低成本脑电图记录系统结合毫米级线圈用于活体小鼠脑部经颅刺激 体内

在神经科学领域，经颅磁刺激（TMS）和脑电图（EEG）记录常被用于增进我们对大脑功能的理解。由于TMS具有非侵入性特点，因而前景尤为广阔。将TMS与EEG记录相结合，可使研究人员探索不同脑区之间的兴奋性、连接性以及时空动态特性。

本方案旨在为小型动物的经颅磁刺激-脑电图（TMS-EEG）实验建立一种同步刺激与测量系统。目前此类系统尚未得到充分开发，导致研究人员不得不根据各自独特的实验需求通过反复试验自行构建系统。这一易于调整的方法可在标准神经科学研究实验室中搭建，使研究人员更容易获取并具备更高的实用性。

本研究的结果将推动对小型动物特定疾病机制的探索，这些动物是人类疾病研究的重要模型。此外，这些模型将增进对人类疾病状态的理解，并有助于指导开发更有效的治疗方法和干预措施。首先，使用腹腔麻醉的小鼠，并通过标准外科手术暴露颅骨。

将固定在柔性基底背面二维电极阵列上的不锈钢杆连接至显微操作器。然后将柔性基底放置在暴露的颅骨上。调节阵列上的3号和14号通道位置，使其位于下丘范围内。

用记号笔在颅骨上标记出第3、8、9和14通道位置的小圆圈，作为定位标志。接着，将颅骨表面干燥，以增强牙科水泥的附着性，并使柔性基底上的二维电极阵列与小鼠颅骨实现电学隔离。在颅骨表面涂抹约一毫米厚的牙科水泥，并静置约30分钟使其固化。

将柔性基底与颅骨表面的小圆形标记对齐。然后将牙科钻头的尖端置于柔性基底的每个电极垫孔位置，小心地在颅骨上钻孔。使用螺丝刀将微型螺钉电极固定于颅骨的钻孔中。

压接螺钉电极头部与电极垫，确保连接牢固。最后，使用LCR电桥等测试设备测量每个螺钉电极与连接器之间的电导率，以确认其电导性能。通过扁平带状电缆将柔性二维阵列连接至记录系统。

然后将安装在线圈上的不锈钢杆连接至显微操作器。对于已麻醉并植入脑电图电极的小鼠，将线圈置于前囟上方，并调节线圈在头-尾方向上的位置，以确定位于下丘上方的焦点位置。接下来，通过连接双极电源和函数发生器，构建刺激系统。

然后将线圈连接到系统。将电缆连接在函数发生器的输入端与数据采集系统的输出端之间，以便从数据采集系统向函数发生器施加触发信号。接下来，将数据采集系统连接到记录系统。

准备一个合适的计算机程序，以通过触发信号启动刺激。确保需要记录刺激的时间戳。启动记录系统的采集过程，然后记录响应数据并开始刺激实验。

每次刺激结束后，停止记录，所有记录的数据将自动保存。脑电图（EEG）波形是在8 kHz石声爆发和80分贝声压的声音刺激下记录的。记录来自靠近听觉皮层的通道的反应。

观察到的波形在声音刺激后立即出现负向反应，随后在一定程度上呈现正向偏离基线的变化。同时记录了对右侧下丘附近区域进行磁刺激时产生的脑电图（EEG）波形。靠近听觉皮层的通道显示出随磁刺激强度增加而变化的反应，表现为诱发电位峰值幅度增大。