在麻醉大鼠中同步记录脑电图与局部场电位

摘要

来源：Kang, S.，等。在啮齿类动物中同步记录共定位的脑电图与局部场电位。J. Vis. Exp. (2017)。

本视频演示了在麻醉大鼠中同步记录共定位脑电图（EEG）和局部场电位（LFPs）的操作流程。该过程包括准备大鼠，并在其胡须垫上安装刺激电极。将一个EEG蜘蛛电极放置于大鼠颅骨表面，用于获取表面脑电图信号。同时，通过颅骨上的钻孔，将一根多通道微电极插入特定脑区，以记录局部脑区的神经电活动。

方案

所有涉及动物模型的实验程序均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 共定位 EEG/LFP 实验装置

1. 使用棉签清洁并擦干颅骨钻孔周围的区域。
2. 小心地将导电脑电膏涂抹在脑电蜘蛛电极的一个平坦侧面上。在蜘蛛电极上留出一小块无脑电膏的孔洞，以便多层微电极穿过该孔洞时不会接触到脑电膏和蜘蛛电极，从而防止脑电电极与微电极之间产生电接触。
3. 将蜘蛛电极对准颅骨上的钻孔，使涂有脑电膏的一面朝向颅骨。
4. 小心地将蜘蛛电极压在颅骨上，通过脑电膏使其与颅骨形成牢固接触。使用连接针头的注射器清除遮挡钻孔的多余脑电膏。
5. 清除蜘蛛电极外围多余的脑电膏，使蜘蛛电极与颅骨的接触区域严格限制在电极本身的尺寸范围内（图1B）。
6. 将脑电膏涂抹在脑电参考电极上，并将其牢固地置于大鼠颈部后方的切口内。
7. 通过被动信号分路器将脑电电极连接至前置放大器，以获得低阻抗信号（图2）。确保蜘蛛电极的阻抗低于5 kΩ。若阻抗过高，请检查脑电膏是否与颅骨良好接触，并确认电极是否牢固压紧在脑电膏上；必要时可添加更多脑电膏。
8. 在立体定位仪框架上安装微型操作臂。将一根线性16通道微电极（通道间距100 µm，每个记录位点面积为177 µm²）连接至一个16通道急性记录头级，该头级牢固夹持在微型操作臂上。
9. 将脑电膏涂抹在脑电和微电极的参考电极上，然后将其牢固地置于切口内（图1A）。
10. 调整微型操作臂的角度，使微电极垂直于皮层表面。该角度通常在25–35°之间。
11. 在显微镜下旋转微型操作器旋钮，缓慢降低微电极，使其尖端对准颅骨钻孔底部的小开口，直至最上方的电极刚好穿透皮层表面。操作时需格外小心，避免强行将微电极压向硬脑膜表面，以防电极断裂。
12. 将16通道微电极耦合至前置放大器，前置放大器通过光纤电缆连接至数据采集单元（图2）。
13. 打开前置放大器、数据采集单元以及与其连接的计算机。同时打开刺激器设备。
14. 通过缓慢旋转微型操作器的Z轴旋钮，将微电极垂直插入皮层表面，至深度达1,500 µm。
15. 通过向胡须垫施加一串刺激信号，并在PC显示器上使用安装于计算机的数据采集系统软件观察16通道诱发电场电位（LFP），微调插入深度。仔细调节微型操作器的Z轴旋钮，直至通道7附近出现最大幅度的诱发电场电位（因该位置对应于皮层IV层）。
    注意：同侧脑电电极设置：在某些实验中，第二个蜘蛛电极被放置在完整颅骨的同侧（ipsi-lateral）桶状皮层上方。该设置可在静息状态下进行双侧脑电记录，以研究钻孔对脑电信号的影响。
    注意：设置脑电电极的手术步骤与上述相同，唯一区别在于需将头部两侧的颞肌小心地从颅骨上分离，缝合并牢固地固定在立体定位仪框架的相应侧。
    注意：同步脑电/局部场电位（EEG/LFP）设置也与上述相同，额外步骤为：将第二个蜘蛛电极涂上脑电膏后，牢固地压在同侧桶状皮层上方的颅骨上。

结果

图1：同步脑电图（EEG）/局部场电位（LFP）记录的通用装置示意图。 （A）该装置包括一个改良的鼻锥，便于在异氟烷麻醉下对胡须垫进行刺激；两个刺激电极插入胡须垫内；一个蜘蛛电极置于对侧桶状皮层上方的颅骨表面，该侧与刺激电极相对；一个多通道微电极通过蜘蛛电极插入桶状皮层；参考电极则置于大鼠颈部后方切口内部。（B）通过显微镜观察，蜘蛛电极由脑电膏牢固地固定在颅骨上。微电极穿过蜘蛛电极下方颅骨上钻出的骨孔插入。头皮由手术缝线（缝合线）固定并拉向后方，缝线系于立体定位仪框架上。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
雌性Lister Hood大鼠	Charles Rivers
蜘蛛电极	Unimed Electrode Supplies Ltd	SCS24-426
脑电图导电膏：Ten20	Unimed Electrode Supplies Ltd	10-20-S
带双微操纵臂的立体定位仪：带18°耳棒的双操纵臂立体定位框架	WPI (World Precision Instruments)	502603
不锈钢刺激电极	PlasticsOne	E363/1/SPC
隔离式电流刺激器	自制
16通道微电极，电极间距100 μm，每个记录位点面积177 μm²	NeuroNexus	A1x16-10mm-100-177-A16
16通道急性记录头戴放大器	Tucker David Technologies Inc., TDT	RA16AC-Z
前置放大器：Z系列64通道神经数字化前置放大器	TDT	PZ5-64
被动信号分路器：用于PZ5的32通道分路盒	TDT	S-BOX_PZ5
数据采集单元：RZ2 BioAmp处理器，Z系列4-DSP超高性能处理器	TDT	RZ2-4
异氟烷	National Vet Services Limited	50878
小动物异氟烷麻醉系统	WPI	EZ-B800A
恒温加热垫：Rat Blanket系统230V	Harvard Apparatus UK	50-7221-F
眼科软膏：Optixcare眼用润滑剂	Viovet	203865
法拉第笼	Newport Corporation	VIS-FDC-3600
隔振工作台：Vision IsoStation	Newport Corporation	M-VIS3660-RG4-325A
血氧监测控制单元及传感器： MouseOxPlus，Starr Life Sciences Corp.	WPI	O15001
透明软质鼻罩：带大鼠鼻罩的Microflex无重复呼吸装置	WPI	EZ-103A