Name: Gleichzeitige Aufnahme von Co lokalisierte Elektroenzephalographie und lokales Feld Potential in Nagetier (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Lernen Sie die gleichzeitige Aufnahme von EEG und lokalem Feldpotential in anästhesierten Nagetieren. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung kortikaler Signalinteraktionen mit minimaler Signalverzerrung.

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Wir möchten danken Andrew Cripps und BioResource Einheit an der University of Reading. Diese Forschung wurde finanziert durch die BBSRC (Anzahl zu gewähren: BB/K010123/1). Daten im Zusammenhang mit diesem Werk ist frei von Y.Z (ying.zheng@reading.ac.uk) verfügbar.

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Wir haben ein experimentelles Verfahren zur gleichzeitigen Erfassung von Co lokalisierte EEG und LFP-Signale ein Isofluran narkotisierten Ratte in Reaktion auf die Whisker Pad Stimulation beschrieben. Eine Mikroelektrode wurde in der Großhirnrinde durch eine Öffnung in der EEG-Spinne-Elektrode eingefügt, die mit einem Grat-Loch in den Schädel gebohrt ausgerichtet war. Die Elektrode wurde an den Schädel durch eine leitfähige gesichert und Klebstoff EEG einfügen23. Die Bugnase für die Verwaltung von Isofluran verwendet wurde geändert, so dass stimulierende Elektroden in die Whisker-Pad mit Leichtigkeit eingesetzt werden könnte.
Die EEG-Paste war effektiv bei der Montage der Spider Elektrode fest mit dem Schädel und bietet hervorragende elektrischen Leitfähigkeit experimentelle tagsüber ohne die Notwendigkeit für zusätzliche Anwendung der Paste. Es ersetzt die unerwünschte Verwendung von Leim, die Peripherie der Spider Elektrode an den Schädel zu beheben, wie Kleber nicht leitend ist und die Impedanz der Elektrode zu erhöhen kann, wenn es zwischen dem Schädel und der Elektrode läuft. EEG-Paste hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber EEG-Gel, das ist schwierig, Form um des Bohrlochs und im Experiment, was zu schlechten EEG-Signale austrocknen kann.
Da die Ratte in einem Faraday-Käfig platziert wurde, war elektrisches Rauschen aufgrund der Umgebung stark gedämpft. Allerdings war der neuronalen Signal manchmal immer noch ziemlich laut. In den meisten Fällen war dies durch die Bezugselektrode nicht richtig positioniert und musste daher neu eingestellt werden oder mehr EEG verursacht Paste verwendet. Ein weiteres häufiges Problem war, dass die evozierte LFP kleine Amplitude. Dies könnte aufgrund der Mikroelektrode nicht in der Mitte der kortikalen Region aktiviert durch die stimulierenden Elektroden positioniert sein. Statt neu einfügen der Mikroelektrode, die mehr die lokalen Nervenzellen schädigen könnte, haben wir in der Regel die Position der stimulierenden Elektroden in die Whisker-Pad bis eine vernünftige Amplitude von der LFP angepasst (> 3 mV) konnten beobachtet werden.
Eine der Beschränkungen der Technik ist die schlechte räumliche Auflösung von der Spinne-Elektrode, die einen Durchmesser von 6 mm hat. Verglichen mit der Größe des Schädels die Ratte ist groß. Leider ist die Spinne Elektrode verwendet hier den kleinsten zur Verfügung zu erwerben. Es werden wünschenswert, den Durchmesser der Spider Elektrode auf 2-4 mm zu reduzieren, wodurch sich die räumlichen Besonderheiten der EEG-Ableitungen, der Vergleich zwischen das EEG-Signal und die Supragranular LFP signal weniger zweideutig.
Mehrere wichtige Schritte im Protokoll bedürfen besonderer Aufmerksamkeit. Die erste ist die Einfügung der Mikroelektrode durch des Bohrlochs. Wie die Dura ansonsten intakt ist, ist die Genauigkeit der Einfügung entscheidend. Ein leichter Widerstand an der Spitze der Elektrode bedeutet normalerweise, dass die Elektrode nicht korrekt positioniert ist. Es muss angehoben werden, Lage angepasst und wieder eingefügt. Die zweite ist die Position des Kegels Nase auf die Ratte. Es darf nicht zu locker, wie Isoflurane aus dem Konus entweicht. Es muss auch nicht zu eng sein, da dies die Nasenlöcher der Ratte behindern und Atembeschwerden verursachen. Besondere Aufmerksamkeit ist auch erforderlich, um sicherzustellen, dass die Amplitude der EEG-Aufzeichnung viel kleiner ist (in der Regel 5 bis 10 Mal kleiner) als die LFP-Top-Channel-Aufnahme. Wenn sie ähnlich sind, ist es ein Hinweis darauf, dass die EEG-Sonde in direktem oder indirektem Kontakt mit der Mikroelektrode getreten ist. Ein indirekten Kontakt wird in der Regel durch die zerebralen spinalen Flüssigkeit (CSF), die manchmal das Loch füllt in den Schädel gebohrt. Die Leitfähigkeit des CSF ist in der Regel 100 Mal, dass der Schädel24,25. Daher, wenn das Niveau der CSF innerhalb des Bohrlochs hoch genug ist, kann es machen Kontakt mit der Spinne-Elektrode. Um dies zu vermeiden, sollte das Loch mit super saugfähige Baumwolle Schwämme wie Absorption Spears häufig gereinigt werden.
Die Wirkung eines Bohrlochs (Durchmesser < 2 mm) in den Schädel auf das EEG Aufnahmen rund um das Loch wurde untersucht, indem eine andere Spinne-Elektrode auf der intakten Schädel auf Ipsi-Lateral Barrel Cortex damit bilateralen EEG-Ableitungen verglichen werden könnte. Die Ergebnisse in Abbildung 9 und Abbildung 10, schlagen die Wirkung auf das Signifikanzniveau 0,05 unbedeutend sein. Andere Faktoren, die die Amplitude des EEG gehören wie auch die EEG-Paste war in Kontakt mit den Schädel, wie fest die Elektrode, die Paste gedrückt wurde und die räumliche Ausdehnung der EEG-Paste auf dem Schädel.
Es lohnt sich auch zu beachten, dass das Protokoll hier beschriebenen Schädel EEG aufgezeichnet die unterscheidet sich von Scalp EEG in menschlichen EEG-Studien verwendet. Die Kopfhaut wirkt wie ein Widerstand oder ein Tiefpass-Filter, der das Signal-Rausch-Verhältnis des EEG Aufnahme weiter reduzieren wird.
Zu guter Letzt die zeitliche Dynamik des ERP und derjenigen der evozierten LFP über die kortikalen Schichten im Vergleich zufolge somatosensiblen evozierten Potentiale besser widerspiegelt die LFP in der Supragranular Schicht der Rinde als in das Granulat und Infragranular Schichten. Dies ist in Übereinstimmung mit unserer früheren Arbeit6, zeigen, dass das erste Segment (P1) des ERP-im Zusammenhang mit der Rückkehr aktuelle infolge des Zuflusses der erregenden synaptischen aktuelle auftretenden in der Körnerschicht während der anschließenden abnimmt) N1) in ERP kann auf die verspätete Ankunft der Thalamische afferenten zu kortikalen Schichten II/III und/oder Feedforward Signale aus tieferen kortikalen Schichten bezogen werden. Zusammenfassend, gleichzeitige Aufnahmen des EEG/LFP Verständnis der neuronalen Genese des EEG, erleichtern und verbessern die mathematische Modellierung des EEG in Bezug auf neuronale Signale über die kortikalen Schichten.

Es ist allgemein anerkannt, dass drängendere erfasst in erster Linie über Mikroelektroden die gewichtete Summe der synchronisierten exzitatorischen und inhibitorischen synaptischen Aktivitäten von lokalen pyramidale neuronalen Populationen1,2,3 widerspiegeln , 4. unsere neuere Forschungen gezeigt, dass das Profil des LFP-Signals in Komponenten von Hemmung und Erregung5,6getrennt werden könnte. Jedoch wie LFP normalerweise über ein invasives Verfahren gemessen wird, ist es nicht geeignet für die meisten Studien des menschlichen Gehirns.
EEG ist auf der anderen Seite eine nicht-invasive Technik zur Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Es ist ein Diagnosewerkzeug für bestimmte Arten von neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie sowie als Recherche-Tool in menschliche kognitive Studien verbreitet. Trotz seiner Popularität ist eine große Einschränkung des EEG die Unfähigkeit, seine zeitliche Profile genau in Bezug auf die zugrunde liegende neuronale Signale7,8,9zu interpretieren.
Zunehmend werden mathematische Modelle des EEG entwickelt Verständnis vom Gehirn Funktion10,11,12,13,14,15. Die meisten bestehenden EEG-Modelle sind basierend auf passende Domain Frequenzeigenschaften des Modells vorhergesagt Ausgabe auf die EEG-Daten-Bandbreite während der spontanen Aktivität entwickelt, und sehr wenige EEG Modelle erzeugen realistische sensorische evozierte Potentiale. In diesem Zusammenhang bieten gleichzeitige Aufnahmen von EEG und LFP wichtige Erkenntnisse und Einschränkungen, für genauere mathematische Modelle des EEG zu entwickeln.
Um dieses Bedarfs für gleichzeitige Aufnahmen den neuronalen Ursprung des EEG weiter zu erkunden, entwickelten wir eine Methode um EEG und Multi-laminar LFP-Signale gleichzeitig im Neocortex der narkotisierten Ratte zu erfassen. Die Einrichtung ist ähnlich wie bei früheren gleichzeitige EEG/LFP-Studien in Primaten16,17. Wir untersucht die Wirkung eines Bohrlochs gebohrt in den Schädel auf EEG-Ableitungen, die rund um das Loch durch einen bilateralen EEG-Ableitungen (d. h., eine Halbkugel mit einem Grat Loch, die andere Hemisphäre intakt) in Ermangelung von sensorischen Vergleich die Stimulation. Unsere Ergebnisse zeigen, dass gleichzeitige EEG/LFP-Aufnahmen einfach und effektiv mit wenig EEG Signalverzerrung aus dem Grat Loch in den Schädel durchgeführt werden können.

<table><tbody><tr><td>Weibliche Lister Hood Ratten</td><td>Charles Rivers</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spider Elektrode</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>SCS24-426</td><td></td></tr><tr><td>EEG-Paste: Ten20</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>10-20-S</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxischer Halter mit zwei Mikromanipulatorarmen: Dual Manipulator Stereotaxic Frame mit 18&deg; Ohrstangen</td><td>WPI (World Precision Instruments)</td><td>502603</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>National Vet Services Limited</td><td>50878</td><td></td></tr><tr><td>Nasenkonus aus Hartplastik: Anästhesiegasmaske für Ratten</td><td>WPI</td><td>502054</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran-Anästhesiesystem für Kleintiere</td><td>WPI</td><td>EZ-B800A</td><td></td></tr><tr><td>Thermostatisches Heizkissen: Rattendeckensystem 230V</td><td>Harvard Apparat UK</td><td>50-7221-F</td><td></td></tr><tr><td>Augensalbe: Optixcare Augenschmiermittel</td><td>Viovet</td><td>203865</td><td></td></tr><tr><td>Lidocainhydrochlorid (Injektion 2%)</td><td>Larkmead Vets</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jacquette Scaler #1SSE, 18cm, hohl</td><td>WPI</td><td>503421</td><td></td></tr><tr><td>gezackte und gebogene Präparierzange</td><td>WPI</td><td>15915</td><td></td></tr><tr><td>Geflochtene Seide, nicht resorbierbares Nahtmaterial: Mersilk Naht W502H</td><td>National Vet Services Limited</td><td>153746</td><td></td></tr><tr><td>Zahnbohrer: BONE MICRO DRILL SYST 230 VAC</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4860</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Kochsalzlösung: Natriumchlorid 0,9%</td><td>Animalcare Ltd</td><td>14K26BT</td><td></td></tr><tr><td>Bohrer #4 : Kugelmühle, Hartmetall, #4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4958</td><td></td></tr><tr><td>Bohrer #4 : Kugelmühle, Hartmetall, #1/4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4962</td><td></td></tr><tr><td>Faradayscher Käfig</td><td>Newport Corporation</td><td>VIS-FDC-3600</td><td></td></tr><tr><td>Arbeitsplatz für Schwingungsisolierung: Vision IsoStation</td><td>Newport Corporation</td><td>M-VIS3660-RG4-325A</td><td></td></tr><tr><td>Oximeter-Steuereinheit und -Sensor: MouseOxPlus, Starr Life Sciences Corp.</td><td>WPI</td><td>O15001</td><td></td></tr><tr><td>Transparenter weicher Nasenkonus: Microflex Non-Rebreathing-Einheit mit Ratten-Nosecone</td><td>WPI</td><td>EZ-103A</td><td></td></tr><tr><td>Stimulierende Elektroden aus Edelstahl</td><td>KunststoffeOne</td><td>E363/1/SPC</td><td></td></tr><tr><td>Isolierter Stromstimulator</td><td>Made in House</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16-Kanal-Mikroelektrode, 100 &mu; m Abstand, Fläche je Standort 177 &mu; m2</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-10mm-100-177-A16</td><td></td></tr><tr><td>16-Kanal Akuter Kopftisch</td><td>Tucker David Technologies Inc., TDT</td><td>RA16AC-Z</td><td></td></tr><tr><td>Vorverstärker: Z-Serie 64-Kanal Neuro-Digitizing Preamp</td><td>TDT</td><td>PZ5-64</td><td></td></tr><tr><td>Passiver Signalsplitter: 32-Kanal Splitter Box für PZ5</td><td>TDT</td><td>S-BOX_PZ5</td><td></td></tr><tr><td>Datenerfassungseinheit: RZ2 BioAmp Prozessor. Z-Serie 4-DSP Ultra-Hochleistungsprozessor</td><td>TDT</td><td>RZ2-4</td><td></td></tr><tr><td>Software für Neurophysiologie: OpenEX</td><td>TDT</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Absorptionsspeere</td><td>Feinfühlwerkzeuge</td><td>18105-01</td><td></td></tr></tbody></table>

gleichzeitige aufnahme von co lokalisierte elektroenzephalographie und lokales feld potential in nagetier

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Obwohl Elektroenzephalographie (EEG) häufig als nicht-invasive Technik zur Erfassung von neuronalen Aktivitäten des Gehirns verwendet wird, ist unser Verständnis von der Neurogenese des EEG noch sehr begrenzt. Lokales Feld Potentiale (drängendere) über eine Multi-laminar Mikroelektrode aufgezeichnet bieten eine detailliertere Darstellung der gleichzeitigen neuronale Aktivität in verschiedenen kortikalen Schichten in der Großhirnrinde, aber die Technik ist invasiv. Kombination von EEG- und LFP-Messungen in einem präklinischen Modell stark Verständnis der neuronalen Mechanismen in der Generation der EEG-Signale, erleichtern und verbessern die Ableitung eines realistischeren und biologisch korrekt mathematischen Modells des EEG. Ein einfaches Verfahren für den Erwerb der gleichzeitigen und Co lokalisierte EEG und Multi-laminar LFP-Signale in den narkotisierten Nager wird hier vorgestellt. Außerdem untersuchten wir, ob EEG-Signale eines Bohrlochs gebohrt in den Schädel für das Einfügen von einer Mikroelektrode erheblich betroffen waren. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bohrlochs einen vernachlässigbaren Einfluss auf EEG-Ableitungen hat.

Daten von 4 Ratten wurden gemittelt, um meine Zeitreihen gegebenenfalls zu erhalten. Die Amplitude der evozierten EEG-Reaktion, auch bekannt als das Ereignis im Zusammenhang mit Potenzial (ERP), ist in der Regel viel kleiner als die von der LFP. Abbildung 6 zeigt die durchschnittliche ERP und LFP in Supragranular, körnig, und Infragranular Schichten des Cortex Fass bzw.. Die Fehler-Band in jeder Parzelle ist der entsprechende Standardfehler. Es ist ersichtlich, dass ERP ca. 10 Mal kleiner als die evozierten LFP ist.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig6.jpg"> Abbildung 6: bedeuten (n = 4) neuronale Signale von ERP, Supragranular, körnig, und Infragranular LFP. Schatten zeigt Standardfehler. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Vergleiche die zeitliche Dynamik des ERP- und LFP sind in Abbildung 7gezeigt. Direkte Überlagerung von ERP- und Supragranular LFP in Abbildung 7A zeigt die Reihenfolge der Amplitude Unterschiede zwischen diesen beiden Arten der neuralen Signale. Um die zeitliche Dynamik zu vergleichen, sind ERP- und LFP in Bezug auf ihre negativen Höhepunkt Amplitude normiert. Abbildung 7 b und 7 C zeigen, dass die normalisierten ERP die normalisierte Supragranular LFP und normalisierte granulare LFP, bzw. überlagert.
Es ist aus Abbildung 7 b erkennbar, dass die Gipfel der P1 und N1 für ERP als die entsprechenden Gipfel der LFP in der Supragranular Schicht mehr verzögerte sind. Die zeitliche Profile dieser zwei neuronale Signale sind jedoch ähnlich, mit P1 N1 vor. Auf der anderen Seite, dem zeitlichen Verlauf des ERP unterscheidet sich deutlich von derjenigen der (Körnerschicht IV des Fasses Kortex) LFP (Abbildung 7). Vor allem sind sie keine Spiegelbilder von einander, mit körnigen LFP dominiert durch einen einzigen negativen Spitzenwert (widerspiegelt eine große Waschbecken im kortikalen Schicht IV), während ERP in erster Linie aus zwei Spitzen mit entgegengesetzter Polarität bestand.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig7.jpg"> Abbildung 7: Vergleich der zeitlichen Dynamik des ERP- und LFP. (A) ERP (durchgezogene Linie) mit Supragranular LFP (gestrichelte Linie) überlagert. Schatten zeigt Standardfehler. (B) normalisiert ERP (durchgezogene Linie) überlagert mit normalisierten Supragranular LFP (gestrichelte Linie). (C) normalisiert ERP (durchgezogene Linie) überlagert mit normalisierten granulare LFP (gestrichelte Linie). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Das ERP-Signal wurde über eine Spinne Elektrode platziert auf den Schädel mit einem Grat Bohrung hinein gemessen. Um die Wirkung des Lochs auf EEG-Ableitungen zu untersuchen, wurde eine weitere Spinne Elektrode auf den intakten Schädel oben Ipsi-Lateral Barrel Cortex platziert. Darauf wurde geachtet, um sicherzustellen, dass die Impedanzen der beiden Spider Elektroden in der Größenordnung vergleichbar waren, durch Anpassung der Höhe der EEG-Paste verwendet. Daten aus vier Ratten (die nicht die gleichen Ratten verwendet wurden oben) werden hier vorgestellt.
Abbildung 8 zeigt die gleichzeitige ruhenden Zustand EEG-Ableitungen von beiden Elektroden eine Ratte mit 100 s in Abbildung 8Aangezeigten Daten und die Daten in den rechteckigen Rahmen (20 s) sind in Abbildung 8 berweitert. Die zwei EEG-Signale variieren Co weitgehend ähnliche Reichweite der Amplitude. Abbildung 9 zeigt die PSD der vier Ratten, mit der oberen Zeile mit einer linearen Skala auf der Frequenzachse und die untere Zeile mit einer logarithmischen Skala auf der Frequenzachse um eine erweiterte Ansicht im unteren Frequenzbereich zu bieten. Aus Abbildung 9scheinen es nicht zu konsistenten Bias in der PSD über Themen. Dies wurde bestätigt durch eine Probe t-Tests auf die normalisierten Unterschiede in der gemittelten PSD in den fünf Frequenzbändern in Abbildung 10dargestellt. Keiner der normalisierten PSD Unterschiede in dieser Frequenzbänder unterschieden sich signifikant von Null (p = 0,32, 0,46 0,85, 0,69 und 0,97, beziehungsweise).
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig8.jpg"> Abbildung 8: bilateralen EEG-Ableitungen. (A) Schädel EEG Aufnahme während der Ruhezustand mit einem Grat-Loch in den Schädel (schwarz) und eine simultane EEG-Aufzeichnung auf der gegenüberliegenden Hemisphäre mit intakten Schädel (grau). (B) erweiterte Anzeigen der Wellenformen innerhalb des rechteckigen Rahmens in (A). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig9.jpg"> Abbildung 9: spektrale Leistungsdichte (PSD) die Contra-(blau) und das EEG Ipsi-Lateral (rot). Jede Spalte zeigt die PSD für eine Ratte. Die oberen Platten verwenden lineare Frequenzskala, während die unteren Verkleidungen logarithmischen Frequenzskala verwenden, damit die PSD im unteren Frequenzbereich visualisiert werden. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig9large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig10.jpg"> Abbildung 10: Gruppe Analyse. Unterschied zwischen der Contra- und Ipsi-Lateral PSD mit fünf Frequenzbänder normalisiert: Delta, Theta, Alpha, Beta und Gamma. Jeder Balken zeigt die mittlere normalisierte Unterschiede innerhalb des Frequenzbandes mit der Standardfehler der Fehlerbalken dargestellt. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Dieses Protokoll beschreibt eine einfache Methode zur gleichzeitigen Erfassung von Co lokalisierte Elektroenzephalographie (EEG) und Multi-laminar lokales Feld bei einem anästhesierten Ratte. Eine Grat-Bohrung im Schädel für das Einfügen von einer Mikroelektrode erweist sich vernachlässigbar Verzerrung des EEG Signals zu produzieren.

Gleichzeitige Aufnahme von Co lokalisierte Elektroenzephalographie und lokales Feld Potential in Nagetier

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methodik ist es, gleichzeitig die co-lokalisierte Elektroenzephalographie und das lokale Feldpotential in der anästhesierten Ratte aufzuzeichnen. Um diesen Vorgang zu starten, notieren Sie das Gewicht der Ratte auf einer Laborwaage. Betäuben Sie die Ratte in einer Isoflurankammer.Legen Sie es dann auf eine stereotaktische Halterung, legen Sie ein Papiertuch unter seinen Körper und legen Sie seine Zähne auf die Beißstange. Verabreichen Sie anschließend kontinuierlich Isofluran über einen harten Nasenkonus aus Kunststoff, der an der Nasenklemme montiert ist. Verbinden Sie den Kegel mit einem Isofluran-Anästhesiesystem für Kleintiere.Legen Sie danach ein thermostatisches Heizkissen unter das Papiertuch, auf dem die Ratte ruht, und befestigen Sie dann den Kopf der Ratte mit zwei Ohrstangen. Überwachen Sie die Körpertemperatur mit einem rektalen Thermometer. Rasieren Sie nun die Oberseite des Kopfes des Tieres.Tragen Sie dann eine Augensalbe auf die Augen auf, um ein Austrocknen der Hornhaut zu verhindern. Bevor Sie den Schädel freilegen, tragen Sie Lidocain-Tropfen auf die Kopfhaut auf und massieren Sie sie sanft in die Haut ein. Machen Sie danach einen Mittellinienschnitt von etwa zwei bis drei Zentimetern auf der Kopfhaut mit einem Skalpell, um den Schädel freizulegen.Trennen Sie den zu stimulierenden Schläfenmuskel vorsichtig kontralateral zum Schnurrhaarpolster vom Schädel mit einem Mantelscaler und einer gezackten, gebogenen Präparierzange vom Schädel. Reinige den Schädel bei Bedarf mit Wattestäbchen. Mit einer geflochtenen, nicht resorbierbaren Seidennaht binden Sie den abgetrennten Muskel mit einem festen Knoten an die Kopfhaut und binden Sie die Naht dann sicher an den stereotaktischen Rahmen.Als nächstes verwenden Sie die stereotaktischen Koordinaten, um den Zylinderkortex zu lokalisieren, der zwei Komma fünf Millimeter kaudal zum Bregma und sechs Millimeter lateral zur Mittellinie ist. Zeichnen Sie dann mit einem feinen Permanentmarker einen Punkt an der Stelle des somatosensorischen Kortex. Bohren Sie ein Loch mit einem Durchmesser von weniger als zwei Millimetern in den Schädel.Achten Sie darauf, nicht in die Dura zu bohren. Verdünnen Sie den Boden des Lochs bis zur Lichtdurchlässigkeit. Um eine Überhitzung des Schädels während des Bohrens zu verhindern, tragen Sie alle 10 bis 15 Sekunden sterile Kochsalzlösung auf den Arbeitsbereich auf.Verwenden Sie dann eine 27-Gauge-Nadel, um die Dura zu durchstechen, um das Einführen einer Mikroelektrode zu ermöglichen. Übertragen Sie anschließend den stereotaktischen Rahmen mit der Ratte in einen Faradayschen Käfig, der auf einer Schwingungsisolationsarbeitsstation montiert ist. Befestigen Sie eine Oximeter-Sensorklemme, die mit einem Oximeter-Steuergerät verbunden ist, an der Hinterpfote der Ratte, um die physiologischen Parameter kontinuierlich zu überwachen.Ersetzen Sie danach den harten Kunststoff-Nasenkonus und die Nasenklemme durch einen Micro-Flex-Entlüfter, der mit einem transparenten, weichen Nasenkonus ausgestattet ist, um eine einfache Whisker-Stimulation auf einer Seite des Whisker-Pads zu ermöglichen, ohne die Isofluran-Verabreichung zu beeinträchtigen. Führen Sie dann zwei Stimulationselektroden aus Edelstahl in das Whisker-Pad ein, das durch den Ausschnitt am Nasenkonus freigelegt wird. Schließen Sie anschließend die Stimulationselektroden an einen isolierten Stromstimulator an.Heben Sie anschließend die Haut der Mittellinie des Halses mit einer Zange an und machen Sie mit einer Schere einen ein bis zwei Zentimeter langen Schnitt, bereit für die Platzierung der Referenzelektroden. Reinigen und trocknen Sie bei diesem Verfahren den Schädel, der das Bohrloch umgibt, mit einem Wattestäbchen. Tragen Sie die leitfähige EEG-Paste vorsichtig auf eine flache Seite einer EEG-Spinnenelektrode auf.Lassen Sie ein kleines Loch frei von EEG-Paste auf der Spinnenelektrode, damit eine mehrlamellare Mikroelektrode durch das Loch passieren kann, ohne die Paste und die Spinnenelektrode zu berühren. Richten Sie die Spinnenelektrode mit dem Bohrloch im Schädel aus, wobei die EEG-Paste zum Schädel zeigt. Drücken Sie die Spinnenelektrode vorsichtig auf den Schädel und stellen Sie über die EEG-Paste einen festen Kontakt zum Schädel her.Entfernen Sie alle Pasten, die das Bohrloch verdecken, mit einer Nadel an einer Spritze und entfernen Sie überschüssige EEG-Paste über die Perifia der Spinnenelektrode hinaus, so dass der Kontakt zwischen der Spinnenelektrode und dem Schädel räumlich auf die Größe der Elektrode beschränkt ist. Dann schmieren Sie die EEG-Paste auf die Referenzelektrode für das EEG und platzieren Sie sie sicher in der Inzision im Nacken der Ratte. Verbinden Sie anschließend die EEG-Elektroden über einen passiven Signalsplitter für niederohmige Signale mit dem Vorverstärker.Testen Sie zu diesem Zeitpunkt den Widerstand der EEG-Sonde, um sicherzustellen, dass er unter fünf Kiloohm liegt. Wenn nicht, füge mehr EEG-Paste hinzu und stelle sicher, dass die Spinnenelektrode einen guten Kontakt mit dem Schädel hat. Montieren Sie anschließend einen Mikromanipulatorarm auf dem stereotaktischen Rahmen.Verbinden Sie eine lineare 16-Kanal-Mikroelektrode mit einem 16-Kanal-Spitzkopftisch, der sicher am Mikromanipulatorarm befestigt ist. Dann schmieren Sie die EEG-Paste auf die Referenzelektrode für die Mikroelektrode und platzieren Sie sie dann sicher im Schnitt, neben der Referenzelektrode für das EEG. Stellen Sie den Winkel des Mikromanipulatorarms so ein, dass die Mikroelektrode senkrecht zur kortikalen Oberfläche steht.Senken Sie nun die Mikroelektrode unter einem Mikroskop ab, so dass die Spitze der Mikroelektrode auf die winzige Öffnung am Boden des Bohrlochs gerichtet ist, bis die oberste Elektrode gerade noch in die kortikale Oberfläche eindringt. Es muss darauf geachtet werden, dass die Mikroelektrode nicht mit Gewalt auf die Oberfläche der Dura gedrückt wird, da dies die Elektrode brechen würde. Führen Sie die Mikroelektrode in einer Tiefe von 1.500 Mikrometern in die kortikale Oberfläche ein.Stellen Sie die Tiefe ein, indem Sie eine Reihe von Stimulas auf das Whisker-Pad auftragen und den 16-Kanal-evozierten LFP auf einem PC-Monitor beobachten. Drehen Sie vorsichtig den Z-Achsen-Knopf am Mikromanipulator, bis die höchste Amplitude des aufgerufenen LFP auftritt, da diese mit der vierten Schicht im Kortex zusammenfällt. Diese Abbildung zeigt, dass das von der EEG-Sonde aufgezeichnete ERP eine Größenordnung kleiner ist als das von der Mikroelektrode in der supragranularen Schicht des Fasskortex aufgezeichnete LFP.Das zeitliche Profil des ERP ähnelt dem des LFP in der supragranularen Schicht, wenn es auf den negativen Peek normalisiert und überlagert wird. Die Peek-Latenzen von ERP sind jedoch länger als die entsprechenden Peek-Latenzen in LFP. Auf der anderen Seite unterscheidet sich das zeitliche Profil von ERP deutlich von dem der granularen Schicht LFP.Wichtig ist, dass sie keine Spiegelbilder voneinander sind, mit granularem LFP, der von einem einzigen negativen Blick dominiert wird. Während ERP in erster Linie aus zwei Blicken mit entgegengesetzter Polarität besteht. Schließlich unterscheiden sich EEG-Signale, die um ein Bohrloch im Schädel herum gesammelt werden, nicht signifikant von EEG-Aufzeichnungen aus einem intakten Schädel.Einmal gemeistert, kann diese Technik in einer Stunde durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet des EEG und der Computational Neuroscience, um die Neurogenese sensorisch evozierter Potentiale zu erforschen. Dadurch werden Einschränkungen für die mathematische Modellierung von ERPs bereitgestellt.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie co-lokalisiertes EEG und LFP gleichzeitig aufzeichnen können.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Wir haben eine Methode zur gleichzeitigen funktionellen Kernspintomographie und elektrophysiologischen Aufnahme in das Nagetier Gehirn entwickelt, eine Plattform für die Untersuchung der Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und der Blutoxygenierung level dependent (BOLD) MRT-Signal.

Gleichzeitige fMRI und Elektrophysiologie in der Nager Gehirn

Es wird ein Verfahren zur Manipulation der Aktivität der zerebralen kortikalen Pyramidenzellen optogenetically während das Elektroenzephalogramm, Elektromyogramm, und zerebrale Laktatkonzentration überwacht werden beschrieben. Experimentelle Aufnahmen werden auf Kabel-tethered Mäusen durchgeführt, während sie spontane Schlaf / Wach-Zyklen. Optogenetische Ausrüstung wird in unserem Labor zusammengebaut; Kontrollgerät ist kommerziell erhältlich.

Gleichzeitige Elektroenzephalographie, Real-time Messung der Laktat-Konzentration und optogenetische Manipulation der neuronalen Aktivität in der Nagetier Cerebral Cortex

Das Video zeigt ein Verfahren zur Aufzeichnung des lokalen Feldpotentials (LFP) in hippocampus-entorhinalen Kortexschnitten der Maus. Die elektrische Stimulation erfolgt am CA3 stratum radiatum des Hippocampus, was zu Veränderungen des postsynaptischen Potentials am CA1 stratum pyramidale führt. Aufgezeichnet wird die kombinierte Änderung des Membranpotentials von CA1-Neuronen, die als lokales Feldpotential bezeichnet wird.

Aufzeichnung des lokalen Feldpotentials in hippocampus-entorhinalen Kortexschnitten der Maus

Dieses Video zeigt die In-vivo-Aufzeichnung des lokalen Feldpotentials (LFP) aus bilateralen M2-Bereichen des Mäusegehirns. Eine betäubte Maus wird gesichert und für den Eingriff vorbereitet. Um LFPs aufzunehmen, führen Sie Mikroelektroden in die Zielkoordinaten der bilateralen M2-Bereiche ein, die für komplexe motorische Bewegungen verantwortlich sind.

Aufzeichnung des lokalen Feldpotentials aus beiden Hemisphären des Mausgehirns

Das Video demonstriert die gleichzeitige elektrophysiologische Aufzeichnung von mehreren Gehirnregionen bei einer Ratte unter Verwendung eines integrativen Mikroantriebsarrays. Aufzeichnungselektroden werden im Riechkolben platziert, Referenzelektroden im frontalen Kortex und Mikroantriebs-Array-Elektroden im Hippocampus. Die Ratte kann frei nach Futter suchen, und die gleichzeitige Aufzeichnung von allen implantierten Elektroden wird mit dem Array aufgezeichnet.

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

Dieses Video zeigt das Verfahren zur gleichzeitigen Aufzeichnung von kolokalisierter Elektroenzephalographie (EEG) und lokalen Feldpotentialen (LFPs) bei einer anästhesierten Ratte. Bei diesem Prozess wird die Ratte vorbereitet und Stimulationselektroden an ihren Schnurrhaarpolstern befestigt. Eine EEG-Spinnenelektrode wird für Oberflächen-EEG-Messungen auf den Schädel der Ratte gelegt. Gleichzeitig wird eine Mehrkanal-Mikroelektrode durch ein Bohrloch im Schädel in eine bestimmte Hirnregion...

Gleichzeitige elektroenzephalographische und lokale Feldpotentialaufzeichnungen bei einer anästhesierten Ratte

Anweisungen für die kostengünstige Konstruktion und chirurgische Implantation einer chronischen transkraniellen Elektroenzephalographie-Montage mit hoher Dichte in Mäuse werden bereitgestellt. Techniken zur Aufzeichnung, Extraktion und Verarbeitung von Signalen werden ebenfalls beschrieben.

Mit hoher Dichte Elektroenzephalographische Acquisition in einem Nagetiermodell unter Verwendung von Low-Cost-und Open-Source-Ressourcen

Diese Studie stellt eine Methode für die gleichzeitige Aufzeichnung von lokales Feld Potenziale im Gehirn, EKG, Elektromyogrammen und Signale einer frei beweglichen Ratte zu atmen. Diese Technik, die experimentelle Kosten reduziert und vereinfacht die Analyse der Daten, wird zum Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Gehirn und periphere Organe beitragen.

Gleichzeitige Aufnahmen der kortikalen lokales Feld Potentiale, Elektrokardiogramm, Elektromyogramm und Atemrhythmus aus einem frei beweglichen Ratte

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.

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

Das Protokoll beschreibt die Methodik der extrazellulären Aufzeichnung im motorischen Kortex (MC), um extrazelluläre elektrophysiologische Eigenschaften in frei beweglichen bewussten Mäusen aufzudecken, sowie die Datenanalyse von lokalen Feldpotentialen (LFPs) und Spikes, die für die Bewertung der neuronalen Netzwerkaktivität nützlich ist, die dem interessierenden Verhalten zugrunde liegt.

Mehrkanalige extrazelluläre Aufzeichnung bei frei beweglichen Mäusen

Hier stellen wir zwei Protokolle für die Aufzeichnung von Mikro-Elektrokortikographie (μEcoG) mit hoher Dichte bei Ratten und Mäusen vor, einschließlich chirurgischer, Implantations- und Aufzeichnungsmethoden. μECoG-Aufzeichnungen werden entweder in Kombination mit laminarer Polytrodenaufzeichnung im auditorischen Kortex der Ratte oder mit optogenetischer Manipulation der neuronalen Aktivität im somatosensorischen Kortex der Maus durchgeführt.

Multiskalige Untersuchungen der kortikalen Prozessierung durch Integration laminarer Polytroden und Optogenetik mit Mikroelektrokortikographie bei Nagetieren

Lernen Sie die gleichzeitige Aufnahme von EEG und lokalem Feldpotential in anästhesierten Nagetieren. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung kortikaler Signalinteraktionen mit minimaler Signalverzerrung.

Gleichzeitige Aufnahme von Co lokalisierte Elektroenzephalographie und lokales Feld Potential in Nagetier

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