En este estudio, se presenta un método inalámbrico sencillo para la adquisición de EMG. Aunque es necesaria una intervención quirúrgica, solo se realiza una incisión parcial en la zona específica para la inserción del electrodo y la fijación del conector, reduciendo significativamente la carga para el animal. En esta demostración, los electrodos se insertaron en las extremidades inferiores, pero se pueden realizar estudios electrofisiológicos similares en diversas áreas adicionales utilizando el mismo método. Este enfoque ofrece la ventaja de permitir la medición continua de señales electrofisiológicas sin necesidad de cables de sujeción ni restricciones conductuales. El circuito PCB tiene un diámetro de 9 mm, una altura de 3 mm y un peso total de 3 g. El reemplazo de la batería es sencillo, y el sistema propuesto permite el monitoreo continuo del comportamiento motor. Se incluye una fotografía que muestra la fijación del conector y del dispositivo, así como la forma de onda de EMG, en Figura 7.
En este estudio, se utilizó una cinta rodante para analizar los patrones de movimiento de las ratas. La cinta rodante es una herramienta eficaz para analizar el movimiento animal17, ya que permite evaluar problemas musculares o neurológicos. Aunque también puede utilizarse para estudiar el movimiento libre en ratas, este experimento tiene como objetivo específico analizar las anomalías del movimiento provocadas por diversas condiciones. Para lograrlo, se requiere un movimiento continuo y repetitivo, lo que hace que la cinta rodante sea una opción adecuada para nuestros fines.
Se pueden utilizar varios métodos para analizar la locomoción animal con EMG. Entre estos métodos, se empleó el índice de simetría en el análisis conductual21,22. El índice de simetría mide el equilibrio de la actividad entre dos músculos situados en lados opuestos del cuerpo, y lo hemos utilizado para evaluar la recuperación tras un accidente cerebrovascular.

Figura 1: Proceso de preparación del electrodo de alambre. (A) Ilustración de la estructura del alambre y la posición de eliminación del aislamiento. Se deben hacer tres nudos al insertar los alambres en los músculos para evitar una inserción excesiva. (B) El aislamiento se elimina completamente en el extremo del alambre. (C) El aislamiento se elimina parcialmente para facilitar el contacto con el músculo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Proceso de ensamblaje del electrodo de alambre y el conector. (A) Preparación de los materiales para el ensamblaje. (B) Inserción del alambre en el componente metálico. (C) Soldadura del alambre a los componentes metálicos. (D) Tensado del alambre a través de la abertura del alojamiento de plástico. (E) Inserción del alambre y los componentes metálicos en el alojamiento de plástico. (F) Finalización del ensamblaje para todos los alambres y uso de adhesivo de cianoacrilato para fijar el alojamiento de plástico a la guía de sutura (parte gris). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Herramientas quirúrgicas necesarias para el procedimiento. Una colección de herramientas quirúrgicas necesarias para el procedimiento, que incluyen (1) aguja de sutura, (2) pinzas, (3) pinzas, (4) tijeras quirúrgicas, (5) tijeras finas, (6-7) hemostatos, (8) portaagujas y (9) electrodo preparado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Procedimiento de fijación del cable del electrodo. (A) Posiciones de las incisiones en la espalda y la pata. (B) Inserción del portaagujas a través de la incisión para sujetar el cable. (C) Extracción del cable a través de la incisión. (D) Técnica de sutura en el músculo objetivo, colocando los electrodos alrededor de la parte más gruesa del músculo con una separación de 5 mm. (E) Estado final tras la finalización de la intervención. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Colocación del conector. (A) Sutura debajo del conector. (B) Fijación del conector con hilo de sutura. (C) Aplicación de adhesivo sobre el conector y colocación de un escudo metálico para protección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Demostración de la adquisición de EMG. (A) Fotografía del sistema de adquisición de EMG montado en una rata. (B) Realización de una prueba en cinta rodante a una velocidad de 25 m/min. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Señal EMG medida y forma de onda EMG envuelta. (A) La forma de onda cruda de la señal EMG medida. (B) Señal EMG filtrada utilizada para obtener el envolvente. (C) Forma de onda envuelta con una línea umbral para el análisis del índice de simetría. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura suplementaria 1: Esquema de la disposición del circuito de la placa de circuito impreso. Una representación esquemática de la disposición del circuito de la placa de circuito impreso (PCB), que ilustra la colocación de los componentes y las conexiones. Haga clic aquí para descargar esta figura.
Figura suplementaria 2: Diseño del circuito impreso de la capa trasera. Diseño de la capa trasera del circuito impreso (PCB), que detalla la colocación de los componentes y el enrutamiento de la circuitería. Haga clic aquí para descargar esta figura.
Figura suplementaria 3: Diseño del circuito impreso de la capa superior. Diseño de la capa superior del circuito impreso (PCB), que muestra la disposición de los componentes y las conexiones eléctricas. Haga clic aquí para descargar esta figura.
Archivo de código suplementario 1: Preparación del firmware para la configuración del convertidor analógico-digital. Instrucciones para preparar el firmware con el fin de configurar un convertidor analógico-digital (ADC) de 2 canales con una resolución de 8 bits y una frecuencia de muestreo de 2 muestras por segundo (kSPs). Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo de código suplementario 2: Aplicación de trazado basada en Python. Descripción de la aplicación de trazado basada en Python utilizada en este estudio para la visualización y análisis de datos. Haga clic aquí para descargar este archivo.