Physiology & Behavior, Vol. 16, pp. 497-499. Pergamon Press and Brain Research Publ., 1976. Printed in the U.S.A.

BRIEF COMMUNICATION Enregistrements D'Activites Unitaires et Multi-Unitaires chez le Rat Chronique J. C. COSTA ET J. D E L A C O U R

Laboratoire de Psychophysiologie, UniversitE Paris VII 7, Quai Saint Bernard, 75221 - Paris, Cedex 05

(Received 4 July 1975) COSTA, J. C. ET J. DELACOUR. Enregistrements d'activit~s unitaires et multi-unitaires chez le rat chronique. PHYSIOL. BEHAV. 16(4) 497-499, 1976. - Description d'un dispositif simple et peu cof~teux permettant d'enregistrer des activit~s unitaires et multi-unitaires chez le rat chronique. I1 permet de mobiliser de faqon contrbl~e, dans la direction dorsoventrale, plusieurs ~lectrodes m~talliques, en utilisant le principe de la vis de rappel. COSTA, J. C. AND J. DELACOUR. Unit recording in free moving rats. PHYSIOL. BEHAV. 16(4) 497-499, 1976. - A simple and inexpensive device is described for recording single and multi-unit activity in freely moving rats. Based on the adjusting screw principle, it is capable of moving metallic electrodes in a dorsal-ventral direction. Unit recording

Freely moving rats

Movable electrode

L ' E N R E G I S T R E M E N T d'activit6s unitaires intrac6r6brales par 61ectrodes extracellulaires chez l'animal en pr6paration chronique est devenu une technique essentielle de la neurophysiologie. Bien d6velopp6e et d'un usage relativemerit facile sur des animaux d'exp6rience de grande taille comme le chat et le singe, cette technique demeure difficile ~ appliquer au rat. Cette limitation est d'autant plus regrettable que le rat est l'animal de choix des recherches consacr6es aux bases neurophysiologiques et neurochimiques du comportement. Sa faible raffle excluant l'utilisation des microdescendeurs con~us pour le chat et le singe, les activit6s unitaires peuvent Otre enregistr6es chez le rat /l l'aide d'61ectrodes fixes [2]. L'inconv6nient de cette technique est son faible rendement (c'est dire, par 61ectrode, le hombre m o y e n de cas of1 un neurone est enregistr6 de faqon satisfaisante), ce qui rend n6cessaire l'implantation d'un grand nombre d'animaux et de longues dur6es d'enregistrement. La solution que nous avons retenue est un syst6me qui, tout en 6tant capable de mobiliser de faqon contr616e une 61ectrode de, soit par sa dimension et son poids utilisable chez le rat. De tels syst6mes ont d6jh 6t6 propos6s [1, 4, 5, 6]. Celui que nous avons mis au point 6vite certains inconv6nients des pr6c6dents et semble etre moins couteux et moins difficile r6aliser. La figure 1 en donne une rue d'ensernble. Une pi6ce de laiton (1), parall616pip~de de 2.5 × 2 × 1 mm (6paisseur), est perc6e, pros de l'un de ses petits c6t6s d'un trou d'un diam6tre de 8/10 mm. Celui-ci sera taraud6 au pas d'une vis (2). Un autre trou d'un diam~tre

de 4/10 mm est perc6 pros du petit c6t6 oppos6; il permet le passage d'un tube de 4/10 mm en acier inox que l'on fixe par une soudure h l'6tain. Ce tube est le guide (3) des 61ectrodes; il est coup6 /l la longueur n6cessaire. L'ensemble est mont~ dans une petite bofte en Rilsan (4) d6coup6e darts un capot de connecteur OEC M2, ref. 2316. Cette bofte de 4 x 4 x 6 mm (hauteur) est perc6e sur sa face sup~rieure et sur sa face inf6rieure, sur une trajectoire parall~le h sa hauteur, d'un trou du diam~tre de la vis. Un autre trou est perc6 dans la face inf6rieure pour laisser passage au tube-guide. Le d~placement vertical de la vis est rendu impossible par une bague fendue en laiton (5) fix6e h force sur l'extremit6 de la vis qui d6passe de la face infSrieure de la bofte. L'ensemble est coll$ sur un connecteur MTA 1 Cannon h 5 broches (6). Les 61ectrodes que nous avons utflis6es sont des fils de nichrome (7) isol~s d'un diam~tre de 62.5 microns. Les avantages pratiques de ce type de mat6riel ont d6jh 6t6 d6crits [3]. Ils en font le type d'61ectrode extraceUulaire le plus fr6quemment utilis6 chez l'animal chronique. Cependant tout autre type d'61ectrode, souple ou rigide, peut convenir notre dispositif. Cinq fils de nichrome sont soud6s chacun une broche (8) du connecteur, enfil6s dans le tube-guide et eoll~s sur lui, en m6nageant entre le connecteur et le tube-guide une longueur de ffl permettant le d6placement du tube-guide. En augmentant le hombre de broches du connecteur et le diambtre du tube-guide, le nombre d'61ectrodes peut ~tre facilement port6 /l 8 ou 10. L'int6rieur de la bofte est rempli de graisse au silicone darts le but de 497

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COSTA AND DELACOUR

I'~ l-Y3

FIG. l. Vue d'ensemble du micro-descendeur. La description des diff6rentes parties, chacune d6sign6e par un chiffre, est donnde dans le texte. faciliter la rotation de la vis et de la prot6ger contre le d6pot de rouille. Enfin tout l'ensemble est rendu 6tanche et isol6 61ectriquement par du ciment dentaire. Seul un passage permet au tube-guide de traverser librement la face inf6rieure de la bofte. Le principe du fonctionnement du dispositif est celui de la vis de rappel: la vis (2) tenue dans la bofte (4) est rendue solidaire de cette bofte par la bague d'arret (5). Ceci ne l'emp6che pas de tourner sur elle-meme mais bloque son d6placement dans le sens vertical. Sur la vis est plac6 le pivot (1) perc6 et taraud6 au pas de la vis. Ce pivot, plac6 ~ l'int6rieur de la bofte, ne peut de ce fait tourner mals se d6place dans le sens vertical quand la vis tourne. Ce pivot est porteur du tube-guide (3) soud6 parall~lement ~ l'axe de la vis. En faisant tourner la t6te de la vis qui d6passe de la face sup6rieure de la boite, on peut donc d6placer darts le sens vertical les 61ectrodes solidaires du tube-guide. L'amplitude maxima de ce d6placement darts nos conditions est de 2.5 ~ 3 mm. Comme cette amplitude d6pend avant tout des dimensions int6rieures de la bofte, elle peut etre facilement augment6e. La

pr6cision du d6placement des 61ectrodes d6pend du pas de la vis et du diam~tre de sa t6te. Nous avons utilis6 des vis d'horloger d'un type courant, dont le pas est d'environ 350 microns et le diambtre de la t6te, 1.5 mm, ce qui permet une progression par 6chelons de 30 h 40 microns. Cette pr6cision s'est av6r6e suffisante. Elle peut 6tre am61ior6e par l'utilisation de vis ~ t6te plus large et h pas plus petit. Le poids total du dispositif, y compris celui du ciment n6cessaire h son isolement, est environ 0.6 g. Sa plus grande dimension dans le sens vertical (du sommet du connecteur h l'extr~mit6 du tube-guide) est de 13 mm environ. Sa plus grande dimension horizontale (largeur du micro-connecteur) est de 8 ram. La mise en place du dispositif sur la t6te de l'animal se fait h partir de rep~res st6r6otaxiques et 61ectrophysiologiques, puisqu'il peut 6tre tenue par un porte-~lectrode. I1 est ensuite fix6 sur le crfme par du ciment dentaire (Fig. 2), en 6vitant soigneusement le blocage de la vis, du tube-guide ou des fils. D'autres 61ectrodes, fixes et de nature diff6rente, permettant d'enregistrer des activit6s 61ectroenc6phalographiques et 61ectromyographiques sont alors mises en place. Toute communication 61ectrique entre ces 61ectrodes et le syst~me mobilisable doit 6tre 6vit6e, notamment en refermant compl~tement l'espace compris entre le corps du microdescendeur et la surface du cr~ne. Ce syst~me a 6t6 mis ~ l'6preuve sur l0 rats chez lesquels l'hippocampe dorsal a 6t6 explor6 syst~matiquement pendant au moins 2 semaines. En prenant comme crit~res un rapport signal/bruit au moins 6gal ~ 3 et une dur6e d'enregistrement au moins 6gale ~ 30 min, une moyenne de 2, 01 unit6s par ~lectrodes a 6t6 obtenue. Dans plusieurs cas, plus de 4 unit6s ont ~t6 enregistr6es successivement par la meme 61ectrode; dans la majorit6 des cas, la meme cellule (d6finie par une amplitude et une forme constantes des potentiels d'action) pouvait etre enregistr6e pendant au moins une heure. Parall~lement la meme structure a ~t6 explor6e chez 7 autres rats, dans les memes conditions, mais ~ l'aide d'~lectrodes fixes. Le rendement n'a 6t6 alors que de 0.15, soit environ t3 fois inf6rieur ~i celui des 61ectrodes mobilisables. Compar6es ~ celles d'autres syst~mes, les caract6ristiques de ce microdescendeur ont les avantages suivants: (1) La faiblesse de son poids et de sa taille permet l'implantation de plusieurs autres ~lectrodes reli6es ~ d'autres micro-connecteurs; elle peut permettre ~galement la fixation sur ce microdescendeur de transistors ~ effet de champ destin6s ~ att6nuer les artefacts de mouvement. (2) La simplicit6 de son principe lui permet d'etre r6alis6, sans outillage de m6canique de pr6cision, ~ partir d'~l6merits fabriqu~s en s6rie. (3) D'autres syst~mes rendent l'~lectrode directement solidaire de la vis. Cette solution, apparemment plus simple, a deux inconv6nients importants qui sont ~vit~s dans notre dispositif; l'61ectrode doit 6tre parfaitement centr6e pour que son d6placement n'entraine pas une l~sion importante du tissu c6r6bral. Ce centrage parfait est particuli~rement difficile lorsque l'~lectrode est constitu6e d'un fil souple; il exclut l'utilisation de plusieurs 61ectrodes par microdescendeur; la rotation de l'~lectrode emp6che qu'elle soit reli~e directement au connecteur. Le contact dolt se faire par un 616ment interm~diaire, ce qui non seulement complique la fabrication mais encore augmente la probabilit6 des pannes du syst~me.

A C T I V I T E S U N I T A I R E S C H E Z LE R A T C H R O N I Q U E

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FIG. 2. Vue de la face sup6rieure de micro-descendeur mis en place entre deux autres connecteurs sur la t6te d'un rat. La rotation de la vis ~ l'aide d'un tourne-vis fin permet de mobiliser les 61ectrodes. La r o b u s t e s s e de n o t r e d i s p o s i t i f lui p e r m e t d ' 6 t r e encore ufilisable plus d ' u n m o i s apr~s son i m p l a n t a t i o n . La principale cause de s o n d y s f o n c t i o n n e m e n t est le blocage de la vis. I1 p e u t 6tre dfi soit h u n d 6 p o t de rouille, lorsque le dispositif n ' a pas 6t6 r e n d u s u f f i s a m m e n t 6 t a n c h e ,

soit h la d 6 t 6 r i o r a t i o n d u p l a s t i q u e darts lequel t o u r n e la vis. ACKNOWLEDGEMENT Nous remercions Mme O. Houcine de son efficace collaboration.

REFERENCES 1. Ainsworth, A., G. D. Gaffan, J. O'Keefe and R. Sampson. A technique for recording units in the medulla of the awake, freely moving rat. J. Physiol. (Lond.) 202: 8 0 - 8 2 , 1969. 2. Olds, J. The limbic system and behavioral reinforcement. In:

Structure and Function o f the Limbic System, Progress in Brain Research vol. 27, edited by W. R. Adey and T. Tokizane. Amsterdam: Elsevier, 1967, pp. 144-164. 3. Phillips, M. I. Unit activity recording in freely moving animals: some principles and theory. In: Brain Unit Activity during Behavior, edited by M. I. Phillips. Springfield: C. C. Thomas, 1973, pp. 5 - 4 0 .

4. Ranck, J. B. A movable microelectrode for recording from single neurons in unrestrained rats. In: Brain Unit Activity during Behavior, edited by M. I. Phillips. Springfield: C. C. Thomas, 1973, pp. 76-79. 5. Vertes, R. P. A device for recording single unit activity in freely-moving rats by a movable fine-wire microelectrode. Electroenceph, clin. Neurophysiol. 38: 9 0 - 9 2 , 1975. 6. Winson, J. A compact movable microelectrode assembly for recording from the freely-moving rat. Electroenceph. clin. Neurophysiol. 35: 215-217, 1973.

[Unit recording in free moving rats (author's transl)].

Physiology & Behavior, Vol. 16, pp. 497-499. Pergamon Press and Brain Research Publ., 1976. Printed in the U.S.A. BRIEF COMMUNICATION Enregistrements...
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