Name: Grabación concurrente de electroencefalografía Co localizada y potencial de campo Local en roedores (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Aprende a registrar simultáneamente electroencefalografía y potencial de campo local en ratas anestesiadas. Esta técnica permite estudiar la relación entre señales EEG y LFP en la corteza del barril con mínima distorsión.

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Nos gustaría agradecer a Andrew Cripps y la unidad de BioResource de la Universidad de Reading. Esta investigación fue financiada por el BBSRC (número: K010123/BB/1). Datos relacionados con este trabajo están disponibles de Y.Z. (ying.zheng@reading.ac.uk).

<ol><li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65 (1), 37-100 (1985).</li>
<li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Underpinnings+of+the+BOLD+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging+Signal%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The Underpinnings of the BOLD Functional Magnetic Resonance Imaging Signal.</a> J Neurosci. 23 (10), 3963-3971 (2003).</li>
<li>Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents+%E2%80%94+EEG%2C+ECoG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents — EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Einevoll, G. T., Kayser, C., Logothetis, N. K., Panzeri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+and+analysis+of+local+field+potentials+for+studying+the+function+of+cortical+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modelling and analysis of local field potentials for studying the function of cortical circuits.</a> Nat Rev Neurosci. 14 (11), 770-785 (2013).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Balanced+excitation+and+inhibition%3A+Model+based+analysis+of+local+field+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Balanced excitation and inhibition: Model based analysis of local field potentials.</a> Neuroimage. 63 (1), 81-94 (2012).</li>
<li>Bruyns-Haylett, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neurogenesis+of+P1+and+N1%3A+A+concurrent+EEG%2FLFP+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The neurogenesis of P1 and N1: A concurrent EEG/LFP study.</a> Neuroimage. 146, 575-588 (2017).</li>
<li>Nunez, P. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNunez%2C+PL+%22Electric+Fields+of+the+Brain%3A+The+Neurophysics+of+EEG%22">Electric Fields of the Brain: The Neurophysics of EEG</a>. , Oxford University Press. (1981).</li>
<li>Jackson, A. F., Bolger, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neurophysiological+bases+of+EEG+and+EEG+measurement%3A+A+review+for+the+rest+of+us%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">The neurophysiological bases of EEG and EEG measurement: A review for the rest of us.</a> Psychophysiology. 51 (11), 1061-1071 (2014).</li>
<li>Cohen, M. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Where+Does+EEG+Come+From+and+What+Does+It+Mean%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Where Does EEG Come From and What Does It Mean?</a> Trends Neurosci. 40 (4), 208-218 (2017).</li>
<li>Bojak, I., Oostendorp, T., Reid, A., Kötter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connecting+Mean+Field+Models+of+Neural+Activity+to+EEG+and+fMRI+Data%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Topogr%22%5BJournal%5D)">Connecting Mean Field Models of Neural Activity to EEG and fMRI Data.</a> Brain Topogr. 23 (2), 139-149 (2010).</li>
<li>Coombes, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+neural+dynamics%3A+Simple+and+complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Large-scale neural dynamics: Simple and complex.</a> Neuroimage. 52 (3), 731-739 (2010).</li>
<li>Deco, G., Jirsa, V. K., Robinson, P. A., Breakspear, M., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dynamic+brain%3A+from+spiking+neurons+to+neural-masses+and+cortical+fields%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Comput.+Biol%22%5BJournal%5D)">The dynamic brain: from spiking neurons to neural-masses and cortical fields.</a> PLoS Comput. Biol. 4 (8), e1000092(2008).</li>
<li>Pinotsis, D. A., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+fields%2C+spectral+responses+and+lateral+connections%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Neural fields, spectral responses and lateral connections.</a> Neuroimage. 55 (1), 39-48 (2011).</li>
<li>Riera, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pitfalls+in+the+dipolar+model+for+the+neocortical+EEG+sources%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources.</a> J Neurophysiol. 108 (4), 956-975 (2012).</li>
<li>Valdes, P. A., Jimenez, J. C., Riera, J., Biscay, R., Ozaki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+EEG+analysis+based+on+a+neural+mass+model%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Cybern%22%5BJournal%5D)">Nonlinear EEG analysis based on a neural mass model.</a> Biol Cybern. 81 (5), 415-424 (1999).</li>
<li>Musall, S., von Pföstl, V., Rauch, A., Logothetis, N. K., Whittingstall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Neural+Synchrony+on+Surface+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Effects of Neural Synchrony on Surface EEG.</a> Cereb Cortex. 24 (4), 1045-1053 (2014).</li>
<li>Snyder, A. C., Morais, M. J., Willis, C. M., Smith, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+network+influences+on+local+functional+connectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Global network influences on local functional connectivity.</a> Nat Neurosci. 18 (5), 736-743 (2015).</li>
<li>Mayhew, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopic+analysis+of+neural+activity+in+brain%3A+Increased+oxygen+consumption+following+activation+of+barrel+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Spectroscopic analysis of neural activity in brain: Increased oxygen consumption following activation of barrel cortex.</a> Neuroimage. 12 (6), 664-675 (2000).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Elsevier Academic Press. (2005).</li>
<li>Martindale, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hemodynamic+impulse+response+to+a+single+neural+event%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">The hemodynamic impulse response to a single neural event.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 23 (5), 546-555 (2003).</li>
<li>Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-source+density+estimation+based+on+inversion+of+electrostatic+forward+solution%3A+Effects+of+finite+extent+of+neuronal+activity+and+conductivity+discontinuities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: Effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities.</a> J Neurosci Methods. 154 (1-2), 116-133 (2006).</li>
<li>Thomson, D. J., et al. Multitaper analysis of nonstationary and nonlinear time series data. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThomson%2C+DJ+%22Nonlinear+and+Nonstationary+Signal+Processing%22">Nonlinear and Nonstationary Signal Processing</a>. Fitzgerald, W. J., et al. , 317-394 (2000).</li>
<li>Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Riera, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+Source+Imaging+in+Preclinical+Rat+Models+of+Focal+Epilepsy+using+High-Resolution+EEG+Recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (100), e52700(2015).</li>
<li>Baumann, S. B., Wozny, D. R., Kelly, S. K., Meno, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electrical+conductivity+of+human+cerebrospinal+fluid+at+body+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">The electrical conductivity of human cerebrospinal fluid at body temperature.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 44 (3), 220-223 (1997).</li>
<li>Wendel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Influence+of+Age+and+Skull+Conductivity+on+Surface+and+Subdermal+Bipolar+EEG+Leads%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+Intelligence+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The Influence of Age and Skull Conductivity on Surface and Subdermal Bipolar EEG Leads.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2010, (2010).</li>
<li>Flemming, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+distortion+of+EEG+signals+caused+by+a+hole+in+the+skull+mimicking+the+fontanel+in+the+skull+of+human+neonates%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the distortion of EEG signals caused by a hole in the skull mimicking the fontanel in the skull of human neonates.</a> Clin Neurophysiol. 116 (5), 1141-1152 (2005).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Hemos descrito un procedimiento experimental para la grabación simultánea de señales EEG y LFP Co localizadas de una rata anestesia isoflurano en respuesta a la estimulación de almohadilla de barba. Un microelectrodo fue insertado en la neocorteza a través de una abertura en el electrodo de la araña de EEG que estaba alineada con un orificio de trépano perforado en el cráneo. El electrodo fue asegurado en el cráneo por un conductor y adhesivo EEG pasta23. El cono de nariz utilizado para la administración de isoflurano fue modificado para que estimular los electrodos podría insertarse en la almohadilla de los bigotes con facilidad.
La pasta de EEG fue eficaz en el montaje del electrodo de araña en el cráneo, mientras que proporciona excelente conductividad eléctrica durante todo el día experimental sin necesidad de solicitud adicional de pasta. Substituyó el indeseable uso de pegamento para fijar la periferia del electrodo spider en el cráneo, como pegamento es no conductor y puede aumentar la impedancia del electrodo si se ejecuta entre el cráneo y el electrodo. Pasta EEG tiene un número de ventajas sobre el gel de EEG, que es difícil de forma alrededor del agujero de las rebabas y puede resecar durante el experimento, dando por resultado pobres señales de EEG.
Como la rata se colocó dentro de una jaula de Faraday, interferencias eléctricas debido al ambiente grandemente fue atenuada. Sin embargo, a veces la señal neuronal todavía era bastante ruidosa. En la mayoría de los casos, esto fue causado por el electrodo de referencia no está bien posicionada y por lo tanto es necesario volver a ajustar o EEG más pasta utilizado. Otro problema común fue que la LFP evocada pequeña amplitud. Esto puede ser debido el microelectrodo no colocado en el centro de la región cortical activada por los electrodos estimulantes. En lugar de volver a insertar el microelectrodo, que podría causar más daño a las neuronas locales, generalmente nos ajusta la posición de los electrodos de estimulación en la almohadilla de los bigotes hasta una amplitud razonable de la LFP (> 3 mV) se pudo observar.
Una de las limitaciones de la técnica es la resolución espacial pobre del electrodo de la araña, que tiene un diámetro de 6 mm. Esto es grande en comparación con el tamaño del cráneo de la rata. Lamentablemente, el electrodo spider usado aquí es el más pequeño disponible para la compra. Será conveniente reducir el diámetro del electrodo spider a 2-4 mm, aumentando así la especificidad espacial de las grabaciones de EEG, haciendo la comparación entre la señal de EEG y la supragranular de la LFP señal menos ambiguo.
Varios pasos críticos en el protocolo necesitan una atención especial. La primera es la inserción de los microelectrodos a través del agujero de las rebabas. Como la duramadre es de otra manera intacta, la precisión de la inserción es crucial. Una resistencia ligera en la punta del electrodo generalmente significa que el electrodo no está bien posicionado. Debe ser levantado, posición ajustada y volver a insertar. La segunda es la posición del cono de nariz en la rata. No debe ser demasiado flojo, como isoflurano se escapará del cono. También no debe ser demasiado apretado, ya que esto puede obstruir las fosas nasales de la rata y causar dificultad para respirar. Especial atención es necesaria también para asegurarse de que la amplitud de la grabación de EEG es mucho más pequeña (generalmente 5 a 10 veces más pequeño) que la grabación de canal superior de la LFP. Si son similares, es un indicio de que la sonda de EEG ha entrado en contacto directo o indirecto con el microelectrodo. Un contacto indirecto es generalmente a través del líquido cefalorraquídeo (LCR) que a veces llena el agujero perforado en el cráneo. La conductividad de la CFS es típicamente 100 veces del cráneo24,25. Así, si el nivel de LCR en el agujero de las rebabas es suficientemente alto, puede hacer contacto con el electrodo de la araña. Para evitar esto, el agujero debe limpiarse frecuentemente con las esponjas de algodón súper absorbente como la spears de absorción.
El efecto de un orificio de trépano (diámetro < 2 mm) en el cráneo en el EEG se estudió grabación que rodea el agujero colocando otro electrodo de araña sobre el cráneo intacto encima de la corteza ipsi-lateral barril por lo que podrían compararse con las grabaciones de EEG bilaterales. Los resultados se muestra en la figura 9 y figura 10, sugieren el efecto insignificante en el nivel de significancia 0.05. Otros factores que afectan la amplitud del EEG incluyen qué tan bien la pasta EEG estaba en contacto con el cráneo, cómo firma el electrodo presionó a la pasta y la extensión espacial de la pasta del EEG en el cráneo.
También vale la pena tener en cuenta que el protocolo descrito aquí grabado calavera EEG, que es diferente del cuero cabelludo EEG en humanos estudios de EEG. El cuero cabelludo actúa como un resistor o un filtro de paso bajo, que reduce el cociente signal-to-noise del EEG más de grabación.
Finalmente, comparación de la dinámica temporal de la ERP y el de la LFP evocada a través de capas corticales sugieren que el potencial evocado somáticosensorial refleja mejor la LFP en la capa supragranular de la corteza que el granular y las capas infragranular. Esto está de acuerdo con nuestro anterior trabajo6, demostrando que el segmento inicial (P1) de la ERP se relaciona con el retorno actual derivados la entrada de la excitatoria sináptica actual que ocurre en la capa granular, mientras que la posterior disminución) N1) en ERP puede estar relacionada con la llegada retrasada de capas a corticales aferentes talámicos II/III o feedforward las señales de las capas corticales más profundas. En conclusión, grabaciones simultáneas de EEG/LFP pueden mejorar la comprensión de la génesis neuronal de EEG y facilitar la modelación matemática de EEG en términos de señales neuronales a través de capas corticales.

Está generalmente aceptado que LFPs grabados mediante microelectrodos sobre todo reflejan la suma ponderada de sincronizado inhibitorias y excitatorias sináptica las actividades de las poblaciones neuronales piramidales1,2,3 , 4. nuestra investigación reciente demostró que el perfil de la señal de la LFP podría ser separado en componentes de excitación e inhibición de la5,6. Sin embargo, como LFP se mide normalmente a través de un procedimiento invasivo, no es adecuado para la mayoría de los estudios del cerebro humano.
Por el contrario, el EEG es una técnica no invasiva para medir la actividad eléctrica del cerebro. Es ampliamente utilizado como una herramienta de diagnóstico para ciertos tipos de enfermedades neurológicas como la epilepsia y como herramienta de investigación en estudios cognitivos en humanos. A pesar de su popularidad, una limitación importante de EEG es la incapacidad para interpretar sus perfiles temporales precisamente en cuanto a las señales neuronales subyacentes7,8,9.
Cada vez más, se desarrollan modelos matemáticos de EEG para mejorar la comprensión del cerebro función10,11,12,13,14,15. La mayoría de los modelos existentes de EEG está desarrollada en base a conexión frecuencia dominio las características del modelo predicho de la salida a la gama de datos de EEG durante la actividad espontánea, y muy pocos modelos de EEG pueden generar potenciales evocados sensoriales realista. En este contexto, grabaciones simultáneas de EEG y LFP proporcionará penetración importante y limitaciones para el desarrollo de modelos matemáticos más precisos de EEG.
Para abordar esta necesidad para grabaciones simultáneas explorar más a fondo el origen neural de EEG, hemos desarrollado una metodología para grabar de manera simultánea señales LFP multi-laminar y EEG en el neocortex de la rata anestesiado. La configuración es similar a anteriores estudios EEG/LFP concurrentes en primates16,17. Además investigamos el efecto de un orificio de trépano perforado en el cráneo en las grabaciones de EEG que rodea el agujero mediante la comparación de grabaciones de EEG bilaterales (es decir, un hemisferio con un orificio de trépano, el otro hemisferio intacto) en ausencia de sensorial estimulación. Nuestros resultados demuestran que grabaciones de EEG/LFP concurrentes pueden llevarse a cabo simplemente y con eficacia, con poca distorsión de la señal de EEG desde el orificio de trépano en el cráneo.

<table><tbody><tr><td>Hembra Lister Hood ratas</td><td>Charles Rivers</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrodo de araña</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>SCS24-426</td><td></td></tr><tr><td>Pasta de EEG: Ten20</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>10-20-S</td><td></td></tr><tr><td>Soporte estereotáxico con brazos de micromanipulador dual: Marco estereotáxico de manipulador dual con 18 grados; Barras para los oídos</td><td>WPI (World Precision Instruments)</td><td>502603</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurano</td><td>National Vet Services Limited</td><td>50878</td><td></td></tr><tr><td>Cono de nariz de plástico duro: Máscara de gas de anestesia para rata</td><td>WPI</td><td>502054</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de anestesia de isoflurano para animales pequeños</td><td>WPI</td><td>EZ-B800A</td><td></td></tr><tr><td>Almohadilla térmica termostática: Rat Blanket System 230V</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>50-7221-F</td><td></td></tr><tr><td>Pomada oftálmica: Optixcare</td> lubricante ocular <td>Viovet</td><td>203865</td><td></td></tr><tr><td>Clorhidrato de lidocaína (inyección 2%)</td><td>Larkmead Vets</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jacquette Scaler #1SSE, 18cm, hueco</td><td>WPI</td><td>503421</td><td></td></tr><tr><td>Pinza de disección dentada y curvada</td><td>WPI</td><td>15915</td><td></td></tr><tr><td>Seda trenzada, sutura no absorbible: Mersilk Suture W502H</td><td>National Vet Services Limited</td><td>153746</td><td></td></tr><tr><td>Fresa dental: BONE MICRO DRILL SYST 230 VAC</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4860</td><td></td></tr><tr><td>Solución salina estéril: Cloruro de sodio 0.9%</td><td>Animalcare Ltd</td><td>14K26BT</td><td></td></tr><tr><td>Broca #4 : Molino de bolas, carburo, #4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4958</td><td></td></tr><tr><td>Broca #4 : Molino de bolas, carburo, #1/4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4962</td><td></td></tr><tr><td>Jaula de Faraday</td><td>Newport Corporation</td><td>VIS-FDC-3600</td><td></td></tr><tr><td>Estación de trabajo de aislamiento de vibraciones: Vision IsoStation</td><td>Newport Corporation</td><td>M-VIS3660-RG4-325A</td><td></td></tr><tr><td>Unidad de control de oxímetro y sensor: MouseOxPlus, Starr Life Sciences Corp.</td><td>WPI</td><td>O15001</td><td></td></tr><tr><td>Cono transparente de nariz blanda: Microflex Unidad sin reinhalación con nariz de rata</td><td>WPI</td><td>EZ-103A</td><td></td></tr><tr><td>Electrodos estimulantes de acero inoxidable</td><td>PlasticsOne</td><td>E363/1/SPC</td><td></td></tr><tr><td>Estimulador de corriente aislado</td><td>Made in House</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microelectrodo de 16 canales, 100 &mu; m espaciamiento, área de cada sitio 177 &mu; m2</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-10mm-100-177-A16</td><td></td></tr><tr><td>16 Cabecera aguda de 16 canales</td><td>Tucker David Technologies Inc., TDT</td><td>RA16AC-Z</td><td></td></tr><tr><td>Preamplificador: Preamplificador de neurodigitalización de 64 canales de la serie Z</td><td>TDT</td><td>PZ5-64</td><td></td></tr><tr><td>Divisor de señal pasivo: Caja divisora de 32 canales para PZ5</td><td>TDT</td><td>S-BOX_PZ5</td><td></td></tr><tr><td>Unidad de adquisición de datos: Procesador RZ2 BioAmp. Procesador de ultra alto rendimiento</td><td>TDT</td><td>RZ2-4</td> de la serie Z 4-DSP <td></td></tr><tr><td>Software para neurofisiología: OpenEX</td><td>TDT</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lanzas de absorción</td><td>Herramientas de seguridad fina</td><td>18105-01</td><td></td></tr></tbody></table>

grabación concurrente de electroencefalografía co localizada y potencial de campo local en roedores

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Aunque electroencefalografía (EEG) es ampliamente utilizada como una técnica no invasiva para la grabación de actividades neuronales del cerebro, nuestra comprensión de la neurogénesis de EEG es todavía muy limitada. Potenciales de campo local (LFPs) registrados por medio de un microelectrodo multi-laminar pueden proporcionar una cuenta más detallada de la actividad simultánea de los nervios a través de diversas capas corticales en la corteza, pero la técnica es invasiva. Combinando las mediciones de EEG y de la LFP en un modelo preclínico mucho puede mejorar la comprensión de los mecanismos neuronales implicados en la generación de señales de EEG y facilitar la derivación de un modelo matemático más realista y biológicamente exacto de EEG. Aquí se presenta un procedimiento sencillo para la adquisición de EEG concurrente y co localizada y LFP multi-laminar en el roedor anestesiado. También investigamos si las señales de EEG fueron afectadas significativamente por un orificio de trépano en el cráneo para la introducción de un microelectrodo. Nuestros resultados sugieren que el agujero de las rebabas tiene un impacto insignificante en las grabaciones de EEG.

Datos de 4 ratas fueron promediados para obtener series de tiempo en su caso. La amplitud de la respuesta evocada del EEG, también conocido como el potencial relacionado del acontecimiento (ERP), es típicamente mucho más pequeño que el de la LFP. La figura 6 muestra el promedio ERP y LFP en el supragranular, granular y infragranular capas de la corteza de barril, respectivamente. La banda de error en cada parcela es el correspondiente error estándar. Puede verse que el ERP es aproximadamente 10 veces más pequeño que la LFP evocada.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig6.jpg"> Figura 6: media (n = 4) las señales neuronales de ERP, supragranular, granular y infragranular LFP. Sombra indica error estándar. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Las comparaciones de la dinámica temporal de la ERP y la LFP se muestran en la figura 7. La superposición directa de ERP y supragranular LFP en la Figura 7A muestra el orden de las diferencias de amplitud entre estos dos tipos de señales neuronales. Para comparar la dinámica temporal, ERP y LFP se normalizan con respecto a su amplitud de pico negativo. Figura 7B y 7C muestran que el ERP normalizado superpuestos con supragranular normalizado LFP y LFP granular normalizado, respectivamente.
Se aprecia de la figura 7B y los picos de P1 y N1 de ERP que más retrasados de los correspondientes picos de LFP en la capa supragranular. Sin embargo, los perfiles temporales de estas dos señales neuronales son similares, con P1 anterior N1. Por otro lado, el perfil temporal de ERP es marcadamente diferente de la de la granular (capa IV de la corteza del cañón) LFP (figura 7). Lo importante es que no son imágenes de espejo uno del otro, con LFP granular dominado por un solo pico negativo (reflejando un sumidero importante en capas corticales IV), mientras que ERP consistió principalmente de dos picos con polaridad opuesta.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig7.jpg"> Figura 7: comparación de la dinámica temporal de la ERP y LFP. (A) ERP (línea sólida) superpuesto con supragranular LFP (línea discontinua). Sombra indica error estándar. (B) normalizado ERP (línea sólida) superpuestos con normalizado supragranular LFP (línea discontinua). (C) normalizado ERP (línea sólida) superpuestos con LFP granular normalizado (línea discontinua). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig7large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
La señal ERP se midió a través de un electrodo de araña colocado en el cráneo con un orificio de trépano perforado en él. Para investigar el efecto del agujero en las grabaciones de EEG, electrodo de araña otro fue colocado en el cráneo intacto sobre la corteza ipsi-lateral barril. Se tuvo cuidado para asegurar que las impedancias de los electrodos de la dos araña eran comparables en magnitud ajustando la cantidad de EEG pasta utilizado. Datos de cuatro de las ratas (que no las mismas ratas se utilizaron anteriormente) se presentan aquí.
La figura 8 muestra las simultánea reposo estado las grabaciones de EEG de ambos electrodos de una rata, con 100 datos mostrados en la figura 8Ay los datos en el marco rectangular (20 s) se expanden en la figura 8B. Las dos señales de EEG en gran medida Co varían dentro de una gama similar de amplitud. La figura 9 muestra el PSD de las cuatro ratas, con la fila superior usando una escala lineal en el eje de frecuencia y la fila inferior utilizando una escala logarítmica en el eje de frecuencia para proporcionar una vista ampliada en la gama de frecuencia más baja. De la figura 9, no parece haber sesgo consistente en el PSD en materias. Esto fue confirmado al realizar pruebas t de una muestra de las diferencias normalizadas en lo PSD promedio en las cinco bandas, que se muestra en la figura 10. Ninguna de las diferencias normalizadas de PSD en estas bandas de frecuencia fueron significativamente diferente de cero (p = 0.32, 0.46, 0.85, 0.69 y 0.97, respectivamente).
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig8.jpg"> Figura 8: las grabaciones de EEG bilaterales. EEG de cráneo (A) de grabación durante la reclinación estado con un orificio de trépano en el cráneo (negro) y un registro simultáneo del EEG en el hemisferio opuesto con el cráneo intacto (gris). Ampliado (B) vista de las formas de onda en el marco rectangular (A). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig8large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig9.jpg"> Figura 9: potencia de densidad espectral (PSD) de la contra-(azul) y el EEG ipsi-lateral (rojo). Cada columna muestra el PSD para una rata. Los paneles superiores usan escala de frecuencia lineal, mientras que los paneles de fondo usan escala de frecuencia logarítmica para permitir que el PSD en la gama de frecuencia más baja a visualizarse. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig9large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig10.jpg"> Figura 10: análisis del grupo. Normalizado de la diferencia entre la contra y el PSD ipsi-lateral con las bandas de frecuencia de cinco: Delta, Theta, alfa, Beta y Gamma. Cada barra muestra las diferencias de medias normalizadas dentro de la banda de frecuencia, con el error estándar que se muestra en la barra de error. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig10large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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.

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

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

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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Research

Investigación

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociencia

Hemos desarrollado un método de traducción simultánea de imágenes de resonancia magnética funcional y de registro electrofisiológico en el cerebro de roedores, proporcionando una plataforma para la investigación de la relación entre la actividad neuronal y el nivel de oxigenación de la sangre depende de (BOLD) señal de resonancia magnética.

FMRI simultánea y electrofisiología en el cerebro de roedores

Se describe un procedimiento para la manipulación de la actividad de las neuronas piramidales corticales cerebrales optogenetically mientras que el electroencefalograma, electromiograma, y ​​la concentración de lactato cerebral son monitoreados. Grabaciones experimentales se realizaron en ratones de cable-atados mientras se someten espontáneas de sueño / vigilia ciclos. Optogenético equipo es ensamblado en nuestro laboratorio; aparato de control está disponible comercialmente.

Electroencefalografía simultánea, en tiempo real Medición de la concentración de lactato y Manipulación optogenético de la actividad neuronal en la corteza cerebral de roedores

El video muestra un procedimiento para registrar el potencial de campo local (LFP) en cortes de corteza hipocampal-entorrinal de ratón. La estimulación eléctrica se proporciona en el estrato radial CA3 del hipocampo, lo que provoca cambios en el potencial postsináptico en el estrato piramidal CA1. Se registra el cambio combinado en el potencial de membrana de las neuronas CA1, denominado potencial de campo local.

Registro del potencial de campo local en cortes de corteza hipocampal-entorrinal de ratón

Este video muestra el registro in vivo del potencial de campo local (LFP) de áreas M2 bilaterales del cerebro del ratón. Se asegura un ratón anestesiado y se prepara para el procedimiento. Para registrar los LFP, inserte microelectrodos en las coordenadas objetivo de las áreas M2 bilaterales, que son responsables de movimientos motores complejos.

Registro del potencial de campo local de ambos hemisferios del cerebro del ratón

El video muestra la grabación electrofisiológica simultánea de múltiples regiones del cerebro en una rata utilizando una matriz de micro-unidades integradoras. Los electrodos de registro se colocan en el bulbo olfatorio, los electrodos de referencia en la corteza frontal y los electrodos de matriz de microaccionamiento en el hipocampo. Se permite que la rata se alimente libremente, y el registro simultáneo de todos los electrodos implantados se registra utilizando la matriz.

Un método de matriz de microunidades para el registro electrofisiológico de múltiples regiones del cerebro

Este video demuestra el procedimiento para el registro simultáneo de electroencefalografía (EEG) colocalizada y potenciales de campo local (LFPs) en una rata anestesiada. El proceso consiste en preparar la rata y colocar electrodos estimulantes en sus almohadillas para bigotes. Se coloca un electrodo de araña de EEG en el cráneo de la rata para mediciones de EEG de superficie. Al mismo tiempo, se inserta un microelectrodo multicanal en una región específica del cerebro a través de un orificio...

Registros electroencefalográficos concurrentes y de potencial de campo local en una rata anestesiada

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

Este estudio presenta un método para la grabación simultánea de potenciales de campo local en el cerebro, electrocardiogramas, electromyograms y respirar las señales de una rata libremente móvil. Esta técnica, que reduce los costos experimentales y simplifica el análisis de datos, contribuye a la comprensión de las interacciones entre el cerebro y órganos periféricos.

Grabaciones simultáneas de potenciales de campo Local Cortical, Electrocardiograma, electromiograma y respirar a ritmo de una rata libremente móvil

Hemos desarrollado una técnica que registra simultáneamente la electrocorticografía y los potenciales de campo local en respuesta a estímulos nociceptivos laser se mueva libremente las ratas. Esta técnica ayuda a establecer una relación directa de señales electrocortical mesoscópicos y macroscópicos, que facilita la investigación de procesamiento en el cerebro de la información nociceptiva.

Grabaciones simultáneas de los potenciales de campo Local Cortical y Electrocorticograms en respuesta a estímulos nociceptivos Laser se mueva libremente las ratas

El protocolo describe la metodología de registro extracelular en la corteza motora (MC) para revelar propiedades electrofisiológicas extracelulares en ratones conscientes que se mueven libremente, así como el análisis de datos de potenciales de campo local (LFP) y picos, lo que es útil para evaluar la actividad neuronal de la red que subyace a los comportamientos de interés.

Grabación extracelular multicanal en ratones que se mueven libremente

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.

Investigaciones multiescala del procesamiento cortical mediante la integración de politrodos laminares y optogenética con microelectrocorticografía en roedores

Aprende a registrar simultáneamente electroencefalografía y potencial de campo local en ratas anestesiadas. Esta técnica permite estudiar la relación entre señales EEG y LFP en la corteza del barril con mínima distorsión.

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

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