Name: De alta densidad Electroencefalográfica Adquisición en un modelo de roedor Uso de recursos de bajo costo y de código abierto (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 39 s
Description: Aprende a construir e implantar un montaje electroencefalográfico de alta densidad en ratones usando materiales de bajo costo. Este método reproducible facilita estudios de neurociencia, epilepsia y neurobiología del sueño.

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Este trabajo fue apoyado por la Fundación para la Educación e Investigación en Anestesia (ARM), por las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud GM107117 (MBK) y GM088156 (MBK), y por el Departamento de Anestesiología y Cuidados Críticos de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania.

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La construcción de bajo costo y los pasos quirúrgicos necesarios para alcanzar adecuadamente un canal 26, de alta densidad de montaje de EEG en un ratón se describe. Proper contacto del electrodo epidural es crítico en la adquisición de señales de EEG de calidad en este sistema. Dos pasos dentro de la dirección de protocolo de esta cuestión: Contacto de recorte para que coincida con el contorno del cerebro, y la implantación casco antes de refuerzo acrílico. Es importante no cortar un perno demasiado corto durante la fase de construcción. Para la implantación de los cascos, es imprescindible para comprobar posición de la bandera antes de que el refuerzo de acrílico final. Una forma de confirmar un contacto adecuado electrodo es a través de pruebas de impedancia. Aparentemente, las impedancias de 5-10 kW sugieren la colocación epidural adecuada. 26 &#160; Las mediciones de impedancia demuestran durabilidad las piezas de cabeza &#39;, como los valores de impedancia de electrodos son estables dentro de este rango de 5 a 10 kW durante al menos 4 meses después de la implantación. El otropaso esencial consiste en la alineación de los pasadores de EMG con las dos filas más posteriores del 2 x 7 de ladrillo EEG. Esto es crítico para la conexión del adaptador, como EMG desalineados y los pasadores de EEG darán lugar a una incapacidad para conectar el adaptador o adaptadores pines doblados. Una ventaja importante de este sistema de adquisición es la facilidad de modificación de la forma de la matriz de electrodos con el fin de optimizar las necesidades experimentales variadas. disposiciones de electrodos personalizados que se adaptan de manera óptima para los experimentos específicos se pueden crear fácilmente. Personalización para experimentos específicos potencialmente podría combinar el EEG con cánula para la administración de fármacos dirigida a farmacológico combinado, electroencefalográfica, y estudios de comportamiento. 27 Tocados, adaptadores, y los procedimientos quirúrgicos se adaptan fácilmente a una amplia serie de estudios, cuando siguiendo los métodos descritos en el protocolo anterior . Una segunda ventaja importante de este sistema de adquisición es su bajo costo. En la actualidad, este sistema de medición puedeficha 128 canales de entrada en hasta 4 cables separados, que permiten la grabación simultánea de 4 ratones o si se desea, las ratas con rejillas de mayor densidad. Tal expansión sólo requiere cables adicionales y adaptadores. Este enfoque de la alta densidad de adquisición de EEG aborda los inconvenientes de otros métodos de adquisición de EEG de alta densidad en ratones. El sistema descrito en este trabajo se construye convenientemente con materiales simples y utiliza el hardware de código abierto y el software que es barato y estable, permite mediciones repetidas en el mismo animal durante meses, permite la libre circulación durante un experimento, y no requiere que los ratones que ser anestesiado para la grabación. Las limitaciones de este sistema es que sólo ha sido validado hasta la fecha en los ratones que pesan 20 gramos o más, o es mayor de 12 semanas. los ratones más jóvenes o más pequeños pueden tener dificultades con la implantación casco. Una limitación secundaria de esta metodología es la incapacidad de controlar con precisión la profundidad de la sonda después headpIECE fabricación. Sin embargo, esta misma limitación se aplica a los electrodos de EEG tradicionales tornillo ya que no hay manera de saber con precisión la profundidad de atornillado pre-mortem respecto a la superficie cortical. Solución de problemas de este método implica típicamente blindaje correctamente señal interferente del ratón cuando atados a fin de obtener la señal libre de ruido. EEG matrices de alta densidad son esenciales para los complejos análisis espacio-temporales de datos de EEG que son normales en la nueva interpretación moderna EEG. Si bien se ilustra la distribución espacial de un potencial evocado visual, los datos adquiridos usando este sistema se pueden analizar usando técnicas de imagen fuente eléctrica y las medidas de la conectividad neuronal. Una reducción del 60% al 70% en el área de contacto entre estas clavijas de electrodo en comparación con los contactos de los tornillos tradicionales permite la localización más precisa de la señal, como se muestra en la Figura 4. El empleo de técnicas de análisis de alta densidad en ratones modificados genéticamente, siguiendo Pharmacological intervención, o en animales con patología intrínseca tales como trastornos convulsivos pueden ayudar a discernir los mecanismos que generan oscilaciones corticales específicas, localizar fuentes de ERPs y EPs, y para revelar las propiedades de red a gran escala. Por mejores sistemas de paralelismo humanos, este enfoque mejorará pequeños modelos animales de la neurofisiología humana y la neuropatología, proporcionando traducción más fácil de los descubrimientos realizados en modelos de roedores de relevancia científica y clínica en humanos.

La actividad neuronal se puede grabar extracelularmente con varios niveles de granularidad de los potenciales de acción (individuales) microscópicas para mesoscopic (potenciales de campo locales) a macroscópica (electroencefalograma). Estas trazas de ondas cerebrales se analizan clásico en el dominio de la frecuencia para caracterizar de comportamiento, neurofisiológicos, o estados electrofisiológicos. Esto se puede hacer con una sola biopotencial, 4 pero los registros de EEG densidad dispersos no puede resolver el componente espacial de la actividad neuronal. El análisis del electroencefalograma moderna se basa en múltiples electrodos para producir mapas detallados de la distribución espacio-temporal de la actividad cortical con el fin de correlacionar la actividad de las condiciones psicológicas específicas y los procesos fisiológicos. 5-7 Dos de las categorías de uso más común de análisis requiriendo montajes de EEG de alta densidad son imagen fuente eléctrica y las medidas de conectividad de red neural. 8-11 <p class="jove_content"&gt; Imágenes fuente eléctrica implica la localización de las regiones del cerebro funcionalmente activas. la cartografía topográfica de la matriz de electrodos puede visualizar la densidad de la fuente de corriente de la actividad eléctrica en el cerebro durante potenciales relacionados con eventos (ERPs) y potenciales evocados (PE). Localización de la fuente eléctrica se utiliza comúnmente en ambos estudios de convulsiones, así como en los análisis de distribución de energía. 12-15 Desde EEG tiene una alta resolución temporal, estudios de EEG permitir la evaluación en tiempo real de los ERP y EPs, así como el análisis temporal precisa post hoc. 3,11 , 12 La asociación de los estados y las funciones cognitivas con la interacción de las oscilaciones observadas en el electroencefalograma es el objetivo final de las distintas medidas de conectividad de redes neuronales. Numerosos estudios han demostrado la sincronización y el bloqueo de fase de las oscilaciones entre las diferentes regiones del cerebro están asociados con estados específicos de la excitación, la atención y la acción. 6,13,14,16-19 </sup&gt; La demostración de este tipo de asociaciones de señales entre las regiones cerebrales requiere matrices de alta densidad que permiten la evaluación de la conectividad de red. localización de la fuente y la red de análisis de señales de EEG se originó con los estudios en humanos, pero las investigaciones sobre la base neuronal de estas señales implican necesariamente modelos animales, ya que requieren técnicas invasivas que serían imposibles en los seres humanos. Con el fin de replicar estos análisis en modelos de roedores, se necesita un método para la captura de señales de EEG de alta densidad en el cerebro de un roedor. Mientras que otros grupos han construido matrices de microelectrodos de alta densidad para uso en ratones, estos enfoques son de disponibilidad limitada a los investigadores que no tienen acceso a las instalaciones de nanofabricación, no son lo suficientemente robusta como para los experimentos repetidos durante un período prolongado de tiempo, o se limitan a utilizar en anestesiado ratones. 1-3,7 Un protocolo alternativo de bajo costo para la construcción de alta densidad crónica, transcraneal electrodo array se demuestra aquí. El enfoque de adquisición de señal se describe aquí no se limita a EEG, pero incluye señales electromiográficas (EMG). Adquisición de señales EMG puede ser un método complementario para la definición de estado de comportamiento y es particularmente útil para los estudios del sueño. Este enfoque proporciona un intermedio entre las redes intracraneales caro, ultra-alta densidad, y los números limitados de plomo posibles con electrodos de tornillo tradicionales que son insuficientes para el análisis de los enfoques avanzados. El diseño del casco se construye fácilmente y asequible para los estudios de alto rendimiento. El uso de este sistema de adquisición en conjunto con técnicas de manipulación genética o farmacológicas variadas dentro de modelos de roedores puede ayudar a descubrir los mecanismos de generación de oscilación cortical, las divergencias de comportamiento de verdaderas diferencias genotípicas, localización de la fuente de los ERP y EPs, y la comunicación de red a gran escala.

<table><tbody><tr><td>Cabezal de amplificador de RHD2132 de 32 canales</td><td>Intan Technologies</td><td>C3314</td><td></td></tr><tr><td>Placa de adquisición</td><td>Open Ephys</td><td>v2.2</td><td></td></tr><tr><td>Conector receptible de 100 posiciones</td><td>Digi-Key</td><td>ED85100-ND</td><td>Cabezal</td></tr> de <tr><td>acetona (1 L)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>179973-1L</td><td></td></tr><tr><td>Hoja de afeitar (paquete de 100)</td><td>McMaster Carr</td><td>3962A4</td><td></td></tr><tr><td>Alicates para cortar alambre</td><td>MSC Industrial</td><td>321786</td><td></td></tr><tr><td>epoxi de 2 partes</td><td>McMaster Carr</td><td>7605A18</td><td></td></tr><tr><td>Alambre de plata recubierto de PFA (25 pies)</td><td>A-M Systems</td><td>787000</td><td>EMG</td></tr><tr><td>Wire CircuitWriter</td><td>Pen MCM Electronics</td><td>200-175</td><td>Aplicador de plata para puntas de electrodos</td></tr><tr><td>Conector nanominiatura macho de doble fila de 36 posiciones</td><td>Conector Omnetics Corporación</td><td>A79028-001</td><td>Cabezal al adaptador del amplificador</td></tr><tr><td>Cabezal de la tira de conn 2 x 50</td><td>Digi-Key</td><td>ED83100-ND</td><td>Auricular al adaptador del amplificador</td></tr><tr><td>Base Clidox y Acitvator</td><td>Pharmacal</td><td>95120F & 96120F</td><td>Esterilizante</td></tr><tr><td>Isoflurano</td><td>Priamal Enterprises Ltd</td><td>66794-019-10</td><td></td></tr><tr><td>Oxígeno</td><td>Airgas</td><td>OX USP300</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de temperatura de circuito cerrado</td><td>CWE Inc.&nbsp;</td><td>08-130000</td><td></td></tr><tr><td>Tijeras Curvas</td><td>FST</td><td>14085-09</td><td></td></tr><tr><td>Clorhidrato de Bupivicaína al 0,25%</td><td>Hospira</td><td>0409-1159-02</td><td>Anestésico Local</td></tr><tr><td>Meloxicam 5mg/ml</td><td>Henry Schein</td><td>6451602845</td><td>Alivio del Dolor/Inflamación</td></tr><tr><td>0.9% Cloruro de Sodio</td><td>Hospira</td><td>0409-4888-20</td><td>Fluidos</td></tr><tr><td>Cefazolin</td><td>Hospira</td><td>0409-0806-01</td><td>Antibacteriano</td></tr><tr><td>No.11 Escapala Desechable (20 pk)</td><td>Pluma</td><td>2975#11</td><td></td></tr><tr><td>Micro Serrefines</td><td>FST</td><td>18052-3</td><td></td></tr><tr><td>Hisopos de Algodón (1,000 pk)</td><td>MSC Industrial</td><td>8749574</td><td></td></tr><tr><td>0.5 mm Micro Broca FST</td><td></td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>Taladro Estereotáxico</td><td>Kopf</td><td>Modelo 1471</td><td></td></tr><tr><td>Curvo Pinzas</td><td>Roboz</td><td>RS-5136</td><td></td></tr><tr><td>Metacrilato de metilo</td><td>A-M Systems</td><td>525000</td><td>Cemento para casco</td></tr><tr><td>Compuesto de reticulación de metacrilato de metilo</td><td>A-M Systems</td><td>526000</td><td></td></tr><tr><td>Hemostáticos curvos</td><td>FST</td><td>13003-10</td><td>Aide in Conexión de</td></tr> adaptador <tr><td>RHD2000 cable de interfaz SPI estándar (3 pies)</td><td>Intan Technologies</td><td>C3203</td><td></td></tr><tr><td>Brazo en voladizo</td><td>Instech</td><td>MCLA</td><td></td></tr><tr><td>Micro Espátula (12 unidades)</td><td>Fischer Scientific</td><td>S50822</td><td></td></tr><tr><td>Estación de soldadura digital</td><td>MCM Electronics</td><td>21-10115</td><td></td></tr><tr><td>Soldadura con núcleo de colofonia 60/40 Estaño/Plomo</td><td>MCM Electronics</td><td>21-1045</td><td></td></tr><tr><td>Color Craze Esmalte de uñas con endurecedores (a base de nitrocelulosa)</td><td>L.A. Colors</td><td>CNP508</td><td></td></tr><tr><td>Instrumento estereotáxico para animales pequeños con consola de visualización digital</td><td>Kopf</td><td>modelo 940</td><td></td></tr></tbody></table>

de alta densidad electroencefalográfica adquisición en un modelo de roedor uso de recursos de bajo costo y de código abierto

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Las técnicas de análisis electroencefalográficos avanzadas que requieren una alta resolución espacial, incluyendo imágenes de la fuente eléctrica y las mediciones de la conectividad de red, son aplicables a una variedad amplia de preguntas en la neurociencia. La realización de estos tipos de análisis en un modelo de roedor requiere una mayor densidad de electrodos de electrodos tornillo tradicionales pueden lograr. Si bien existen montajes electroencefalográficos de mayor densidad de roedores, que son de disponibilidad limitada a la mayoría de los investigadores, no son lo suficientemente robusta como para los experimentos repetidos durante un período prolongado de tiempo, o se limitan a utilizar en los roedores anestesiados. Un 1-3 de bajo costo propuesto método para la construcción de una, de gran número, matriz de electrodos transcraneal durable, que consiste en piezas de cabeza bilateralmente implantables se investiga como un medio para llevar a cabo los análisis avanzado electroencefalograma en ratones o ratas. Los procedimientos para la fabricación de casco y la implantación quirúrgica necesario para producir alta relación señal a ruido, se presentan electroencefalográfico de baja impedancia y señales electromiográficas. Aunque la metodología es útil tanto en ratas y ratones, este manuscrito se centra en la aplicación más desafiante para el cráneo más pequeño del ratón. Libremente los ratones se mueven sólo son atados a cables a través de un adaptador de corriente durante la grabación. Una versión de este sistema de electrodos que incluye 26 canales electroencefalográficas y 4 canales electromiográficos se describe a continuación.

Los datos de muestra grabadas en un ratón que se mueve libremente implantado con una pieza de cabeza EEG de alta densidad se muestra en la Figura 3. Las formas de onda de EEG individuales corresponden con el esquema de canal de mapeo se muestra en la Figura 2. Ejemplos de EMG cervical y torácica también se muestran en la Figura 3. Tenga en cuenta que la grabación EMG torácica también contiene actividad eléctrica incrustado origina en el corazón del ratón que se convierte fácilmente evidentes cuando se calcula una señal diferencial entre los dos cables EMG torácicos (T). Con esta grabación también es posible calcular la frecuencia cardiaca del ratón midiendo el tiempo entre los picos QRS electrocardiográficos. 23-24 Del mismo modo, es posible medir la frecuencia respiratoria del ratón mediante el cálculo de la variabilidad fásica de la espiga QRS como la cavidad torácica se expande y contratos con cada respiración. 25 por lo tanto, esta configuración de permisos para la adquisición opolisomnografía murino f. Por otra parte, la configuración permite que el mapeo cortical de los potenciales evocados visuales (Figura 4). Cuando un pulso de 10 ms de la luz se entrega sólo para el ojo izquierdo del ratón, las respuestas clásicas se registran en la corteza visual primaria contralateral (pero no ipsilateral) que son seguidos por una respuesta tardía en la corteza visual secundaria contralateral. La película incrustado en la Figura 4 muestra el tiempo que varía potenciales eléctricos a través de toda la superficie cortical junto con gráficos de actividad en V1 y V2 contralateral. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> AP </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3.3 </td><td></td><td></td><td> 0 </td><td> 0 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 2 </td><td></td><td> 0,4 </td><td> 0,6 </td><td> 0,6 </td><td> 0,4 </td><td></td&gt; </tr><tr><td> 0,7 </td><td></td><td> 0,6 </td><td> 0,9 </td><td> 0,9 </td><td> 0,6 </td><td></td></tr><tr><td> -0.6 </td><td></td><td> 0,9 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0,9 </td><td></td></tr><tr><td> -1,9 </td><td></td><td> 1 </td><td> 1.1 </td><td> 1.1 </td><td> 1 </td><td></td></tr><tr><td> -3.2 </td><td> 3 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> -4,5 </td><td> 3 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> ML </td><td></td><td> -2.3 </td><td> -1 </td><td> 1 </td><td> 2.3 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabla 1:. Pin Recorte Longitudes Esta figura muestra las longitudes requeridas de recorte, en mm, por pasador de la pieza de cabeza. Las longitudes de recorte pasador se adquirieron a partir de un atlas del cerebro del ratón. after pasadores de recorte, la pieza de cabeza coincide con el perfil de la superficie del cerebro. 20 pines EMG se cortan por completo ya que los cables utilizados para grabar la señal EMG se sueldan sobre el talón de pasador. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig1.jpg" /> Figura 1:. Celada Componentes, Intermedio Pasos de Construcción, y la conexión apropiada para la grabación Esta figura muestra la materia prima utilizada para crear piezas de cabeza. Comenzando con un conector de receptáculo de 100 pines, se crean pequeñas 2 x 7 x 1 y 2 componentes. Tenga en cuenta que en el componente 2 x 1, el borde original de la 2 x 50 está intacta, lo que permite la construcción casco consistente y permite para un adaptador para conectar a muchos ratones implantados. Figura 1B y 1C presentan las materias primas necesarias para crear el adaptador de la pieza de cabeza al amplificador. 1B presenta el extremo de pieza de cabezael adaptador que de igual forma se corta hacia abajo para conectarse a la pieza de cabeza. Tenga en cuenta que que 2 x 1 de nuevo tiene un borde original de la componente en bruto, lo que garantiza la conexión apropiada entre el adaptador y la pieza de cabeza. La Figura 1C muestra el extremo del adaptador que se conecta al amplificador. La Figura 1D ilustra el pegado con resina 2 x 7 y 2 x 1 componentes, junto con los cables de EMG preparados para la grabación de la señal. la Figura 1E muestra una pieza de cabeza completado. Figura 1F muestra un adaptador completado. Figura 1G muestra una conexión adecuada entre las piezas de cabeza y el adaptador. Por último, la Figura 1H muestra un ratón implantado con el adaptador conectado y el amplificador. El chip amplificador está conectado a un cable de interfaz que se ejecuta a la tarjeta de adquisición (no se muestra). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig2.jpg" /> Figura 2:. Montaje de electrodos y Celada totalmente construido Esta figura muestra la colocación de electrodos con respecto al cerebro del ratón. localizaciones de los electrodos se basan en las coordenadas estereotáxica de bregma. Coordenadas para cada electrodo se puede encontrar en el paso 4.8 del protocolo. el color del electrodo corresponde a las regiones del cerebro subyacentes para cada electrodo. Blanco = asociación corteza frontal (FRA), Naranja = corteza motora primaria (M1), Rosa = secundaria corteza motora (M2), verde oscuro = primaria corteza somatosensorial, región de la extremidad anterior (S1FL), Verde = primaria corteza somatosensorial, zona dysgranular (S1DZ ), verde claro = corteza somatosensorial primaria, campo de barril (S1BF), amarillo = parietal medial corteza de asociación (MPTA), azul oscuro = primaria corteza visual (V1), azul claro = corteza visual secundaria, el área mediomedial (V2MM), Negro = dy retroesplenialcórtex sgranular (RSD). 20 Común de Referencia / Tierra se muestra también. Este sistema de referencias minimiza artefacto respiratoria dentro de la señal sin procesar. Números asociados con cada electrodo individual proporcionan un mapa de canal para toda la matriz. Allen imagen modificada de cerebro de ratón Atlas. 21,22 La figura 2B muestra un casco totalmente construida a escala con respecto a una moneda de diez centavos. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig3.jpg" /> Figura 3: Muestra EEG y EMG Traces desde el electrodo Montage formas de onda de electrodos corresponden a la asignación de canales se muestra en la Figura 1A.. EMG cervical (C) proporciona la capacidad de determinar el tono muscular de la nuca (+). señales EMG también contienen los impulsos eléctricos cardíacos QRS(*). Se muestran las barras de escala de 200 mV de amplitud de la traza y 1 segundo de duración rastro. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig4.jpg" /> Figura 4: Distribución espacial de los potenciales evocados visuales Distribución espacial de la aplicación siguiente de potencial evocado de un flash de luz unilaterales se administra sólo para el ojo izquierdo.. diagrama superior representa el EEG montaje de alta densidad con cada círculo representa a un electrodo. El cambio de color con el tiempo corresponde a cambios de voltaje a través del tiempo para cada electrodo respectivo. En el tiempo = 0 ms, un pulso de 10 ms luz se entrega y se representa en la figura del medio. gráfico inferior ilustra significa rastros potenciales evocados para contralateral electrodos V1 y V2 EEG (ensayos n = 108 EP). Pul luzse produce a 0 mseg. Tenga en cuenta que se observa la respuesta de potencial evocado correspondiente en V1 contralateral (trazo negro), seguido de un tiempo de latencia de respuesta evocada potencial en V2 contralateral (línea roja). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54908/Figure_4.mov" target="_blank">(Haga clic derecho para descargar).</a>

Se proporcionan instrucciones para la construcción e implantación quirúrgica de bajo costo de un montaje electroencefalográfico transcraneal crónico de alta densidad en ratones. También se describen las técnicas de grabación, extracción y procesamiento de señales.

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

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

El objetivo general de esta metodología es demostrar un protocolo alternativo de bajo costo para la construcción y grabación mediante una matriz crónica de electrodos transcraneales de alta densidad. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en las neurociencias, como la organización a gran escala de redes neuronales, y las características espaciales y temporales de las respuestas evocadas por estímulos sensoriales. Las principales ventajas de esta técnica son su bajo costo, reproducibilidad y facilidad para personalizarse según los requisitos del experimento.Aunque este método puede proporcionar información sobre los análisis complejos de datos electroencefalográficos, su aplicación es ideal para estudios en anestesiología, epilepsia y neurobiología del sueño. Para fabricar la pieza para la cabeza, comience por aislar los pines de un bloque de pines de dos por cincuenta con una capa muy ligera de esmalte de uñas. Luego, con un par de pinzas, retire cada fila octava de pines empujando su extremo receptor a través del bloque.Una vez que el esmalte se haya secado completamente, retire el recubrimiento de las puntas de los pines con un trozo pequeño de tela y acetona. Luego, utilizando una cuchilla de afeitar o cortadores de alambre, corte los bloques para formar ladrillos de pines de dos por siete. Dos de estos ladrillos funcionarán como electrodos de EEG transcraneal.A continuación, desde cada extremo de un ladrillo de dos por cincuenta, prepare dos ladrillos de clavijas de uno por dos para registrar la señal de EMG utilizando el mismo proceso. Cada ladrillo de uno por dos debe conservar uno de los lados lisos exteriores del ladrillo de dos por cincuenta. Para completar las dos mitades de la matriz completa, alinee los orificios y clavijas de uno por dos de un ladrillo con la fila más posterior de clavijas de un ladrillo de dos por siete.Luego, utilice un epoxi de dos componentes para unir sus superficies lisas y refuerce la conexión con más epoxi si es necesario. Deje que las dos mitades se curenen durante la noche. Para fabricar dos cables de EMG torácicos, comience con un alambre de plata aislado de 3 cm.Retire 1 cm de aislamiento de un extremo y agregue dos lazos en el alambre desnudo enrollándolo alrededor de un par de pinzas. Luego retire 25 mm de aislamiento del otro extremo. Ahora, prepare dos alambres similares para EMG cervical, comenzando con un alambre de 1,5 cm.De cada mitad de la pieza superior, retire el pasador lateral en la fila más anterior, ya que este pasador 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. Luego suelde un cable de EMG cervical al pasador anterior y un cable de EMG torácico al pasador posterior.Antes de continuar, utilice un multímetro en modo de continuidad para asegurarse de que cada pin esté eléctricamente aislado. Conecte las puntas a diferentes combinaciones de pines y, si un par está acoplado eléctricamente, el medidor emitirá un sonido audible. Una vez seco, doble los cables de EMG hasta que queden paralelos al eje AP con un desplazamiento lateral mínimo.Luego, cubra las uniones soldadas con esmalte de uñas. Ahora, ajuste la longitud de los pines utilizando cortadores de alambre y la ayuda de un atlas cerebral. Localice el pin cuya distancia ventral desde el bregma será la mayor.No corte este pasador, pero corte todos los demás pasadores con respecto a este. Para terminar las piezas para la cabeza, cubra todas las puntas de los pasadores con una solución plateada utilizando un lápiz aplicador. Para preparar un adaptador, comience con un conector nano macho de doble fila de 36 posiciones.Primero, corte los cables del conector a una longitud uniforme de 2 cm. Luego, retire 2,5 mm del aislamiento en el extremo de cada cable. Finalmente, estañe los hilos del cable delgado y corte el aislamiento retirado del cable estañado.A continuación, cree un conector macho-macho compatible para la pieza para la cabeza, utilizando un bloque de encabezado con tiras de conexión de dos por cincuenta pines. Como antes, prepare dos bloques de dos por siete y dos bloques de dos por uno. Ahora, suelde uno de los cables de tierra del conector nano al pin que se encuentra 0,6 mm anterior y 1 mm lateral al bregma.Este pin funciona como referencia y como tierra al utilizar un chip amplificador RHD 2132. A continuación, suelde los cables del conector nano estañados al mismo lado que la conexión del pin de tierra. Dado que cada cable corresponde a un canal específico, consulte un diagrama de mapa de canales de la etapa frontal del amplificador y asigne los canales.Una vez que todos los cables estén soldados a su pin correspondiente, corte cualquier cable no utilizado. Luego, utilice un voltímetro para asegurarse de que cada pin esté eléctricamente aislado de los demás pins. Una vez confirmado el aislamiento eléctrico, aplique una capa delgada de esmalte de uñas alrededor de cada junta soldada para aislar aún más cada pin.Luego, utilizando un epóxico de dos componentes, refuerce el nanoconector correspondiente en los arreglos bilaterales de pasadores en los ladrillos macho-macho. No debe haber epóxico en exceso en las porciones mediales de los conectores, ya que esto impedirá que las piezas para la cabeza se conecten simultáneamente. Para mayor durabilidad, aplique epóxico en la base del nanoconector.Asegúrese de cubrir todas las uniones de soldadura con epoxi. Una vez que el epoxi se haya secado, confirme la asignación de canales mediante mediciones de impedancia. Después de que el ratón esté fijado firmemente y el bregma se haya definido como el origen del sistema de coordenadas estereotáxicas, nivele el cráneo en el eje medial lateral y en el eje anterior posterior.Luego, utilizando una broca microscópica de 0,5 mm de diámetro, taladre orificios de trepanación separados 1,3 mm entre sí y a 1 mm de la línea media, comenzando 3,3 mm por delante del bregma y terminando 4,5 mm por detrás del bregma. Realice dos hileras bilateralmente. A continuación, taladre orificios de trepanación a ambos lados de la línea media separados 1,3 mm entre sí, comenzando 2 mm por delante del bregma y terminando 4,5 mm por detrás del bregma.Ahora, implante las piezas para la cabeza. Con pinzas rectas, prepare túneles para los cables de EMG destinados a los cables de EMG torácicos. Desde la parte posterior del ratón, haga un túnel de 2,5 cm por debajo de la piel y coloque los cables de EMG en la cavidad.A continuación, manipule el bloque de EEG con fórceps curvos de manera que los pines se alineen con los orificios de trépano. Aplique una ligera presión y mueva ligeramente los pines para introducirlos en el cráneo. El EEG será estable una vez insertado correctamente.A continuación, ajuste los cables de EMG a sus posiciones finales. Una vez colocados, prepare una mezcla uno a uno de metil metacrilato con su compuesto de entrecruzamiento. Luego, cubra el cráneo expuesto, las partes de los electrodos de alfiler recubiertas con esmalte de uñas y la porción proximal de los cables de EMG con cemento.No cubra los receptáculos femeninos de la pieza principal ni introduzca cemento en el pelaje del animal. Una vez que el cemento se seque, el procedimiento de montaje habrá finalizado. Retire al ratón del marco estereotáxico y permita que se recupere mientras monitorea los signos vitales.Dos semanas después de la cirugía, un ratón completamente recuperado puede conectarse a un cable de grabación mediante el adaptador para la habituación. Después de que los ratones se habitúen, pueden utilizarse en experimentos. Después de conectar un ratón a la placa de adquisición mediante un adaptador, amplificador y cable de interfaz estándar, abra el software de grabación Open E-Fizz.A continuación, cree una cadena de señales de ritmo FPGA y visor de LFP arrastrando los módulos a la cadena de señales. Luego, obtenga los 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 señales si se desea. A continuación, seleccione una ruta para guardar los datos y la frecuencia de muestreo deseada. Luego, haga clic en la ventana del visor de LFP y presione el botón de reproducción.Ahora, utilizando 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 cualquier filtro que esté en uso. Una vez que todos los ajustes hayan sido realizados, comience a realizar grabaciones. Se recopilaron datos de un ratón que se movía libremente y que tenía implantado un casco de EEG de alta densidad.La grabación de EMG torácico contiene actividad eléctrica integrada, originada en el corazón. El EMG cervical contiene información sobre el tono muscular. Las formas de onda individuales de EEG corresponden al esquema de mapeo de canales.Con este registro, es posible calcular la frecuencia cardíaca del ratón midiendo el tiempo entre los picos QRS del electrocardiograma. De manera similar, es posible medir la frecuencia respiratoria del ratón calculando la variabilidad fásica del pico QRS a medida que la cavidad torácica se expande y contrae con cada respiración. Por lo tanto, este montaje permite la adquisición de polisomnografía murina.Este montaje permite la cartografía cortical de los potenciales evocados visuales. Cuando se aplica un pulso de luz de diez milisegundos únicamente al ojo izquierdo, se registran respuestas clásicas en la corteza visual primaria contralateral, seguidas por una respuesta retardada en la corteza visual secundaria contralateral. Esto se observa fácilmente en los potenciales eléctricos variables en el tiempo a lo largo 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 roedor y cómo realizar grabaciones a partir de la matriz implantada.Una vez dominada, la construcción y la implantación de esta técnica pueden completarse en dos horas si se realizan adecuadamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar crear un contacto epidural adecuado con el electrodo sin penetrar la dura. El recorte de los pasadores y la atención durante la implantación de las piezas craneales crearán las mejores condiciones para un contacto óptimo del electrodo.¡Buena suerte!

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Research

Investigación

JoVE Journal

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