Method Article

زرع نظام قطب كهربائي دقيق لاسلكي ثنائي الاتجاه في دماغ الفئران

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: Melo-Thomas ، L. ، et al. ، واجهة لاسلكية ثنائية الاتجاه للتسجيل في الجسم الحي وتحفيز النشاط العصبي في الفئران التي تتصرف بحرية. J. Vis. Exp. (2017)

يوضح الفيديو إجراء لزرع وحدة قطب كهربائي لاسلكية ثنائية الاتجاه متعددة القنوات في دماغ الفئران لتسجيل وتحفيز الشبكات العصبية متعددة القنوات.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت مراجعة جميع الإجراءات التي تنطوي على نماذج حيوانية من قبل لجنة رعاية المؤسسية المحلية ومجلس المراجعة البيطرية JoVE.

< p class = "jove_title" >1.

  1. إيواء ذكور الجرذان البالغة من الويستار (200-250 جم) في مجموعات من 3-4 في ظل ظروف معملية قياسية لمدة أسبوع واحد على الأقل قبل الجراحة للسماح بالتأقلم.
  2. بعد يومين من الجراحة ، فئران المنزل في أزواج. قم بتغطية الأقفاص المفردة بأغطية عالية من الأكريليك. تجنب الأغطية التقليدية المصنوعة من شبكة معدنية لأن الغرسات يمكن أن تعثر ، مما يزيد من خطر تلفها و / أو عدم استقرارها بمرور الوقت.
< p class = "jove_title" >2. الجراحة التجسيمية

  1. قبل البدء في الجراحة ، قم بتنظيم وإعداد المعدات والمواد التالية:
    1. احصل على معدات جراحية معقمة تتكون من مقص معقم ، ملقط غير حاد ، ملاعق ، مقصات جراحية ، مثقاب أسنان ، وبراعم قطنية.
    2. الحصول على الأدوية والمواد الكيميائية بما في ذلك الأيزوفلوران والزيلوكائين والترامادول هيدروكلوريد وديكسانتينول مرهم العين 3٪ بيروكسيد الهيدروجين وبوفيدون اليود و 70٪ الإيثانول.
    3. احصل على مواد التثبيت بما في ذلك مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ وراتنج الأكريليك وغراء الأشعة فوق البنفسجية وواقي الغطاء.
    4. احصل على وحدة قطب كهربائي دقيق ، تتكون من (أنا) قطب كهربائي أحادي للتسجيل (قطب كهربائي دقيق من التنغستن البلاتيني المعزول بزجاج الكوارتز ، مع شكل طرف مخروطي ، القطر الخارجي: 80 ميكرومتر ، طرف مخروطي ، مقاومة عند 1 كيلو هرتز: 500 كيلو أوم) أو رباعي (قطب كهربائي دقيق معزول بزجاج الكوارتز / التنغستن 4 نوى ، القطر الخارجي: 100 ميكرومتر ، طرف مخروطي ، مقاومة عند 1 كيلو هرتز: 500-800 كيلو أوم) ؛ (ثانيا) قطب تحفيز (سلك بلاتيني / إيريديوم (90٪ بلاتين ، 10٪ إيريديوم) ، قطر اللب 125 ميكرومتر ، القطر الخارجي 150 ميكرومتر ، مقاومة <10 كيلو أوم) متصل بلوحة تلامس و (ثالثا) قطب مرجعي من الأسلاك البلاتينية (قطر العمود ، 100 ميكرومتر ؛ الشكل 1 أ).
    5. احصل على حامل قطب كهربائي ملتصق بغراء قابل للذوبان في الماء على وحدة القطب الكهربائي الدقيق واختبر الوظيفة قبل ساعتين على الأقل (الشكل 1 ب).
    6. احصل على نظام ربط تقليدي يتكون من مضخم تفاضلي ، ومكبر صوت رئيسي ، ومضخم مرشح ممر النطاق للتسجيلات.
    7. احصل على مواد إضافية ، مثل القفازات ووسادة التدفئة والمحاقن والمحلول الملحي الفسيولوجي.
    8. احصل على أقفاص منزلية (الطول × العرض × الارتفاع: 42 سم × 26 سم × 38 سم).
  2. إجراء
    ملاحظة:     يتم إجراء زرع القطب الكهربائي أثناء الجراحة التجسيمية التقليدية تحت تخدير الأيزوفلوران.
    1. تأكد من أن المجرب يرتدي قفازات وقناعا جراحيا ومعطف مختبر.
    2. ابدأ التخدير عن طريق وضع في غرفة الحث (الأيزوفلوران 4-5٪ ، تدفق الأكسجين 1 لتر / دقيقة ، المدة ~ 5 دقائق).
    3. اختبار فقدان ردود الفعل (ردود الفعل الذيل وأصابع القدم) باستخدام الملقط لتأكيد التخدير العميق.
    4. ضع رأس في قناع تخدير مثبت حول شريط القواطع العلوي للإطار التجسيمي واضبط التخدير (الأيزوفلوران 2-3٪ ، تدفق الأكسجين 0.7-0.8 لتر / دقيقة).
    5. قم بإصلاح رأس ومحاذاة رأسه أفقيا في الجهاز التجسيمي باستخدام قضبان الأذن وقضيب القاطع العلوي.
    6. احلق المجال الجراحي باستخدام المقص الجراحي أو المقص وتعقيم ببوفيدون اليود.
    7. ضع على وسادة تدفئة لمنع انخفاض حرارة الجسم وعالج العينين بمرهم العين ديكسبانثينول لمنعهما من الجفاف.
    8. حقن إكسيلوكائين (0.3-0.4 مل ، تحت الجلد ، s.c.) في وسط المجال الجراحي.
    9. اختبر فقدان ردود الفعل مرة أخرى.
    10. قم بعمل شق صغير (1.5 سم) بمشرط في منتصف المجال الجراحي لكشف الجمجمة. افصل الجلد برفق وقم بإزالة الأنسجة المتبقية باستخدام الملقط والمقص والملعقة.
    11. نظف الجمجمة بعناية باستخدام براعم قطنية مطلية ببيروكسيد الهيدروجين.
    12. حفر 4-5 ثقوب صغيرة (4.7 مم) في الجمجمة لتثبيت مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ.
    13. قم بتوصيل وحدة القطب الكهربائي الصغير / حامل القطب الكهربائي بمكبر الصوت الأولي وقم بتوصيله بمعالج دقيق تجسيمي (الشكل 1 ب و 1 ج).
    14. احفر حفرة (حوالي 7 مم) في الجمجمة فوق المنطقة المستهدفة باستخدام إحداثيات من أطلس الدماغ وفقا للحيوان المستخدم. في هذه الدراسة ، ضع أطراف القطب الكهربائي التي تستهدف القولون السفلي باستخدام الإحداثيات التالية ، مع عمل بريجما كمرجع: الأمامي / الخلفي ، −8.8 مم ؛ وسطي / جانبي ، 1.5 مم ؛ والظهرية / البطنية ، 3.5 مم.
    15. امتصاص أي دم مع براعم القطن.
    16. أدخل وحدة القطب الصغير رأسيا حتى تصل أطراف القطب إلى المنطقة المستهدفة.
    17. ضع الكابل الأرضي على طول البراغي المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وتحت الجلد.
    18. راقب نشاط السنبلة واضبط موضع القطب بعناية باستخدام مناور دقيق حتى تصل إلى منطقة من الخلايا العصبية النشطة في البنية المستهدفة واكتشف النشاط العصبي بنسبة إشارة إلى ضوضاء مناسبة لفرز السنبلة.
    19. قم بتثبيت وحدة القطب الكهربائي الدقيق على الجمجمة بغراء الأشعة فوق البنفسجية وقم بتغطية لوحة التلامس والبراغي براتنج الأكريليك.
    20. حقن محلول ملحي فسيولوجي (1 مل لصورة مائية) والترامادول (25 ملغ/كغ، s.c.) لمنع الجفاف وضمان تسكين ما بعد الجراحة، على التوالي.
    21. افصل وحدة القطب الكهربائي الدقيق عن حامل القطب باستخدام فرشاة مبللة بالماء.
    22. توقف عن التخدير ، وقم بإزالة الجرذ بعناية من الإطار التجسيمي. افصل مكبر الصوت من وحدة القطب الصغير.
    23. قم بتوصيل حماية الغطاء على وحدة القطب الكهربائي الدقيق المزروعة وفصلها فقط أثناء الإجراءات التجريبية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1" >figure-results-1
الشكل 1: وحدة القطب الكهربائي الدقيق TWS. (1) تسجيل قطب كهربائي واحد / رباعي ، (2) قطب تحفيز ، (3) لوحة توصيل ألياف القطب الكهربائي ، (4) كابلات توصيل مرنة ، (5) سلك أرضي ، (6) لوحة موصل ، (7) موصل ذكر أو أنثى لنظام TWS (A) ؛ وحدة القطب الكهربائي الدقيق TWS متصلة بمكبر الصوت (8) والحامل (9) ؛ (ب) جاهز للتوصيل بإطار تجسيمي (ج).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
لم يتم الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Materials

List of materials used in this article Name Company Catalog Number Comments نظام توماس اللاسلكي (TWS) الإصدار 2.0 توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001165 الإصدار 2.0 من نظام توماس اللاسلكي (TWS) هو نظام محمول متعدد القنوات للقياس عن بعد مع كمبيوتر محمول ونظام تشغيل Microsoft Windows مثبت مسبقا وبرنامج تحكم TWS. يشتمل TWS: مكبر صوت رئيسي منخفض الضوضاء ذو 4 قنوات مسبقة وقابلة للبرمجة مع عرض نطاق ترددي ثابت ، ومحفز تيار ثابت أحادي القناة لتطبيق نبضات التيار ثنائي الطور ، ومحفز دقيق قابل للبرمجة ، ونظام موصل قابل للزرع ، ووحدة مرحلة رأس أساسية للتركيب على. يتم تسليم النظام مع جهاز إرسال واستقبال مع اتصال منفذ USB لأجهزة الكمبيوتر المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية ، وبرنامج التحكم الذي يعمل تحت نظام التشغيل Microsoft Windows. يمكن استخدام نظام TWS للتحفيز العصبي خارج الخلية والتسجيل في الصغيرة التي تتصرف بحرية (مثل الفئران وخنازير غينيا). يمكن تكييف هذا النظام لاستخدامه في الكبيرة (مثل الرئيسيات) أيضا. برنامج لنظام توماس اللاسلكي (TWS) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش مضمنة في AN001165 يتم تشغيل برنامج نظام توماس اللاسلكي تحت نظام التشغيل Microsoft Windows ويوفر واجهة المستخدم الرسومية (GUI) لنظام Thomas اللاسلكي (TWS). توفر واجهة المستخدم الرسومية TWS تحكما كاملا في وظائف TWS وتسجيل 4 قنوات وتحفيز قناة واحدة. تيترودي قابل للزرع للتسجيل (4 قنوات) والتحفيز (قناة واحدة) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001132 رباعي قابل للزرع للتسجيل (4 قنوات) والتحفيز (قناة واحدة) للاستخدام مع أنظمة توماس اللاسلكية (TWS).
مواصفات تسجيل رباعي: مادة ألياف الترود: ألياف التنغستن البلاتينية المعزولة بزجاج الكوارتز ، القطر الخارجي لألياف التترود التيترودي: 100 ميكرومتر ، شكل الطرف D ، مقاومة 0.5-0.8MOHm ؛ القطب المرجعي: شكل الطرف: D ؛ مقاومة: 300-500 كيلو أوم ؛ المواد: الكوارتز زجاج معزول البلاتين / التنغستن. مواصفات قطب التحفيز: مادة الألياف: البلاتين / الإيريديوم ، القطر: 125 ميكرومتر ، ورنيش معزول ، شكل الطرف: D ، المقاومة: < 10 كيلو أوم ، يمكن تحديد أبعاد القطب من قبل المستخدم النهائي قطب كهربائي دقيق قابل للزرع للتسجيل (قناة واحدة) والتحفيز (قناة واحدة) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001118 قطب كهربائي دقيق قابل للزرع للتسجيل (قناة واحدة) والتحفيز (قناة واحدة) للاستخدام مع أنظمة توماس اللاسلكية (TWS).
مواصفات القطب الكهربائي التسجيل: مادة ألياف القطب: ألياف التنغستن البلاتينية المعزولة بزجاج الكوارتز ، القطر الخارجي لألياف القطب: 80 ميكرومتر / 250 ميكرومتر (يرجى التحديد) ، شكل الطرف D ، مقاومة 0.5-0.8MOHm ؛ القطب المرجعي: شكل الطرف: D ؛ مقاومه. 300-500 كيلو أوم ؛ المواد: الكوارتز زجاج معزول البلاتين / التنغستن. مواصفات قطب التحفيز: مادة الألياف: البلاتين / الإيريديوم ، القطر: 125 ميكرومتر ، معزول بالورنيش ، شكل الطرف: D ، المقاومة: < 10 كيلو أوم حامل لزرع القطب الكهربائي توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000838 قضيب معدني مثني خاص لزرع الأقطاب الكهربائية الدقيقة لحاملي الأقطاب الكهربائية القياسية. يستخدم القضيب لحمل قطب كهربائي قابل للزرع. يتم تثبيت القطب القابل للزرع على القضيب باستخدام غراء خاص قابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING (AN001080). (حامل القطب غير مدرج) مصدر طاقة مجمع بديل لنظام توماس اللاسلكي (3,7 فولت / 230 مللي أمبير في الساعة) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001208 بطارية قابلة لإعادة الشحن (تراكم) بديلة لنظام توماس اللاسلكي بسعة 230 مللي أمبير لمدة 1 ساعة تقريبا من وقت التشغيل. (الحجم: 27 مم × 20 مم × 6 مم ، تطبيق الوزن 6 جرام) مصدر طاقة مجمع بديل لنظام توماس اللاسلكي (3,7 فولت / 450 مللي أمبير في الساعة) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001209 بطارية بديلة قابلة لإعادة الشحن (تراكم) لنظام توماس اللاسلكي بسعة 450 مللي أمبير لأكثر من 1 ساعة من وقت التشغيل. (الحجم: 48 مم × 30 مم × 4 مم ، تطبيق الوزن 11 جرام) شاحن تراكمي لنظام توماس اللاسلكي (TWS) المجمع القابل لإعادة الشحن توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001207 شاحن يعمل بالتيار الكهربائي لمراكم نظام Thomas Wirless System (TWS) القابلة لإعادة الشحن (AN001209 و AN001209) الغراء القابل للذوبان في الماء توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001080 غراء القطب الكهربائي القابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING هو منتج تم اختياره خصيصا للاستخدام مع الأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع في أبحاث علم الأعصاب. تضمن خصائصه الفريدة اتصالا صلبا بين القطب الكهربائي وجهاز التركيب على الرغم من أنه يمكن إزالته بسهولة بالماء الدافئ. يمكن استخدام غراء القطب الكهربائي القابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING خارج الصندوق ، دون أي تحضير يستغرق وقتا طويلا. غراء القطب الكهربائي القابل للذوبان في الماء من Thomas RECORDING ليس ضارا بالبشر أو أو البيئة. الكمية: 1 علبة 10 جرام مضخم تفاضلي مصغر توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000329 مكبر الصوت المسبق التفاضلي المصغر ، موديل MDPA-2 عبارة عن مكبر للصوت مسبق للإدخال التفاضلي ذو القناة المزدوجة مصمم لتسجيلات منخفضة الضوضاء من الأنسجة القابلة للإثارة. وهو مخصص للتسجيل خارج الخلية بالتزامن مع زرع أقطاب كهربائية دقيقة قابلة للزرع لتطبيقات المتحركة بحرية باستخدام نظام توماس اللاسلكي (TWS). يتم توصيل مكبر الصوت التفاضلي المصغر ثنائي القناة (MDPA-2) بالأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع لتوفير مرحلة التضخيم الأولية بمقدار عشرة أضعاف. من الناحية المثالية ، يتم استخدام أقطاب البلاتين / التنغستن المعزولة بزجاج الكوارتز Thomas RECORDING للحصول على نتائج تسجيل مثالية مع سعات إشارة عالية ومستويات ضوضاء منخفضة. يحتوي MDPA-2 على مدخلات إضافية مشتركة للأرض وقطب مرجعي. كابل التوصيل توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000330 كابل توصيل لتوصيل مكبر الصوت التفاضلي المصغر من Thomas (MDPA-2) بمكبر صوت رئيسي ومصدر طاقة مجمع. مصدر طاقة قابل لإعادة الشحن لمضخم الصوت المصغر توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000328 مصدر طاقة مجمع قابل لإعادة الشحن لمضخم التفاضلي المصغر (MDPA-2). شاحن تراكمي (الولايات المتحدة) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000167 شاحن تراكمي لإمداد الطاقة AN000328 (مدخل مأخذ الطاقة الرئيسي في الولايات المتحدة) شاحن تراكمي (الاتحاد الأوروبي) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000168 شاحن تراكمي لإمداد الطاقة AN000328 (موصل مأخذ الطاقة الرئيسي للاتحاد الأوروبي) مضخم التفاضلي / مكبر الصوت الرئيسي / مرشح ممر النطاق توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000677 مكبر الصوت الرئيسي TREC AC (LabAmp-03) هو مكبر صوت رئيسي تفاضلي أحادي القناة للتطبيقات الفيزيولوجية العصبية (مثل التسجيل خارج الخلية باستخدام أقطاب كهربائية دقيقة). تم تصميم هذه الأداة للعمل مع مكبر الصوت التفاضلي المصغر ، موديل MDPA-2. تحتوي القناة المفردة ل LabAmp-03 على مرحلة مكبر للصوت تفاضلي عالي الكسب ومنخفض الضوضاء متبوعة بمرشحات منخفضة التردد وعالية التردد. يحتوي مكبر الصوت على مضخمي ترشيح مختلفين ، ومكبر للصوت مرشح نشاط وحدة واحدة (SUA) ومكبر للصوت مرشح جهد المجال المحلي (LFP) ، وكلاهما متصل بالتوازي في مسار الإشارة. يوفر وضع التسجيل مستويين من كسب الإشارة (x10 ، x100) في المرحلة الأولى و 4 مستويات إضافية (x5 و x10 و x25 و x50) في مرحلة مكبر الصوت النهائية. كل مكبر للصوت له خصائص ممر نطاق مختلفة لنشاط الوحدة الواحدة (SUA) 500 هرتز ...20 كيلو هرتز وإمكانيات المجال المحلي (LFP) 0,1 هرتز ...140 هرتز. تم دمج شاشة الصوت وتمييز النافذة في الجهاز. يحتوي LabAmp-03 على شاشة صوتية مدمجة مع مكبر صوت. توفر هذه الوحدة استنساخا صوتيا للإشارات الفيزيولوجية الكهربية. تجمع الوحدة بين مكبر الصوت في حزمة مدمجة ومتينة. هذا مناسب بشكل خاص لمراقبة إطلاق النار العصبي وتقلصات العضلات. يتم توصيل إدخال شاشة الصوت داخليا بمخرج مضخم الصوت SUA-Filter. يتم تسليم LabAmp-03 مع مصدر طاقة خارجي لنطاق جهد تشغيل الطاقة الرئيسية من 100-240 فولت تيار متردد / 50-60 هرتز. راسم الذبذبات USB توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001096 USB PC Oszilloskop ، 2 قناة. راسم الذبذبات ثنائي القناة للكمبيوتر الشخصي مناسب تماما للاستخدام المحمول على جهاز كمبيوتر محمول والتثبيت الدائم في خزانات التحكم والمعدات الصناعية والعديد من التطبيقات الأخرى التي تتطلب راسم الذبذبات الصغير وخفيف الوزن والقوي. يتم توصيل راسم الذبذبات هذا بخرج إشارة مكبر الصوت الرئيسي لعرض النشاط المسجل خارج الخلية أثناء تشغيل الأقطاب الكهربائية الدقيقة القابلة للزرع لنظام توماس اللاسلكي (TWS). يمكن للمستخدم الحصول على بيانات القياس عبر العديد من واجهات البيانات مباشرة على جهاز الكمبيوتر مع يتضمن برامج الكمبيوتر. مولد التحفيز أنظمة متعددة القنوات STG3008-FA يؤدي مولد التحفيز للتيار (STG) والتحفيز المدفوع بالجهد ثلاث وظائف: التحفيز المدفوع بالتيار ، والتحفيز المدفوع بالجهد ، والتحكم والتوقيت. يتوفر STG مع 2 أو 4 أو 8 قنوات إخراج مستقلة. تتميز STG بوحدات عزل متكاملة لكل قناة إخراج ، وهي قادرة على توفير أي شكل موجة تعسفي. واقي غطاء للقطب الكهربائي توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN001193 غطاء واقي لوحدة القطب الكهربائي القابل للزرع لنظام توماس اللاسلكي المعدات الجراحية مقص ، ملقط غير حاد ، ملاعق ، مقص جراحي ، مثقاب أسنان ، وأعواد قطنية الأدوية والمواد الكيميائية إيزوفلوران ، زيلوكائين ، ترامادول هيدروكلوريد (ترامادول-سي تي ، أبزد-فارما GmbH ، أولم ، ألمانيا) ، مرهم العين ديكسبانتينول (بيبانثين ، باير إيه جي ، ليفركوزن ، ألمانيا) ، 3٪ بيروكسيد الهيدروجين ، بوفيدون - اليود (بيتاسودونا ، مونديفارما GmbH ، ليمبورغ ، ألمانيا) و 70٪ إيثانول ؛ مواد التثبيت بما في ذلك مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ (BN650 M1.2x5 ؛ 4.7 مم) ، راتنج أكريليك (Paladur ، Heraeus Holding GmbH ، هاناو ، ألمانيا) ، غراء فوق بنفسجي (Cyberbond U3300 ، Cyberbond Europe GmbH ، ألمانيا) وواقي الغطاء (Thomas Recording GmbH ، Giessen ، ألمانيا) ؛ مادة إضافية قفازات ووسادة تدفئة ومحاقن ومحلول ملحي فسيولوجي. أداة تجسيمية للحيوانات الصغيرة (SASI) توماس ريدينجينغ جي إم بي إتش AN000287 يجب اختيار النموذج وفقا للحيوان (الجرذ ، خنزير غينيا ، ، إلخ) المستخدم في الدراسة كاميرا فيديو إيفر فوكس EverFocus ، الموديل: EQ150

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Wireless Microelectrode ImplantationStereotactic Frame SurgeryNeural Activity RecordingBrain Electrode InsertionMultichannel Neural StimulationUV Glue FixationAcrylic Resin CoveringPreamplifier ConnectionGround Cable PositioningRat Brain Surgery

Related Articles