Gleichzeitige Aufnahmen von kortikalen lokales Feld Potentialen und Electrocorticograms in Reaktion auf Reize der nozizeptiven Laser von frei beweglichen Ratten

Summary

Wir entwickelten eine Technik, die gleichzeitig Electrocorticography und lokales Feld Potentiale in Reaktion auf Reize der nozizeptiven Laser von frei beweglichen Ratten aufzeichnet. Diese Technik hilft, eine direkte Verbindung von Electrocortical Signalen auf mesoskopischen und makroskopischen Ebene aufzubauen, die erleichtert die Untersuchung der nozizeptiven Informationsverarbeitung im Gehirn.

Abstract

Electrocortical Antworten, hervorgerufen durch Hitze Laserpulse, die selektiv nozizeptiven freie Nervenendigungen aktivieren, sind in vielen Tier- und Humanstudien verbreitet, um die kortikale Verarbeitung von nozizeptiven Informationen zu untersuchen. Diese Gehirn Laser-evozierten Potentiale (LEPs) bestehen mehrere vorübergehende Reaktionen, die zum Ausbruch von Laser Reize mal gesperrt sind. Die funktionellen Eigenschaften der LEP Antworten sind jedoch noch weitgehend unbekannt, aufgrund des Fehlens einer Sampling-Technik, die neuronalen Aktivitäten an der Oberfläche des Kortex (d.h., Electrocorticogram [ECoG] und Kopfhaut gleichzeitig aufnehmen kann Elektroenzephalogramm [Scalp EEG]) und im Inneren des Gehirns (d. h.lokale Feld möglicher [LFP]). Um dieses Problem zu beheben, stellen wir hier eine Tiere Protokoll mit frei beweglichen Ratten. Dieses Protokoll setzt sich aus drei wichtigsten Verfahren: (1) tierische Vorbereitung und chirurgische Eingriffe, (2) eine gleichzeitige Aufnahme von ECoG und LFP nozizeptiven Laser Reize und (3) Analyse und KE Datenextraktion. Insbesondere wurden mit Hilfe einer 3D-gedruckten schützende Schale, ECoG und LFP Elektroden implantiert auf die Ratte Schädel sicher zusammengehalten. Während der Datenerfassung wurden Laserpulse auf die Ratte in den Vorderpfoten durch Lücken in der Unterseite der Kammer geliefert, wenn das Tier in spontanen Stille war. Laufende weißes Rauschen wurde gespielt, um die Aktivierung des auditorischen Systems vermeiden durch Laser erzeugt Ultraschall. Infolgedessen wurden selektiv nur nozizeptiven Antworten aufgezeichnet. Verwenden die standard-analytische Verfahren (z.B., Bandpass-filtern, Epoche Extraktion und Basislinienkorrektur), Stimulus-bezogene Gehirn Antworten zu extrahieren, erhalten wir Ergebnisse zeigen, dass LEPs mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis waren gleichzeitig von ECoG und LFP Elektroden aufgezeichnet. Diese Methodik ermöglicht die gleichzeitige Aufnahme von ECoG und LFP-Aktivitäten, die schlägt eine Brücke von Electrocortical Signalen auf mesoskopischen und makroskopischen Ebene, wodurch die Untersuchung der nozizeptiven Informationsverarbeitung im Gehirn.

Introduction

EEG ist eine Technik zum Aufzeichnen von elektrischen Potentiale und oszillierenden Hirnaktivitäten durch die synchronisierten Aktivitäten von Tausenden von Nervenzellen im Gehirn erzeugt. Hiermit wird im Volksmund in vielen grundlegenden Studien und klinischen Anwendungen^1,2. Zum Beispiel Wärme EEG Antworten zu intensiven Laser Impulse (d.h.LEPs) werden weit angenommen, um die periphere und zentrale Verarbeitung von nozizeptiven sensorischen input^3,4,5zu untersuchen. Beim Menschen, LEPs bestehen hauptsächlic....

Protocol

Erwachsene männlichen Sprague-Dawley Ratten (mit einem Gewicht von 400-450 g) wurden in das Experiment verwendet. Alle chirurgischen und experimentelle Verfahren folgte dem Führer zur Pflege und Verwendung von Labortieren von den National Institutes of Health. Die Verfahren wurden von der Ethikkommission der Forschung am Institut für Psychologie, Chinese Academy of Sciences genehmigt.

1. Elektrode Implantation

1. Die Ratte in eine Kammer mit 5 % Isofluran und einen Luftdurchsatz von 1 L/min vor der Operation zu betäuben.
2. Befestigen Sie mit einem stereotaktischen Apparat der Kopf der Ratte mit seiner Nase in die Narkose Mask....

Results

Im repräsentativen Experiment wurden die elektrophysiologischen Daten aus fünf Ratten aufgezeichnet. Laser-Impulse wurden geliefert an der rechten Vorderpfote jede Ratte für 20 Mal mit > 40 s interstimulus Abstand. Das Laser-evozierten Gehirn, die Antworten aufgezeichnet wurden, mit sowohl ECoG Schrauben und Tiefe Drähte und die Tiefe Drähte wurden in bilateralen primären somatosensorischen Cortex (S1) und primäre Motor Cortex (M1) implantiert.

Discussion

In der vorliegenden Studie beschrieben, eine Technik, um ECoGs und kortikale LFP Reaktionen hervorgerufen durch nozizeptiven Laser Impulse aus frei beweglichen Ratten gleichzeitig aufzeichnen. Die Ergebnisse zeigten, dass LEP Antworten nach dem Einsetzen der Laser Reize in ECoG und LFP-Signale eindeutig nachgewiesen werden konnte. Die gleichzeitige Aufzeichnung von ECoG und kortikalen LFP-Signale ermöglichen Wissenschaftlern, ihre Beziehung für ein besseres Verständnis des Beitrags der neuronalen Aktivitäten auf die LEP-.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Männliche Sprague-Drawley-Ratten	Vital River
Isofluran	RWD Life Science
Kleintier-Isofluran-Anästhesiesystem	RWD Life Science		Einschließlich der Anästhesiegasmaske für Ratten
Stereotaktisches Gerät	RWD Life Science
Das Gerät mit kombinierten ECoG- und LFP-Elektroden			Die Apparatur ist hausgemacht, die die ECoG- und Tiefendrahtelektroden zu einem Verbindungsmodul zusammenfügt
3D-gedruckte Schutzhülle			Die Textur der Schale ist polymilchig, und die Schale ist hausgemacht und besteht aus drei Teilen: einem Sockel, einer Wand und einer Kappe. Die Wand ist mit Kupferkegeln bedeckt, um sie als Faradayschen Käfig zu konstruieren
Wolframdrähte (Durchmesser: 50 mm)	California Fine Wires Company		Die Elektroden für die kortikale LFP-Aufzeichnung
Schrauben aus rostfreiem Stahl (Durchmesser: 0,6 mm)			Die Elektroden für die ECoG-Aufzeichnung
Elektrischer Schädelbohrer	RWD Life Science
Bohrer (Durchmesser: 0,5 mm)	RWD Life Science		Der Bohrer wird zum Bohren von Löchern für ECoG-Schrauben verwendet
Bohrer (Durchmesser: 0,2 mm)	RWD Life Science		Der Bohrer wird zum Bohren von Löchern in Tiefendrähten verwendet
Zahnarylpulver	SNC dental
Zahnaryllflüssigkeit	SNC Zahnärztin
	Fisher Scientific		Die Mischung wird zur Versiegelung der Kraniotomie verwendet, um die folgende Bewegung von Mikrodraht-Arrays zu gewährleisten
Mineralöl	Fisher Scientific
Elektrokoagulator	Bovie medical Corporation
RHD2132 Verstärkerplatinen	Intan Technologies		Ein 32-Kanal-Kopftisch
RHD2000 systerm	Intan Technologies		Das Datenerfassungssystem
Infrarot-Neodym-Yttrium-Aluminium-Perowskit-Lasergenerator	Electronical Engineering
Matlab R2016b	The MathWorks