Name: 常见马莫塞的全皮质电皮质阵列的慢性植入 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 43 s
Description: 了解在普通狨猴大脑皮层慢性植入全皮质电皮质阵列的方法。该技术可实现高时空分辨率的长期神经活动监测，为研究灵长类动物大规模信息处理提供重要工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

感谢Yuri Shinomoto在动物护理、训练及清醒状态记录方面提供的帮助。ECoG阵列由Cir-Tech公司（www.cir-tech.co.jp）制造。此外，感谢Editage（www.editage.jp）在英文语言润色方面的支持。本研究得到了疾病研究用综合神经技术脑图谱计划（Brain/MINDS）、日本医疗研究开发机构（AMED）（JP18dm0207001）、国立自然科学研究所（NINS）新科学倡议中心（CNSI）脑科学项目（BS291004，M.K.），以及日本促进科学基金（JSPS）科研费（JP17H06034，M.K.）的资助。

本方案已在6只普通狨猴上实施（4只雄性，2只雌性；体重 = 320–470 g；年龄 = 14–53个月）。所有操作均遵循美国国立卫生研究院《实验动物护理与使用指南》的建议。本方案经理化学研究所伦理委员会批准（编号：H28-2-221(3)）。所有手术均在麻醉下进行，并尽一切努力减少所用动物数量及其不适。
1. 准备
<ol>
	<li>获取每个个体大脑的结构性磁共振成像（MRI）。该图像将用于通过与狨猴脑图谱和计算机断层扫描（CT）配准来确定电极位置。</li>
	<li>皮层脑电图（ECoG）阵列的制备：准备一个定制的多通道ECoG阵列（图1A）。一个96通道的ECoG阵列由两个分别含有32和64个电极的片层组成。为了适应个体间脑大小的差异，ECoG阵列设计有可调节的柔性臂，该臂可根据个体脑形覆盖颞极区域。将参考电极置于与ECoG电极相反的方向，接地电极则置于与ECoG电极相同的方向。
	<ol>
		<li>将ECoG阵列与连接器外壳（图1B）组装，并使用丙烯酸胶密封连接器的缝隙（图1C），以防止手术过程中液体渗入。使用环氧乙烷气体对阵列进行灭菌处理。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>准备并灭菌所有手术器械。 
	注意： 所使用器械均列于材料表中。</li>
</ol>
2. ECoG 阵列的植入
注意：手术前 4 小时以上停止进食和饮水。所有手术步骤均须使用无菌手套和器械，以无菌技术进行操作。
<ol>
	<li>移植前操作步骤
	<ol>
		<li>在给予东莨菪碱（0.08 mg/kg）肌内注射5分钟后，通过肌内注射氯胺酮（15 mg/kg）对狨猴进行麻醉诱导。</li>
		<li>使用异氟烷（1-3%，用氧气/一氧化二氮混合气体稀释）进行麻醉并维持麻醉状态&#160;根据动物的生理状态进行调整，并持续监测。确保心率维持在130-180次/分钟，持续监测体温和动脉血氧饱和度（SpO2）以评估动物状况。</li>
		<li>用剃毛器和脱毛剂剃除动物头部顶部的毛发。用湿纱布彻底冲洗皮肤上的脱毛膏，否则会造成皮肤损伤。</li>
		<li>注射抗生素（头孢维星；16 mg/kg，皮下）、降压药（呋塞米；2.0 mg/kg，肌内）和止血药（卡巴克洛钠磺酸盐水合物；0.2 mg/kg，肌内）。</li>
		<li>将动物置于立体定位仪上。此时，在耳杆上涂抹2%利多卡因凝胶，并在眼睛上涂抹眼用软膏，以防止干燥和术后疼痛。</li>
		<li>用碘溶液对术区进行消毒，并覆盖无菌手术巾。&#160;在皮肤切口处涂抹2%利多卡因凝胶。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>植入手术步骤
	<ol>
		<li>用手术刀沿头皮正中线切开皮肤约4厘米。使用刮匙将颞肌从颅骨上剥离，直至完全暴露手术区域。清除颅骨表面的组织，通过加压止血彻底止血，必要时使用骨蜡。用湿润的纱布包裹皮肤和肌肉边缘。手术过程中保持纱布湿润。</li>
		<li>将阵列的前缘放置在额极边缘上，使用无菌铅笔在颅骨上标记计划进行颅骨开窗、切口和钻孔的区域。颅骨开窗的位置取决于阵列的设计图2).</li>
		<li>沿标记1钻取颅骨窗，如图所示 图2钻骨时，向切削刃吹入空气以保持术野清晰。接着，沿标记2完整切割一圈，此时骨片中心仍与硬脑膜相连。从一侧边缘轻轻抬起骨片，并用刮匙剥离硬脑膜。此操作必须缓慢且小心地进行，否则容易撕裂硬脑膜。
		<ol>
			<li>移除骨片上的骨尖，并用湿润的纱布包裹该骨片，因为此骨片将在植入阵列后重新放回。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>按照图示进行第3和第4步开颅手术 图2这些装置分别允许将电极插入眶额区和枕区。</li>
		<li>在标记5处钻出狭缝，如图所示 图2这些切口可用于观察阵列，以确保其正确插入。</li>
		<li>现在已暴露硬脑膜。用生理盐水冲洗该区域，必要时通过加压止血和明胶海绵止血。如有需要，可用刮匙或咬骨钳清理开颅部位的边缘。</li>
		<li>制作切口（标记为6的部位） 图2将参考电极置于对侧感觉运动区和枕区的硬膜外腔。具体位置应根据实验需求确定。</li>
		<li>在连接器每个杆的四个位置用1.0 mm螺钉钻出螺孔（以十字标记表示） 图2）。为防止损伤硬脑膜，将解剖刀片插入颅骨下方。钻孔方向应与颅骨表面垂直。随后安装聚醚醚酮（PEEK）螺钉（1.4 × 2.5 mm）作为锚点，用于固定连接器至颅骨。</li>
		<li>将ECoG电极阵列插入硬膜外腔。使用平头镊子夹持电极阵列。 
		注意： 阵列插入时应避免弯曲。若阵列发生弯曲，可通过在颅骨与硬脑膜之间插入刮匙来创建适当空间。若弯曲是由于脑组织相对较小所致，可剪除部分电极。</li>
		<li>用牙科丙烯酸树脂固定参考电极和接地电极。将参考电极置于硬膜外腔，接地电极置于颅骨表面。两个电极的接触面均应朝向颅骨。</li>
		<li>将骨片放回原位，并用牙科丙烯酸树脂将连接器和头固定装置固定在颅骨的螺钉上。</li>
		<li>用6-0尼龙线缝合前额和后头部的皮肤，并使用皮肤闭合器将皮肤固定在连接器两侧。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>植入后操作步骤
	<ol>
		<li>将动物从立体定位仪上取下。在后续步骤中，确保动物保持温暖并供氧。</li>
		<li>手术后立即给予动物美洛昔康（0.3 mg/kg，肌内注射），以减轻术后疼痛。同时给予抗炎性皮质类固醇（地塞米松；2.0 mg/kg，肌内注射）和皮下输液（乳酸林格液；5.0 mL），其中加入法莫替丁（0.5 mg/kg）作为胃保护剂。 
		注意：非甾体抗炎药与皮质类固醇同时使用可能产生胃肠道不良反应。</li>
		<li>待动物恢复后（通过心率和血氧饱和度确认），移除生命体征监测设备，并将动物转入重症监护室（ICU）观察2-3天。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 术后治疗
注意： 动物通常需要 5 天时间才能从手术中完全恢复。
<ol>
	<li>为防止脑肿胀，术后第一天每天两次给予抗炎皮质类固醇地塞米松（2.0 mg/kg）。第二天和第三天将剂量减至每天两次1.5 mg/kg，第四天减至每天两次1 mg/kg。</li>
	<li>术后连续5天给予镇痛药（美洛昔康；0.1 mg/kg，口服，每日一次）和止血药（卡巴克洛钠磺酸盐水合物；0.2 mg/kg，肌内注射，每日两次）。 
	注意： 在本研究中，部分狨猴（6只中的3只）在术后1-2天出现活动减少和呕吐症状。这可能是由于血肿导致颅内压升高所致。当狨猴出现此类症状时，我们重新打开颅骨并在全身麻醉（阿法沙龙）下清除血肿。如果ECoG阵列在植入过程中未发生弯曲，则血肿很可能位于阵列与复位骨片之间的间隙中。此时可通过导管向该间隙注入生理盐水冲洗清除血肿。该操作通常可使动物恢复。</li>
	<li>电极位置的确定
	<ol>
		<li>术后约1周，对动物头部进行计算机断层扫描（CT）。 
		注意： 此时是检查信号是否能够正常记录的良好时机。打开连接器外壳，并清除任何存在的血块。</li>
		<li>使用AFNI软件18（https://afni.nimh.nih.gov）将T2加权MRI图像配准至立体定位坐标（图3A）。利用AFNI将CT图像与T2加权解剖磁共振图像对齐（图3B）。使用AFNI和ANTS19将狨猴脑图谱注册至MRI图像（图3C）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Fukushima, M., Chao, Z. C., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+brain+functions+with+mesoscopic+measurements%3A+Advances+in+electrocorticography+for+non-human+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Studying brain functions with mesoscopic measurements: Advances in electrocorticography for non-human primates.</a> Current Opinion in Neurobiology. 32, 124-131 (2015).</li>
<li>Nagasaka, Y., Shimoda, K., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multidimensional+recording+%28MDR%29+and+data+sharing%3A+an+ecological+open+research+and+educational+platform+for+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Multidimensional recording (MDR) and data sharing: an ecological open research and educational platform for neuroscience.</a> PLoS One. 6 (7), e22561(2011).</li>
<li>Fukushima, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+electrocorticographic+electrode+array+for+simultaneous+recording+from+medial%2C+lateral%2C+and+intrasulcal+surface+of+the+cortex+in+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">An electrocorticographic electrode array for simultaneous recording from medial, lateral, and intrasulcal surface of the cortex in macaque monkeys.</a> Journal of Neuroscience Methods. 233, 155-165 (2014).</li>
<li>Komatsu, M., Sugano, E., Tomita, H., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Chronically+Implantable+Bidirectional+Neural+Interface+for+Non-human+Primates%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A Chronically Implantable Bidirectional Neural Interface for Non-human Primates.</a> Frontiers in Neuroscience. 11, 514(2017).</li>
<li>Komatsu, M., Takaura, K., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mismatch+negativity+in+common+marmosets%3A+Whole-cortical+recordings+with+multi-channel+electrocorticograms%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms.</a> Scientific Reports. 5, 15006(2015).</li>
<li>Sasaki, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+transgenic+non-human+primates+with+germline+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Generation of transgenic non-human primates with germline transmission.</a> Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).</li>
<li>Okano, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain%2FMINDS%3A+A+Japanese+National+Brain+Project+for+Marmoset+Neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience.</a> Neuron. 92 (3), 582-590 (2016).</li>
<li>de la Mothe, L. A., Blumell, S., Kajikawa, Y., Hackett, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+connections+of+auditory+cortex+in+marmoset+monkeys%3A+lateral+belt+and+parabelt+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Anatomical+Record%22%5BJournal%5D)">Cortical connections of auditory cortex in marmoset monkeys: lateral belt and parabelt regions.</a> Anatomical Record. 295 (5), 800-821 (2012).</li>
<li>Kaas, J. H., Hackett, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subdivisions+of+auditory+cortex+and+processing+streams+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates.</a> Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11793-11799 (2000).</li>
<li>Ghahremani, M., Hutchison, R. M., Menon, R. S., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontoparietal+Functional+Connectivity+in+the+Common+Marmoset%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Frontoparietal Functional Connectivity in the Common Marmoset.</a> Cerebral Cortex. , (2016).</li>
<li>Belcher, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Connectivity+Hubs+and+Networks+in+the+Awake+Marmoset+Brain%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional Connectivity Hubs and Networks in the Awake Marmoset Brain.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 10, 9(2016).</li>
<li>Mitchell, J. F., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+marmoset+monkey+as+a+model+for+visual+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">The marmoset monkey as a model for visual neuroscience.</a> Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).</li>
<li>Solomon, S. G., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simpler+primate+brain%3A+the+visual+system+of+the+marmoset+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey.</a> Frontiers in Neural Circuits. 8, 96(2014).</li>
<li>Burman, K. J., Palmer, S. M., Gamberini, M., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytoarchitectonic+subdivisions+of+the+dorsolateral+frontal+cortex+of+the+marmoset+monkey+%28Callithrix+jacchus%29%2C+and+their+projections+to+dorsal+visual+areas%5BTitle%5D)+AND+%22Journals+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Cytoarchitectonic subdivisions of the dorsolateral frontal cortex of the marmoset monkey (Callithrix jacchus), and their projections to dorsal visual areas.</a> Journals of Comparative Neurology. 495 (2), 149-172 (2006).</li>
<li>Bakola, S., Burman, K. J., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cortical+motor+system+of+the+marmoset+monkey+%28Callithrix+jacchus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">The cortical motor system of the marmoset monkey (Callithrix jacchus).</a> Neuroscience Research. 93, 72-81 (2015).</li>
<li>Krubitzer, L. A., Kaas, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+organization+and+connections+of+somatosensory+cortex+in+marmosets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The organization and connections of somatosensory cortex in marmosets.</a> Journal of Neuroscience. 10 (3), 952-974 (1990).</li>
<li>Miller, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marmosets%3A+A+Neuroscientific+Model+of+Human+Social+Behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior.</a> Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).</li>
<li>Cox, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFNI%3A+software+for+analysis+and+visualization+of+functional+magnetic+resonance+neuroimages%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+and+Biomedical+Research%22%5BJournal%5D)">AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages.</a> Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).</li>
<li>Avants, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reproducible+evaluation+of+ANTs+similarity+metric+performance+in+brain+image+registration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration.</a> Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).</li>
<li>Hashikawa, T., Nakatomi, R., Iriki, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+models+of+the+marmoset+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">Current models of the marmoset brain.</a> Neuroscience Research. 93, 116-127 (2015).</li>
</ol>

MK 正在为其在本方案中使用的全皮层 ECoG 阵列申请专利（专利号：2018-210975）。

为确保成功植入，应在手术前后为动物提供充足的营养。较短的手术时间对于优化动物恢复也至关重要。准备工作应至少在手术前一天完成。为了缩短手术时间，建议此前使用因其他实验目的而处死的动物进行开颅手术训练及电极阵列植入。&#160;表1展示了本方案时间进程的一个示例。
我们根据具体情况对麻醉程序和术后处理进行了调整。在本视频方案中，动物通过气管插管接受异氟烷和氧气的混合气体进行麻醉和维持。异氟烷可替换为七氟烷，气管插管也可替换为面罩。在其他情况下，我们采用肌肉注射氯胺酮与美托咪啶混合液的方式对动物进行麻醉。此时，动物首先以布托啡诺（0.2 mg/kg，肌内注射）进行初始镇静，随后通过注射氯胺酮（30 mg/kg，肌内注射）与美托咪啶（0.35 mg/kg，肌内注射）的混合液实现外科麻醉。
由于ECoG直接记录电场的变化，其时间分辨率受限于记录系统。我们记录系统的最高时间分辨率为30 kHz。通常我们以1 kHz的采样率采集信号，发现这已足以提取感觉/运动信息。
<p class="jove_c...

认知功能需要广泛脑网络中神经元集合的协调活动，尤其是人类高度发达的新皮层，被认为参与了高级认知行为。然而，新皮层如何实现此类认知行为仍是神经科学领域尚未解决的问题。近年来，薄而柔性的皮层脑电图（ECoG）电极的发展使得能够稳定记录大规模皮层活动1。Fujii 及其同事为猕猴开发了一种全皮层 ECoG 阵列2,3。该阵列连续覆盖几乎整个外侧皮层，从枕极延伸至颞极和额极，可一次性捕捉全皮层的神经活动。我们进一步将该系统改进并应用于普通狨猴4,5，这是一种体型小、可进行遗传操作的新世界猴6,7。相比其他物种，该动物具有多种优势。该物种的视觉、听觉、躯体感觉、运动及额叶皮层区域此前已被绘制，并报道其基本同源结构与人类和猕猴相应区域相似8,9,10,11,12,13,14,15,16。其大脑表面光滑，大多数外侧皮层区域暴露于皮层表面，在猕猴中使用 ECoG 难以触及这些区域。基于这些特点，狨猴适用于皮层脑电图研究。此外，狨猴表现出复杂的社会行为，已被提议作为研究人类社会行为的候选模型17。
本方案描述了一种在普通狨猴大脑皮层整个外侧表面进行ECoG阵列硬膜外植入的手术程序。该方法为灵长类动物皮层神经科学领域的研究提供了机会，可用于监测大规模皮层活动，涵盖感觉、运动、高级认知以及社会行为等方面。

<table><tbody><tr><td>烧杯（100 cc）</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>棉球</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>吸收三角</td><td>精细科学工具公司（Fine Science Tools Inc.）</td><td>18105-03</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>细头棉签</td><td>清十字有限公司（Clean Cross Co., Ltd.）</td><td>HUBY340 BB-013</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>纱布</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>巾钳</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>手术刀柄</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>持针器</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>虹膜剪</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>微型蚊式钳</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Adson 钳，1×2 齿</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>骨刮匙</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>微型刮匙</td><td>精细科学工具公司（Fine Science Tools Inc.）</td><td>10091-12</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>持针器，12.5 cm，弯曲，光滑钳口</td><td>世界精密仪器公司（World Precision Instruments）</td><td>14132</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>血管扩张器，12 cm，0.1 mm 尖端</td><td>精细科学工具公司（Fine Science Tools Inc.）</td><td>18131-12</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>血管扩张器，12 cm，0.2 mm 尖端</td><td>精细科学工具公司（Fine Science Tools Inc.）</td><td>18132-12</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>细尖咬骨钳</td><td>精细科学工具公司（Fine Science Tools Inc.）</td><td>16221-14</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>立体定位仪操作臂</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>操作臂扳手</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>连接器用自制夹具</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>牙科丙烯酸硅胶杯</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>硅胶杯支架</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>画笔</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>铅笔</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>微型螺钉，1.4 mm × 2.0 mm</td><td>日本化学螺钉有限公司（Nippon Chemical Screw Co., Ltd.）</td><td>PEEK/MPH-M1.4-L2</td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>微型螺钉用螺丝刀</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>钻机用微型电机手柄</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>不锈钢钻头，1.4 mm</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>不锈钢钻头，1.0 mm</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>钻头，1.2 mm</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr><tr><td>橡胶吹气球</td><td></td><td></td><td>气体灭菌</td></tr></tbody></table>

全皮层脑皮层电图阵列在普通狨猴中的慢性植入

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

皮层脑电图（ECoG）能够以高时空分辨率监测大脑皮层的电场电位。近年来，薄而柔韧的ECoG电极的发展使得大规模皮层活动的稳定记录成为可能。我们为普通狨猴开发了一种全皮层ECoG阵列，该阵列连续覆盖皮层半球几乎整个外侧表面，从枕极延伸至颞极和额极，可一次性捕捉全皮层的神经活动。本方案描述了将该阵列慢性植入狨猴硬膜外腔的手术流程。狨猴在ECoG记录方面具有两个优势：其一是其解剖结构（包括额叶、顶叶和颞叶复合体）与人类和猕猴具有同源性；其二是狨猴的大脑为平滑脑（无沟回），且含有大量在猕猴中较难通过ECoG接触的皮层复合体，这些区域在狨猴中直接暴露于脑表面。这些特征使得大多数皮层区域可被直接记录。该系统为研究全脑皮层信息处理提供了机会，其时间分辨率可达亚毫秒级，空间分辨率可达毫米级。

全皮层ECoG阵列可同时记录单个半脑全部区域的神经元活动。图4展示了清醒狨猴多个听觉区域的听觉诱发电位（AEP）示例。ECoG记录在被动聆听条件下进行。每只狨猴接受由20种不同频率的随机纯音组成的听觉刺激。随后，我们通过对与纯音起始时间对齐的ECoG信号进行平均，计算出AEP。在低级和高级听觉区域观察到不同的波形，表明本ECoG阵列的空间分辨率能够捕捉不同皮层区域中差异化的信息处理过程。
<img alt="显示用于电子集成的连接器和布局的印刷电路板组装过程。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58980/58980fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：ECoG阵列的制备。（A）32通道和...

我们开发了一种用于普通狨猴的全皮层脑皮层电图阵列，该阵列连续覆盖了从枕极到颞极和额极的皮层几乎整个外侧表面。本方案描述了将该阵列慢性植入狨猴脑硬膜外腔的操作步骤。

脑皮层电图（ECoG）能够以高时空分辨率监测大脑皮层的电场电位。近年来……

本方案展示了如何将皮层电图阵列植入非人灵长类动物的大脑皮层，以促进灵长类神经科学领域对大规模信息处理机制的研究。该技术的主要优势在于，能够以高空间和时间分辨率监测大脑皮层的大规模活动。首先，在头皮正中线处做一个4厘米长的皮肤切口。使用刮匙将颞肌从颅骨上剥离，直至完全暴露手术区域，并清除颅骨表面的所有组织。必要时通过加压止血或骨蜡彻底止血。用湿润的纱布包裹皮肤和肌肉边缘。将阵列的前缘放置在额极边缘上。使用铅笔在颅骨上标记计划开颅的位置、切口和钻孔位置。将解剖显微镜置于手术区域上方。沿标记线1进行开颅钻孔。钻孔时，向切削刃吹入空气，以保持术野清晰，沿标记二完整切割骨片，此时骨片中央仍与硬脑膜相连。缓慢而小心地从一侧边缘抬起骨片，并用刮匙将硬脑膜剥离。从骨片上移除骨尖，并用湿润的纱布包裹骨骼，直至操作结束时将其放回颅骨。在标记三和四的位置钻孔，以便将电极分别插入眼眶、额部和枕部区域。在标记五的位置钻出狭缝，以确认阵列是否正确插入。现在将暴露硬脑膜。用生理盐水冲洗该区域，并根据需要使用压迫止血法和明胶海绵止血。如有需要，清洁开颅口边缘，并制作六个切口，用于放置参考电极。将骨膜剥离器插入颅骨下方以保护硬脑膜，使用直径1毫米的钻头在连接器每个分支周围的四个位置钻出螺孔，并安装尖头螺钉作为锚点，将连接器固定在颅骨上。然后，用平头镊夹住阵列，将心电图阵列插入硬膜外腔。将参考电极置于硬膜外腔，然后在参考电极上涂抹牙科用丙烯酸树脂。将接地电极放置在颅骨表面。然后将牙科丙烯酸树脂涂抹在接地电极上。将骨片复位，并在螺钉上涂抹牙科丙烯酸树脂，以将连接器和头固定装置固定在颅骨上。接着，使用6-0尼龙缝线缝合前额及末端后部的皮肤。并使用皮肤闭合装置将皮肤固定在连接器的两侧。此处展示了清醒狨猴多个听觉区域的听觉诱发电位示例。在暴露于20种不同频率的随机纯音刺激时，可以从较低和较高的听觉区域观察到不同的波形，表明心电图阵列的空间分辨率能够捕捉不同皮层区域中的差异性信息处理过程。由于可以通过电植入实现长期慢性光刺激并同时监测皮层反应，因此可以在狨猴脑内通过病毒转导来实现该选项。

chronic-implantation-whole-cortical-electrocorticographic-array

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

常见马莫塞的全皮质电皮质阵列的慢性植入

我们为正在学习慢性神经记录电极植入过程的外科医生提供有用的信息。本文在啮齿类动物模型中描述了穿透性和表面电极系统的相关技术。...

慢性神经电极的手术植入以记录单细胞活动和皮层脑电图信号

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。...

在小鼠皮层植入电极以进行皮层脑电图记录

本视频展示了在小型猪中植入柔性皮层电图阵列并进行长期皮层记录的过程。视频概述了将阵列通过手术植入小型猪听觉皮层上方，以及记录基础状态和声音刺激诱发的神经元动作电位的各个步骤。...

小型猪大脑皮层电生理记录用柔性硬膜下皮层电图阵列植入

穿梭箱回避学习在行为神经科学中已有充分研究。本方案描述了如何将啮齿类动物的穿梭箱学习与特定脑区的皮层内微刺激（ICMS）以及同步的慢性体内记录相结合，作为一种研究学习与感知多个方面的工具。...

结合穿梭箱训练与皮层电生理记录及刺激作为研究感知与学习的工具

我们设计了一种操作流程，利用甲醛固定的尸体辅助神经外科医生进行人脑新皮层微电极阵列植入术的培训。...

使用甲醛固定的人类尸体模型进行新皮层微电极阵列植入的外科培训

本研究提供了一种立体定向神经外科植入手术的操作方案 在普通狨猴中使用微电极阵列。该方法可专门用于自由活动动物的电生理记录，但也可轻松适用于该物种的其他类似神经外科干预操作（例如，用于给药的套管或用于脑刺激的电极）。...

用于在普通狨猴（Callithrix jacchus）中植入微电极阵列的立体定位手术

本文介绍了一种在小型猪模型中对柔性硬膜下电极阵列进行长期性能与安全性评估的方法，详细描述了手术方法与工具、术后磁共振成像、听觉皮层的电生理学特性、植入物的电化学特性以及死后免疫组织化学分析。...

皮层下柔性脑皮层电图（ECoG）阵列植入及小型猪长期皮层记录

定制的微型驱动装置可实现使用线性硅阵列对皮层记录位点进行亚毫米级精确定位。...

普通狨猴皮层分层活动的电生理学

多电极阵列（MEA）记录技术为研究大量神经元群体的电活动提供了一种方法。本文中，我们介绍了在同时刺激组织的条件下，从小鼠副嗅上皮进行记录的多电极阵列制备的详细步骤。...

犁鼻上皮的多电极阵列记录

偏头痛及其向慢性偏头痛的转化是重大的医疗负担，亟需更有效的治疗方案。我们致力于阐明神经免疫信号如何调节偏头痛的易感性，通过体外建模 体外...

使用扩散性抑制建模发作性与慢性偏头痛的神经免疫信号传导 体外

了解在普通狨猴大脑皮层慢性植入全皮质电皮质阵列的方法。该技术可实现高时空分辨率的长期神经活动监测，为研究灵长类动物大规模信息处理提供重要工具。

全皮层脑皮层电图阵列在普通狨猴中的慢性植入

探索更多视频