Multi-contact kullanarak Yerel Ağ İşleme incelenmesi Laminer Elektrot Kayıt

Bu prosedürün genel amacı, primer görsel korteksin farklı kortikal katmanlarındaki bireysel nöronların ve lokal alan potansiyellerinin duyusal bilgiyi nasıl kodladığını incelememize olanak tanıyan metodolojiyi tanımlamaktır. Prosedür, bilgisayar kontrollü mikro sürücü sisteminin kurulumunun açıklanması ve primer görsel korteksteki kayıtlar için çok kontaklı laminer elektrot kullanımı ile başlar.

Bir sonraki adım, elektrot hedef beyin bölgesine ilerletildikten sonra bir uyandırılmış yanıt potansiyeli paradigması uygulamaktır. Bunu takiben, senkron kaynak konfigürasyonu ile birlikte, polarite inversiyonuna göre kortikal tabakaları belirlemek için akım kaynak yoğunluğu analizi kullanılır. Prosedürün son adımı, reseptif alan haritalaması yapmak ve görsel stimülasyona yanıt olarak nöral aktivitedeki farklılıkları analiz etmektir.

Nihayetinde, duyusal bilgilerin kodlanmasındaki katman spesifik değişimleri gösteren sonuçlar elde edilebilir. Merhaba, benim adım Sarah Eagleman ve Houston'daki Texas Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde lisansüstü öğrencisiyim. Bu tekniğin çok elektrotlu diziler gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, U probun tek bir penetrasyonda korteksin birçok milimetresi boyunca nöral aktiviteyi eş zamanlı olarak kaydedebilmesidir.

Merhaba, benim adım Brian Hansen. Houston'daki Teksas Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde çalışan bir lisansüstü öğrencisiyim. Bu yöntem, bilginin laminer spesifik bir şekilde işlenip işlenmediğini ve nasıl işlendiğini araştırarak nörobilim alanındaki temel sorulara yanıt verebilir.

Öncelikle isim elektrot sürücü düzeneğini oluşturmak için; kılavuz tüpler, kılavuz tel, tam Dremel seti, isim aletleri ve parçaları ile U probu dahil olmak üzere gerekli araç ve parçaları hazırlayın. Kayıt cihazına takıldığında, duraya zarar vermeden üzerinde durabilecek uzunlukta olacak şekilde kılavuz tüplerini ölçün. Ardından, kayıt odasının derinliğini ölçtükten sonra, kılavuz tüplerini keserken yaklaşık beş ila yedi santimetrelik ölçülen uzunlukta kesin.

Tüpün içine hiçbir metal parçacığının girmediğinden emin olmaya çalışın. Tüp içindeki metal parçacıklarını temizlemek için kılavuz tüpün iç çapından daha küçük, sert bir tel kullanın. Ardından, isim ızgarasını isim tabanına yerleştirin.

Kelepçe vidasını ve ızgara vidasını sıkın. Ardından kayıt yapılacak ilgi alanını belirleyin ve mikro sürücü kulelerini bu bölgenin üzerine konumlandırın. İlgi alanı belirlendikten sonra, kılavuz tüpü ızgaranın altından, örnek odasının yaklaşık bir ila iki milimetre dışına çıkana kadar ilerletin.

Ardından, her bir NA mikro sürücü kulesine iki adet klemps takın. Üst klempsi bir motor sürerken, alt klemps ya sabitlenebilir ya da gevşek bırakılabilir. Üst klemps, U probunun güçlendirme tüpüne tutturulur.

Alt klempi kılavuz tüpe takın ve kılavuz tüpü sabitlemek için az miktarda hızlı yapıştırıcı uygulayın. İki klempi sistem için stabilite ve hassasiyet sağlar. U probunun ucunu dikkatlice kılavuz tüpün üst kısmıyla hizalayın ve kuleyi ana tabana sabitleyebilene kadar U probunu kılavuz tüpün içinden geçirin.

U probu veya kılavuz tüp üzerinde ek bir gerginlik oluşmaması için kule konumunu başparmak vidası ile ayarlayın. İsim sistemini silindir tabanına yerleştirin ve motor kablolarını ilgili kulelere bağlayın. Birden fazla kule kullanılıyorsa, motor kabloları ile kulelerin ayırt edilmesine yardımcı olmak için renk kodlu plastik kelepçeler kullanılır; U probunu ilerletmeye başlamak için isim yazılım programını kullanın, bunu ya U probunu otomatik olarak ilgili konuma ilerleten bir hedef konum belirleyerek ya da isim yazılım arayüzündeki aşağı butonuna tıklayarak yapın, U probunun ucunun en az 10 millimeters kısmının kılavuz tüp boyunca isim odasının sonunu geçecek şekilde ilerlemesini sağlayın.

U probunu, isim tabanını implante edilmiş kayıt odasına takmadan önce 20 ila 30 dakika boyunca metro tarafı aktive aldehit çözeltisine yerleştirerek sterilize edin. Ardından, U probunu ve isim tabanını steril su sıfır ile durulayın. U probunu, ucu kılavuz tüpün hemen içinde kalacak şekilde geri çekerek isim yazılım konumlarını belirleyin.

Tüm pozisyonları sıfırlamak için "Click zero all positions" düğmesine tıklayın. İsim tabanını implante edilmiş kayıt odasına takın ve dört vidanın tamamını sıkın. Ardından tabanı, kayıt odasının yan tarafında bulunan bir pine göre hizalayın.

Dört vidanın tamamını tekrar sıkın ve isim tabanının kayıt odasına güvenli bir şekilde tutturulduğundan emin olun. Kayıt ilerlemesine hazırlanmak için, topraklama ve referans talimatlarına uygun olarak U probu topraklanır ve yüzer durumda kabul edilir. Bu işlem, takılı olan jumper telinin yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir.

Alt konnektörlerde kafa kademeleri U prob konnektörüne sabitlenir, ardından amplifikatör kabloları bağlanır ve topraklanır. U prob başlangıçta hızlı ve güçlü bir şekilde yaklaşık bir ila iki milimetre ilerletilir. Hız parametresini 0.1 ile 0.2 milimetre/saniye aralığında ve derinlik adımını 0.2 ile 0.3 milimetre arasında ayarlayın.

Bu değerler, U probunun durayı temiz bir şekilde delebilmesini sağlar ve kayıt işlemindeki önemli ilk adımdır. Dura geçildikten sonra, hızı saniyede 0,50 ila 0,1 milimetreye ve derinlik adımını 0,5 ila 0,1 milimetreye düşürün. Amaç, hiçbir dokuya zarar vermeyecek şekilde U probunu mümkün olduğunca pürüzsüz ve yavaş bir şekilde ilerletmektir.

Probun beyne girdiğinin göstergelerinden biri, LFP genliğindeki değişimle birlikte gürültü seviyesinin azalmasıdır; elektrodun tüm kortikal tabakaları kapsadığını doğrulamak için tam alan beyaz flaş stimülüsüne yanıt olarak genlikteki değişimi ölçün. Zaman içindeki LFP genliği değişimleri, uyarılmış yanıt potansiyeli analizinin temelini oluşturur. Bu analiz, kortikal tabakaların belirlenmesi için temel sağlar.

Denek, 100 milisaniye boyunca beyaz renkte yanıp sönen ve ardından tekrar siyaha dönen tam alan siyah bir ekrana maruz bırakılırken, pasif bir fiksasyon görevi sırasında uyarılmış yanıt potansiyelini ölçün. Bu sekans, 200 kez tekrarlanan bir denemeyi oluşturur. Çok kanallı toplama işlemcisindeki plex, tüm sürekli veri sinyallerini bir National Instruments PCI kartı aracılığıyla doğrudan kayıt bilgisayarına kaydeder.

Veriler kaydedildikten sonra, akım kaynağı yoğunluğu analizi için sinyallerin işlenmesine başlayın. Kafa katlarındaki ve ön yükseltici kartlarındaki filtrelerin LFP sinyallerinde neden olduğu zaman gecikmelerini düzeltmek için Plex tarafından sağlanan FP align yazılım düzeltmesini kullanın. Bu aşamada veriler, neuro explorer ile MATLAB'a aktarılır.

Her bir LFP kanalı, kesim frekansları 0.5 hertz ve 100 hertz olan standart yüksek ve alçak geçiren filtreler kullanılarak filtrelenir. Her bir elektrot kontağı filtrelendikten sonra, her bir deneme belirlenir ve her bir elektrot kontağı için ortalama LFP zaman serisini elde etmek amacıyla denemeler üzerinden ortalama alınır; ardından her bir kontak, zamanın bir fonksiyonu olarak LFP amplitüdünü içeren bir matrise düzenlenir ve çalışma alanına CSD plotter yazılarak MATLAB'deki ICSD araç kutusu çalıştırılır. Sürekli verilerin örnekleme frekansı bir kilohertz olduğundan, DT parametresi bir milisaniye olarak ayarlanır.

Ardından, kortikal iletkenlik değerini, nano peers per cubic millimeter birimindeki mevcut kaynak yoğunluğunu yaklaşık olarak temsil eden 0.4 Siemens per meter olarak ayarlayın ve elektrot konumunu 0.1'lik adımlarla 0.1'den toplam temas sayısı olan 1.6'ya kadar bir vektör şeklinde değiştirin. Tüm parametreler girildiğinde, run düğmesine tıklayın. CSD profilini CSD plotter arayüzünde görüntüleyin ve yeni bir şekle yapıştırın.

Katman profilini çizmek için MATLAB'deki image SC gibi yaygın fonksiyonlar kullanılabilir ve CSD verilerini temsil etmek ve saatler ile oturumlar arasındaki katman tanımlamasını karşılaştırmak için çeşitli düzleştirme algoritmaları ile normalizasyon rutinleri uygulanabilir. Dördüncü katmanın tabanındaki lavabo kaynak konfigürasyonuna eşlik eden polarite tersinmesini belirlemek için öncelikle granüler katmanda bir birincil lavabo varlığını doğrulayın. Laminer CSD profilini kullanarak, CSD grafiğindeki lavabo kaynaklı negatif polariteyi tespit edin.

Ardından granüler çökelmenin kütle merkezini hesaplayın. Temas sayısı ve çökelmenin en geniş olduğu zamanı içeren analizden bir OID elde edilir. Syn Centro ile olan temas, sıfır mikrometredeki granüler tabaka referansı olarak hizmet eder.

Referansın üstündeki ve altındaki tüm temasları analiz edin ve bunları üç olası katmandan birine gruplandırın. Supra, granüler, granüler ve infra granüler, temporal alanı değiştirmeden elektrot konumlarını karıştırarak granüler lavaboyu doğrular. Karıştırma işleminden sonra, CSD matrisi OID analizini hesaplar.

Tekrar belirtmek gerekirse, elektrot temaslarının kortikal derinliğe bağlı olarak karıştırılması, tüm lamine spesifisiteyi ortadan kaldırmalıdır. Reseptif alanları bulmak için, reseptif alanların potansiyel olarak yer aldığı monitör konumunda bir ters korelasyon stimülüsü sunarak başlayın. Stimülüs; 45, 0, 90 ve 135 derecelik dört yönelim derecelendirmesinden oluşur.

Reseptif alanı belirlemek için ateşleme hızı haritaları üzerinde kümeleme analizi yapın. Öncelikle, her zaman gecikmesi için maksimum ateşleme hızı konumlarını ve bunların sentroidini hesaplayın. Ardından, Centro ile bu maksimum ateşleme hızı konumları arasındaki mesafeleri hesaplayın.

Her nöron için bağımsız olarak, 40 ile 120 milisaniye arasındaki iletim gecikmeleri için beş milisaniyelik aralıklarla her bir uzamsal konumdaki ateşleme hızlarının haritalarını hesaplayın. Tüm zaman gecikmelerinde, OID ile çevredeki maksimum ateşleme hızı noktaları arasındaki toplam mesafeyi bulun. Reseptif alan, bu mesafeyi minimize eden zaman gecikmesindedir.

Her hücre için bir reseptif alan bulunduğunda, kaydedilen popülasyondaki tüm reseptif alanları kapsayan ve tüm reseptif alan konumlarından daha büyük olan bir ters korelasyon stimülüsü uygulayın. Doğru reseptif alan konumlarının belirlenip belirlenmediğini tespit etmek için gerçek zamanlı bir ateşleme hızı grafiği kullanılabilir. Son olarak, ana bileşenler, spike genişliği, vadi ve tepe özellikleri gibi parametrelere dayalı dalga formu kümelemesini gerçekleştiren plex on'un çevrimdışı ayıklama programını kullanarak spike dalga formlarını sınıflandırın.

Yanıtları aniden değiştiren sinyal birimlerini kaldırdığınızdan ve burada gösterilen daha ileri analizler için yalnızca stabil ateşleme hızlarına sahip birimleri tuttuğunuzdan emin olun. Kortikal derinlik boyunca kortikal tabakaların zamanın bir fonksiyonu olarak yerelleştirilmesinde CSD analizini örneklendirmek gerekirse; süper granular, granular ve infra granular tabakaların konumları, kayıt oturumu başladıktan dört saat sonra bile stabil kalmaktadır. CSD izleri, belirli bir tabakaya atanan kontakların ortalamasını temsil eder.

Bu örnekte, granüler tabaka yaklaşık 50 milisaniyede CSD genliğinde belirgin bir azalma göstermektedir. Laminer elektrot kullanılırken yapılması gereken bir diğer kritik analiz, nöronların reseptif alanını doğru bir şekilde tanımlamak ve konumlandırmaktır. Bu grafiklerin başlangıç noktası, siyah bir bilgisayar ekranının merkezinde görüntülenen küçük beyaz daire olan fiksasyon noktasıdır.

Bu grafiklerdeki renkler, dinamik ters korelasyon uyarısına yanıt olarak her bir nöronun ateşleme hızını temsil etmektedir. Bu şekil, aynı kanal üzerinden izole edilmiş iki spike dalga formu örneğini göstermektedir. Kümeleme analizi, temel bileşen analizi ve spike dalga formu özellikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Ortalama spike dalga formları düz çizgi ile gösterilmiştir. Standart sapmalar ise kesikli çizgi ile gösterilmiştir. Bu prosedürler uygulanırken, ilerletme işleminin dikkatle yapılması ve ilerletme sonrası beynin yeterince yerleşmesi için yeterli sürenin tanınması gerektiğini hatırlamak önemlidir.

Genellikle, bu prosedürü takip eden son ilerlemeden yaklaşık 30 ila 45 dakika sonra kayda başlarız. Kortikal katmanlar içi ve arasındaki ağ yapısını incelemek için LFP Power ve Spike Field senkronizasyonu gibi diğer spektral teknikler kullanılabilir.