Haute densité électroencéphalographie Acquisition dans un modèle Rongeur Utilisation de faible coût et Open-source Ressources

L’objectif global de cette méthodologie est de démontrer un protocole alternatif peu coûteux pour la construction et l’enregistrement à partir d’un réseau d’électrodes transcrâniennes chroniques à haute densité. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en neurosciences, telles que l’organisation à grande échelle des réseaux neuronaux et les caractéristiques spatiales et temporelles des réponses sensorielles évoquées. Les principaux avantages de cette technique sont son faible coût, sa reproductibilité et sa facilité de personnalisation spécifique à l’expérience.

Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les analyses complexes de données électroencéphalographiques, son application est idéale pour les études en anesthésiologie, en épilepsie et en neurobiologie du sommeil. Pour fabriquer la coiffe, commencez par isoler les épingles d’une brique à goupilles de deux par cinquante avec une très légère couche de vernis à ongles. Ensuite, à l’aide d’une pince à épiler, retirez toutes les huit rangées de goupilles en poussant l’extrémité de leur réceptacle à travers la brique.

Une fois que le vernis a complètement séché, retirez le revêtement des pointes des épingles avec un petit chiffon et de l’acétone. Ensuite, à l’aide d’une lame de rasoir ou d’une pince coupante, coupez les blocs pour faire des briques à goupilles de deux par sept. Deux de ces briques fonctionneront comme des électrodes EEG transcrâniennes.

Ensuite, à partir de chaque extrémité d’une brique de deux par cinquante, préparez deux briques de broches une par deux pour enregistrer le signal EMG en utilisant le même processus. Chaque brique une par deux doit conserver l’un des côtés extérieurs lisses de la brique deux par cinquante. Pour compléter les deux moitiés du réseau complet, alignez les trous d’épingle et les broches un par deux d’une brique avec la rangée de broches la plus postérieure d’une brique deux par sept.

Ensuite, utilisez un époxy en deux parties pour fixer leurs surfaces lisses et renforcez la connexion avec plus d’époxy si nécessaire. Laissez les deux moitiés durcir pendant la nuit. Pour fabriquer deux fils EMG thoraciques, commencez par un fil d’argent isolé de 3 cm.

Retirez 1 cm d’isolant à une extrémité et ajoutez deux boucles sur le fil nu en l’enroulant autour d’une pince à épiler. Retirez ensuite 25 mm d’isolant de l’autre extrémité. Maintenant, faites les deux fils EMG cervicaux similaires, en commençant par un fil de 1,5 cm.

De chaque moitié de têtière, retirez la goupille latérale dans la rangée antérieure la plus éloignée, car cette goupille n’entrera pas en contact avec les tissus concernés. Pour fixer les fils, coupez les goupilles des briques une par deux à 3 mm de leurs extrémités. Ensuite, soudez un fil EMG cervical à la broche antérieure et un fil EMG thoracique à la broche postérieure.

Avant de continuer, utilisez un multimètre en mode continuité pour vous assurer que chaque broche est isolée électriquement. Connectez les fils à différentes combinaisons de broches et si une paire est couplée électriquement, le compteur produira un bip sonore. Une fois secs, pliez les fils EMG jusqu’à ce qu’ils soient parallèles à l’axe AP avec un déplacement latéral minimal.

Couvrez ensuite les joints soudés avec du vernis à ongles. Maintenant, ajustez la longueur des broches à l’aide d’une pince coupante et à l’aide d’un atlas cérébral. Trouvez la goupille dont la distance ventrale par rapport au bregma sera la plus grande.

Ne coupez pas cette goupille, mais coupez toutes les autres goupilles par rapport à cette goupille. Pour compléter les coiffes, couvrez toutes les pointes d’épingle avec une solution d’argent à l’aide d’un stylo applicateur. Pour préparer un adaptateur, commencez par un connecteur nano mâle à 36 positions à deux rangées.

Tout d’abord, rasoir les fils de connexion à une longueur uniforme de 2 cm. Et puis dénudez 2,5 mm de fil à l’extrémité de chaque fil. Enfin, étalez ensemble les brins de fil fin et coupez l’isolant dénudé du fil étamé

Ensuite, créez un connecteur mâle-mâle correspondant à la têtière à partir d’un bloc de broches de deux par cinquante en-tête. Comme précédemment, préparez deux deux par sept et deux deux par un. Maintenant, soudez l’un des fils de terre du nano-connecteur à la broche qui se trouve à 0,6 mm en avant et à 1 mm sur le côté de la bregma.

Cette broche fait office de référence, et de masse lors de l’utilisation d’une puce d’amplification RHD 2132. Ensuite, soudez les fils du nano-connecteur étamé du même côté que la connexion de la broche de terre. Étant donné que chaque fil correspond à un canal spécifique, consultez un schéma de carte de canal de l’étage de tête de l’amplificateur et cartographiez les canaux.

Une fois que tous les fils sont soudés à leur broche respective, coupez tous les fils inutilisés. Ensuite, utilisez un voltmètre pour vous assurer que chaque broche est isolée électriquement des autres broches. Une fois l’isolation électrique confirmée, appliquez une fine couche de vernis à ongles autour de chaque joint de soudure pour isoler davantage chaque broche.

Ensuite, à l’aide d’un époxy en deux parties, renforcez le nano-adaptateur correspondant aux réseaux de broches bilatéraux sur les briques mâles-mâles. Il ne peut pas y avoir d’excès d’époxy sur les parties médianes des adaptateurs, car cela empêcherait les têtières d’être branchées simultanément. Pour une durabilité accrue, époxy la base du nano-connecteur.

Assurez-vous de couvrir tous les joints de soudure avec de l’époxy. Une fois l’époxy sec, confirmez le mappage du canal à l’aide de mesures d’impédance. Une fois que la souris est installée en toute sécurité et que le bregma est défini comme l’origine du système de coordonnées stéréotaxiques, nivelez le crâne dans l’axe latéral médial et dans l’axe antérieur postérieur.

Ensuite, à l’aide d’un micro-foret de 0,5 mm de diamètre, percez les trous de fraise à 1,3 mm de distance et à 1 mm de la ligne médiane, en commençant à 3,3 mm en avant du bregma et en terminant à 4,5 mm en arrière du bregma. Faites deux rangées bilatérales. Ensuite, percez des trous de bavure des deux côtés de la ligne médiane qui sont espacés de 1,3 mm, commençant à 2 mm en avant du bregma et se terminant à 4,5 mm en arrière du bregma.

Maintenant, implantez les têtières. À l’aide d’une pince droite, préparez des tunnels de fils EMG pour les fils EMG thoraciques. À partir de l’arrière de la souris, creusez un tunnel à 2,5 cm sous la peau et placez les fils EMG dans la cavité.

Ensuite, manœuvrez la brique EEG avec une pince incurvée de sorte que les broches s’alignent avec les trous de bavure. Appliquez une légère pression et remuez les broches dans le crâne. L’EEG sera stable une fois correctement inséré.

Ensuite, ajustez les fils EMG à leur position finale. Une fois mis en place, préparez un mélange individuel de méthacrylate de méthyle avec son composé de réticulation. Ensuite, couvrez le crâne exposé, les parties polies des électrodes et la partie proximale des fils EMG avec du ciment.

Ne couvrez pas les réceptacles femelles de la coiffe et ne mettez pas de ciment dans la fourrure de l’animal. Une fois le ciment sec, la procédure de montage est terminée. Retirez la souris du cadre stéréotaxique et laissez-la récupérer tout en surveillant les signes vitaux.

Deux semaines après l’opération, une souris complètement rétablie peut être attachée à un câble d’enregistrement via l’adaptateur pour s’habituer. Une fois que les souris se sont habituées, elles peuvent être utilisées dans des expériences. Après avoir connecté une souris à la carte d’acquisition à l’aide d’un adaptateur, d’un amplificateur et d’un câble d’interface standard, ouvrez le logiciel d’enregistrement Open E-Fizz.

Là, créez une chaîne de signaux de visionneuse rythmique FPGA et LFP en faisant glisser les modules dans la chaîne de signaux. Ensuite, obtenez des valeurs d’impédance d’électrode de 30,0 kilo-échantillons par seconde. Sélectionnez ensuite le taux d’échantillonnage souhaité pour l’enregistrement.

Les filtres peuvent également être glissés dans la chaîne de signal si vous le souhaitez. Poursuivez en sélectionnant un chemin d’enregistrement pour les données et le taux d’échantillonnage souhaité. Cliquez ensuite sur la fenêtre de la visionneuse LFP et appuyez sur le bouton de lecture.

Maintenant, en utilisant la méthode de dessin pour visualiser l’EEG, ajustez la vue en modifiant l’amplitude du signal, la vitesse de balayage et les paramètres de tous les filtres utilisés. Une fois que tous les paramètres ont été ajustés, commencez à faire des enregistrements. Les données ont été recueillies à partir d’une souris se déplaçant librement implantée avec une tête EEG à haute densité.

L’enregistrement EMG thoracique contient une activité électrique intégrée, provenant du cœur. L’EMG cervical contient des informations sur le tonus musculaire. Les formes d’onde EEG individuelles correspondent au schéma de mappage des canaux.

Grâce à cet enregistrement, il est possible de calculer la fréquence cardiaque de la souris en mesurant le temps entre les pics électrocardiographiques du QRS. De même, il est possible de mesurer la fréquence respiratoire de la souris en calculant la variabilité phasique du pic QRS lorsque la cavité thoracique se dilate et se contracte à chaque respiration. Par conséquent, cette configuration permet l’acquisition de la polysomnographie murine.

Cette configuration permet la cartographie corticale des potentiels évoqués visuels. Lorsqu’une impulsion lumineuse de dix millisecondes est délivrée uniquement à l’œil gauche, des réponses classiques sont enregistrées dans le cortex visuel primaire controlatéral, suivies d’une réponse retardée dans le cortex visuel secondaire controlatéral. Ceci est facilement visible dans le temps faisant varier les potentiels électriques sur toute la surface corticale dans les controlatérales V1 et V2. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de construire des réseaux de microélectrodes à haute densité pour un modèle de rongeur, et d’enregistrer à partir du réseau implanté.

Une fois maîtrisée, les parties construction et implantation de cette technique peuvent être réalisées en deux heures si elles sont effectuées correctement. Lors de cette procédure, il est important de se rappeler de créer un contact approprié entre les électrodes épidurales sans pénétrer dans la dure-mère. La coupe des broches et l’attention lors de l’implantation des têtières créeront les meilleures chances d’un contact approprié avec les électrodes.

Bonne chance!