在大鼠模型中植入头戴电极系统以进行实时癫痫发作检测

所有涉及动物模型的程序均已由当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会审查。

1. 刺激电极的制造

1. 要制作一个刺激电极，请剪下六根 10 厘米长的微型连接线，一端去除 2 厘米的包层，另一端去除 1 厘米的包层。
2. 将两根电缆扭在一起，然后将它们焊接在较短的剥离侧。
3. 使用 SOT-353 （Small Outline Transistor-353） 外壳，获得任何集成电路的一条三带封装。
4. 将绞合的电线穿过包装的三个孔。电线较长的剥离段应位于封装的空腔中。放置电缆，使绝缘层的末端与孔的边缘对齐。
5. 将牙科粘结剂放入孔中以固定电线。
   谨慎: 牙科粘结剂必须足够致密，以避免泄漏到包装的腔中。
6. 水泥凝固后（至少 10 分钟），翻转包装并将一层薄薄的强力胶放入孔中，以形成对多孔水泥的防水密封。避免粘住剥落的电线。
7. 将较短的剥离侧的电缆扭在一起并焊接它们（图 1A）。
8. 用细镊子的尖端抓住较长的剥落段，将它们滚动，然后将它们包裹到空腔中（图 1B）。如有必要，剪断多余的电缆。

2. 记录电极的制造

1. 要制作一个记录三重电极（图 1C-D），请使用高速旋转锯切割一根一厘米长的不锈钢管。用锋利的针头从管子的末端取下翅片，确保管子没有碎屑且完全透气。
   注意: 不要使用钳子，因为它们会使管子变形。
2. 弯曲最小长度为 3 cm 的镀金板垫片引脚，形成 J 形支架。剪下 "J "形的较长腿并将其焊接在一起，以恢复原来的形状，在长线性部分（由立体定位装置固定）和 "U"形（将固定电极）之间形成一个可拆卸的接头，并用作锚定点。将管子和"J"形支架的短腿粘合在一起。如有必要，再粘上一些 1 厘米长的条子以保持稳定性。
3. 用不锈钢超细剪刀剪下 3 根 2.5 厘米长的电极丝。确保切口清晰锐利，并且电极丝圆形表面的绝缘层完好无损。此外，请确保切割尖端不会因施加的力而弯曲。在每根电线的一端以不同的角度弯曲 1 或 2 毫米（例如，一根左直、一根 45° 和一根直角），以使其可区分。
4. 用电线填充管子。为实验选择合适的电极间距（例如，对于皮质局部场电位 （LFP） 和电流源密度 （CSD） 配准，建议从管口伸出导线尖端的间距分别为 4.5 mm、4.1 mm 和 3.7 mm）。请注意哪根线对应于哪个深度，以保持正确的通道顺序。
5. 一旦电线彼此紧挨对齐并与管平行，要固定电极丝，请用锋利的针头在管的两端滴一滴液体强力胶。确保由于毛细管效应，胶水流入管中，但不要流向突出端的记录部位。
6. 准备一个电极接口板，该板带有与要使用的记录系统兼容的适当微型连接器。
7. 将电线的非记录弯曲端引入与所需记录通道相对应的电极接口板的孔中。当所有电线都就位后，用镊子将金针推入孔中。
   注意: 金针可以使用牙科水泥固定到位，但在大多数情况下，如果没有这个安全步骤，它们就足够稳定了。

3. 麻醉

1. 将动物置于密封的麻醉诱导室中，并在 2 L/min 的医用空气中填充 4 - 5% 的异氟醚。
2. 当大鼠卧着时，将动物从腔室中取出，并将其放置在带有适当通风物镜转盘的立体定位框架中。
3. 将异氟醚水平设置为 2%，但气流速率应保持不变。检查麻醉水平。如果捏伤后没有撤爪反射，请继续，否则增加麻醉深度。
4. 用恒温监测系统监测并将大鼠的体温维持在 37 ± 0.5 °C。将一滴石蜡软膏涂抹在眼睛上，以防止角膜干燥。如有必要，在手术过程中重复此过程数次。
5. 皮下注射 0.3 mg/kg 阿托品以避免气道中形成粘液。对于较长的手术，每 4 小时重复一次。监测呼吸并在需要时调整蒸发器。

4. 植入刺激和记录电极

注意:在整个手术过程中，使用高压灭菌所有必要的手术器械并仔细遵循无菌和防腐的一般规则。避免触摸手术区域以外的非无菌区域。植入前将电极浸入乙醇 （70%） 中 30 分钟。

1. 用理发器去除头皮上的大部分头发。将脱毛膏涂抹在头皮上，均匀涂抹在头皮表面，然后等待几分钟。用抹刀轻轻去除乳霜和剩余的头发。用水冲洗皮肤，然后用消毒剂冲洗。
2. 皮下注射 1 - 2% 利多卡因（总剂量不超过 7 mg/kg）以麻木皮肤。涂抹一滴兽用软膏（例如石蜡）。
3. 用手术刀从前额到颈部，在中线上做一个彻底而长 （~2 cm） 的矢状切口。从颅骨中解剖组织，包括骨膜。然后，使用凿子或齿镊清洁两块颞骨的嵴之间的区域。使用四只斗牛犬缩回解剖的皮肤，以保持头骨暴露在外。
4. 轻轻地将细镊子放在颞骨和肌肉的陡峭边缘之间，然后将它们分开。进行跳动动作，以尽可能多地暴露颞骨的大表面，最好从枕骨边缘到冠状缝平面，而不会损伤肌肉。
5. 将牵开器放在双颞侧，以保持颞骨暴露在外。
6. 用 1 - 2 mL 3% 过氧化氢 （H₂O₂） 冲洗颅骨表面，然后用 1 - 2 mL 水清洗。
7. 非常小心地风干颞骨表面，用眼棒擦去水分。测试刺激电极是否适合清洁的垂直颅骨表面（刺激电极的上边缘应与颞骨嵴的边缘对齐）。如有必要，重新调整 bulldog 和牵开器或用剪刀塑造刺激电极。
8. 用导电凝胶填充刺激电极的空腔，并在电极边缘涂上一层薄薄的胶水。
将
9. 刺激电极准确放在颞骨的干燥表面上，然后用细镊子将其牢牢固定一分钟。确保没有水分与胶水接触。如有必要，用眼棒擦干净。
   谨慎:如果电极变得不稳定，请将其移除。清洁骨骼后，用新的刺激电极重复此步骤。
10. 将牙科粘接剂放在刺激电极的边缘，用眼棒不断擦干组织中泄漏的水分。然后，用水泥覆盖整个刺激电极。
11. 水泥完全硬化后，在对侧重复这些步骤。
12. 在头骨上钻一些孔以固定螺钉。将微型螺钉拧入孔中，并在其上涂上牙科水泥。使用直径比螺钉直径小 ~10% 的钻头。
13. 根据实验的目的，要么在电缆的末端焊接一个连接器，将其放在表面上，并用水泥覆盖它，要么继续植入记录电极和光纤，或者在颅骨上准备一个颅窗。在后一种情况下，焊接连接器并仅在末端将它们锚定到结构上。如果需要长期同步 TES 和 LFP 记录，请植入上述电极三联体而不是单丝。
    注意: 这种设置可以去除共模刺激伪影8。有关记录电极植入的详细信息，请参阅以前的协议。
14. 用消毒剂充分清洗暴露的组织。皮下注射 1 - 2% 利多卡因（总剂量不超过 7 mg/kg）。
15. 清创伤口边缘，并在连接器/植入物周围用简单的间断缝合线闭合它们。然后，用聚维酮碘消毒伤口。
16. 皮下注射 5 mg/kg 卡洛芬。如有必要，请重复此作。
    注意: 可以使用任何其他镇痛药，但要符合当地伦理许可委员会设定的要求。
17. 暂停麻醉，松开耳罩和鼻托，将动物放入术后恢复笼中以恢复意识。
18. 确保在术后的第一个小时内，动物受到密切监督。继续定期监测种植体区域。
    注意: 在动物恢复足够的意识以维持胸骨卧位之前，不应无人看管。单独饲养动物，直到它从手术中完全恢复。

图 1:刺激和记录电极制造的步骤。（A） 在将剥落的电线包裹到空腔中之前，将绞合的电线穿过孔并固定在包装上。（B） 刺激电极的最终形式。插图:包装内的包裹电线;（C） 记录电极的侧视图;（D） 记录电极的俯视图。插图:记录位点的尖端，间距 400 μm。（E） 经颅刺激电极放置的术中图片。刺激电极已经植入，还有一些锚固螺钉。