Se propone un sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para impulsar la estimulación magnética transcraneal del cerebro del ratón in vivo. Utilizando electrodos de tornillo convencionales con un sustrato de matriz de múltiples electrodos flexible hecho a medida, se puede llevar a cabo la grabación multisitio desde el cerebro del ratón en respuesta a la estimulación magnética transcraneal.
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Artículo de método
Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo
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Resumen
Resumen
Aquí se propone un sistema de registro electroencefalográfico (EEG) de bajo costo para impulsar la estimulación magnética transcraneal (TMS) del cerebro del ratón in vivo, utilizando una bobina de tamaño milimétrico. Utilizando electrodos de tornillo convencionales combinados con un sustrato de matriz de múltiples electrodos flexible hecho a medida, se puede llevar a cabo la grabación de múltiples sitios desde el cerebro del ratón. Además, explicamos cómo se produce una bobina de tamaño milimétrico utilizando equipos de bajo costo que generalmente se encuentran en los laboratorios. También se presentan procedimientos prácticos para fabricar el sustrato flexible de matriz multielectrodo y la técnica de implantación quirúrgica para electrodos de tornillo, que son necesarios para producir señales de EEG de bajo ruido. Aunque la metodología es útil para registrar desde el cerebro de cualquier animal pequeño, el presente informe se centra en la aplicación de electrodos en un cráneo de ratón anestesiado. Además, este método se puede extender fácilmente a un animal pequeño despierto que está conectado con cables atados a través de un adaptador común y fijado con un dispositivo TMS a la cabeza durante la grabación. Se describe la versión actual del sistema EEG-TMS, que puede incluir un máximo de 32 canales EEG (un dispositivo con 16 canales se presenta como un ejemplo con menos canales) y un dispositivo de canal TMS. Además, se informan brevemente los resultados típicos obtenidos por la aplicación del sistema EEG-TMS a ratones anestesiados.
Introducción
La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una herramienta prometedora para la ciencia del cerebro humano, la aplicación clínica y la investigación de modelos animales debido a su no / baja invasividad. Durante la etapa temprana de las aplicaciones de TMS, la medición del efecto cortical en respuesta a TMS de pulso simple y pareado en humanos y animales se restringió a la corteza motora; La salida fácilmente medible se limitó a potenciales evocados motores y potenciales mioeléctricos inducidos que involucran la corteza motora 1,2. Para expandir las regiones cerebrales que pueden ser medidas por modulación....
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Protocolo
En el presente estudio, todos los experimentos con animales se realizaron siguiendo la Guía de los Institutos Nacionales de Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio y con la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Hokkaido. Para el presente estudio se utilizaron ratones C57BL/6J, dos machos y tres hembras, de 8 a 10 semanas de edad. Este es un procedimiento terminal. Los animales fueron obtenidos de una fuente comercial (ver Tabla de Materiales).
1. Diseño y construcción de matrices bidimensionales flexibles
- Prepare el número requerido de....
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Resultados
A continuación se presentan datos de EEG de muestra registrados en ratones C57BL / 6J anestesiados con el sustrato flexible combinado con los electrodos de tornillo.
Como ejemplo típico, las formas de onda de EEG promedio generadas en respuesta a la estimulación sonora (ráfaga de tono de 8 kHz, nivel de presión sonora [SPL] de 80 dB) se muestran en 60 ensayos con estímulos idénticos (Figura 4A). Un esquema de mapeo de canales de grabación también se presenta en el.......
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Discusión
Este estudio aborda un sistema de registro de EEG multisitio combinado con un sistema de estimulación magnética diseñado para animales pequeños, incluidos ratones. El sistema construido es de bajo costo y fácil de construir en laboratorios fisiológicos, y puede ampliar sus configuraciones de medición existentes. El procedimiento quirúrgico necesario para obtener datos del sistema de registro del ratón es profundamente simple si dichos laboratorios tienen experiencia previa con experimentos electrofisiológicos estándar.
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias Murata, la Fundación Suzuken Memorial, la Fundación Nakatani para el Avance de las Tecnologías de Medición en Ingeniería Biomédica, y una Subvención de Ayuda para Investigación Exploratoria (número de subvención 21K19755, Japón) y para Investigación Científica (B) (número de subvención 23H03416, Japón) a T.T.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Impresora 3D | Zhejiang Flashforge 3D Technology Co., Ltd | FFD-101 | La impresora utilizada para imprimir en 3D los discos en forma de rosquilla |
| SULFATO DE ATROPENA 0,5 mg | NIPRO ES PHARMA CO., LTD. | - | Sulfato de atropina |
| Amplificador bipolar | NF Corp. | KIT61380 | Para amplificar formas de onda para la entrada de bobina |
| Butorfanol | Meiji Seika Pharma Co., Ltd., Tokio, Japón-Para | la anátesis de animales | |
| Fabricante comercial de matriz 2D flexible p-ban.com | Corp. | - | URL: https://www.p-ban.com/ |
| Programa informático para analizar señales de salida | de Natinal Instruments | NI-DAQ y NI-DAQmx Python | Para analizar las señales de salida del sensor de efecto Hall |
| Connector | Harwin Inc. | G125-FV12005L0P | Para conector para conectar al sistema de medición |
| Almohadilla de cobre | p-ban.com Corp. | cobre | Almohadilla de cobre en cada sustrato |
| Alambre de cobre | Kyowa Harmonet Ltd. | P644432 | Los devanados de la placa DAQ de la bobina |
| National Instruments Corp. | USB-6343 | Para medir la densidad de flujo magnítico de la bobina | |
| Cemento dental | SHOFU INC. | Quick Resin | Resina de ortodoncia autopolimerizable |
| Electrodo ECoG | NeuroNexus Inc. | HC32 | Como referencia para el diseño de la resina epoxi flexible de matriz 2D |
| Konishi Co. Ltd. | #16123 | Para la construcción de bobinas | |
| Carbamato de etilo | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corp. | 050-05821 | Para anestesia de uretano |
| Cable plano | Oki Electric Cable Co., Ltd. | FLEX-B2(20)-7/0.1 20028 5m | Para que el cable se conecte entre el conector de montaje en superficie y el sustrato flexible del sistema de medición |
| p-ban.com Corp. | poliimida | Placa base de sustrato flexible Generador de | |
| funciones | NF Corp. | WF1947 | Para generar formas de onda para |
| el sensor de efecto Hall de entrada de | Honeywell International Inc. | SS94A2D | Para medir la densidad de flujo magnítico de la bobina |
| Herramienta de crimpado IDC | Pro'sKit Industries Co. | 6PK-214 | Para engarzar el IDC y un extremo del cable plano plano; Herramienta de engarce de conector de cable plano |
| Pegamento instantáneo | Konishi Co. Ltd. | #04612 | Para la construcción de bobinas |
| Conector de desplazamiento de aislamiento (IDC ) | Uxcell Japan | B07GDDG3XG 2 &veces; 10 pines y un paso de 1,27 mm | |
| Medidor LCR | NF Corp. | ZM2376 | Para medir las propiedades de CA del manipulador de bobinas |
| NARISHIGE Group. | SM-15L | Para manipular la bobina | |
| Medetomidina | Kobayashi Kako, Fukui, | Japón-Para | anátesis de los animales |
| Midazolam | Astellas Pharma, Tokio, | Japón-Para | anátesis de los animales |
| Tornillo en miniatura | KOFUSEIBYO Co., Ltd. | S0.6 * 1.5 | para detección de EEG y electrodo de referencia |
| Mouse | Japan SLC, Inc. | C57BL/6J (C57BL/6JJmsSlc) | Animal de experimentación |
| Caña Permalloy-45 | The Nilaco Corp. | 780544 | El núcleo de la bobina |
| Sistema de grabación | Plexon Inc. | OmniPlex | para la adquisición de datos de EEG |
| Alambre inoxidable | Wakisangyo Co., Ltd. | HW-136 | Para agarre por manipulador |
| Aparato estereotáxico | Grupo NARISHIGE. | SR-5M-HT | Para fijar la cabeza de un ratón |
| Conector de montaje en superficie | Useconn Electronics Ltd. | PH127-2x10MG | Para el conector para montar en la matriz 2D flexible |
| Equipo de prueba (medidor LCR) | NF Corp. | ZM2372 | Comprobación de contacto y mediciones de impedancia |
| Filamento PLA blanco | Zhejiang Flashforge 3D Technology Co., Ltd | PLA-F13 | El material utilizado para la impresión 3D de los discos en forma de rosquilla |
| Xylocaine Jelly 2% | Sandoz Pharma Co., Ltd. | - | clorhidrato de lidocaína |
Referencias
- Ilmoniemi, R. J., et al. Neuronal responses to magnetic stimulation reveal cortical reactivity and connectivity. Neuroreport. 8 (16), 3537-3540 (1997).
- Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).
- Thut....
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Reimpresiones y permisos
