De alta densidad Electroencefalográfica Adquisición en un modelo de roedor Uso de recursos de bajo costo y de código abierto

El objetivo general de esta metodología es demostrar un protocolo alternativo de bajo costo para construir y registrar a partir de una guía de electrodos transcraneales crónica de alta densidad. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en las neurociencias, como la organización a gran escala de las redes neuronales y las características espaciales y temporales de las respuestas sensoriales evocadas. Las principales ventajas de esta técnica son su bajo costo, reproducibilidad y facilidad para la personalización específica del experimento.

Aunque este método puede proporcionar información sobre los análisis complejos de datos electroencefalográficos, su aplicación es ideal para estudios de anestesiología, epilepsia y neurobiología del sueño. Para hacer el tocado, comience aislando los alfileres de un ladrillo de alfileres de dos por cincuenta con una capa muy ligera de esmalte de uñas. Luego, con un par de pinzas, retire cada octava fila de alfileres empujando el extremo del receptáculo a través del ladrillo.

Una vez que el esmalte se haya secado por completo, retire el recubrimiento de las puntas de los alfileres con un paño pequeño y acetona. Luego, con una cuchilla de afeitar o cortadores de alambre, recorta los bloques para hacer ladrillos de alfileres de dos por siete. Dos de estos ladrillos funcionarán como electrodos de EEG transcraneales.

A continuación, desde cada extremo de un ladrillo de dos por cincuenta, prepare dos bloques de clavijas de uno por dos para registrar la señal EMG utilizando el mismo proceso. Cada ladrillo de uno por dos debe retener uno de los lados lisos exteriores del ladrillo de dos por cincuenta. Para completar las dos mitades de la matriz completa, alinee los orificios de los pasadores y las clavijas de un ladrillo de uno por dos con la fila de pasadores más posterior de un ladrillo de dos por siete.

Luego, use un epoxi de dos partes para unir sus superficies lisas y refuerce la conexión con más epoxi si es necesario. Deje que las dos mitades se curen durante la noche. Para hacer dos alambres EMG torácicos, comience con un alambre plateado aislado de 3 cm.

Retire 1 cm de aislamiento de un extremo y agregue dos bucles en el cable desnudo envolviéndolo alrededor de un par de pinzas. A continuación, retire 25 mm de aislamiento del otro extremo. Ahora, haz los dos alambres EMG cervicales similares, comenzando con un alambre de 1,5 cm.

De cada mitad del cabezal, retire el pasador lateral en la fila anterior más alejada, ya que este clavo no entrará en contacto con los tejidos relevantes. Para sujetar los cables, corte los pasadores de los ladrillos de uno por dos a 3 mm de sus puntas. A continuación, suelde un cable EMG cervical al pin anterior y un cable EMG torácico al pin posterior.

Antes de continuar, use un multímetro en modo de continuidad para asegurarse de que cada pin esté aislado eléctricamente. Conecte los cables a diferentes combinaciones de pines y, si un par está acoplado eléctricamente, el medidor emitirá un pitido audible. Una vez secos, doble los cables EMG hasta que estén paralelos al eje AP con un desplazamiento lateral mínimo.

A continuación, cubra las uniones soldadas con esmalte de uñas. Ahora, ajuste la longitud de los pines con cortadores de alambre y la ayuda de un atlas cerebral. Encuentra el alfiler cuya distancia ventral del bregma sea la más grande.

No recorte este pasador, pero recorte todos los demás alfileres con respecto a este pasador. Para completar los tocados, cubra todas las puntas de los alfileres con una solución de plata con un bolígrafo aplicador. Para preparar un adaptador, comience con un conector nano macho de doble fila de 36 posiciones.

Primero, corte los cables del conector hasta una longitud uniforme de 2 cm. Y luego pele 2,5 mm de alambre del extremo de cada cable. Finalmente, estañe las hebras de alambre fino y recorte el aislamiento pelado del alambre estañado.

A continuación, cree un conector macho-macho a juego con el casco a partir de un bloque de clavijas de cabecera de dos por cincuenta. Como antes, prepare dos dos por siete y dos por uno. Ahora, suelde uno de los cables de tierra del nanoconector al pin que está 0,6 mm anterior y 1 mm lateral del bregma.

Este pin funciona como referencia y como tierra cuando se utiliza un chip amplificador RHD 2132. A continuación, suelde los cables del nanoconector estañado al mismo lado que la conexión de la clavija de tierra. Debido a que cada cable se asigna a un canal específico, consulte un diagrama de mapa de canales de la etapa principal del amplificador y mapee los canales.

Una vez que todos los cables estén soldados a su respectivo pin, corte los cables no utilizados. Luego, use un voltímetro para asegurarse de que cada pin esté aislado eléctricamente de los otros pines. Una vez que se confirme el aislamiento eléctrico, aplique una capa delgada de esmalte de uñas alrededor de cada junta de soldadura para aislar aún más cada clavija.

Luego, usando un epoxi de dos partes, refuerce el nano-adaptador correspondiente a las matrices de pines bilaterales en los ladrillos macho-macho. No puede haber ningún exceso de epoxi en las partes mediales de los adaptadores, ya que esto evitará que los auriculares se conecten simultáneamente. Para una mayor durabilidad, epoxi la base del nanoconector.

Asegúrese de cubrir todas las juntas de soldadura con epoxi. Una vez que el epoxi se haya secado, confirme el mapeo de canales mediante mediciones de impedancia. Después de que el ratón esté configurado de forma segura, y bregma se defina como el origen del sistema de coordenadas estereotáxicas, nivele el cráneo en el eje lateral medial y en el eje posterior anterior.

Luego, con una microbroca de 0,5 mm de diámetro, perfore agujeros de rebaba a 1,3 mm de distancia y 1 mm de la línea media, comenzando a 3,3 mm por delante del bregma y terminando a 4,5 mm por detrás del bregma. Haz dos filas bilateralmente. A continuación, taladre agujeros de rebaba en ambos lados de la línea media que estén separados por 1,3 mm, comenzando a 2 mm por delante del bregma y terminando a 4,5 mm por detrás del brugma.

Ahora, implanta los tocados. Con pinzas rectas, prepare túneles de alambre EMG para los alambres EMG torácicos. Desde la parte posterior del ratón, haga un túnel de 2,5 cm por debajo de la piel y coloque los cables EMG en la cavidad.

A continuación, maniobre el ladrillo de EEG con pinzas curvas de modo que los clavos se alineen con los orificios de las rebabas. Aplique una ligera presión y mueva los alfileres en el cráneo. El EEG será estable una vez insertado correctamente.

A continuación, ajuste los cables EMG a sus posiciones finales. Una vez colocado, prepare una mezcla uno a uno de metacrilato de metilo con su compuesto de reticulación. Luego, cubra el cráneo expuesto, las partes pulidas de los electrodos de clavos y la parte proximal de los cables EMG con cemento.

No cubra los receptáculos femeninos del casco ni introduzca cemento en el pelaje del animal. Una vez que el cemento se seca, se completa el procedimiento de montaje. Retire el mouse del marco estereotáxico y deje que se recupere mientras monitorea los signos vitales.

Dos semanas después de la cirugía, un ratón completamente recuperado se puede atar a un cable de grabación a través del adaptador para su habituación. Después de que los ratones se habitúan, se pueden usar en experimentos. Después de conectar un ratón a la placa de adquisición a través de un adaptador, un amplificador y un cable de interfaz estándar, abra el software de grabación Open E-Fizz.

Allí, cree una cadena de señal de FPGA rítmica y visor LFP arrastrando los módulos a la cadena de señal. A continuación, obtenga valores de impedancia del electrodo de 30,0 kilomuestras por segundo. A continuación, seleccione la frecuencia de muestreo deseada para la grabación.

Los filtros también se pueden arrastrar a la cadena de señal si se desea. Continúe seleccionando una ruta de guardado para los datos y la frecuencia de muestreo deseada. A continuación, haz clic en la ventana del visor de LFP y pulsa el botón de reproducción.

Ahora, usando el método de dibujo para visualizar el EEG, ajuste la vista cambiando la amplitud de la señal, la velocidad de barrido y la configuración de los filtros que estén en uso. Una vez que se hayan ajustado todas las configuraciones, comience a realizar grabaciones. Los datos se recogieron de un ratón que se movía libremente y al que se le implantó un cabezal de EEG de alta densidad.

El registro de la EMG torácica contiene actividad eléctrica incorporada, que se origina en el corazón. La electromiología cervical contiene información sobre el tono muscular. Las formas de onda individuales del EEG corresponden al esquema de mapeo de canales.

Con esta grabación, es posible calcular la frecuencia cardíaca del ratón midiendo el tiempo entre los picos electrocardiográficos de QRS. Del mismo modo, es posible medir la frecuencia respiratoria del ratón calculando la variabilidad fásica del pico del QRS a medida que la cavidad torácica se expande y se contrae con cada respiración. Por lo tanto, esta configuración permite la adquisición de polisomnografía murina.

Esta configuración permite el mapeo cortical de los potenciales evocados visuales. Cuando un pulso de luz de diez milisegundos se emite solo al ojo izquierdo, las respuestas clásicas se registran en la corteza visual primaria contralateral, seguidas de una respuesta tardía en la corteza visual secundaria contralateral. Esto se ve fácilmente en los potenciales eléctricos que varían en el tiempo a través de toda la superficie cortical en V1 y V2 contralaterales. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo construir matrices de microelectrodos de alta densidad para un modelo de roedores y grabar desde la matriz implantada.

Una vez dominada, las partes de construcción e implantación de esta técnica se pueden realizar en dos horas si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar crear un contacto adecuado con el electrodo epidural sin penetrar en la duramadre. El recorte de los alfileres y la atención durante la implantación de los cascos crearán las mejores posibilidades de contacto adecuado con los electrodos.

¡Buena suerte!