Name: construction of local field potential microelectrodes for in vivo recordings from multiple brain structures simultaneously
Uploaded: 2022-03-14T15:00:00
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Questo lavoro è stato supportato dal National Institute of Health (RO1 NS120945, R37NS119012 to JK) e dall'UVA Brain Institute.

Il presente lavoro è approvato dal Comitato per la cura e l'uso degli animali dell'Università della Virginia. Per gli esperimenti sono stati utilizzati topi C57Bl/6 di entrambi i sessi (7-12 settimane). Gli animali sono stati mantenuti su un ciclo di luce di 12 ore / 12 ore di buio e hanno avuto accesso ad libitum al cibo e all'acqua.
1. Costruzione di microelettrodi
<ol><li>Per costruire i microelettrodi, utilizzare filo di nichel-cromo rivestito di diamemetico d...

<ol>
	<li>Buzs&#225;ki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+extracellular+fields+and+currents-EEG,+ECoG,+LFP+and+spikes.">The origin of extracellular fields and currents-EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13, 407-420 (2012).</li><li>Hubel, D. H., Wiesel, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Receptive+fields+of+single+neurones+in+the+cat's+striate+cortex.">Receptive fields of single neurones in the cat's striate cortex.</a> The Journal of Physiology. 148 (3), 574-591 (1959).</li><li>O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Place+units+in+the+hippocampus+of+the+freely+moving+rat.">Place units in the hippocampus of the freely moving rat.</a> Experimental Neurology. 51 (1), 78-109 (1976).</li><li>Fyhn, M., Molden, S., Witter, M. P., Moser, E. I., Moser, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+representation+in+the+entorhinal+cortex.">Spatial representation in the entorhinal cortex.</a> Science. 305 (5688), 1258-1264 (2004).</li><li>Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles.">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nature Neuroscience. 7, 446-451 (2004).</li><li>Buckmaster, P. S., Edward Dudek, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+intracellular+analysis+of+granule+cell+axon+reorganization+in+epileptic+rats.">In vivo intracellular analysis of granule cell axon reorganization in epileptic rats.</a> Journal of Neurophysiology. 81 (2), 712-721 (1999).</li><li>Driscoll, N., 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=Multimodal+in+vivo+recording+using+transparent+graphene+microelectrodes+illuminates+spatiotemporal+seizure+dynamics+at+the+microscale.">Multimodal in vivo recording using transparent graphene microelectrodes illuminates spatiotemporal seizure dynamics at the microscale.</a> Communications Biology. 4, 1-14 (2021).</li><li>Roy, D. S., 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=Memory+retrieval+by+activating+engram+cells+in+mouse+models+of+early+Alzheimer's+disease.">Memory retrieval by activating engram cells in mouse models of early Alzheimer's disease.</a> Nature. 531, 508-512 (2016).</li><li>Igarashi, K. M., Lu, L., Colgin, L. L., Moser, M. B., Moser, E. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordination+of+entorhinal-hippocampal+ensemble+activity+during+associative+learning.">Coordination of entorhinal-hippocampal ensemble activity during associative learning.</a> Nature. 510, 143-147 (2014).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+animal+perfusion+fixation+for+rodents.">Whole animal perfusion fixation for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).</li><li>Brodovskaya, A., Shiono, S., Kapur, 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+the+basal+ganglia+and+indirect+pathway+neurons+during+frontal+lobe+seizures.">Activation of the basal ganglia and indirect pathway neurons during frontal lobe seizures.</a> Brain. 144 (7), 2074-2091 (2021).</li><li>Ren, X., Brodovskaya, A., Hudson, J. L., Kapur, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Connectivity+and+neuronal+synchrony+during+seizures.">Connectivity and neuronal synchrony during seizures.</a> The Journal of Neuroscience. 41 (36), 7623-7635 (2021).</li><li>Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+microdrive+arrays+for+chronic+neural+recordings+in+awake+behaving+mice.">Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (77), e50470 (2013).</li></ol>

Storicamente, gli array di microelettrodi sono stati ampiamente utilizzati per registrare l'attività neuronale da una specifica regione cerebrale di interesse 2,3,4,5,6,7,8,9,13. Tuttavia, il nostro facile design a microe...

I potenziali di campo locale (LFP) sono i potenziali elettrici registrati dallo spazio extracellulare nel cervello. Sono generati da squilibri di concentrazione ionica al di fuori dei neuroni e rappresentano l'attività di una piccola popolazione localizzata di neuroni, consentendo di monitorare con precisione l'attività di una specifica regione del cervello rispetto alle registrazioni EEG su macroscala1. Come stima, i microelettrodi LFP separati da 1 mm corrispondono a due popolazioni di neuroni completamente diverse. Mentre il segnale EEG viene filtrato dal tessuto cerebrale, dal liquido cerebrospinale, dal cranio, dai muscoli e dalla pelle, il segnale LFP è un marcatore affidabile dell'attività neuronale locale1.
I ricercatori hanno spesso bisogno di registrare simultaneamente LFP da diverse strutture cerebrali, ma gli array di microelettrodi disponibili in commercio spesso non offrono tale flessibilità. Qui, il presente protocollo descrive microelettrodi completamente personalizzabili e facilmente costruibili per registrare simultaneamente LFP da qualsiasi regione del cervello desiderata a diverse profondità. Sebbene gli LFP siano stati ampiamente utilizzati per registrare l'attività neuronale di una specifica regione del cervello 2,3,4,5,6,7,8,9, l'attuale design facilmente personalizzabile consente di registrare LFP da qualsiasi regione cerebrale superficiale o profonda multipla 11,12 . Il protocollo può anche essere modificato per costruire qualsiasi array di microelettrodi desiderato determinando le coordinate stereotassiche delle regioni del cervello e assemblando l'array di conseguenza. Questi microelettrodi con una frequenza di campionamento di 10 kHz e una resistenza di 60-70 kΩ (lunghezza 2 cm) ci consentono di registrare LFP con precisione al millisecondo. I dati possono quindi essere amplificati da un amplificatore a 16 canali, filtrati (passa basso 1 Hz, passaggio alto 5 kHz) e digitalizzati.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Amplifier 16-Channel</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>Model 3600</td>
			<td>Amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cranioplasty cement</td>
			<td>Coltene</td>
			<td>Perm Reeline/Repair Resin Type II Class I Shade - Clear</td>
			<td>Cement to hold microelectrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryostat Microtome</td>
			<td>Precisionary</td>
			<td>CF-6100</td>
			<td>To slice brain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamel-coatednickel-chromium wire</td>
			<td>Johnson Matthey Inc.</td>
			<td>50 &#181;m</td>
			<td>Microelectrode wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dremel</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>300 Series</td>
			<td>To drill holes in mouse skull</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>CEC Corp</td>
			<td>C-POXY 5</td>
			<td>Fast setting adhesive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostat</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>To hold the headset</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>To hold microelectrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ-10</td>
			<td>To see alignment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ohmmeter</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>To measurre resistance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pins (Headers and matching Sockets)</td>
			<td>Mill-Max</td>
			<td>Interconnects, 833 series, 2 mm grid gull wing surface mount headers and sockets</td>
			<td>To attach microelectrodes to</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymicro Tubing Kit</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td>ID 100 &#177; 04 &#181;m, OD 164 &#177; 06 &#181;m, coating thickness 12 &#181;m</td>
			<td>Glass tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Stimulator</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>Model 2100</td>
			<td>To mark the microelectrode location at the end of the recordings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>To cut microelectrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superglue</td>
			<td>Gorilla</td>
			<td></td>
			<td>Adhesive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thick wire 0.008 in. &#8211; 0.011 in.</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>791900</td>
			<td>Tick wire to hold the microelectrode array</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin wire 0.005 in. - 0.008 in.</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>791400</td>
			<td>Thin wire for reference and ground</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of local field potential microelectrodes for in vivo recordings from multiple brain structures simultaneously

I ricercatori hanno spesso bisogno di registrare i potenziali di campo locali (LFP) contemporaneamente da diverse strutture cerebrali. La registrazione da più regioni cerebrali desiderate richiede diversi progetti di microelettrodi, ma gli array di microelettrodi disponibili in commercio spesso non offrono tale flessibilità. Qui, il presente protocollo delinea la progettazione semplice di array di microelettrodi su misura per registrare LFP da più strutture cerebrali contemporaneamente a diverse profondità. Questo lavoro descrive la costruzione dei microelettrodi bilaterali corticali, striatali, ventrolaterali e ninigrali come esempio. Il principio di progettazione delineato offre flessibilità e i microelettrodi possono essere modificati e personalizzati per registrare LFP da qualsiasi struttura calcolando le coordinate stereotassiche e cambiando rapidamente la costruzione di conseguenza per indirizzare diverse regioni del cervello in topi liberamente mobili o anestetizzati. L'assemblaggio del microelettrodo richiede strumenti e forniture standard. Questi array di microelettrodi personalizzati consentono agli investigatori di progettare facilmente array di microelettrodi in qualsiasi configurazione per tracciare l'attività neuronale, fornendo registrazioni LFP con risoluzione al millisecondo.

In questo lavoro, i microelettrodi LFP sono stati utilizzati per mappare la diffusione del sequestro attraverso i gangli della base11. Le registrazioni LFP simultanee sono state eseguite dalla corteccia premotoria destra (dove si trovava il focus delle convulsioni) e dal VL, striato e SNR sinistro (Figura 4). L'inizio del sequestro è stato identificato come deflessione della traccia di tensione almeno il doppio della linea di base (Figura 4A</str...

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Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously

Il presente protocollo descrive la costruzione di array di microelettrodi su misura per registrare i potenziali di campo locale in vivo da più strutture cerebrali contemporaneamente.

Costruzione di microelettrodi potenziali di campo locale per registrazioni in vivo da più strutture cerebrali contemporaneamente

Researchers often need to record local field potentials (LFPs) simultaneously from several brain structures. Recording from multiple desired brain regions ...

I ricercatori hanno spesso bisogno di registrare i potenziali sul campo locale da più strutture contemporaneamente. Il nostro facile design a microelettrodi ci consente di registrare LFP da diverse strutture cerebrali a diverse profondità contemporaneamente. I microelettrodi disponibili in commercio spesso mancano di flessibilità e non consentono di registrare da più strutture cerebrali.Il nostro design a microelettrodo consente di modificare facilmente la costruzione per adattarla a qualsiasi struttura desiderata. Inizia prendendo un filo di nichel cromo rivestito dianale di 50 micrometri di diametro. Fissare un'estremità del filo sul retro della piattaforma e avvolgere il filo tre volte attorno alla manopola più vicina sulla piattaforma.Allungare il filo attorno alla seconda manopola più lontana per creare due loop tra le manopole. Avvolgere il filo altre tre volte attorno alla prima manopola per fissare il filo in posizione e fissare l'estremità sul retro della piattaforma. Posizionare le barre di tensione sotto i fili con il nastro avvolto intorno a loro.Usando un microscopio e una pinza fine, crea uno spazio di tre millimetri tra i fili per produrre microelettrodi del nucleo corticale, ventrale-laterale, talamico o uno spazio di 4,5 millimetri per produrre microelettrodi striato-nidrali. Se l'ingrandimento viene utilizzato al microscopio, assicurarsi di calcolare e regolare la differenza di ingrandimento e la distanza effettiva tra i fili. Taglia quattro piccoli pezzi di plastica spessa 0,5 millimetri di circa sei millimetri di larghezza e tre millimetri di altezza.Applicare la colla sulla plastica. Posizionare i pezzi di plastica a circa un centimetro di distanza dal centro del filo, che è a un centimetro di distanza dalla barra di tensione. Rimuovere la colla in eccesso con un batuffolo di cotone.Dopo che la colla si asciuga, tagliare il filo usando forbici fini. Tagliare quattro tubi di vetro da sette millimetri utilizzando un kit disponibile in commercio e inserire il filo dell'elettrodo nei tubi di vetro. Metti la colla alla base dei tubi di vetro per collegarli alla plastica.Attendere che la colla si asciughi, quindi tagliare i tubi e i fili di vetro usando un bisturi. Usa la super colla per attaccare le materie plastiche nell'ordine desiderato delle regioni target. Applicare resina epossidica intorno alla plastica per legare insieme gli elettrodi.Prendi un filo spesso e fai un anello su un'estremità, immergi il cappio nella soluzione epossidica e posizionalo sulla plastica, assicurandoti che il filo spesso sia piatto in modo che questo filo possa essere usato come maniglia. Tagliare il filo a due centimetri. Raggruppa i fili e raschia via un millimetro delle estremità isolate con un bisturi.Piegare gli elettrodi corticali e separare i fili. Usando una pinza fine, fai un anello alla fine di ogni filo. Tenere in mano un auricolare a 10 pin con un emostato e utilizzare l'estremità in legno di un batuffolo di cotone per applicare quantità minime di flusso sui perni.Usando l'estremità in legno del batuffolo di cotone, applicare il flusso agli anelli del filo. Saldare i passanti del filo all'auricolare a 10 pin. Asciugare l'auricolare per evitare cortocircuiti tra i pin.Prendi un filo sottile di circa 0,05 a 0,008 pollici per i fili di riferimento e di terra e rimuovi la plastica da un'estremità. Fai un anello sull'altra estremità del filo. Saldare il lato spogliato dei fili di riferimento e di terra ai rispettivi perni.Tenendo il filo spesso, applicare il cemento cranioplastico attorno ai microelettrodi, specialmente dove i fili si collegano ai perni. Evitare di toccare le estremità dell'elettrodo effettivo con il cemento. Dopo che il cemento si asciuga, metti la resina epossidica alla base dei tubi di vetro, i fili del microelettrodo striatale e intorno all'intero elettrodo.Evitare di toccare le estremità dell'elettrodo con resina epossidica. Le registrazioni del potenziale di campo locale sono state eseguite dalla corteccia pre-motoria destra, dal VL sinistro, dallo striato e dall'SNR. L'inizio del sequestro è stato identificato come una deflessione della traccia di tensione almeno il doppio della linea di base.Il grafico dello spettro di potenza mostra la distribuzione della frequenza per le registrazioni potenziali locali registrate. Le latenze di insorgenza delle crisi possono essere confrontate tra ciascuna struttura con precisione al millisecondo. Un impulso di corrente è stato applicato alla fine delle registrazioni per contrassegnare e confermare la posizione delle punte degli elettrodi che formano la lesione.Se i microelettrodi sono costruiti per diverse strutture cerebrali, ricorda di modificare gli spazi tra i fili in base alle coordinate stereotassiche della struttura desiderata. Posizionare gli elettrodi della struttura profonda nei tubi di vetro e regolare le lunghezze dei microelettrodi. Quindi, allegare le materie plastiche nell'ordine richiesto.

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