Method Article

שיטת מערך מיקרו-כוננים להקלטה אלקטרופיזיולוגית מאזורי מוח מרובים

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מקור: Shikano, Y., et al. הקלטות סימולטניות של פוטנציאלי שדה מקומי קורטיקאלי, אלקטרוקרדיוגרמה, אלקטרומיוגרמה ומקצב נשימה מחולדה הנעה בחופשיות. J. Vis. Exp. (2018).

הסרטון מדגים הקלטה אלקטרופיזיולוגית סימולטנית מאזורי מוח מרובים בחולדה באמצעות מערך מיקרו-כונן אינטגרטיבי. אלקטרודות הקלטה ממוקמות בנורת הריח, אלקטרודות ייחוס בקליפת המוח המצחית, ואלקטרודות מערך מיקרו-כונן בהיפוקמפוס. החולדה מורשית לחפש מזון באופן חופשי, והקלטה סימולטנית מכל האלקטרודות המושתלות נרשמת באמצעות המערך.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל הנהלים הנוגעים למודלים של בעלי חיים נבדקו על ידי הוועדה המוסדית המקומית לטיפול בבעלי חיים ועל ידי ועדת הבדיקה הווטרינרית JoVE.

1. הכנת מערך מיקרו-כוננים אינטגרטיבי

  1. צור מערך מיקרו-כוננים עבור רישומי פוטנציאל שדה מקומי בקליפת המוח (LFP) כמתואר במקום אחר. השאר לפחות 6 חורי מתכת פתוחים בלוח ממשק אלקטרודות (EIB) לשימוש כתעלות אלקטרוקרדיוגרפיה/אלקטרומיוגרפיה/קצב נשימה (ECG/EMG/BR) המחוברות לחוטי ביופלקס כמתואר בסעיף 1.2.
  2. חותכים חוט ביופלקס ל-6 חתיכות באורכים של 5.0 ס"מ. מקלפים את ציפוי הפוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) משני הקצוות של כל חתיכות החוט באורכים של ~5.0 מ"מ. חברו קצה אחד של כל אחת מחתיכות החוט לאחד החורים המתכתיים הפתוחים (תעלות ECG/EMG/BR) ב-EIB בעזרת סיכת זהב.
  3. חותכים חוט אמייל לשתי חתיכות של 5.0 ס"מ. הלחמו קצה אחד של כל אחד מהחוטים האלה לתעלות הקרקע/ייחוס (g/r) ב-EIB (איור 1).
  4. להכנת אלקטרודות א.ק.ג. יש לחתוך חוט ביופלקס לשתי חתיכות בקוטר 16 ס"מ. יש לקלף את ציפוי ה-PTFE של קצות חתיכות חוט אלה באורכים של ~5.0 מ"מ בקצה אחד (קצה קצר) ו~15 מ"מ בקצה השני (קצה ארוך).
  5. יוצרים טבעת תיל בקוטר של 2.0 מ"מ על ידי כיפוף הקצה הארוך של החוט וקיבוע צורת הטבעת על ידי הלחמה.
  6. להכנת אלקטרודות EMG, חותכים חוט bioflex ל -2 חלקים באורכים של 8 ס"מ. מקלפים את ציפוי ה- PTFE משני הקצוות של חתיכות חוט אלה באורכים של ~ 5.0 מ"מ.
  7. להכנת אלקטרודות BR, חותכים חוט bioflex ל -2 חתיכות באורכים של 6.0 ס"מ. מקלפים את ציפוי האמייל של שני הקצוות של חתיכות חוט אלה באורכים של ~ 5.0 מ"מ. הלחמת קצה אחד של כל אחת מחתיכות חוט אלה לראש בורג נירוסטה (קוטר גזע: 1.0 מ"מ, אורך הגבעול: 4.0 מ"מ).
  8. להכנת אלקטרודות הארקה / ייחוס (גרם), חותכים חוט אמייל ל -2 חלקים באורכים של 6.0 ס"מ. מקלפים את ציפוי האמייל של שני הקצוות של חתיכות חוט אלה באורכים של ~ 5.0 מ"מ. הלחמת קצה אחד של כל אחת מפיסות חוט אלה לראש בורג נירוסטה (קוטר גזע: 1.4 מ"מ, אורך הגבעול: 3.0 מ"מ).
  9. גז מעקר את כל האלקטרודות וברגי הנירוסטה ושומר אותם בחלל נקי.

2. השתלת מערך המיקרו-כוננים האינטגרטיבי ואלקטרודות BR

  1. תקן את החולדה במכשיר סטריאוטקסי. בצע חתך של ~ 3.0 ס"מ בראש לאורך קו האמצע מהנקודה שבין העיניים לאזור הצוואר. לחשוף את הגולגולת.
  2. הפוך שני craniotomies עגול עם קטרים של 0.7-1.0 מ"מ מעל נורת הריח, 11.0 מ"מ קדמי 1 מ"מ דו צדדי כדי bregma עם מקדחה במהירות גבוהה. השתילו שתי אלקטרודות BR בגולגולת עד שקצות גבעולי הבורג מחוברים לפני השטח של המוח.
  3. הפוך שני craniotomies עגול עם קטרים של 0.7-1.0 מ"מ מעל קליפת המוח הקדמית 2.7 מ"מ קדמי ו 2.7 מ"מ דו צדדי כדי bregma. השתילו שתי אלקטרודות g/r בגולגולת עד שקצה גזע הבורג מחובר לפני השטח של המוח.
  4. צור שישה עד שמונה חורים בקטרים של 1.0 מ"מ באזור המקיף את הקרניוטומיה הגדולה. ברגי עיגון השתל (קוטר גזע: 1.4 מ"מ, אורך גזע: 3.0 מ"מ) בגולגולת.
  5. בצע קרניוטומיה עגולה גדולה בקוטר של ~ 2.0 מ"מ מעל ההיפוקמפוס 3.8 מ"מ אחורי ו 2.5 מ"מ דו צדדי לברגמה. מקם את מערך המיקרו-כונן האינטגרטיבי כך שקצה הצינורית של מערך הכוננים ממוקם מעל הקרניוטומיה הגדולה
  6. מלא את חלל הרווח בין קצה הצינורית לבין פני השטח של המוח ב~100 μL של שתי תמיסות, כלומר, 0.5% (לפי מסה) נתרן אלגינט ו-10% (לפי מסה) סידן כלורי.
    הערה: תהליך זה יוצר ג'ל שקוף תוך ~5 דקות, לאחר ערבוב שתי התמיסות על הגולגולת.
  7. כסו את הצינורית, אלקטרודות BR, אלקטרודות g/r וברגי עיגון במלט דנטלי בעובי של 0.5 ס"מ. היזהרו שלא לכסות את הקצוות הפתוחים של אלקטרודות BR ו-g/r במלט בשלב זה.
  8. הלחמת את הקצוות הפתוחים של אלקטרודות ECG, EMG, BR ו- G/R לקצוות החוטים הבודדים שהיו מחוברים בעבר ל- EIB (ראה שלבים 1.2 ו- 1.3).
  9. כסו את החלק התחתון של מערך המיקרו-כוננים האינטגרטיבי, ואת כל חוטי האלקטרודות, במלט דנטלי. ודאו שכל חוטי האלקטרודות מכוסים לחלוטין, כך שהחולדה לא תוכל לגרד אותם לאחר ההשתלה.
  10. לאחר שחזרו להכרה מספקת כדי לשמור על עצם החזה, החזירו את בעל החיים לכלוב הביתי השקוף מפרספקס, והחזיקו אותו לבדו עם גישה חופשית למים ולמזון. לאחר הניתוח, לטפל בחיה עם אנטיביוטיקה (gentamicin).

3. הקלטות Vivo

הערה: כל האותות מועצמים, נדגמים ב- 2 kHz ומסוננים במעבר פס (0.1 - 500 Hz) למעט פעילויות יחידה (שנדגמו ב- 30 kHz ו- bandpass מסונן (500 - 6 kHz)).

  1. חבר את ה-EIB של מערך המיקרו-כוננים האינטגרטיבי לשלב הראש של התקן הקלטה.
  2. מקדמים את הטטרודים על ידי סיבוב הברגים למשך מספר שבועות לאחר הניתוח. ברגע שהטטרודים סמוכים לאזורי המטרה במוח, מקמו את הטטרודים באזורים במשך תקופה של מספר ימים לקבלת הקלטות יציבות.
  3. עקוב אחר האותות החשמליים בזמן שהחיה נעה בחופשיות בתא הקלטה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
איור 1: מבט מלמעלה על ה-EIB. ה-EIB כולל 24 ערוצי LFP קורטיקליים (LFP) המחוברים לטטרודים, 2 ערוצי א.ק.ג., 2 ערוצי EMG, 2 ערוצי BR ו-2 ערוצי קרקע (Gr). כל התעלות למעט תעלות ה-LFP חוברו לחוטים מבודדים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
לא הוכרז על ניגוד עניינים.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
FEP חיבור חוט תקוע נירוסטהCooner Wire Company , צ'טסוורת', קליפורניהAS 633חוט Bioflex
EIB-36-PTBNeuralynx, Inc., בוזמן, MTEIB-36-PTBEIB
Cereplex MBlackrock Microsystems , סולט לייק סיטי, יוטהבמת ראש דיגיטלית
Cereplex DirectBlackrock Microsystems , סולט לייק סיטי, יוטהמערכת איסוף נתונים
חוט מגנט פוליאוריתן UEWOyaide.com, טוקיו, יפןUEW 0.14 מ"מ 20 מ'חוט אמייל
SD-102Narishige, Tokyo, יפןSD-102מקדחה במהירות גבוהה
מינימו סדרה אחת ver.2Minitor Co., Ltd, טוקיו, יפןC2012מקדחה גבוהה ספק כוח
Provinice 250 מ"לShofu Inc., קיוטו, יפן213620136מלט דנטלי
מרדים בעלי חיים קטניםBiomachinery, Chiba, יפןTK-7מרדים
בופרנורפין הידרוכלורידSigma-Aldrich , סנט לואיס, מיזוריB7536-1MLשיכוך כאב
איזופלורןDS Pharma Animal Health, אוסקה, יפןאיזופלו 250 מ"ל
וזלין, לבןWako Pure Chemical Industries, Ltd., אוסקה, יפן224-00165משחה וטרינרית
נתרן אלגינטNacalai tesque, קיוטו, יפן31131-85
סידן כלורי דיהידראטWako Pure Chemical Industries, Ltd., אוסקה, יפן031-00435
בורג נירוסטה M1.0×4.0MonotaRO, Hyogo, יפן42617504בורג נירוסטה לאלקטרודות BR
בורג נירוסטה M1.4×3.0MonotaRO, Hyogo, יפן42617687בורג נירוסטה לאלקטרודות ועוגנים g/r

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Micro drive ArrayElectrophysiological RecordingBrain Region RecordingStereotaxic SurgeryElectrode ImplantationDental Cement ApplicationCraniotomy ProcedureAnchor Screw PlacementSignal StabilizationFreely Moving Rat

Related Articles