在小鼠皮层植入电极以进行皮层脑电图记录

摘要

来源：Dufort-Gervais，等。利用靶向Cofilin的腺相关病毒操控小鼠大脑皮层区域的皮层脑电图记录。J. Vis. Exp. (2021)

本视频展示了一种在小鼠大脑皮层植入皮层脑电图电极的实验方案，用于记录腺相关病毒靶向调控cofilin表达后所产生的电生理信号。

方案

1. ECoG/EMG 电极植入

1. 使用直型 Kelly 镊子，将一个 ECoG 电极（带直金丝导线）沿垂直轴缓慢旋入注射 AAV 的孔洞中。确保至少有 2.5 mm 的螺钉部分露在颅骨外，以尽量减少对硬脑膜和大脑皮层的损伤（即从颅骨表面插入深度约为 1.1 mm；图 1D）。
2. 用记号笔在颅骨上标记后部 ECoG 电极和参考电极的位置，坐标如下：后部电极（视觉皮层）位于中线右侧 1.5 mm，人字缝前 1.5 mm；参考电极（体感皮层）位于中线右侧 2.6 mm，前囟后 0.7 mm。同时，在左侧半球标记三个固定螺钉的位置（作为颅骨与牙科水泥之间的锚定点，以加固头部装置），无需特定坐标，但应尽可能彼此远离，并远离 ECoG 电极。
3. 使用 0.7 mm 钻头，在已标记的其他电极和锚定螺钉位置小心钻穿颅骨。每个螺钉孔应垂直于颅骨表面钻入（即后部电极为垂直轴方向，其他位置可有一定倾斜角度）。用 10% 聚维酮碘溶液清洗钻孔后的颅骨，并在安装螺钉前用小块卷起的精细擦拭纸堵塞孔洞，以防出血和污染。
4. 使用直型 Kelly 镊子，先将左侧半球的固定螺钉旋入，再将右侧半球的最后两个电极旋入。确保旋入角度与钻孔角度一致，并使每个螺钉至少有 2.5 mm 露在颅骨外（图 1D）。
   注意： 为最大限度提高最终装置的稳固性和电生理信号质量，在安装下一个螺钉时应避免触碰已安装的螺钉。
5. 在螺钉围成的环形空间中心滴加少量牙科水泥。
6. 遮盖小鼠眼睛，照射光源 3–5 分钟以促进水泥固化。待 EMG 电极牢固后，用牙科水泥覆盖 ECoG 电极基部和锚定螺钉基部，形成冠状轮廓。再次遮盖小鼠眼睛，照射光源 3–5 分钟以促进固化。
   注意： 不得将水泥涂抹在 ECoG 和 EMG 电极末端（即后续需焊接至连接器的金丝部分）或皮肤上。
7. 在装置中心填充预先混合好的丙烯酸水泥。水泥固化过程中，移除固定皮肤的四个手术夹（并立即用精细擦拭纸清洗）。
   注意： 不得将水泥涂抹在 ECoG 和 EMG 电极末端（即后续需焊接至连接器的金丝部分）或皮肤上。
8. 使用缝合针（13 mm 3/8 c）和合成可吸收单股缝线，缝合装置前后部的皮肤，确保颅骨完全覆盖（但避免过度拉伸皮肤）。
9. 用弯镊夹住连接器，将其置于装置上方，仔细对齐电极金丝与连接器引脚。使用电烙铁将电极末端焊接到连接器引脚上。
   注意： 操作应迅速，避免过热损伤皮层组织。确保每个电极与对应引脚良好接触，且电极之间无短路。
10. 将小鼠从立体定位架上取下。用预先混合好的丙烯酸水泥填充连接器与头部之间的空隙，完全覆盖电极与连接器引脚之间的所有接点。
    注意： 操作时保持小鼠头部直立、不倾斜，使连接器位于头部上方，以避免水泥渗入连接器内部。
11. 称量小鼠体重，并将其放入清洁笼具中（建议使用无网格盖子），置于加热垫上（单独饲养以避免头部装置受损）。定期监测动物状态，并在苏醒后皮下注射 0.1 mg/kg 布托啡诺，若 12 小时后动物仍显示疼痛迹象（如异常姿势、眯眼等），则再次给药。
    ​注意： 术后体重增长不应超过术前体重 1.5 g。

2. 记录

1. 将小鼠单独饲养，以避免因相互理毛导致的头部装置损坏，以及记录导线的损坏和缠绕。
   注意： 本方案中，小鼠饲养条件为自由摄取食物和水，并提供一个木制方块，且每日进行监测。
2. 术后2周将小鼠连接至记录导线，以适应导线连接环境。
3. 连续记录ECoG信号24小时（或根据研究问题决定更长或更短时间）。

结果

图 1：ECoG/EMG 装置组件的制备及 ECoG 电极放置的代表性示例。（A）ECoG 电极：一段长 4 mm、直径 0.2 mm 的金丝（无绝缘层）使用无铅焊料焊接在镀金螺钉的头部（头部直径 1.9 mm，螺纹大径 1.14 mm，总长度 3.6 mm）。（B）EMG 电极：两根金丝（长度分别为 1.5 cm 和 2 cm）弯曲以贴合颅骨至颈部肌肉的弧度，另一端保持直线以便焊接到连接器上。（C）6 通道连接器：在连接器（尺寸为 5 mm × 8 mm × 8 mm + 3 mm 金属针脚）的 6 个金属针脚中的 5 个上添加无铅焊料（中间一个不焊接）。...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
21 G 针头	Terumo	NN-2125R
6 通道连接器	Distrelec	300-93-672	用于替代已停产的上述连接器
C57BL6/J 小鼠	Jackson Laboratory	000664 | B6	动物在本地繁育
Pluronic F-68			非离子型表面活性剂
直径 0.2 mm 金丝	Delta scientific	920-862-41	无绝缘层
Hamilton 注射器 (10 μL)	Fisher Scientific	14815279
输注注射泵 CMA 402	Harvard Apparatus	CMA8003110
注射套管针 28 G	Plastics one	C313l-SPCL
异氟烷	Baxter	CA2L9100
氯胺酮 (10 mg/mL)	SANDOZ	4550
无铅焊料	AIM	SN100C
润滑性眼用软膏	ALLERGAN	210889
PE 50 导管（薄壁）	Plastics one	C232CT
平头自攻螺钉	MORRIS	FF00CE125	ECoG 电极，镀金；尺寸：头部直径 1.9 mm，螺纹大径 1.14 mm，长度 3.6 mm
电烙铁	Weller	WES51
注射器 1 mL	BD	309659
修边器	Harvard Apparatus	72-9063
赛拉嗪 (20 mg/mL)	Bayer	2169592
布托啡诺 (0.3 mg/mL)	CEVA	57133-02
弯头镊子	Fine science tools	11001-12
精密擦拭纸	Kimtech	34120
牙科丙烯酸粘固剂	Yates Motloid	44115
Kelly 镊子	Fine science tools	13002-10
液态丙烯酸	Yates Motloid	44119
Monocryl 加针缝线，13 mm，3/8 弧度，反向切割	Ethicon	MCP494
聚维酮碘 10%	Triad disposables	10-8208
RelyX Unicem 2，粘接性树脂粘固剂 A2	3M	56849