Name: Alta densidad de registros de EEG de los ratones se mueven libremente con poliamida basado microelectrodos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-11T21:10:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: Aprende a implantar matrices de microelectrodos de poliimida en ratones para registrar EEG de alta densidad en neurociencia. Este protocolo quirúrgico mejora la adquisición de datos electrofisiológicos.

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Con el apoyo de KIST Grant (2E21510), Nacional de Honor del programa científico del Ministerio de Educación y el Programa de Investigación de Tecnología original de la ciencia del cerebro a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea financiado por el Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología (2,010 a 0.018.944).

1. Resumen C57BL/6J - 129S4/SvJae ratones híbridos (12 ~ 15 semanas de edad) son anestesiados con ketamina (120 mg / kg ip) y xilazina (6 mg / kg, ip) de cóctel. Pellizcar la cola o del pie precede a la cirugía para inspeccionar la profundidad de la anestesia. El ratón es fijado por un aparato estereotáxico (David Kopf Instruments, modelo 902, California, EE.UU.). El cuero cabelludo se realiza una incisión en la línea media de unos 25 mm para exponer el cráneo en el tratamiento de lidocaína para reducir el dolor. Todos los residuos en el cráneo es borrado por puntas de algodón empapada en solución salina para mejorar la adherencia de los electrodos en el cráneo. Los puntos de bregma y lambda están marcadas y establecidas en el mismo plano horizontal. La poliamida amplia base de microelectrodos (PBM-matriz) se coloca de modo que su línea media vertical cumple con la línea media del cráneo. El punto de bregma debe estar ubicado en el centro de la capa de 5 º de la parte anterior del PBM-matriz. Dos o tres microtornillos se utilizan en el espacio nulo en el borde del cráneo para ayudar a asegurar la posición de los electrodos con cemento dental. Para apuntalar el conector PBM-matriz, la posición de un puntal en el centro de la cabeza, y se cubre con cemento dental. Después de curar, la piel incisión se sutura, y al menos 5 días se dan para la recuperación. Durante la recuperación, los ratones son alojadas en jaulas individuales con libre acceso a comida y agua. Después de la recuperación, el registro EEG se lleva a cabo. Los procedimientos de cuidado de los animales, quirúrgicos y de grabación estaban en conformidad con las directrices para el Cuidado de Animales institucional y el empleo, a raíz de la Ley 1992 del Reglamento de Corea del Cuidado de Animales de Laboratorio y las directrices correspondientes. Las matrices de PBM-en este manuscrito fueron fabricados como se describe por Choi. et. al 1. Póngase en contacto con los autores de la misma PBM-matriz en el video. 2. Procedimiento <ol><li> Preparar los instrumentos esterilizados y aparatos estereotáxica. </li><li> Anestesiar el ratón con la anestesia (por ejemplo, la ketamina / xilazina con una dosis de 120 y 60 mg / kg ip, respectivamente). Pellizcar la cola o del pie precede a la cirugía para inspeccionar la profundidad de la anestesia. </li><li> Monte el ratón sobre el aparato estereotáxico mediante la colocación de barras de oído en el conducto auditivo del ratón y apretando en su lugar. Los ojos se pueden cubrir con la jalea biocompatible (por ejemplo, la jalea de petróleo) para mantener los ojos se sequen por la luz de la cirugía. Después de la hidratación cabeza del ratón con el 70% de etanol, se afeitan el pelo de su cabeza. </li><li> Incisión en la cabeza cerca de 25 mm con un cuero cabelludo. Es recomendable aplicar una pequeña cantidad de clorhidrato de lidocaína al 2% en el cuero cabelludo. Pellizcar la piel con pinzas de micro (Herramientas Artes Ciencias (EE.UU.), Inc., 18052-03, California, EE.UU.) para mantener la incisión abierta. </li><li> Limpie cualquier resto de tejido que queda en el cráneo con una solución salina, torundas de algodón empapadas mejorar la adherencia de la PBM-matriz a la cabeza. El uso de peróxido para eliminar el residuo de la membrana es también eficaz. </li><li> Encontrar el bregma y lambda puntos en el cráneo, y marcarlos con un lápiz marcador a base de aceite. Coloque el PBM-matriz de modo que su línea media vertical cumple con la línea media del cráneo, como se muestra en la Figura 1. La posición del bregma en el centro de la capa de 5 º de la parte anterior del PBM-matriz con una gota de agua del grifo. Limpiar el electrodo de la película de medial a lateral con cuidado para una mejor adherencia. Con el fin de ayudar al electrodo de película estrecha palo en el cráneo, el electrodo de película debe estar completamente seco en el cráneo. El electrodo de película aún no se ha fijado en el cráneo de van der Waals fuerza. Cuando el cambio de posición del electrodo, una gota de agua de la llave es necesaria para evitar que el electrodo está roto. <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. (Izquierda) Una PBM-matriz en el cráneo del ratón. El eje anterio-posterior del PBM-serie coincide con la línea entre el bregma (BP) y los puntos de lambda (LP). (Derecha) La posición de los electrodos en la superficie del supuesto cerebro del ratón. La anatomía del ratón están segmentados de la base de datos 3-D MRI atlas digital de un cerebro de ratón adulto C57BL/6J producidos en el Laboratorio Nacional de Brookhaven y la ubicación de electrodos están marcados de acuerdo a la medición estereotáxica. Suelo (G) y referencia (Ref) electrodos están marcados en la figura de la derecha. </li><li> Marque por lo menos tres posiciones en el área abierta del cráneo, y luego hacer los agujeros en los lugares con un taladro dental para la colocación de los microtornillos de apoyo. Estos microtornillos tienen un papel de puntal y mecánicamente apoyar el cemento dental en el cráneo. Precaución adicional que se necesita durante la perforación. Desde el cráneo del ratón se compone de capas finas, la hemorragia puede ocurrir fácilmente durante la perforación. Cuando la hemorragia ocurre, deje de taladrar y aplicar una pequeña cantidad de polvo hemostático en el agujero. </li><li> Aplique el cemento acrílico dental (Vertex-Dental, Vertex auto-curación, Países Bajos) para cubrir el PBM-matriz, tornillos de anclaje, y el resto del cráneo. Preparar el cemento dental en una c pegajoso y viscosoONDICIÓN. </li><li> Posición de un palo rígido como un puntal en el centro de la cabeza con pegamento fuerte (por ejemplo, Loctite, Henkel Loctite Corporation, Dublín, Irlanda). Ponga cinta de doble cara adhesiva en la parte trasera del avión conector. Manipular la posición del conector PBM-serie para conectar con la punta de la costilla. La distancia vertical entre el cráneo y el conector debe ser superior a 5 mm. Pegue el plano del conector y la punta de la vara con pegamento fuerte para una mejor adherencia. </li><li> Asegúrese de que el cemento dental es completamente curado. A continuación, aplique el cemento dental de acrílico sobre el cráneo y la parte trasera del avión conector para asegurar el conector en el cráneo. </li><li> Retire las abrazaderas de micro. Sutura una incisión de piel con costuras de fibra esterilizada. Quitar el ratón del aparato. Usted puede aplicar el cemento acrílico dental adicional para proteger el cráneo al descubierto. Aplicar un antibiótico (pomada fucidin, Dong Wha Farmacia, Corea del Sur) en todo el cemento y la piel suturada. </li><li> Coloque el ratón en una jaula esterilizada hasta que recupere su peso original (aproximadamente de 5 a 7 días). Se recomienda no introducir los compañeros de jaula. </li><li> Después de la recuperación, conectar el ratón por una ligera placa de circuito impreso (PCB), conector de la caja de entrada de un sistema de amplificador multicanal EEG (SynAmps 2, Carolina del Norte, EE.UU.) en su propia jaula. Las líneas de conexión debe ser tratada con cuidado para que no se enrede. </li><li> Después de 1 hora de habituación, de realizar la grabación del EEG. Exploración 4.4. (Carolina del Norte, EE.UU.), adquisición de software se utilizó en este experimento. Un conjunto de traza en tiempo típico de ratón EEG se muestra en la Figura 2. Se recomienda registrar el vídeo a relacionar el comportamiento del ratón. </li><li> Señal obtenida puede ser analizado por MATLAB (The Mathworks, Natick, MA, EE.UU.) para producir el mapa topográfico del cerebro. Topografías muestra de mapa de potencia del EEG del cerebro del ratón se muestran en la Figura 3. </li></ol> 3. Resultados representante Si por encima de los procedimientos quirúrgicos son realizados correctamente, la grabación de 40 canales de EEG del ratón se realizó con éxito, sin canales de malo. Siguientes figuras muestran el representante rastros EEG y mapas topográficos. <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Un seguimiento de la muestra de convulsiones EEG ausencia experimentando inducida por la inyección γ-butirolactona (GBL, 50mg/kg, ip). Barra roja indica punta-onda y descargas (SWDs) durante la crisis de ausencia. Los ejes horizontales y verticales indican el tiempo y la tensión, respectivamente. El número sigue al montaje de los canales definidos en la figura. 1 (derecha). <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Los mapas topográficos indica la distribución 06/02 Hz el poder. El valor de la barra de colores representa la escala de colores del mapa de poder. Durante el pico de la onda y descargas (SWDs) inducido por γ-butirolactona (GBL, 50mg/kg, ip), el poder en las regiones corticales frontoparietal grandes aumentan significativamente en comparación con el poder antes de la inyección GBL (nivel básico).

<ol><li>Choi, J. H., Koch, K. P., Poppendieck, W., Lee, M., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+Electroencephalography+in+Freely+Moving+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">High resolution Electroencephalography in Freely Moving Mice.</a> J Neurophysiol. , Forthcoming.</li>
<li>Lee, M., Shin, H. S., Choi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+recording+of+brain+activity+and+functional+connectivity+in+the+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Simultaneous recording of brain activity and functional connectivity in the mouse brain.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2934-2936 (2009).</li>
</ol>

Aquí mostramos los procedimientos quirúrgicos y el registro de la adquisición de EEG de alta densidad en los ratones se mueven libremente. Este método nos permite obtener mapas funcionales cerebrales a partir del modelo de ratón para estudiar los mecanismos moleculares de 1,2 espontánea rítmica o actividades relacionados con eventos cerebro. Adquisición de todos los canales en el PBM-matriz es una condición necesaria para obtener la cartografía de todo el cerebro, sin embargo hacer un contacto seguro para cada canal es muy difícil. Para mantener el contacto constante del canal en el cráneo, los siguientes procedimientos se encuentran para ser importante. En primer lugar, los restos de tejido en el cráneo puede establecer además el electrodo de la cabeza. Por lo tanto es muy importante eliminar todos los restos de tejido con hisopos de algodón esterilizado y seco hasta la superficie del cráneo. En segundo lugar, la capacidad de PBM-array que puede pegarse a la superficie del cráneo se van der Waals fuerza. Se sugiere que se aplique una gota de agua del grifo en el cráneo para construir una capa de agua antes de aplicar PBM-matriz a la cabeza. En tercer lugar, la viscosidad del cemento dental es muy importante. Si es demasiado líquido, puede crear una capa aislante bajo la PBM-matriz. Si es demasiado densa, el cemento dental fácilmente se vendrá abajo en el cráneo debido a su propio peso. Por último, por lo menos tres microtornillos de apoyo deben ser implantados en el cráneo para que el cemento dental fuertemente unida al cráneo. Los microtornillos apoyo sostener el cemento dental y asegurar la headstage, que es esencial para el estudio a largo plazo. La aplicación de PBM-matriz se limita a estudio crónico con ratones adultos debido a su tamaño y peso. Basándonos en nuestra experiencia, los ratones de más de 25 g son adecuadas para su uso. Como otras aplicaciones, a través del espacio nulo entre las ramas de nuestro PBM-matriz, se puede introducir electrodos secundarios para la grabación o el propósito de estimulación.

<table><tbody><tr><td>&amp;#947;butyrolactona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H7629-500G</td><td></td></tr></tbody></table>

alta densidad de registros de eeg de los ratones se mueven libremente con poliamida basado microelectrodos

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

Electroencefalograma (EEG) indica el promedio de la actividad eléctrica de las poblaciones neuronales a nivel de gran escala. Es ampliamente utilizado como una herramienta de monitorización no invasiva del cerebro en la neurociencia cognitiva, así como una herramienta de diagnóstico para los trastornos de la epilepsia y el sueño en neurología. Sin embargo, el mecanismo subyacente de la generación del ritmo EEG está todavía bajo el velo. Introducido recientemente poliamida basado en microelectrodo (PBM-array) para el ratón de alta resolución EEG 1 es uno de los ensayos para responder a las preguntas sobre las señales neurofisiológicas EEG sobre la base de una riqueza genética que contiene el modelo de ratón para el análisis del complejo proceso de generación de EEG. Esta aplicación de nanofabricados PBM-array al cráneo del ratón es una herramienta eficiente para la recolección a gran escala la actividad cerebral de ratones transgénicos y tiene capacidad para identificar las correlaciones neurales de ciertos ritmos EEG en relación con el comportamiento. Sin embargo, su diseño ultra-fino espesor y la estructura bifurcada causar problemas en el manejo e implantación de PBM-matriz. En el video presentado, los pasos de preparación y la cirugía para la implantación del PBM-array en un cráneo del ratón se describen paso a paso. Consejos sobre la manipulación y la cirugía para ayudar a los investigadores tener éxito en la implantación también se proporcionan.

En este artículo se describe el procedimiento de la cirugía y el manejo de consejos para la implantación de ultra-delgada serie de microelectrodos de poliamida basado en (PBM-matriz) en el cráneo del ratón para la adquisición de alta densidad encefalografía (EEG) en un modelo murino.

Alta densidad de registros de EEG de los ratones se mueven libremente con poliamida basado microelectrodos

El electroencefalograma (EEG) indica la actividad eléctrica promedio de las poblaciones neuronales a gran escala. Se utiliza ampliamente como un...

Hola, soy Mina Lee del Laboratorio Gen Choice en el Centro de Neurociencia del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología. Hoy demostraremos la condición de alta densidad de EG en el modelo de masa con matriz de microelectrodos basada en polímero. El procedimiento incluye la configuración de los instrumentos, la preparación de los animales para la cirugía y la realización de cirugía estereotáxica.Después de la cirugía, realizaremos la grabación de EEG y luego analizaremos los datos. Comencemos. Antes de iniciar la cirugía, prepare los instrumentos estereotáxicos y todos los materiales necesarios.El ambiente debe estar limpio. Prepare el ratón para la cirugía. Demostraré hoy la cirugía utilizando un ratón híbrido de 17 semanas de edad, de la cepa básica seis negro seis J 1 29 s cuatro S-V-J-A-E.También podemos utilizar ratones que pesen más de 25 gramos. Anestesie al ratón mediante una inyección intraperitoneal de un cóctel que contiene 120 miligramos por kilogramo de ketamina y 6 miligramos por kilogramo de xilacina. Prense suavemente la cola del ratón o el dedo del pie para asegurarse de que el ratón esté suficientemente anestesiado antes de proceder con la cirugía.Para comenzar la cirugía, coloque el animal sobre el estereotáxico. Introduzca las barras de aire en el conducto auditivo del ratón una por una y ajústelas firmemente. Aplique un poco de metanol sobre su cabeza y luego delimite la forma del cuero cabelludo.Inyecte, realice una incisión anteroposterior desde entre los ojos hasta entre las orejas y el cráneo. Pince la piel del ratón utilizando pinzas microquirúrgicas para mantener la incisión bien abierta. Retire cualquier tejido o membrana residual del cráneo con hisopos esterilizados.Coloque el rotulador por encima de su cabeza. Marque los puntos BMA lambda. Luego retire el rotulador y marque los puntos utilizando un rotulador viejo pero de buena calidad.Justo en el blanco. El punto. Coloque el electrodo de película sobre la cabeza y coloque una gota de agua T sobre el cráneo.Coloque la BMA en la mitad de la quinta capa del Ontario de la matriz microelectro polióptima. Retire la película cuidadosamente de medial a lateral con hisopos de algodón humedecidos en agua. Espere unos minutos hasta que se seque completamente.Esto ayuda a lograr una mejor adherencia. Haga tres marcas con un bolígrafo a base de aceite en el espacio residual. Estas marcas indican los lugares donde perforará.Tenga mucho cuidado al perforar los orificios para no tocar el interior. Coloque los tres tornillos de fijación de las líneas estériles sobre el cráneo e insértelos hasta que queden firmemente sujetos en el borde. Mezcle una porción espesa de cemento dental líquido y cubra con ella los tornillos de los electrodos de película y el resto del cráneo.Prepare otro lote y utilícelo para cubrir completamente el electrodo. Descubra nuevamente los tornillos para asegurarlo. Recuerde, esta persona no debe quedar debajo del electrodo de película.Coloque un doble signo que tenga cinta en la parte posterior del plano del conector. Coloque un palo rígido como una correa en la parte media del cráneo utilizando un pegamento fuerte. En el experimento de hoy, uso la punta de un hisopo de corte para este paso del palo; manipule la posición del conector hacia atrás hasta que haga contacto con la punta del lugar de corte.La distancia entre el cráneo y el conector debe ser mayor a cinco milímetros. Pegue el plano del conector en la punta del hisopo de algodón agregando una cola fuerte. Cubra el resto del área expuesta con cemento de acrílico.Después del fraguado del cemento, retire las abrazaderas y agite la piel. Retire el ratón del parus y cubra el espacio adicional. Con cemento dental acrílico, aplique ácido antibiótico sódico alrededor del cemento y del área de sutura.Coloque el ratón en su propia jaula y otorgue un período de recuperación de cinco días. Conecte el ratón al EEG y permita más de una hora para habituación. Después de una hora, realice la grabación del EEG; llevamos a cabo la adquisición de EEG de alta densidad en un modelo de ratón mediante una matriz de microelectrodos basada en polímeros.Al realizar este procedimiento, es importante recordar manipular con cuidado la película electro Tri, ya que solo tiene siete micrómetros de grosor. A, se necesita una gota de agua del grifo cuando reorganice el electrodo. Si omite este paso, el electrodo puede girarse fácilmente; asegúrese de que los dentales acrílicos hechos con alta viscosidad no penetren debajo de la película.Después de la grabación, realizamos un análisis fuera de línea utilizando meth lab para elaborar varias gráficas cerebrales que permitan visualizar claramente las actividades cerebrales en ratones. Esta es la señal representativa de EEG multicanal tras la inyección de GBL. En el panel izquierdo, puede observarse la señal representativa de EEG multicanal tras la inyección de GBL en el panel derecho.Se presentan mapas de topografía cerebral, como el retardo temporal de la potencia promedio, la intensidad máxima promedio y el mapa de probabilidad promedio del inicio de la crisis. Eso es todo. Gracias por ver.

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Investigación

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Neurociencia

El video muestra la inyección de sondas electrónicas de malla en el cerebro de un ratón para grabaciones estables a largo plazo a nivel de una sola neurona. Un ratón anestesiado con un cráneo expuesto se asegura en un marco estereotáxico, y la región del dispositivo de malla de la sonda se inyecta en el cerebro a través de orificios perforados. Las almohadillas de entrada-salida de la sonda están conectadas a un circuito, y las grabaciones se obtienen utilizando un sistema de adquisición de...

Electrónica de malla inyectable para grabaciones estables de una sola neurona en el cerebro de un ratón

Comprender los sustratos neuronales del comportamiento requiere la grabación de un conjunto de circuitos cerebrales. Debido a su trazabilidad genética, el ratón ofrece un modelo para la disección de circuitos y el mimetismo de enfermedades. Aquí, se describe un método de diseño y fabricación de sondas miniaturizadas que es adecuado para apuntar a la estructura cerebral profunda en el ratón.

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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.

Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo

Aquí, presentamos dos protocolos para el registro de microelectrocorticografía de alta densidad (μEcoG) en ratas y ratones, incluidos los métodos quirúrgicos, de implantación y de registro. Los registros de μECoG se realizan en combinación con el registro de politrodos laminares en la corteza auditiva de la rata o con la manipulación optogenética de la actividad neuronal en la corteza somatosensorial del ratón.

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Un protocolo rentable y mínimamente invasivo para el registro de electroencefalografía crónica multisitio en ratones que se mueven libremente

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