High-Density-EEG-Aufzeichnungen der sich frei bewegenden Mäusen mit Polyimid-Basis Mikroelektroden
11. Januar 2011
In diesem Artikel beschrieben wir die Chirurgie Verfahren und Handhabung Tipps für die Implantation von ultra-dünnen Polyimid-Basis Mikroelektroden-Array (PBM-array) auf der Maus Schädel für den Erwerb von High-Density-Encephalographie (EEG) in einem Mausmodell.
Hallo, ich bin Mina Lee vom Gen Choice Laboratory im Zentrum für Neurowissenschaften am Korea Institute of Science and Technology. Heute werden wir den Zustand von EG mit hoher Dichte im Massenmodell mit einem Poly-basierten Mikroelektrodenarray demonstrieren. Das Verfahren umfasst das Einrichten der Instrumente, das Vorbereiten der Tiere für die Operation und die Durchführung einer stereotoxischen Operation.
Nach der Operation führen wir eine EEG-Aufzeichnung durch und analysieren dann die Daten. Fangen wir an. Bevor Sie mit der Operation beginnen, richten Sie die stereotoxischen Instrumente und alle benötigten Materialien ein.
Die Umgebung sollte sauber sein. Bereiten Sie die Maus auf die Operation vor. Ich werde die heutige Operation mit einer 17 Wochen alten Basis-Hybridmaus mit sechs schwarzen sechs J 1 29 s und vier S-V-J-A-E Hybridmaus demonstrieren.
Wir können auch Mäuse verwenden, die schwerer als 25 Gramm sind. Anisieren Sie die Maus mit einer IP-Injektion eines Cocktails, der 120 Milligramm pro Kilogramm, Ketamin und sechs Milligramm pro Kilogramm enthält. Kneifen Sie vorsichtig in den Mausschwanz oder an, um sicherzustellen, dass die Maus tief genug betäubt ist, um mit der Operation fortzufahren.
Um die Operation zu beginnen, montieren Sie das Tier auf den Stereo Toxic Apart. Lege die Luftstäbe nacheinander in den Mauskegel und ziehe ihn fest. Geben Sie etwas Methanol auf seinen Kopf und formen Sie dann den hinteren Teil seines Kopfes.
Injizieren, vorderer hinterer Schnitt zwischen den Augen bis zwischen den Ohren und zwischen den Ohren und dem Schädel. Kneifen Sie die Haut in der Maus mit Mikroklammern zusammen, um den Schnitt breit zu halten. Entfernen Sie mit den sterilisierten Schnittswaps jegliches restliches Gewebe oder die Membran vom Schädel.
Setzen Sie den Markierungsstift über den Kopf. Markieren Sie die BMA-Lambda-Punkte. Entfernen Sie dann den Markierungsstift und markieren Sie die Punkte mit einem alten besten Stift.
Genau auf den Punkt gebracht. Treffend. Bringen Sie die Filmelektrode über den Kopf und geben Sie einen Tropfen T-Wasser auf den Schädel.
Platzieren Sie das BMA in der Mitte der fünften Schicht des Ontario des Poly Best Micro Electro Arrays. Ziehen Sie die Folie vorsichtig von der Mitte bis später mit den wasserweichen Wattestäbchen ein. Geben Sie ein paar Minuten, bis es vollständig getrocknet ist.
Dies hilft bei einer besseren Adhärenz. Machen Sie mit einem Stift auf Ölbasis drei Stiftmarkierungen am Restraum. Diese Markierungen sind die Orte, an denen Sie bohren werden.
Seien Sie sehr vorsichtig beim Bohren der Löcher, um die Innenseite nicht zu berühren. Setze die drei sterilen Lenkschrauben auf den Schädel und setze sie ein, bis sie fest im Kordon sitzen. Mischen Sie eine dicke Charge flüssigen, flüssigen, genauen Zahnzement und bedecken Sie die Filmelektrodenschrauben und den Rest des Schädels.
Machen Sie eine weitere Charge und verwenden Sie sie, um die Elektrode vollständig zu bedecken. Decken Sie die Schrauben wieder ab, um sie zu sichern. Denken Sie daran, dass dieser Mann nicht unter der Folienelektrode sein sollte.
Bringen Sie ein doppeltes Signe mit Klebeband auf der Rückseite der Verbindungsebene an. Lege einen starren Stock als Riemen mit starkem Kleber auf die Mitte des Schädels. Im heutigen Experiment verwende ich für diesen Stabschritt die Spitze eines Schneidestäbchens und manipuliere die Position des Steckers nach hinten, bis sie die Spitze des Schneidpunktes berührt.
Der Abstand zwischen dem Schädel und dem Verbindungsstück sollte mehr als fünf Millimeter betragen. Kleben Sie die Verbindungsebene auf die Spitze des Wattestäbchens, indem Sie starken Kleber hinzufügen. Decken Sie den Rest der offenen Fläche mit Acryl-UL-Zement ab.
Entfernen Sie nach dem Aushärten des Zements die Klammern und rühren Sie die Haut auf. Entfernen Sie die Maus aus dem Parus und decken Sie den zusätzlichen Platz ab. Tragen Sie bei Zahnzement aus Acryl das Antibiotikum Natrium um den Zement und den Nahtbereich auf.
Platzieren Sie die Maus in einem eigenen Käfig und geben Sie eine Liste von fünf Tagen für die Wiederherstellung an. Verbinden Sie die Maus mit dem EEG und ziehen Sie das Feuer und geben Sie mehr als eine Stunde zum Wohnen. Nach einer Stunde EEG-Aufzeichnung führten wir die Erfassung eines EEGs mit hoher Dichte in einem Mausmodell mit einem Poly-basierten Mikroelektrodenarray durch.
Bei diesem Verfahren ist es wichtig, daran zu denken, die Folie electro Tri schonend zu behandeln, da sie nur sieben Mikrometer dick ist. A, ein Tropfen Leitungswasser ist notwendig, wenn Sie die Elektrode neu anordnen. Wenn Sie diesen Schritt überspringen, lässt sich die Elektrode leicht drehen und stellen Sie sicher, dass Acrylzähne mit hoher Viskosität nicht unter die Folie eindringen.
Nach der Aufzeichnung führen wir eine Offline-Analyse mit dem Meth-Labor durch, um mehrere Gehirndiagramme zu zeichnen, um die Gehirnaktivitäten bei Mäusen klar zu visualisieren. Dies sind die repräsentativen Mehrkanal-EEG-Signale nach GBL-Injektion. Auf der linken Seite sehen Sie die repräsentativen Mehrkanal-e-Signale nach GBL-Injektion auf der rechten Seite.
Es werden topographische Karten des Gehirns wie die durchschnittliche Zeitverzögerung der Leistung, die durchschnittliche Spitzenstärke und die Karte der durchschnittlichen Wahrscheinlichkeit des Anfallsbeginns vorgestellt. Das war's also. Danke fürs Zuschauen.
Überblick
Dieser Artikel demonstriert das chirurgische Verfahren zur Implantation eines polyimidbasierten Mikroelektroden-Arrays (PBM-Array) am Mausschädel, das eine hochdichte EEG-Erfassung in einem Mausmodell ermöglicht.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Elektrophysiologie
- Biomedische Technik
Hintergrund
- Hochdichtes EEG ist entscheidend für die Untersuchung der Gehirnaktivität.
- Polyimidbasierte Mikroelektroden-Arrays bieten Vorteile in der Aufzeichnungsqualität.
- Das Verständnis chirurgischer Techniken ist wesentlich für eine erfolgreiche Implantation.
- Mausmodelle werden häufig in der neurowissenschaftlichen Forschung verwendet.
Zweck der Studie
- Ein detailliertes chirurgisches Protokoll für die PBM-Array-Implantation bereitzustellen.
- Hochdichte EEG-Aufzeichnungen bei Mäusen zu erleichtern.
- Methoden zur Datenerfassung in der neurowissenschaftlichen Forschung zu verbessern.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung der chirurgischen Instrumente und der Narkose des Tieres.
- Anwendung stereotaxischer Operationstechniken.
- Sorgfältiger Umgang mit dem ultradünnen Mikroelektroden-Array.
- Wiederherstellung und EEG-Datenerfassung nach der Operation.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Implantation des PBM-Arrays am Mausschädel.
- Hochwertige EEG-Aufzeichnungen nach der Operation.
- Die Datenanalyse zeigte signifikante Gehirnaktivitätsmuster.
- Die Bedeutung sorgfältiger chirurgischer Techniken wurde demonstriert.
Schlussfolgerungen
- Das beschriebene Verfahren ist effektiv für die hochdichte EEG-Erfassung.
- Der korrekte Umgang mit dem Mikroelektroden-Array ist entscheidend.
- Diese Methode kann die Forschung zur Analyse der Gehirnaktivität voranbringen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
High-density EEG in freely moving mice enables mechanistic de-risking of neural circuit hypotheses by linking electrophysiological signatures to behavior in genetically tractable models. This approach supports target validation in neuropsychiatric drug discovery by providing quantitative, reproducible readouts of network activity relevant to disease mechanisms. The polyimide-based microelectrode array enhances signal fidelity and chronic recording capacity, improving predictive confidence in preclinical efficacy assessments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through correlation of EEG rhythms with specific behavioral states in disease-relevant models.
- Operational Value: Provides a standardized platform for functional target validation using large-scale neural activity as a phenotypic readout.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, multivariate EEG outputs suitable for assay development in CNS drug screening programs.
- Operational Value: Supports assay standardization through chronic, reusable electrode implants that reduce inter-session variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates translational biomarker identification by aligning mouse EEG signatures with human EEG correlates in neuropsychiatric disorders.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of target engagement and circuit modulation across preclinical study phases.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis generation through lead optimization by supplying dynamic, systems-level neural data that informs target selection and compound prioritization.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing how genetic or pharmacological manipulations affect large-scale brain network dynamics.
- Screening: Delivers high-dimensional, time-resolved EEG readouts that enhance compound screening resolution beyond single-neuron or bulk measures.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via spectral power, coherence, and seizure probability metrics derived from multichannel recordings.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies by capturing EEG phenotypes predictive of clinical outcomes in epilepsy and sleep disorder models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple CNS indication programs and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target mechanism through direct observation of network-level effects.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability of EEG experiments via standardized surgical protocols and chronic implant design.
- Strategic Value: Enhances go/no-go decision quality by providing objective, systems-level efficacy data early in the discovery pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying compounds with favorable network modulation profiles before costly preclinical investment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and microelectrode handling due to the array’s ultra-thin, bifurcated structure.
- Depends on access to electrophysiology instrumentation capable of high-density signal acquisition and synchronization with behavioral monitoring.
- Necessitates standardization of postoperative care and recovery timelines to ensure consistent signal quality across animals.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains and genetic backgrounds affecting skull thickness and surgical access.
- Limited by the technical challenge of preventing fluid permeation under the film electrode during dental cement application, as noted in the protocol.
