رسم خرائط الدماغ باستخدام مصفوفة أقطاب الجرافين

الخريطة القشرية هي مجموعة من البقع المحلية التي تمثل خصائص الاستجابة للمنبهات الحركية الحسية في القشرة الدماغية. يمكنه اكتشاف التكوين المكاني للشبكات العصبية التي يمكن أن تقدم تنبؤا للإدراك والإدراك. ومن ثم ، يتم استخدام الخرائط القشرية لدراسة الاستجابات العصبية من المنبهات الخارجية ومعالجة المعلومات الحركية الحسية لإنشاء خرائط قشرية هي طرق غازية وغير غازية.

يعد استخدام الأقطاب الكهربائية داخل القشرة أحد أكثر الطرق الغازية شيوعا المستخدمة لرسم خرائط القشرة الدماغية. نظرا لأنه يمكن أن يتلف الدماغ للحصول على دقة عالية ، فإنه يمنع إجراء المزيد من القياسات. أدوات رسم خرائط الدماغ البديلة مثل EEG و PET و MEG و fMRI ، هي طرق غير جراحية تسمح برسم خرائط الدماغ بالكامل وأخذ العينات المتكررة.

ومع ذلك ، فإن العديد من العيوب هي انخفاض الاستبانة الزمانية المكانية ، والتأخر الزمني ، والأخطاء الناجمة عن المدخلات التشكيلية غير المحددة والتكاليف الباهظة. توفر التقنيات البصرية مثل تصوير الكالسيوم والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي البصري الوراثي خرائط دماغية واسعة النطاق ولكنها ليست مفيدة سريريا بسبب سمية المؤشر وانخفاض الدقة الزمانية المكانية. تظهر مجموعة أقطاب الجرافين توافقا حيويا طويل الأمد ومرونة ميكانيكية توفر تسجيلات مستقرة للدماغ الملتف.

في الآونة الأخيرة ، طورت مجموعتنا مجموعة أقطاب الجرافين التي توفر تسجيلات عالية الدقة للإشارات العصبية على السطح القشري. يستخدم هذا البروتوكول مصفوفة أقطاب الجرافين لتسجيل SEPs من مقدمة فأر SD ، والطرف الأمامي ، والمخلب الخلفي ، والطرف الخلفي ، والجذع ، والشارب لإنشاء خريطة قشرية. تطبيق حقن الكيتامين والكوكتيل الزيلازين داخل الصفاق باستخدام جرعة 90 ملليغرام لكل كيلوغرام للكيتامين و10 ملليغرام لكل كيلوغرام للزيلازين.

للحفاظ على عمق التخدير المطلوب طوال الجراحة ، قم بحقن 45 ملليغرام لكل كيلوغرام من الكيتامين ، وخمسة ملليغرام لكل كيلوغرام من كوكتيل زيلازين إذا أظهر الجرذ علامات الاستيقاظ. اضغط على إصبع القدم لتأكيد عمق التخدير. إذا ارتجف الجرذ ، انتظر دقائق إضافية حتى لا يظهر أي استجابة.

حلق الفراء على رأس الجرذ من الفراغ بين العينين إلى الجزء الخلفي من الأذنين باستخدام أداة تشذيب. ثم ضع مرهم العيون على العينين. باستخدام قضبان الأذن والمحولات المجسمة ، ثبت رأس الجرذ على الجهاز المجسم.

تأكد من إصلاح رأس الفئران بشكل صحيح. تعقيم منطقة حلق مع مبادلة القطن غارقة في البوفيدون. فرك المنطقة حلق مع الكحول.

كرر عملية التعقيم ثلاث مرات. ثم حقن 0.1 ملليلتر من 2٪ يدوكائين في فروة الرأس للحث على التخدير الموضعي. يخلق شقا في خط الوسط يتراوح من 2 إلى 3 سنتيمترات ويسحب فروة الرأس جانبيا لكشف الجمجمة.

المشبك فروة الرأس لفضح الجمجمة مع ملقط البعوض. ابدأ بإزالة السمحاق عن طريق خدش سطح الجمجمة بالملقط. في خط مستقيم نحو لامدا ، حدد موقع القص عن طريق تمزيق العضلات خلف العظم القذالي على الحافة الخلفية.

استخدم المجهر للحصول على رؤية قريبة للصهريج الكبير. شق الخزان ماجنا بلطف. بعد تمزيق الصهريج العظيم ، تتدفق السوائل الشوكية الدماغية.

استنزاف السائل الدماغي الشوكي مع الشاش المعقم الملفوف لتغرق في الدماغ. حدد المكان الذي سيتم وضع قطب الجرافين فيه بناء على الإحداثيات المجسمة المحددة مسبقا وفقا لموضع bregma. تقع القشرة الحسية الجسدية ثلاثة ملليمترات في المحور الخلفي الأمامي وستة ملليمترات في الاتجاه الجانبي الأيمن من بريجما نصف الكرة الأيمن.

حفر المنطقة المحددة وفقا للإحداثيات المجسمة. إزالة الجمجمة مع rongeur العظام. ألصق قطعة قطن في إبرة متوهجة 26.

ثني الإبرة إلى 90 درجة. لإزالة الأم الجافية ، قم بإنشاء ثقب باستخدام إبرة مثنية. ارفع الأم الجافية لأعلى ، وأدخل ملقط في تلك الحفرة واستمر في قطع الأم الجافية بالمقص أو تمزيقه بالملقط.

نعلق الشاش المعقم الرطب بالمحلول الملحي على القشرة الحسية الجسدية لمنع القشرة من الجفاف. افصل مجموعة أقطاب الجرافين المتعددة دون التسبب في أي ضرر عن طريق تطبيق محلول ملحي. قم بإزالة الغطاء الخارجي للأسلاك المرجعية والأرضية من الموصل.

لإعداد صفيف الأقطاب الكهربائية المتعددة من الجرافين للتعيين ، قم بتوصيل مرحلة الرأس بالموصل. قم بتوصيل صفيف قطب الجرافين بالموصل. قم بتوصيل كبل الواجهة بوحدة التحكم في التسجيل.

قم بتوصيل صفيف الجرافين متعدد الأقطاب الكهربائية ومجمع الموصل بكبل واجهة. ثم قم بتثبيت مركب صفيف الجرافين متعدد الأقطاب على الذراع المجسم. ضع صفيف أقطاب الجرافين على القشرة الحسية الجسدية بناء على الإحداثيات المجسمة المحددة مسبقا.

ضع السلك المرجعي في النسيج خلف العظم القذالي. ثم قم بتوصيل السلك الأرضي بالطاولة البصرية المؤرضة. افتح برنامج التسجيل واضبط معدل أخذ العينات على 30 كيلو هرتز وانقر فوق OK زر.

اضبط مرشح الشق 60 هرتز لإزالة الضوضاء من الطاقة. ثني الشارب بعصا ناعمة. تسجيل الإشارات العصبية من خلال نظام الحصول على البيانات للوقت المطلوب.

هذه الإشارات هي إشارات عصبية تم الحصول عليها من خلال محفزات الشعيرات. تحفز أجزاء الجسم الأخرى أيضا بنفس الطريقة لتسجيل SEPs. افتح رمز MATLAB المسمى read_Intan_RHS2000 الملف.

انقر فوق الزر "تشغيل". اختر ملف التسجيل وانقر فوق هذا الملف ثم انتظر حتى تتم قراءة الملف. أدخل مؤامرة الأمر لإنشاء مؤامرة خط 2D.

حدد إشارات الذروة التمثيلية التي كانت استجابة للتحفيز ، واحسب سعة SEPs عن طريق قياس القيم القصوى والدنيا. احصل على الخريطة الطبوغرافية عن طريق تلوين الدرجة بظلال مختلفة من الألوان وفقا لسعة SEP. مصفوفة أقطاب الجرافين على اليسار.

هناك من خلال ثقوب الركيزة بين جميع الأقطاب الكهربائية. تساعد هذه الثقوب الأقطاب الكهربائية في الحفاظ على اتصال قوي مع القشرة. على اليمين، توضح الصورة مصفوفة الأقطاب الكهربائية على القشرة.

على اليسار ، يتم عرض نسبة كل استجابة عصبية تعتمد على الموقع ناتجة عن التحفيز لأجزاء مختلفة من جسم الجرذ على شكل فأر. يتم تمثيل كل جزء من الجسم بلون مختلف. هذا تكوين خريطة القشرة الحسية الجسدية.

على اليمين، يوضح الشكل الآتي استجابات محددة للمثيرات المكتسبة من خلال أقطاب الجرافين متعددة القنوات الموضوعة على سطح القشرة. يمثل كل مربع ملون الاستجابات التي كانت لدى أجزاء الجسم المختلفة على 30 قناة. يمثل الشكل أعلاه LFPs المكتشفة على سطح القشرة الحسية الجسدية باستخدام صفائف أقطاب الجرافين.

يوضح شريط الألوان أن السعة الأكبر ممثلة بظل أغمق من اللون وأن كل لون يمثل جزءا مختلفا من الجسم. يثني الشكل السعة بناء على الظلال الموجودة في شريط الألوان. تم إنشاء هذا التماثل من القوارض باستخدام النتائج التي تم شرحها للتو.

كلما زادت سعة أجزاء معينة من الجسم ، زاد حجمها على التماثل. يمثل الشكل أدناه بيانات منفصلة عن LFPs التي تم جمعها من كل جزء من أجزاء الجسم. إنه يمثل السعات المتغيرة ل LFPs المكتشفة بناء على شريط الألوان.

هناك العديد من الاحتياطات لهذا الإجراء. عند إزالة السائل النخاعي الدماغي ، يجب أن يكون المجرب حريصا على عدم لمس جذع الدماغ أو الحبل الشوكي. هذه الخطوة تتطلب الممارسة.

تم تطوير شارب القوارض بما يكفي لاستشعار اتجاه الانحراف وشدة التحفيز وموقع الشارب الذي تم تحفيزه. هذا هو السبب في أنه ينبغي تحفيز الشعيرات في اتجاه وشدة ثابتة لهذا البروتوكول. يجب أيضا تحفيز أجزاء الجسم الأخرى باستمرار.

يتمثل الحد من هذا البروتوكول في أن الإشارات المستثارة في هياكل الدماغ العميقة لا يمكن تسجيلها عند تركيب مجموعة أقطاب الجرافين على السطح القشري. وبالتالي ، لا يستطيع المجرب تحديد كيفية تنظيم الشبكة العمودية بشكل هرمي فيما يتعلق بالاستجابات العصبية. ومع ذلك ، يمكن تطبيق هذا البروتوكول بشكل أكبر إذا قام المجرب بتغيير المناطق المتعددة حيث يتم وضع صفائف الأقطاب الكهربائية.

على سبيل المثال ، إذا وضع المجرب القطب على القشرة السمعية أو البصرية لاستخراج المعلومات السمعية والبصرية ، فيمكنه الحصول على الخرائط السمعية أو البصرية. أيضا ، يمكن تمديد هذا البروتوكول ليشمل الزرع المزمن لمجموعة الجرافين متعددة الأقطاب الكهربائية.