Eine Micro-Drive-Array-Methode zur elektrophysiologischen Aufzeichnung von mehreren Hirnregionen

Sichern Sie eine anästhesierte Ratte in einem stereotaktischen Rahmen. Rasieren und desinfizieren Sie die Kopfhaut und machen Sie dann einen Schnitt, um den Schädel freizulegen.

Bohren Sie Löcher über dem Riechkolben, um Aufzeichnungselektroden zu implantieren. Bohren Sie oberhalb des frontalen Kortex, um Referenzelektroden zu implantieren, die Signale der Gehirnaktivität zu Beginn erfassen.

Setzen Sie Ankerschrauben um den Hippocampus ein und schaffen Sie ein großes Loch über der Region.

Positionieren Sie ein integratives Mikroantriebsarray mit seiner Kanüle mit Aufzeichnungselektroden über dem Loch.

Verwenden Sie eine gelbildende Lösung, um das Array zu sichern. Tragen Sie Zahnzement auf, der an den Ankerschrauben haftet und für mechanische Stabilität sorgt.

Verbinden Sie das Array mit den implantierten Elektroden, um gleichzeitig aus mehreren Gehirnregionen aufzuzeichnen. Isolieren Sie die Verbindungen, um die Signalqualität zu verbessern.

Lassen Sie die Ratte sich erholen, und schieben Sie dann die Array-Elektroden vor, um mit dem Gehirn in Kontakt zu treten und die Signale stabilisieren zu lassen.

Die Ratte mit den implantierten Elektroden ist bereit, elektrische Signale vom Gehirn aufzunehmen.

Befestigen Sie die Ratte an einem stereotaktischen Gerät, rasieren und reinigen Sie dann den Schädel und beginnen Sie die Array-Implantation mit einem 3-Zentimeter-Schnitt entlang der Mittellinie vom Punkt zwischen den Augen bis zum Hals. Machen Sie mit einem Hochgeschwindigkeitsbohrer ein Paar kreisförmige Kraniotomien mit einem Durchmesser zwischen 0,7 und 1,0 Millimetern über dem Riechkolben, der 11,0 Millimeter vor und einen Millimeter bilateral zum Bregma liegt.

Implantieren Sie dann die beiden BR-Elektroden gerade so tief, dass die Spitzen der Schrauben Kontakt mit dem Gehirn aufnehmen, das etwa 2 Millimeter tief ist. Verwenden Sie zwischen sechs und acht volle Umdrehungen der Schraube.

Als nächstes machen Sie ein weiteres Paar Kraniotomien oberhalb des frontalen Kortex, 2,7 Millimeter anterior und 2,7 Millimeter bilateral zum Bregma. In diesen Löchern befestigen Sie die beiden Erdungsreferenzelektroden so, dass sie ebenfalls gerade das Gehirn berühren, etwa 1,6 Millimeter tief. Dazu braucht es vier bis fünf volle Umdrehungen der Schraube.

Planen Sie nun eine große zirkuläre Kraniotomie mit einem Durchmesser von etwa 2,0 Millimetern über dem Hippocampus, 3,8 Millimeter posterior und 2,5 Millimetern bilateral zum Bregma. Machen Sie dann sechs bis acht 1,0-Millimeter-Löcher in den Bereich, der die Kraniotomie umgibt.

In jedes dieser Löcher implantieren Sie die Ankerschrauben. Führen Sie dann die geplante Kraniotomie zwischen den Schrauben durch. Positionieren Sie das integrative Microdrive-Array über dem großen Loch so, dass sich die Kanülenspitze knapp über der großen Kraniotomie befindet.

Füllen Sie den Spalt zwischen der Kanülenspitze und der Gehirnoberfläche mit etwa 100 Mikrolitern zweiteiligem Epoxidharz. Lassen Sie die Mischung in den nächsten fünf Minuten in ein transparentes Gel übergehen. Decken Sie anschließend die Kanüle, die BR-Elektroden, die Erdungsreferenzelektroden und die Ankerschrauben mit Zahnzement ab.

Tragen Sie etwa fünf Millimeter Zement auf, ohne die offenen Enden der BR- oder Masse-Referenzelektroden zu bedecken. Löten Sie nun alle offenen Enden der Elektroden an die Stelle, an der sie mit der Platine verbunden sind. Anschließend bedecken Sie den unteren Teil des integrativen microdrive-Arrays und alle Elektrodendrähte mit Zahnzement.

Es ist wichtig, die Elektrodendrähte vollständig abzudecken, damit die Ratte sie nach der Implantation nicht herauskratzen kann. Lassen Sie die Ratte sich nun erholen. Nachdem Sie wieder genügend Bewusstsein erlangt haben, um das Brustbein aufrecht zu erhalten, halten Sie es alleine ohne Käfiggenossen und geben Sie ihm freien Zugang zu Futter und Wasser.

Nach der Operation schieben Sie die Tetroden schrittweise vor, indem Sie die Schrauben täglich vorschieben. Sobald die Tetroden an die Zielbereiche des Gehirns angrenzen, lassen Sie sie mehrere Tage lang zur Ruhe kommen, während derer sich die Signale stabilisieren.