用于记录单机活动和Electrocorticographic信号的慢性神经电极植入手术

Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Richner, T., Brodnick, S. K., Williams, J. C., Kipke, D. R. Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals. J. Vis. Exp. (60), e3565, doi:10.3791/3565 (2012).

长期的电生理记录的成功往往取决于植入手术的质量。在这里，我们谁是学习的过程中植入电极系统的外科医生提供有用的信息。我们展示的渗透和表面电极植入手术。手术过程描述，从开始到结束，包括整个过程的每一步的详细说明。还应当指出，这个视频指南，重点对啮齿动物模型和其他小动物模型中进行的程序。所描述的程序修改为其他的动物模型是可行的。

1。植入前程序（共同）

1. 刮胡子动物的头顶部之间的眼睛以及耳朵后面。使用电动理发推剪，剃了头。头先用异丙醇擦洗，然后优碘（重复3倍）。应用眼睛润滑油。
2. 装载动物的立体耳酒吧。动物的右耳外耳道直接进入移动对运河侧着脑袋正确的立体耳酒吧固定的小费。必须采取非常谨慎，以确保每个耳朵酒吧的小费是正确定位内耳道。接下来，推入外耳道松动的左耳栏，并适用于轻微的外来压力。掌握动物的鼻子和摆动来回坚决。如果动物是正确安装的头会觉得安装牢固。

2。预先植入手术（共同）

1. 一双细剪刀，中国保监会切两半从中线向外LES，部分消除头皮
2. 凑和删除坚持骨骨膜的结缔组织。如手术刀刀片或消毒棉签的尖端背面的边缘钝刮，将最大限度地减少出血，因为毛细血管会被压碎，而不是削减顺利。控制骨出血用骨蜡或烧灼的铁。
3. 使用双氧水消毒和清洁的骨面。干骨，使颅缝线更清晰可见。前囟门和Lambda点应注意，用平头。开颅手术和电极植入位置，应测量前囟门就可以暂时用钢笔或由浅到表面钻标记。开颅的位置将取决于研究的实验目的（即电机，感官实验^）1。
4. 钻入骨screwholes，并放置在地面和稳定小号船员。请务必使用不锈钢或钛螺钉。珠宝商的小螺丝（例如＃2-56，＃00-80），与尽可能多线程每英寸是可取的。

3。硅电极植入程序

1. 钻孔后植入螺钉的开颅手术。开颅角落钻四个浅的飞行员马克。使用试点标记为指导，深入开颅手术的周长。钻孔用一双坚固镊子取出骨中心质量。开放开颅手术的边缘，可能需要进一步钻探清洗。与microrongeurs对薄骨片可能会被裁剪。精心计划你的手术，以避免大血管，如矢状窦，可能出现在0.5毫米的中线纵向缝合^1。矢状窦穿刺可引起广泛出血。暴露硬脑膜应保持水合学联或生理盐水。
2. 刺破硬脑膜您将需要使用无菌注射器针头的小计（例如，<28计）时尚小钩。以针锥，并针对商号表面按平（如手术刀的平坦部分）稍倾斜，形成一个90度的弯点。用这个钩子来捕获硬脑膜表面，解除脑表面向上。硬脑膜可以减少使用微型剪刀或使用的硬脑膜钩的横向运动可能被撕毁。照顾，以避免大脑表面的血管使用硬脑膜挂钩时。你应该注意到脑脊液漏时，被切除硬脑膜和硬脑膜表面的差异在色彩。
3. 小心地连接地线接地螺钉基地周围的硅电极，机智与牙科水泥的地方。所以应放在仔细硅电极，电极电缆引线圆拱了开颅手术。
4. 植入物将放在采用线性电机驱动器的解放军海关在立体定向仪。附加电极插入设备，聚乙二醇（PEG）是用烙铁加热和应用插入杆和记录电极。
5. 电极保护，手动降低电极的尖端到所需的大脑表面的立体位置。
6. 使用的软件接口，线性驱动器，移动到所需深度的脑组织内的电极。
7. 大脑中的安全记录电极，电极电缆连接相邻的螺丝PEG。现在，您可以加入生理盐水溶解聚乙二醇必将电极插入设备中删除。提高插入设备远离了开颅手术，并为每个电极的重复。
8. 用盐水浸泡明胶海绵覆盖暴露的开颅手术。有机硅聚合物，然后用牙科丙烯酸覆盖电极电缆和保护。在决赛中的连接器的位置位置，然后申请牙科丙烯酸强大headcap。

4。 MicroECoG电极植入程序

1. 的microECoG电极植入将涉及稍大的开颅手术。为5×5毫米的设备，一个6×6毫米的开颅手术必须进行。钻前的开颅手术，牙科紫外光固化丙烯酸的开颅手术现场的外围，而它仍然是干燥和不接触硬脑膜或PIA的危险。
2. ＃107毛刺用一个无菌手术钻钻骨的开颅手术的一般形状的表面。较小＃106毛刺可以被用来钻出来其余的骨薄薄的透明层。 rongeurs届时能够解除关闭剩余的骨片。硬膜外或硬膜下可植入的microECoG。再次，保持硬脑膜与人工脑脊液或生理盐水水合。
3. 在为了植入microECoG的，将OPE立体手臂列印头骨，并确保使用无菌磁带手臂的电极。电极，现在可以降低到开颅手术。确保电极站点正面临着向下，将硬膜或软膜表面的接触。如果保持湿润，电极应滑入组织，将留在原地。
4. 接地线连接到接地螺钉环绕着下至少三次。接地螺钉可以是任何螺丝与硬脑膜接触。参考线，也可以以同样的方式连接到参考螺丝。
5. 盐水浸泡明胶海绵小块应放置电极周围哪里有硬膜或软暴露。少量的盐水浸泡明胶海绵，还应该包括薄膜电极的顶部。可应用于牙科紫外光固化丙烯酸明胶海绵顶部，可以用来建立一个稳定的头。直接薄膜电缆coveri的丙烯酸应用吴它，直到连接达到。要小心，不要覆盖以外的连接器盖的底部。
6. 另外，植入在4.3 microECoG的，可以紧接着植入了硅微电极阵列通过制造在microECoG基板的小孔（步骤3.2-3.6）。这使得单单位同时在不同深度，连同周围的脑表面的高分辨率现场录音录音。

5。术后恢复

1. 水泥完全硬化后，缝合皮肤紧紧围绕头帽和从动物的立体框架。
2. 适用于防腐粉末丰富地在伤口周围或抗生素软膏。如果有任何从耳朵出血，放入耳道一些抗生素良好。
3. 保持温暖的动物，如巴比妥类药物防止动物维持体内热量。楼选管会Ĥ长期植入在一个单独的笼子里的动物。它通常需要4至7天，动物完全从手术中恢复。

6。代表结果

一个成功的硅电极植入手术将录制与之间500kOhm-2MOhm测量阻抗的网站，和薄膜电极之间10kOhm-50kOhm（1kHz时）。神经信号可以检查以及手术后立即。你应该能够看到在植入电极的尖峰和薄膜表面电极（图1）上看到的慢波振荡。

图1。单单位活动和脑电图振荡代表性的结果。6通道同步记录的一种慢性硅电极植入大脑皮层一）宽带数据。请注意，经常可以看到在记录点的尖峰。 b）电子从6通道16通道薄膜uECoG大脑表面的电极阵列COG振荡。所有16个信号的平均值分别从每个跟踪（常见的平均引用），并应用了500赫兹数字低通滤波器。

有越来越大的兴趣在研究脑功能^2，提供微刺激^，或控制信号^4,5为神经义肢系统使用皮质内和表面的多声道录音接口。在这部影片中所述的方法演示了如何植入慢性穿透性和表面电极系统。而其他慢性硅电极系统存在^6，我们一直致力于开发由NeuroNexus科技^7,8的平面电极植入。植入电极系统的技术将有很大的不同。

所描述的手术步骤，安装在立体耳酒吧动物，可能是最困难和最重要的一步，在确定植入电极位置的准确性。因此，必须格外小心，假设正确地定位内耳道每个耳朵酒吧的小费。后的AssuraNCE的耳朵，酒吧小费是在动物的右耳朵的听觉鼻道，释放你的右手动物的脖子上，而你的左拇指和食指继续以支持头部和适用于对在耳，酒吧一角头部的压力。用你的右手，推入外耳道松动的左耳栏，并适用于轻微的外来压力。动物的头部左侧，向下和向前和各地移动，直到你能感觉到左耳扎入内耳道尖滑。用你的右手，继续适用于左耳栏上的压力。释放动物的头，你现在可以自由的左手，拧紧固定螺钉的左耳栏。

DRK是对NeuroNexus科技的部分业主。

这项工作是由神经通信技术中心（CNCT），P41资源中心，由国家生物医学成像和生物工程研究所（NIBIB，P41 EB002030）和国立卫生研究院（NIH）支持。作者希望感谢NeuroNexus技术维特尔里约热内卢的外科技术的发展，段密歇根大学编制在手术中使用的设备清单帕特尔。

1. Paxinos, G.A. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, Sixth Edition. Academic Press, (2007).
2. Fujisawa, S.A. Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex. Nat. Neurosci. 11 (7), 823-833 (2008).
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