一种经济高效且微创的自由活动小鼠多部位慢性脑电图记录方案

本方案可实现经济高效、微创且高质量的小鼠脑电图（EEG）记录，使长期神经监测在临床前研究中更易实现。慢性脑电记录的主要挑战包括植入物不稳定、头帽寿命有限、信号质量下降、海量数据分析以及昂贵的商业化系统难以获取。首先，使用一个五针的USB Type-B母头插头，并将其与直径为0.003英寸的铂铱合金丝进行焊接。

请勿使用第四个引脚，因为它是接地引脚，应使用其余四个引脚连接电极。将引脚弯曲约45度，并将导线在每个引脚上缠绕两圈，以确保连接牢固，不会脱落。然后，在每个引脚上涂抹少量助焊膏，以清洁表面，确保有效焊接。

然后，在每个引脚上放置一小段焊锡丝。使用电烙铁熔化焊锡丝，将铂铱合金丝永久固定在引脚上。确认动物处于深度麻醉状态后，启动鼻部异氟烷氧气呼吸机，异氟烷浓度为1.5%（体积比）。

现在，以每公斤5毫克的剂量向小鼠注射卡洛芬，以减轻炎症和疼痛。以每公斤0.1毫克的剂量肌肉注射地塞米松，以减轻炎症和脑肿胀。涂抹眼膏，防止小鼠在麻醉期间眼睛干燥。

去除毛发后，使用70%乙醇清洁颅骨上的切口部位，随后使用碘垫擦拭，操作过程中需遵循无菌技术。接着，用手术刀在头部正中做一清晰的切口。沿切口周围进行切割以暴露电极植入位置，确保不暴露肌肉组织。

用0.9%氯化钠溶液清洗颅骨表面。干燥表面后，用浸有双氧水的棉签擦拭颅骨。使用手术刀去除骨头上残留的任何结缔组织。

一分钟后，用0.9%氯化钠溶液再次冲洗表面，并在钻孔前将其干燥。使用牙科钻头对颅骨表面进行粗糙处理，以促进丙烯酸树脂的粘附。测量并标记电极植入位点，前后位置分别为+2和-4，内外侧位置为±1.5。

使用1.4毫米钻头钻开颅骨表面，然后用精密螺丝刀将四枚1.5毫米骨螺钉插入钻孔位置。确保螺钉仅接触颅骨表面，不进入脑组织。将USB连接器上的导线在每颗螺钉上缠绕两到四圈，并剪去多余导线。

在每颗螺丝顶端涂抹少量瞬间胶，待其干燥以增强连接强度。确保连接器位于颅骨正中央，且不接触颅骨或电极。随后使用氰基丙烯酸酯缓慢构建头帽，逐层涂抹薄层，以防止骨骼过热。

使用牙科水泥将一个大螺丝固定在连接器的平面上，以方便插入USB线缆。将小鼠从小鼠立体定位仪上取下之前，让头部固定帽至少干燥两分钟。将小鼠放置在加热垫上，并观察24小时。

每12小时给予小鼠卡洛芬，剂量为每千克体重5毫克，持续7天。在进行脑电图（EEG）记录之前，等待两周，使骨骼在丙烯酸界面处充分生长。对每只小鼠记录一小时的脑电图信号，包括给予戊四氮（20毫克/千克体重）前30分钟和给药后30分钟的信号。

将USB线插入鼠标连接器。使用鳄鱼夹将USB线连接到差分交流放大器。增益设置为10,000，滤波范围设置为0.1至250赫兹。

以 1,000 赫兹的采样率采集脑电图信号。同时在计算机上记录放大器输出，并在示波器上实时显示信号。将放大器输出连接至连接到计算机的数据采集与信号调理 USB 设备。

最后，使用 Python 代码记录 EEG 信号，并将其在 0.1 赫兹至 250 赫兹之间进行滤波，同时对数据进行可视化。在 20 只 C57BL/6J 背景的小鼠中植入电极，其中包括 5 只野生型小鼠，术后存活率为 85%，最长可维持至术后六个月。EEG 记录捕捉到戊四氮诱导的电生理变化，表现为小鼠在注射戊四氮后阵发性间期放电数量增加。

戊四氮注射后，三个不同电极记录到的痫样放电波幅明显升高，如代表性脑电图轨迹所示。本研究建立了一种在自由活动小鼠中简单且稳定的脑电图系统，能够可靠地长期记录清晰的序列相关性放电。该方案通过提供可在自由活动啮齿类动物中实现的可及性长期脑电图记录，推动了神经科学的发展，支持对脑部疾病及治疗方法的更广泛研究。

未来的研究将聚焦于优化电极设计、扩展多区域记录，并将脑电图与行为学、药理学和遗传学操作相结合。