Repix: Un Nuovo Approccio alle Registrazioni Neurali Croniche

Misurare l'attività neurale è importante nella neuroscienza. Nel tempo, i metodi si sono evoluti per misurare piccoli cambiamenti di tensione in animali vivi. Un recente progresso sono le sonde Neuropixels, che permettono agli scienziati di misurare molti neuroni contemporaneamente in vari animali, come topi, ratti, primati, umani e polpi. Questo ha aiutato i ricercatori a capire meglio come funziona il cervello dei mammiferi.

L'impianto cronico di queste sonde, rispetto alle registrazioni acute che durano poco, ha diversi vantaggi. Permette agli animali di muoversi liberamente e mostrare una gamma di comportamenti, come cercare cibo, prendere decisioni, socializzare e scappare dalle minacce. Questa registrazione a lungo termine aiuta i ricercatori a monitorare come i neuroni singoli si comportano mentre gli animali apprendono o cambiano comportamento.

Tuttavia, l'impianto cronico non è facile. Le sonde devono essere stabili, ma anche rimovibili per il riutilizzo. I test iniziali usavano cemento per tenere ferme le sonde, il che rendeva difficile riutilizzarle in seguito. Per risolvere questo, sono stati sviluppati nuovi sistemi per permettere un attacco e un distacco facili delle sonde. Questi sistemi hanno mostrato potenzialità, ma i ricercatori cercavano ancora modi per semplificare il processo per chi potrebbe voler usare la tecnologia in futuro.

#Sviluppo di Repix

Per affrontare alcune delle sfide con l'impianto cronico, è stato sviluppato un nuovo sistema chiamato Repix. Questo è un semplice sistema di impianto per le sonde Neuropixels che può essere usato in varie situazioni, comprese quelle sociali. Repix è composto da tre componenti principali: una cassetta, dei supporti e un coperchio. L'uso dell'alluminio nella costruzione di Repix fornisce forza e durata per un uso a lungo termine mantenendo il sistema leggero.

L'obiettivo principale di Repix è rendere facile per i ricercatori adottare metodi di registrazione cronica con stabilità per periodi prolungati, a volte fino a un anno. Repix può funzionare con tutti i tipi di sonde Neuropixels e può essere usato sia su topi che su ratti. Il design è stato testato in vari laboratori, portando a miglioramenti costanti basati sul feedback degli utenti.

#Principi di Design di Repix

Per rendere Repix user-friendly, sono stati considerati diversi fattori:

#Affidabilità e Riproducibilità

Repix è stato costruito per garantire un impianto costante e affidabile delle sonde Neuropixels. Il sistema consiste in una cassetta per la sonda, supporti per il fissaggio e coperture per proteggere l'elettronica. Il design permette di fissare la sonda saldamente al cranio, con viti che mantengono tutto in posizione. Questo design riduce le possibilità di guasti o di incastri errati e assicura che gli impianti possano essere prodotti in modo affidabile.

#Flessibilità e Riutilizzabilità

Il processo di impianto comporta diversi passaggi, come aprire la pelle, creare un foro nel cranio, fissare il sistema e poi chiudere il sito. Usare Repix semplifica tutto in tre passaggi: attaccare la sonda alla cassetta, fissare i supporti e coprire la sonda impiantata. Questo processo snellito rende più facile per i ricercatori impiantare il sistema, aumentando le possibilità di successo.

Una volta che la sonda è in posizione, la stabilità è fondamentale per registrazioni a lungo termine. Repix è progettato per ridurre al minimo il movimento tra la sonda e il tessuto cerebrale, essenziale per mantenere registrazioni stabili per giorni o mesi. Gli utenti hanno trovato alti tassi di successo per gli impianti, la raccolta di dati e la rimozione della sonda successivamente.

#Esperienza degli Utenti con Repix

Il sistema Repix è stato condiviso con diversi altri laboratori, permettendo a molti ricercatori con vari livelli di esperienza di testarlo. Questo ha portato a una valutazione complessiva di come il sistema si sia comportato in diverse situazioni. I feedback hanno mostrato che la maggior parte degli utenti ha raggiunto un alto tasso di successo nell'impiante delle sonde e nella registrazione dei dati, supportando l'idea che Repix possa essere facilmente adottato da nuovi utenti.

In totale, sono stati eseguiti oltre 175 impianti in più laboratori, con gli utenti che hanno notato minimi problemi con il sistema Repix. Anche i ricercatori senza esperienza pregressa in chirurgia hanno raggiunto un livello decente di competenza dopo alcuni tentativi, suggerendo che Repix aiuta a ridurre le barriere per i nuovi utenti che vogliono iniziare a lavorare con registrazioni croniche.

#Capacità di Registrazione a Lungo Termine

Uno degli obiettivi principali di Repix è permettere registrazioni a lungo termine dell'attività neurale. I ricercatori hanno testato il sistema per vedere se poteva mantenere registrazioni stabili per diversi mesi. I risultati hanno indicato che il rendimento unitario-il numero di neuroni attivi registrati-è rimasto alto e costante in varie aree del cervello sia nei topi che nei ratti.

Il periodo di registrazione più lungo è durato circa un anno, dimostrando che Repix può funzionare efficacemente per periodi di tempo prolungati. Questo è significativo per gli studi che richiedono l'osservazione di come l'attività neurale cambia nel tempo in relazione al comportamento.

#Riutilizzo delle Sonde

Un altro vantaggio di Repix è la possibilità di riutilizzare le sonde. Questo può ridurre significativamente i costi degli esperimenti poiché i ricercatori non devono comprare nuove sonde per ogni studio. Gli utenti hanno iniziato a riutilizzare le sonde man mano che diventavano più a loro agio con il sistema, e il rendimento iniziale delle sonde riutilizzate non ha mostrato alcun calo significativo nella qualità.

Essere in grado di riutilizzare le sonde supporta anche la sostenibilità nella ricerca, poiché vengono consumate meno risorse.

#Flessibilità negli Allestimenti Sperimentali

Repix è versatile e può essere utilizzato in una varietà di condizioni sperimentali. Questo è evidente nella sua applicazione in diversi paradigmi comportamentali. I ricercatori hanno testato Repix in situazioni sociali, compiti di realtà virtuale, navigazione spaziale e altro. Il sistema è stato progettato per causare il minimo disturbo al comportamento naturale dell'animale, garantendo che le registrazioni riflettano attività genuine.

Quando i ricercatori hanno confrontato il movimento dei topi con e senza impianto durante le interazioni sociali, non hanno trovato differenze significative. Questo suggerisce che Repix non ostacola i movimenti degli animali, permettendo loro di comportarsi normalmente mentre ricevono registrazioni neurali.

#Conclusione

In conclusione, il sistema Repix offre una soluzione affidabile e flessibile per registrazioni neurali croniche utilizzando le sonde Neuropixels. Il suo design semplice, il basso costo di riutilizzo, la compatibilità con varie sonde e l'adattabilità a diversi studi comportamentali lo rendono un'opzione interessante per i ricercatori in neuroscienza. Le esperienze positive degli utenti in più laboratori indicano che Repix può facilitare una maggiore adozione delle tecniche di registrazione cronica e contribuire ai progressi nella comprensione dell'attività neurale.

#Direzioni Future

Man mano che la tecnologia continua a evolversi, i futuri sforzi potrebbero concentrarsi su ulteriori affinamenti del sistema Repix. Possibili miglioramenti potrebbero includere la creazione di un sistema ancora più leggero o la possibilità di inserire simultaneamente più sonde. Garantire che Repix soddisfi le esigenze dei ricercatori che lavorano in vari contesti rimane una priorità.

In generale, Repix è uno strumento promettente per gli scienziati che cercano di indagare le complessità della funzione neurale nel tempo, promuovendo al contempo facilità d'uso e riutilizzabilità in un ambiente di ricerca.