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Neuroscience
Grabación concurrente de electroencefalografía Co localizada y potencial de campo Local en roedores
Grabación concurrente de electroencefalografía Co localizada y potencial de campo Local en roedores
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Neuroscience
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JoVE Journal Neuroscience
Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Grabación concurrente de electroencefalografía Co localizada y potencial de campo Local en roedores

Full Text
12,937 Views
08:31 min
November 30, 2017

DOI: 10.3791/56447-v

Sungmin Kang1, Michael Bruyns-Haylett2, Yurie Hayashi1, Ying Zheng1

1School of Biological Sciences, Whiteknights,University of Reading, 2Department of Bioengineering,Imperial College

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol describes a method for concurrent recording of electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential (LFP) in an anesthetized rat. The technique provides insights into the relationship between EEG and LFP signals in the barrel cortex while ensuring minimal distortion of the EEG signal from the invasive procedure.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Electrophysiology
  • Experimental Models

Background

  • Electroencephalography (EEG) provides valuable information on brain activity.
  • Local field potentials (LFP) reflect synaptic activity in cortical layers.
  • The study aims to simultaneously capture these signals in vivo.

Purpose of Study

  • To develop a technique for recording co-localized EEG and LFP signals.
  • To investigate the effects of surgical procedures on EEG signal integrity.

Methods Used

  • Method involves surgery and electrode placements in anesthetized rats.
  • The model used is an anesthetized rat, specifically focusing on the barrel cortex.
  • The process includes drilling a burr hole for electrode insertion.
  • Critical steps include temperature monitoring and careful electrode positioning.

Main Results

  • Findings indicate that the EEG signal distortion from the burr hole is negligible.
  • The LFP recorded is an order of magnitude larger than the ERP from EEG.
  • The study confirms the relationship between the temporal profiles of the EEG and LFP.

Conclusions

  • This study demonstrates a reliable method for recording EEG and LFP concurrently.
  • The results provide insights into cortical signal interactions and influence future research on neurophysiological recordings.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of this concurrent recording method?
This method allows for direct comparison of EEG and LFP signals, enhancing understanding of brain activity interactions without significant signal distortion.
How is the rat anesthetized for the procedure?
The rat is anesthetized using isoflurane in a chamber and maintained via a nose cone during the surgical process.
What types of data are obtained from this procedure?
The main data include EEG and LFP recordings, providing insights into neuronal excitability and cortical dynamics.
What steps are taken to ensure minimal disturbance to the EEG signal?
Careful surgical techniques, including minimizing burr hole size and monitoring electrode resistance, ensure the integrity of the EEG signal.
Can this technique be adapted for other brain regions?
Yes, while this protocol focuses on the barrel cortex, the approach can be modified for other cortical and subcortical areas.
What limitations are associated with this method?
One limitation is the invasive nature of the electrode insertion, which may introduce variability in signal quality.

Este protocolo describe un método sencillo para grabación simultánea de co localizada electroencefalografía (EEG) y campo local multi-laminar en una rata anestesiado. Un orificio de trépano en el cráneo para la introducción de un microelectrodo se muestra para producir distorsión insignificante de la señal de EEG.

El objetivo general de esta metodología es registrar simultáneamente la electroencefalografía colocalizada y el potencial de campo local en la rata anestesiada. Para comenzar este procedimiento, registre el peso de la rata en una báscula de laboratorio. Anestesiar a la rata en una cámara de isoflurano.

Luego colóquelo en un soporte estereotáxico, con una toalla de papel debajo de su cuerpo y apoye sus dientes en la barra de mordida. A continuación, administre isoflurano de forma continua a través de un cono nasal de plástico duro montado en la pinza nasal. Conecte el cono a un sistema anestésico de isoflurano para animales pequeños.

Después de eso, inserte una almohadilla térmica termostática debajo de la toalla de papel sobre la que descansa la rata y luego asegure la cabeza de la rata con dos barras para los oídos. Controle la temperatura corporal con un termómetro rectal. Ahora, afeita la parte superior de la cabeza del animal.

Luego, aplique ungüento oftálmico en los ojos para prevenir la sequedad de la córnea. Antes de exponer el cráneo, aplique gotas de lidocaína en el cuero cabelludo y masajee suavemente la piel. Después de eso, haga una incisión en la línea media de aproximadamente dos a tres centímetros en el cuero cabelludo con un bisturí para exponer el cráneo.

Separe cuidadosamente el músculo temporal, contralateral a la almohadilla del bigote, que se va a estimular del cráneo utilizando un raspador de camisa y un par de pinzas de disección dentadas y curvas. Limpie el cráneo con bastoncillos de algodón siempre que sea necesario. Usando una sutura trenzada, de seda y no absorbible, ate el músculo separado al cuero cabelludo con un nudo apretado y luego ate la sutura de forma segura al marco estereotáxico.

A continuación, utilice las coordenadas estereotáxicas para localizar la corteza del barril, que es de dos coma cinco milímetros caudal al bregma y de seis milímetros lateral a la línea media. A continuación, dibuja un punto en la ubicación de la corteza somatosensorial con un rotulador permanente de punta fina. Perfora un agujero de menos de dos milímetros de diámetro en el cráneo.

Tenga cuidado de no perforar la duramadre. Adelgace la parte inferior del agujero hasta que quede translúcido. Para evitar que el cráneo se sobrecaliente durante la perforación, aplique solución salina estéril en el área de trabajo cada 10 a 15 segundos.

A continuación, utilice una aguja de calibre 27 para perforar la duramadre con el fin de permitir la inserción de un microelectrodo. A continuación, transfiera el marco estereotáxico con la rata a una jaula de Faraday montada en la parte superior de una estación de trabajo de aislamiento de vibraciones. Coloque una pinza del sensor de oxímetro, conectada a una unidad de control de oxímetro, a la pata trasera de la rata para monitorear los parámetros fisiológicos continuamente.

Después de eso, reemplace el cono nasal de plástico duro y la pinza nasal con un respiradero micro flex equipado con un cono nasal suave y transparente para permitir una fácil estimulación de los bigotes a un lado de la almohadilla de bigotes sin comprometer la administración de isoflurano. A continuación, inserte dos electrodos estimulantes de acero inoxidable en la almohadilla de los bigotes expuesta por el recorte en el cono de la nariz. A continuación, conecte los electrodos estimulantes a un estimulador de corriente aislado.

Posteriormente, levante la piel de la línea media del cuello con pinzas y haga una incisión de uno a dos centímetros con unas tijeras, lista para la colocación de electrodos de referencia. En este procedimiento, limpie y seque el cráneo que rodea el orificio de la rebaba con un hisopo de algodón. Aplique con cuidado la pasta conductora de EEG en un lado plano de un electrodo de araña de EEG.

Deje un pequeño orificio libre de pasta de EEG en el electrodo de araña para permitir que un microelectrodo multilaminar pase a través del orificio sin entrar en contacto con la pasta y el electrodo de araña. Alinee el electrodo de araña con el orificio de rebaba en el cráneo con la pasta de EEG hacia el cráneo. Presione con cuidado el electrodo de araña sobre el cráneo, haciendo contacto firme con el cráneo a través de la pasta de EEG.

Retire cualquier pasta que oscurezca el orificio de la rebaba, usando una aguja en una jeringa y elimine el exceso de pasta de EEG más allá de la perifia del electrodo de araña para que el contacto entre el electrodo de araña y el cráneo esté limitado al tamaño del electrodo. Luego, unte pasta de EEG en el electrodo de referencia para el EEG y colóquelo de forma segura dentro de la incisión en la parte posterior del cuello de la rata. A continuación, conecte los electrodos de EEG al preamplificador a través de un divisor de señal pasivo para señales de baja impedancia.

En esta etapa, pruebe la resistencia de la sonda de EEG para asegurarse de que esté por debajo de los cinco kilo ohmios. De lo contrario, agregue más pasta de EEG y asegúrese de que el electrodo de araña haga un buen contacto con el cráneo. A continuación, montar un brazo micromanipulador en el marco estereotáxico.

Conecte un microelectrodo lineal de 16 canales a una etapa de cabeza aguda de 16 canales, sujeta de forma segura al brazo del micromanipulador. Luego, unte pasta de EEG en el electrodo de referencia para el microelectrodo y luego colóquelo de forma segura dentro de la incisión, junto al electrodo de referencia para el EEG. Ajuste el ángulo del brazo del micromanipulador para que el microelectrodo quede perpendicular a la superficie cortical.

Ahora, baje el microelectrodo bajo un microscopio, de modo que la punta del microelectrodo apunte a la pequeña abertura en la parte inferior del orificio de rebaba hasta que el electrodo superior penetre en la superficie cortical. Se debe tener cuidado para evitar forzar el microelectrodo sobre la superficie de la duramadre, ya que esto rompería el electrodo. Inserte el microelectrodo en la superficie cortical a una profundidad de 1.500 micrómetros.

Microajusta la profundidad aplicando una serie de estímulos a la almohadilla de los bigotes y observando el LFP evocado de 16 canales en un monitor de PC. Gire con cuidado la perilla del eje z en el micromanipulador hasta que se produzca la amplitud más alta del LFP invocado, ya que coincide con la capa cuatro en la corteza. Esta figura muestra que el ERP, registrado por la sonda de EEG, es un orden de magnitud menor que el LFP registrado por el microelectrodo en la capa supragranular de la corteza del barril.

El perfil temporal del ERP es similar al del LFP en la capa supragranular cuando se normaliza a la vista negativa y se superpone. Sin embargo, las latencias de PEEK de ERP son más largas que las latencias de PEEK correspondientes en LFP. Por otro lado, el perfil temporal del ERP es marcadamente diferente al de la capa granular LFP.

Es importante destacar que no son imágenes especulares entre sí con un LFP granular dominado por un solo vistazo negativo. Mientras que, ERP consiste principalmente en dos peeks con polaridad opuesta. Finalmente, las señales de EEG recogidas alrededor de un orificio de rebaba en el cráneo no son significativamente diferentes de las grabaciones de EEG de un cráneo intacto.

Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en una hora si se realiza correctamente. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo del EEG y la neurociencia computacional exploraran la neurogénesis de los potenciales evocados sensoriales. Por lo tanto, proporciona restricciones para el modelado matemático de ERPs.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo registrar EEG y LFP colocalizados al mismo tiempo.

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Neurociencia número 129 campo Local potencial electroencefalograma (EEG) evento relacionado con grabación potencial concurrente orificio de trépano localizar Co corteza estimulación de la barba roedor del barril

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