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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Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde (RO1 NS120945, R37NS119012 para JK) e pelo Instituto do Cérebro uva.

O presente trabalho é aprovado pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais da Universidade da Virgínia. C57Bl/6 camundongos de ambos os sexos (7-12 semanas) foram usados para os experimentos. Os animais foram mantidos em um ciclo escuro de 12h/12h e tiveram acesso a ad libitum a alimentos e água.
1. Construção de microeletrodo
<ol><li>Para construir os microeletrodos, utilize 50 μm (diâmetro) de fio de níquel-cromo revestido de diamel (ver Tabela de Ma...

<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>

Historicamente, as matrizes de microeletrodos têm sido amplamente utilizadas para registrar atividade neuronal de uma região cerebral específica de interesse 2,3,4,5,6,7,8,9,13. No entanto, nosso design fácil de microe...

Os potenciais de campo locais (LFPs) são os potenciais elétricos registrados a partir do espaço extracelular no cérebro. Eles são gerados por desequilíbrios de concentração de íons fora dos neurônios e representam a atividade de uma pequena população localizada de neurônios, permitindo monitorar precisamente a atividade de uma região cerebral específica em comparação com as gravações de EEG de macroescala1. Como estimativa, as microeletrões LFP separadas por 1 mm correspondem a duas populações completamente diferentes de neurônios. Enquanto o sinal EEG é filtrado por tecido cerebral, fluido cefalorraquidiano, crânio, músculo e pele, o sinal LFP é um marcador confiável da atividade neuronal local1.
Os pesquisadores muitas vezes precisam gravar LFPs simultaneamente de várias estruturas cerebrais, mas matrizes de microeletrodos disponíveis comercialmente muitas vezes não oferecem tal flexibilidade. Aqui, o presente protocolo descreve microeletrodos totalmente personalizáveis e facilmente construídos para registrar simultaneamente LFPs de qualquer região cerebral desejada em diferentes profundidades. Embora os LFPs tenham sido amplamente usados para registrar a atividade neuronal de uma região cerebral específica 2,3,4,5,6,7,8,9, o design personalizável atual permite registrar LFPs de várias regiões cerebrais superficiais ou profundas 11,12 . O protocolo também pode ser modificado para construir qualquer matriz de microeletrodos desejada, determinando coordenadas estereoléxicas das regiões cerebrais e montando a matriz de acordo. Estes microeletrodos com uma taxa de amostragem de 10 kHz e resistência de 60-70 kΩ (2 cm de comprimento) permitem gravar LFPs com precisão de milissegundos. Os dados podem então ser amplificados por um amplificador de 16 canais, filtrado (low pass 1 Hz, high pass de 5 kHz) e digitalizado.

<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

Os pesquisadores muitas vezes precisam registrar potenciais de campo locais (LFPs) simultaneamente a partir de várias estruturas cerebrais. A gravação de várias regiões cerebrais desejadas requer diferentes projetos de microeletrodos, mas matrizes de microeletrodos disponíveis comercialmente muitas vezes não oferecem tal flexibilidade. Aqui, o presente protocolo descreve o design simples de matrizes de microeletrodos feitos sob medida para registrar LFPs de múltiplas estruturas cerebrais simultaneamente em diferentes profundidades. Este trabalho descreve como exemplo a construção dos microeletrorgéticos cortical, estiregal, ventrolateral e nigral. O princípio de design delineado oferece flexibilidade, e os microeletrodos podem ser modificados e personalizados para gravar LFPs de qualquer estrutura, calculando coordenadas estereoléxicas e mudando rapidamente a construção de acordo com diferentes regiões cerebrais em camundongos livremente móveis ou anestesiados. O conjunto de microeletrísmo requer ferramentas e suprimentos padrão. Essas matrizes personalizadas de microeletrorosão permitem que os pesquisadores projetem facilmente matrizes de microeletrodos em qualquer configuração para rastrear a atividade neuronal, fornecendo gravações LFP com resolução de milissegundos.

Neste trabalho, as microeletroletórias LFP foram utilizadas para mapear a apreensão espalhada pelo gânglio basal11. Foram realizadas gravações simultâneas de LFP a partir do córtex pré-motor direito (onde estava o foco da convulsão) e da VL esquerda, estriatum e SNR (Figura 4). O início da convulsão foi identificado como deflexão do traço de tensão pelo menos duas vezes a linha de base (Figura 4A, seta vermelha). O gráfico ...

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

O presente protocolo descreve a construção de matrizes de microeletrodos personalizadas para registrar potenciais de campo locais in vivo a partir de múltiplas estruturas cerebrais simultaneamente.

Construção de microeletrodos potenciais de campo local para gravações in vivo de múltiplas estruturas cerebrais simultaneamente

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

Os pesquisadores muitas vezes precisam registrar potenciais de campo locais a partir de múltiplas estruturas ao mesmo tempo. Nosso design fácil de microeletrodes nos permite gravar LFPs de várias estruturas cerebrais em diferentes profundidades simultaneamente. Microeletros disponíveis comercialmente muitas vezes carecem de flexibilidade e não permitem gravar a partir de múltiplas estruturas cerebrais.Nosso projeto de microeletrodo permite modificar facilmente a construção para se adequar a qualquer estrutura desejada. Comece tomando um fio de cromo de níquel revestido de dianal de 50 micrômetros de diâmetro. Grave uma extremidade do fio na parte de trás da plataforma e enrole o fio três vezes ao redor do botão mais próximo da plataforma.Estique o fio ao redor do segundo botão mais distante para fazer dois loops entre os botões. Enrole o fio mais três vezes ao redor do primeiro botão para fixar o fio no lugar e tape a extremidade na parte de trás da plataforma. Coloque as barras de tensão sob os fios com a fita enrolada em volta delas.Usando um microscópio e fórceps finos, faça uma diferença de três milímetros entre os fios para fazer microeletrodos corticais, ventral-laterais, de núcleo talâmico ou uma lacuna de 4,5 milímetros para fazer microeletrodos estriais-nidral. Se a ampliação for usada no microscópio, certifique-se de calcular e ajustar para a diferença na ampliação e a distância real entre os fios. Corte quatro pequenos pedaços de plástico de 0,5 milímetros de espessura aproximadamente seis milímetros de largura e três milímetros de altura.Aplique cola no plástico. Coloque as peças de plástico aproximadamente um centímetro de distância do meio do fio, que está a um centímetro da barra de tensão. Remova o excesso de cola com um cotonete.Depois que a cola secar, corte o fio usando uma tesoura fina. Corte quatro tubos de vidro de sete milímetros usando um kit comercialmente disponível e insira o fio de eletrodo nos tubos de vidro. Coloque a cola na base dos tubos de vidro para conectá-los ao plástico.Espere até a cola ser, depois corte os tubos de vidro e os fios usando um bisturi. Use super cola para fixar plásticos na ordem desejada das regiões-alvo. Aplique resina epóxi ao redor do plástico para unir os eletrodos.Pegue um fio grosso e faça um loop em uma extremidade, mergulhe o laço na solução epóxi e coloque-o sobre o plástico, garantindo que o fio grosso esteja deitado plano para que este fio possa ser usado como uma alça. Corte o fio para dois centímetros. Agrupar os fios e raspar um milímetro das extremidades isoladas com um bisturi.Dobre os eletrodos corticais e separe os fios. Usando fórceps finos, faça um loop na extremidade de cada fio. Segure um fone de ouvido de 10 pinos com um hemosta e use a extremidade de madeira de um cotonete de algodão para aplicar quantidades mínimas de fluxo nos pinos.Usando a extremidade de madeira do cotonete, aplique fluxo nas alças do fio. Soldar os laços de fio para o fone de ouvido de 10 pinos. Seque o fone de ouvido para evitar um curto-circuito entre os pinos.Pegue um fio fino de cerca de 0,05 a 0,008 polegadas para referência e fios de terra e retire o plástico de uma extremidade. Faça um loop na outra extremidade do fio. Soldar o lado despojado da referência e fios de terra para seus respectivos pinos.Segurando o fio grosso, aplique cimento cranioplastia ao redor dos microeletrous, especialmente quando os fios se conectam aos pinos. Evite tocar nas extremidades reais do eletrodo com o cimento. Depois que o cimento secar, coloque resina epóxi na base dos tubos de vidro, fios de microeletroderna escorestar, e ao redor de todo o eletrodo.Evite tocar nas extremidades do eletrodo com resina epóxi. Gravações potenciais de campo locais foram realizadas a partir do córtex pré-motor direito, da VL esquerda, do estriato e do SNR. O início da convulsão foi identificado como uma deflexão do traço de tensão pelo menos o dobro da linha de base.O gráfico do espectro de energia mostra a distribuição de frequência para as gravações potenciais locais gravadas. Latências de início de convulsão podem ser comparadas entre cada estrutura com precisão de milissegundo. Um pulso de corrente foi aplicado no final das gravações para marcar e confirmar a localização das pontas dos eletrodos formando a lesão.Se os microeletrodos forem construídos para diferentes estruturas cerebrais, lembre-se de modificar as lacunas entre os fios de acordo com as coordenadas estereotáticas da estrutura desejada. Coloque os eletrodos da estrutura profunda nos tubos de vidro e ajuste os comprimentos dos microeletrodos. Em seguida, conecte os plásticos na ordem necessária.

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