Name: construction of local field potential microelectrodes for in vivo recordings from multiple brain structures simultaneously
Uploaded: 2022-03-14T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously at JoVE.com

Эта работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения (RO1 NS120945, R37NS119012 to JK) и Институтом мозга UVA.

Настоящая работа одобрена Комитетом по уходу и использованию животных Университета Вирджинии. Для экспериментов использовали мышей C57Bl/6 обоих полов (7-12 недель). Животные содержались в 12-часовом светлом / 12-часовом темном цикле и имели доступ ad libitum к пище и воде.
1. ...

<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>

Исторически сложилось так, что микроэлектродные массивы широко использовались для записи активности нейронов из определенной области мозга, представляющей интерес 2,3,4,5,6,7,8,9,13.<s...

Локальные полевые потенциалы (LFP) — это электрические потенциалы, записанные из внеклеточного пространства мозга. Они генерируются дисбалансом концентрации ионов вне нейронов и представляют собой активность небольшой, локализованной популяции нейронов, что позволяет точно контролировать активность конкретной области мозга по сравнению с макромасштабными записями ЭЭГ1. По оценкам, микроэлектроды LFP, разделенные 1 мм, соответствуют двум совершенно разным популяциям нейронов. В то время как сигнал ЭЭГ фильтруется тканью мозга, спинномозговой жидкостью, черепом, мышцами и кожей, сигнал LFP является надежным маркером местной нейронной активности1.
Исследователям часто необходимо одновременно записывать LFP из нескольких структур мозга, но коммерчески доступные микроэлектродные массивы часто не предлагают такой гибкости. Здесь настоящий протокол описывает полностью настраиваемые, легко построенные микроэлектроды для одновременной записи LFP из любой желаемой области мозга на разной глубине. Хотя LFP широко используются для записи нейронной активности определенной области мозга 2,3,4,5,6,7,8,9, текущий простой настраиваемый дизайн позволяет записывать LFP из любых множественных поверхностных или глубоких областей мозга 11,12 . Протокол также может быть модифицирован для построения любого желаемого микроэлектродного массива путем определения стереотаксических координат областей мозга и сборки массива соответствующим образом. Эти микроэлектроды с частотой дискретизации 10 кГц и сопротивлением 60-70 кОм (длина 2 см) позволяют записывать LFP с точностью до миллисекунд. Затем данные могут быть усилены 16-канальным усилителем, отфильтрованы (нижние частоты 1 Гц, высокие частоты 5 кГц) и оцифрованы.

<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

Исследователям часто необходимо регистрировать локальные полевые потенциалы (LFP) одновременно из нескольких структур мозга. Запись из нескольких желаемых областей мозга требует различных конструкций микроэлектродов, но коммерчески доступные микроэлектродные массивы часто не предлагают такой гибкости. Здесь настоящий протокол описывает простую конструкцию изготовленных на заказ микроэлектродных массивов для записи LFP из нескольких структур мозга одновременно на разных глубинах. В данной работе описывается построение двустороннего кортикального, полосатого, вентролатерального таламического и нигрального микроэлектродов в качестве примера. Изложенный принцип проектирования обеспечивает гибкость, а микроэлектроды могут быть модифицированы и настроены для записи LFP из любой структуры путем вычисления стереотаксических координат и быстрого изменения конструкции соответственно для нацеливания на различные области мозга у свободно движущихся или анестезированных мышей. Для микроэлектродной сборки требуются стандартные инструменты и расходные материалы. Эти пользовательские микроэлектродные массивы позволяют исследователям легко проектировать микроэлектродные массивы в любой конфигурации для отслеживания активности нейронов, обеспечивая записи LFP с миллисекундным разрешением.

В этой работе микроэлектроды LFP использовались для картирования припадка, распространяющегося через базальные ганглии11. Одновременные записи LFP выполнялись из правой премоторной коры (где был очаг судорог) и левой ВЛ, полосатого тела и SNR (рисунок 4). Начало ?...

Watch this Scientific Journal Video about Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously at JoVE.com

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

Настоящий протокол описывает построение специально изготовленных микроэлектродных массивов для записи локальных потенциалов поля in vivo от нескольких структур мозга одновременно.

Построение микроэлектродов локального потенциала поля для записи in vivo из нескольких структур мозга одновременно

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

Исследователям часто приходится регистрировать локальные полевые потенциалы из нескольких структур одновременно. Наша простая микроэлектродная конструкция позволяет нам записывать LFP из нескольких структур мозга на разной глубине одновременно. Коммерчески доступные микроэлектроды часто не обладают гибкостью и не позволяют записывать из нескольких структур мозга.Наша микроэлектродная конструкция позволяет легко модифицировать конструкцию в соответствии с любой желаемой структурой. Начните с никель-хромовой проволоки диаметром 50 микрометров. Прикрепите один конец провода к задней части платформы и обмотайте провод три раза вокруг ближайшей ручки на платформе.Растяните проволоку вокруг самой дальней второй ручки, чтобы сделать две петли между ручками. Оберните проволоку еще три раза вокруг первой ручки, чтобы закрепить провод на месте и заклеить конец в задней части платформы. Поместите натяжные стержни под провода с обмотанной вокруг них лентой.Используя микроскоп и тонкие щипцы, сделайте либо трехмиллиметровый зазор между проводами, чтобы сделать корковые, вентрально-боковые, таламические микроэлектроды ядра, либо 4,5-миллиметровый зазор, чтобы сделать стриатально-нидральные микроэлектроды. Если на микроскопе используется увеличение, убедитесь, что вычислите и отрегулируйте разницу в увеличении и фактическое расстояние между проводами. Вырежьте четыре небольших кусочка пластика толщиной 0,5 миллиметра примерно шесть миллиметров в ширину и три миллиметра в высоту.Нанесите клей на пластик. Поместите пластиковые куски примерно на один сантиметр от середины проволоки, которая находится на расстоянии одного сантиметра от натяжного стержня. Удалите излишки клея ватным тампоном.После того, как клей высохнет, отрежьте проволоку тонкими ножницами. Вырежьте четыре семимиллиметровые стеклянные трубки, используя коммерчески доступный комплект, и вставьте электродную проволоку в стеклянные трубки. Положите клей на основание стеклянных трубок, чтобы соединить их с пластиком.Подождите, пока клей высохнет, затем разрежьте стеклянные трубки и провода с помощью скальпеля. Используйте суперклей для крепления пластмасс в нужном порядке целевых областей. Нанесите эпоксидную смолу вокруг пластика, чтобы связать электроды вместе.Возьмите толстую проволоку и сделайте петлю на одном конце, окуните петлю в эпоксидный раствор и поместите ее на пластик, убедившись, что толстая проволока лежит плоско, чтобы эту проволоку можно было использовать в качестве ручки. Отрежьте проволоку на два сантиметра. Сгруппируйте провода и соскоблите один миллиметр изолированных концов скальпелем.Согните корковые электроды и отделите провода. Используя тонкие щипцы, сделайте петлю на конце каждой проволоки. Держите 10-контактную гарнитуру с гемостатом и используйте деревянный конец ватного тампона, чтобы нанести минимальное количество флюса на булавки.Используя деревянный конец ватного тампона, нанесите флюс на проволочные петли. Припаяйте петли провода к 10-контактной гарнитуре. Высушите гарнитуру, чтобы предотвратить короткое замыкание между контактами.Возьмите тонкую проволоку размером от 0,05 до 0,008 дюйма для эталонных и заземляющих проводов и снимите пластик с одного конца. Сделайте петлю на другом конце провода. Припаяйте зачищенную сторону опорного и заземляющего проводов к соответствующим контактам.Удерживая толстую проволоку, нанесите цемент для краниопластики вокруг микроэлектродов, особенно там, где провода соединяются со штифтами. Избегайте прикосновения к фактическим торцам электрода с цементом. После того, как цемент высохнет, положите эпоксидную смолу на основание стеклянных трубок, стриатальные микроэлектродные провода и вокруг всего электрода.Избегайте прикосновения к торцам электрода эпоксидной смолой. Локальные записи потенциала поля были выполнены из правой предмоторной коры, левого VL, полосатого тела и SNR. Начало захвата было идентифицировано как отклонение следа напряжения, по крайней мере, в два раза выше базового уровня.График спектра мощности показывает распределение частот для записанных локальных потенциальных записей. Задержки начала судорог можно сравнить между каждой структурой с точностью до миллисекунд. Импульс тока был применен в конце записи, чтобы отметить и подтвердить местоположение кончиков электродов, образующих поражение.Если микроэлектроды построены для разных структур мозга, не забудьте изменить промежутки между проводами в соответствии со стереотаксическими координатами желаемой структуры. Поместите электроды глубокой структуры в стеклянные трубки и отрегулируйте длину микроэлектродов. Затем прикрепите пластик в необходимом порядке.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

Single-единицы В естественных условиях Записи из зрительных нервов Крысы

Information about the visual world is transmitted to the brain in sequences of action potentials in retinal ganglion cell axons that make up the optic ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Функциональные нейровизуализации с использованием ультразвуковых Гематоэнцефалический Разрушение барьеров и марганца-МРТ

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

Проектирование и монтаж Сверхлегкий моторизованная Microdrive при хронических нейронных Recordings у мелких животных

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Парные Целые Записи Сотовые в Органотипической срезов гиппокампа

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct ...

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Электрофизиологический метод записи цельного клеточного напряжения<em&gt; Drosophila</em&gt; Фоторецепторы

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

острый<em&gt; В Виво</em&gt; Электрофизиологические записи локальных полевых потенциалов и многоуровневой активности по пути гиперперспекции у анестезированных крыс

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Параллельная запись совместно локализованных электроэнцефалография и потенциал местных полевых грызунов

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Одновременной записи корковых местных потенциалов поля, электрокардиограмма, электромиограммы и дыхательный ритм от свободно движущихся крыса

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

В естественных условиях Электрофизиологические измерения потенциал действия соединения мышц от передних конечностей в моделях мыши дегенерации двигательного нейрона

Assessing the functionality of the nerve axon provides detailed information on the progression of neuromuscular disorders. Electrophysiological recordings ...

Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

Оценка латерализации полушария с двусторонней локальной полевой потенциальной записью во вторичном моторном кортексе мышей

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical ...