vikt genom att lägga till en liten flottör som gör att fisken att simma fritt.
Tekniken bygger på användning av en neural datalogger som förstärker, digitaliserar och lagrar signalen i en onboard-minnesenhet. Logger-telemetrisystemet används för att starta och stoppa inspelningarna och för synkronisering med videokameran. I detta protokoll, en 16-kanals neurala logger används, inbäddad i en vattentät låda tillsammans med Microdrive.
Microdrive-enheten är tillverkad av två huvudkomponenter: själva Microdrive och Microdrive-höljet (figur 1A, B). Huset rymmer Microdrive och tetrodes, och fungerar även som ankare mellan skallen och logger Box (figur 1C). PVC logger Box är tillverkad med en maskin process och förseglas med hjälp av en O-ring (figur 1E-G, se även kompletterande figur 1, kompletterande figur 2, och kompletterande figur 3 för ett tredimensionellt [3D] diagram). I ena änden är en bit polystyrenskum fäst vid logger box för att kompensera för vikten av implantatet och förse fisken med ett flyt-neutralt implantat. Byggandet av Microdrive som beskrivs i protokollet följer det förfarande som presenteras av Vandecasteele et al.9 med en modifiering för att fästa Microdrive till huset (figur 1a). Alla större steg presenteras.
Det förfarande som beskrivs i protokollet för att förbereda fisk skallen liknar den som presenteras i Vinepinsky et al.8 och beskrivs kortfattat i protokollet. En dag efter operationen, fisken är normalt helt återhämtat sig från effekterna av anestesi och är redo för beteendemässiga experiment. Observera att tetrode-platsen kan justeras genom att vrida på Microdrive-skruven. Skruven har ett mellanrum på 300 μm per full rotation och en befordran av 75 μm rekommenderas tills mål hjärn platsen nås. En lämplig hjärna Atlas bör konsulteras för att rikta den specifika hjärnregionen av intresse. Det är tillrådligt att testa elektroden impedansen varje gång fisken är sövda för batteri eller minneskort ersättning.

<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 neurala mekanismerna som styr fisk beteendet är fortfarande mest okända, även om fisken utgör majoriteten av alla ryggradsdjur. Förmågan att spela in hjärnans aktivitet från fritt rörliga fisken skulle främja forskning om den neurala grunden för fisk beteende avsevärt. Dessutom är exakt kontroll av inspelningsplatsen i hjärnan avgörande för att studera koordinerad neurala aktivitet mellan regioner i Fish Brain. Här presenterar vi en teknik som registrerar trådlöst från hjärnan av fritt simning fisk samtidigt kontrollera för djupet av inspelningsplatsen. Systemet är baserat på en neural logger i samband med ett nytt vatten-kompatibelt implantat som kan justera inspelningsplatsen genom Microdrive-kontrollerade tetrodes. Funktionerna i systemet illustreras genom inspelningar från telencephalon av Goldfish.

Under en inspelnings session guldfisk simmat fritt i en kvadrat vattentank medan neurala aktiviteten i dess telencephalon spelades in. Målet med dessa experiment var att studera hur den neurala aktiviteten hos enstaka celler bestämmer fiskens beteende. För att göra detta, behövde tillsatta verksamhet identifieras i de inspelade data. Hjärnaktiviteten, samtidigt som den registreras, var digitaliserad på 31 250 Hz och High-pass filtreras på 300 Hz av datalogger. Sedan, offline, till...

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 roman trådlös teknik för inspelning extracellulära neurala signaler från hjärnan av fritt simning guldfisk presenteras. Inspelningsenheten består av två tetroder, en Microdrive, en neural datalogger och ett vattentätt fodral. Alla delar är skräddarsydda med undantag för datalogger och dess koppling.

Trådlös Elektrofysiologisk inspelning av neuroner genom rörliga Tetroder i fritt simning fisk

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

Vi utvecklade en ny metod för inspelning extracellulära neurala signal från hjärnan av fritt simmande fisk. Detta öppnar dörren för att studera neuron mekanismerna i slutet av dagen fisk beteende. Denna metod är giltig och vattensäker och tillåter därför registrering medan fisken simmar fritt i vattentanken.Dessutom kan inspelningsplatsen styras av den inbyggda mikroenheten. Tal Zoor-Novoplansky, vår labbtekniker, hjälper mig att demonstrera det här ingreppet. För att konstruera huset, använd en mässingsplatta med mått på 19 millimeter med 29 millimeter med en millimeter.Med två 5,5 millimeters slitsar på långsidorna, vinkelrätt mot kanten. Slitsarna ska vara 6,5 millimeter från den smala sidan. Med hjälp av tång, vik området mellan slitsarna på långsidorna inåt.Vik sedan bottendelen inåt och den övre sidan utåt för att få huset. Därefter använder en tre millimeter dill bit för att göra hål i mikro drivhuset för skruvarna och löda sidorna av huset. Använd en fin cirkelfil för att skapa en liten halv cirkulär slits nedtill på huset som har en radie på 1,5 millimeter.Med hjälp av en en millimeter borrkrona gör ett hål i baksidan av huset för tetrodes. Först använder en fräs för att bryta av en tre stift bit från en enda rad hane stift header strip. Använda tång dra ut mitten stiftet.Därefter använder en fräs för att skära de återstående stiften till 10 millimeter i längd. Använd ett nummer 65 borrskär för att borra ett hål genom mitten stift hålet och använda en dubbel nolla 99 kran för att borra en tråd. Montera mikrodrivningen och mässingsplattorna.Sätt in en skruv genom den första mässingsplattan, genom stiftshuvudgängan och sedan genom den andra mässingsplattan. Slutligen, placera en mutter på skruven och dra försiktigt åt den monterade mikrodriften. Löda stiften tillsammans med mässingsplattorna och löda muttern tillsammans med spetsen på skruven.Efter detta löder mikrodriften in i mikrodriftshuset på fyra punkter på sidorna av mikrodrev mässingsplattorna. Använda epoxi lim en sex millimeter lång rostfritt stål rör till den lilla halv cirkulära slitsen i botten av mikro drivhuset. Limma en tre millimeter lång rostfritt stål rör till stifthuvudet så att den är uppradade med sex millimeter långa röret på huset.Sätt in de förberedda silikon och polyimide rören i de två rostfria rören och använd cyanoakrylat lim för att limma dem till den rostfria stjäla röret fäst vid stiftet huvudet. Skruva sedan mikrodrivningen hela vägen upp och skär av överskottsslangen från toppen och botten av de två stålrören. Därefter skär två kala silvertrådar med en diameter på 75 mikrometer till en längd av 12 centimeter och löda dem både till markanslutningen i elektrodgränssnittskortet och till alla oanvända kanaler.Tryck en av de förberedda volfram ledningar i ett av hålen i en 16 kanals elektrod gränssnitt styrelse. Placera en tapp i hålet och tryck den med en tång. Mät motståndet mellan stiftet och den okodade sidan av tråden för att kontrollera om anslutning kan kopplas.Upprepa denna process för alla de preparerade trådarna inklusive en 50 mikrometertråd för referenselektrod. Gruppera sedan elektrodtrådarna i två grupper om fyra trådar vardera och tejpa ihop dem med hjälp av silvertejp i slutet av varje tråd som lämnar referenstråden ensam. Håll elektrodgränssnittet ovanför en motoriserad svarvanordning och placera kanaltejpändpen från en grupp av fyra ledningar på enheten.Applicera 130 omgångar medurs följt av 20 motsols rotationer. Applicera sedan cyanoakrylatlim för att täcka tetroden. Efter att limmet har härdat, skär tetroden nära silvertejpen.Upprepa denna roterande, limning och skärprocessen till den andra tetroden. Fäst först mikrodrivningshuset på loggerlådan med två millimeterskruvar. Trä tetrodes och referenselektroden genom hålet på baksidan av mikrodrifthuset.Trä tetrodes genom de två silikonrören och trä 50 mikrometer volframtråd genom polyimideröret. Skruva mikro hela vägen ner och tillämpa cyanoakrylat lim på toppen av rören att limma tetrodes och ledningar till sina rör och se rörelse är förenligt med mikro-enheten. Skruva mikro-enheten ända till toppen.Applicera mjuk petroleum på den exponerade tetroden och ledningarna inuti mikrodrifthuset för att förhindra rörelse. Fäst en precut petriskål botten fönster på framsidan av mikro drivhuset med epoxi samtidigt se till att hålla marken ledningarna utanför fönstret. Därefter applicera rumstemperaturvulkaniserande beläggning på de exponerade tetrodes och trådarna mellan loggerboxens lock och mikrodrivehuset.Använd vass sax för att skära tetrodes och referenstråd till önskad längd. Efter detta fäst den markerade, exuded polystyren skum till lådan. Justera dess storlek så att dess flytkraft balanseras när nedsänkt i vattenbadet.Efter att fisken sövts, ta upp fisken ur vattnet och placera den i hållaren. Använd en steril spatel för att applicera fem procent lidokain pasta på huden ovanför den utsedda kirurgi webbplats för 10 minuter. Ta sedan bort lidokain.Använd ett sterilt nummer 15 blad skalpell för att ta bort huden ovanför skallen i regionen som utsetts för implantatet. Använd sedan en tandborr med 0,7 millimeters borrkronsar för att borra fyra hål i skallen. Applicera cyanoakrylatlim på ett av hålen och sätt omedelbart in en en millimeters skruv.Upprepa denna process för de återstående borrhålen. Efter detta, använd en dental burnisher att tillämpa tandcement på skruvarna och på periferin av den exponerade skallen. Använda tandborrmaskinen göra ett hål som är fem millimeter i diameter ovanför hjärnan regionen av intresse.Använd fin pincett och mjukdelspapper för att ta bort fettvävnad mellan skallen och hjärnan och exponera hjärnan regionen målet vara noga med att inte skada de stora blodkärlen under skallen. Sänk först implantatet så att elektroderna sätts in i hjärnan medan den nedre delen av mikrodriftshuset är nära skallen. Börja fästa implantatet på skallen genom att applicera en liten mängd tandcement mellan höljet och närmaste skallskruv.Efter den första delen av dentala cement är härdad applicerar addition dentalcement och stäng hålet ovanför skallen och hela utsatt skalle. Efter spolning av fiskens gälar med färskt vatten för att väcka den, ta bort fisken från hållaren och placera tillbaka den i sin hemtank. Se till att fisken kan simma fritt med implantatet.Målet med dessa experiment är att studera hur den neurala aktiviteten hos enstaka celler kodar fiskens beteende. För att åstadkomma detta en tetrode array implanteras i telencephalon av fritt simmande guldfisk som gör det möjligt för neural aktivitet som skall registreras. Hjärnaktiviteten samtidigt som registreras är digitaliserad vid 31, 250 Hertz och högpass filtreras på 300 Hertz av datalogger.Sedan offline ett förbud passera filter tillämpas på signalerna och de försorterade rådata separeras i varje tetrode kanal och referenskanalen. Nästa vanliga spike sorteringsalgoritmer används för att karakterisera encellaktivitet. Först filtreras varje kanal manuellt av den minimala spike amplitudtröskeln.Spikar som visades i mer än en tetrode eller i referenskanalen är också filtrerade. De identifierade piggarna är sedan manuellt klustrade och filtreras efter form, längd, inter spike intervall och princip komponent analys. Det är viktigt att kontrollera implantatets integritet före operationen.Tetroden kan kontrolleras med hjälp av en standard impedansmätare och boxen bör kontrolleras för läckage under vattnet. Denna metod kan ändras för att fungera med många vattenlevande djur så länge de är stora nog att hålla systemet. Detta gör det möjligt att studera den neurala mekanism som ligger till grund för deras beteende.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Storskalig inspelning av nervceller av lös Silicon sönder i Agera Gnagare

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

Bakåtsträvande Fluorescerande märkning Tillåter Riktade Extracellular Single-enhet Inspelning från identifierade nervceller<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

Framhjärna Elektrofysiologiska inspelning i larver Zebrafish

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

Inspelning elektrisk aktivitet från Identifierade nervceller i den intakta hjärnan av transgen 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

Långsiktig Behavioral Spårning av fritt Simning 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

Elektrofysiologiska inspelning i hjärnan i Intact vuxna 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

Inspelning enstaka nervceller &#39;Action Potentials från fritt rörliga Duvor Över tre stadier av lärande

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

Extracellulär Wire Tetrode inspelning i hjärnan av Fritt Walking 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 ...