本方案概述了大鼠慢性多电极脑电图（EEG）植入术后评估的标准化框架，包括对信号质量、行为恢复和神经炎症标志物的序贯监测，以确定启动稳定长期记录的合适时机。
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摘要
摘要
颅内多电极植入技术能够同时采集多个脑区的神经信号，但手术后可能引入干扰因素，影响数据质量和实验时间安排。本方案描述了一种在斯普拉格-道利大鼠中进行慢性多部位颅内脑电图电极植入及系统化术后评估的标准化操作流程。采用旨在最小化组织损伤的手术策略，通过立体定位将钨丝电极植入三个预设的颅内位点（前扣带皮层、海马CA1区和内嗅皮层）。
植入后，该方案规定在五个方面进行纵向评估：电极定位准确性、局部场电位完整性、疼痛相关行为、摄食行为以及神经炎症标志物。在预定的术后时间点（基线以及术后第1、4、7、10和13天）进行电生理学和行为学评估，以持续监测术后早期效应（n = 3）。在研究结束时通过组织学分析表征局部组织反应（每个时间点n = 3）。
提供了操作标准和评估时间间隔，以指导有关实验准备情况和启动长期记录的决策。本方案为植入后的监测提供了系统化的方法，并为后续神经生理学实验的合适时机提供依据。
引言
颅内脑电图（EEG）通过直接从脑组织记录信号，能够实现对神经活动的高分辨率测量1,2，在空间特异性和信号保真度方面优于头皮 EEG 技术3。多区域颅内记录可揭示网络水平的相互作用，广泛用于研究认知和疾病背后的神经动力学机制，且在啮齿类动物模型中常被用于机制性和纵向研究4,5。
钨丝电极因其机械稳定性和生物相容性，常被用于慢性记录6,7,8。然而，植入过程需要侵入性手术，可能暂时干扰神经生理、组织完整性以及动物行为9,10,11。在植入后的早期阶段，急性手术应激、局部炎症、胶质细胞反应以及摄食或伤害性行为的改变等挑战，可能影响信号质量及实验结果的解读12,
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方案
所有动物实验均按照机构指南进行，并经首都医科大学 Institutional Animal Care and Use Committee 批准（批准编号：AEEI-2024-391）。
1. 动物准备
- 获取6周龄雄性SD大鼠（体重220–230 g）。将动物饲养于特定病原体阴性环境（24 ± 2 °C，50 ± 10%湿度，12小时光照/黑暗循环）中，并提供食物和水 随意手术前对大鼠进行7天的适应性饲养。
- 电极植入后，在相同环境条件下单独饲养大鼠，以防止对头戴式装置造成损伤。
注意：研究流程图及相应测量指标如下所示 图1A试剂和设备列于下文 材料表.
2. 多电极植入手术
- 使用异氟烷（诱导浓度 3–4%，维持浓度 2%）与 2 L/min 的氧气混合气体对大鼠进行麻醉。
- 将大鼠固定于立体定位仪中，并使用温控加热垫维持体温在 37 °C。涂抹红霉素眼膏以防止角膜干燥。
- 剃除头皮毛发，并用 0.5% 碘伏溶液消毒。
- 沿中线做头皮切口（1 × 2 cm），暴露颅骨，使用无菌棉签轻轻去除骨膜。
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结果
所有21只SD大鼠均耐受颅内电极植入手术，并完成了研究方案。纵向指标（脑电图、体重、摄食行为和疼痛评分）在相同动物中于不同时间点（n = 3）进行采集，而神经炎症评估则为各时间点的终末性检测指标（每天n = 3只大鼠：基线、第1、4、7、10、13天）。数据正态性采用Shapiro-Wilk检验进行评估。符合正态分布的数据以均值±标准误（SEM）表示，组间比较采用单因素方差分析或重复测量方差分析，并进行Bonferroni校正。非参数数据采用Kruskal-Wallis检验，并结合Dunn's事后检验进行分析。双侧p < 0.05被认为具有统计学显著性。脑电图信号恢复定义为连续时间点间AUCpsd达到平台期，而摄食行为、体重和RGS评分的恢复则以恢复至基线水平为判断标准。
电极定位
第13天的组织学验证证实，电极尖端准确地位于Cg1、海马CA1区和内嗅皮层（EC）内。电极轨迹与立体定位坐标一致，如图2所示。
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讨论
在啮齿类动物中，用于脑电图监测的慢性颅内电极植入技术仍是研究神经动态的高时间分辨率核心方法。建立适当的术后监测和恢复期对于确保信号的可靠性以及动物福利至关重要。本研究为评估SD大鼠多电极植入后的电生理稳定性、行为学结果及炎症反应提供了系统性框架，为长期记录方案的实施提供了实用指导。
脑电图、行为学及生理学恢复
本方案采用电生理、行为学与生理监测相结合的框架，证明在多电极植入后，颅内脑电图（EEG）信号会经历一个可预测的稳定过程。术后第1天，各脑区（Cg1、CA1和EC）的EEG谱功率均出现初始下降，但在3–4天内即趋于稳定。这种早期抑制现象与既往研究结果一致，归因于手术造成的组织损伤、胶质细胞激活以及电极周围局部炎症反应所引发的术后脑电活动紊乱22,23。重要的是，功能性EEG恢复早于神经炎症标志物的完全消退，提示突触可塑性24和微环路适应
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披露
作者声明无利益冲突。
致谢
本工作由首都医科大学优秀青年人才项目（A2308）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 活性异氟烷清除系统 | RDW | R510-31-6 | |
| 实验动物 | Charles River | ||
| BCA检测试剂盒 | Solarbio | PC0020 | |
| ChemiDoc成像系统 | Bio-Rad | 17001401 | |
| 牙科树脂 | Vertex | XG473P03 | |
| ECL检测试剂 | Solarbio | PE0010 | |
| 红霉素眼膏 | Renhe | 1.00E+11 | |
| 山羊抗兔二抗 | Proteintech | SA00001-2 | |
| GraphPad Prism 9.0 | GraphPad Software | 统计分析软件 | |
| 前置放大器 | BIOPAC Systems Inc | EEG100C | |
| 加热垫 | YuYan technology | S-100 | |
| ImageJ | 美国国立卫生研究院 | 图像分析软件 | |
| IL-6多克隆抗体 | Proteintech | 21865-1-AP | |
| 碘伏 | Cleanboom | 430-DFXDY100 | |
| 异氟烷 | RWD | R510–31 | |
| 配备NeuroExplorer（v 5.012）的神经记录装置 | Plexon | OPX-A1600-128-16C | 电生理数据分析软件 |
| PVDF膜 | Cytiva | RPN303F | |
| SDS-PAGE系统 | Bio-Rad | 1658004 | |
| 立体定位仪 | 中实科技 | ZS-PDC | |
| TNF-α多克隆抗体 | Proteintech | 17590-1-AP | |
| 转膜装置 | Bio-Rad | 1703937 | |
| 钨丝 | A-M Systems | 785500 | |
| 视频记录系统 | Basler | acA1920 | |
| β-actin单克隆抗体 | Proteintech | 2D4H5 |
参考文献
- Adewole, D. O., et al. The evolution of neuroprosthetic interfaces. Crit Rev Biomed Eng. 44 (1-2), 123-152 (2016).
- Patil, A. C., Thakor, N. V. Implantable neurotechnologies: a review of micro- and nanoelectrodes for neural recording. Med Biol Eng Compu....
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