תיכננו חיישן 16 ערוץ EEG מסוג יבש אשר לא פולשנית, deformable ו מחדש שמיש. מאמר זה מתאר את כל התהליך של ייצור האלקטרודה EEG המוצע כדי עיבוד חזותי עורר הפוטנציאלים (VEP) אותות אותות נמדדים על הקרקפת העכבר באמצעות חיישן EEG מרובה ערוצים לא פולשנית יבש.
מאמר שיטה
תיכננו חיישן 16 ערוץ EEG מסוג יבש אשר לא פולשנית, deformable ו מחדש שמיש. מאמר זה מתאר את כל התהליך של ייצור האלקטרודה EEG המוצע כדי עיבוד חזותי עורר הפוטנציאלים (VEP) אותות אותות נמדדים על הקרקפת העכבר באמצעות חיישן EEG מרובה ערוצים לא פולשנית יבש.
עבור סביבות מחקר הקרקפת EEG עם עכברי מעבדה, עיצבנו בחיישן מסוג יבש ערוץ 16 EEG אשר לא פולשנית, deformable ו שמיש מחדש בשל היבט מבניים הבוכנה-האביב-חבית החוזק המכני הנובע מתכת חומרים. התהליך כולו לרכישת את VEP תגובות ויוו מתוך עכבר כולל ארבעה שלבים: (1) חיישן הרכבה, הכנת חיות (2), (3) VEP מדידה של עיבוד אותות (4). מאמר זה מציג מדידות נציג של תגובות VEP עכברים מרובים עם רזולוציה אות מתח submicro וגם תת מאות מילי-שניות רזולוציה טמפורלית. למרות השיטה המוצעת היא בטוחה יותר ונוח יותר לעומת השני דיווח בעבר בעלי חיים שיטות רכישת EEG, נותרו בעיות כולל כיצד לשפר את יחס אות לרעש וכיצד ליישם טכניקה זו עם נע בחופשיות חיות. השיטה המוצעת מנצל את המשאבים הזמינים בקלות ומראה תגובה VEP חוזרות עם איכות אות משביע רצון. לכן, בשיטה זו יכול להיות מנוצל האורך מחקרים ניסויים ומחקר translational אמין ניצול פרדיגמות פולשני.
ככל שמספר חולים עם מחלות ניוון מוחי סנילי כגון דמנציה, אלצהיימר, פרקינסון תסמונות ושבץ גדלו עם הזדקנות האוכלוסייה, של תוחלת החיים עולה, נטל חברתי ארוך טווח המחלות האלה יש גם גדל1,2,3. בנוסף, רוב מחלות התפתחותיות, כגון סכיזופרניה, אוטיזם, מלוות הפרעות קוגניטיביות והתנהגותיות המשפיעים של המטופל כל החיים2,3,4. מסיבה זו, החוקרים כבר נאבק לשפר את אבחון, מניעה, הבנה פתולוגי, תצפית לטווח ארוך, טיפול במחלות המוח. עם זאת, בעיות נשארים לבלום מן המורכבות של המוח שהצילום מחלות פתולוגיות. המחקר translational עשויה להיות כלי מבטיח לזיהוי פתרונות מכיוון שהיא מאפשרת העברת המחקר הבסיסי ליישומים קליניים בתוך מסגרת זמן קצרה יותר, במחיר נמוך יותר, עם שיעור הצלחה גבוה יותר של מדעי המוח שדות5 ,6,7. מטרה נוספת של המחקר translational היא לבחון את ישימות של ניסויים, אשר דורשת לא פולשנית גישות ניסיוניות בבעלי חיים המאפשרות השוואות באותה השיטה עבור בני אדם. תנאים אלה הובילו כמה צרכים ניכרים לפיתוח שיטות הכנת בעלי חיים לא פולשנית. שיטה אחת היא אלקטרואנצפלוגרם (EEG), אשר חושף חיבוריות במוח בקליפת המוח ופעילות two-dimensionally עם רזולוציה טמפורלית גבוהה, אשר נהנה פרוטוקול לא פולשנית. ההקלטה אפשריות הקשורות לאירוע (ERP) הוא אחד פרדיגמות ניסויית טיפוסית לנצל האא ג.
אינספור מחקרים מועסקים פולשני EEG שיטות קודמות הכוונת נושאים בני אדם, ואילו שיטות פולשניות, כגון שתל בורגי ואלקטרודות סוג קוטב, השתמשו במחקרים שנעשו בבעלי חיים8,9,10 , 11 , 12. איכות האות ומאפיינים של שיטות אלה הם תלויים באופן משמעותי invasiveness של המיקום חיישן. עבור המחקר translational מוצלחת, גארנר הדגיש משתמש באותם התנאים למחקר בבעלי חיים כמו אלה המשמשות עבור מחקר אנושי13. למחקר בסיסי באמצעות בעלי חיים, עם זאת, מתודולוגיות EEG לא פולשנית אינם נפוצים. גישה מוזרה באמצעות מערכת חיישן פולשני הקרקפת EEG התמקדות עכברי מעבדה יהיה כלי אמין ויעיל עבור המחקר translational שניתן להחיל כדי הפארדיגמות פולשני עבור בני האדם, כמו גם.
מחקרים רבים העכבר EEG הוביל את הדרך על-ידי המיסחור של PCB (המעגלים המודפסים) המבוסס על רב ערוצית אלקטרודות14,15,16. אמנם הם אימצו שיטה חודרנית, היו להם מספר מוגבל של הערוצים (3-8), אשר עשה את זה יותר קשה להתבונן הדינאמיקה המוחית בקנה מידה גדול. יתר על כן, יישומים יכולה להיות מוגבלת על-ידי invasiveness והעלות הגבוהה שלהם. במחקר מחקר אחר, KIST (קוריאה במכון למדע וטכנולוגיה) פיתח את ערוץ 40 מבוססי פוליאימיד סרט דק אלקטרודה ומצורף לזה של עכבר הגולגולת17,18,19,20 . עבודה זו רכשה את המספר הגבוה ביותר של העכבר EEG ערוצים. זה היה, עם זאת, באופן מכני חלש, לא קל לשימוש חוזר; לכן, זה לא היה הולם עבור תצפיות ארוכות טווח, שמוביל אות חלשה, ככל הנראה כתוצאה תגובה חיסונית. בינתיים, Troncoso, Mégevand רכשה חושית עורר פוטנציאלית (ספטמבר) על הגולגולות של מכרסמים עם 32 אלקטרודות נירוסטה מאובטח על ידי נקבים Poly(methyl methacrylate) (PMMA, זכוכית אקרילית) רשת21,22 , 23. למרות איכותם אות גבוה, האלקטרודות היו מכנית גמישה ורכה; לכן, היו להם קשיים בתרגולים של ניסויים מרובים. בנוסף, שיטה זו היה עדיין פולשנית. למרות שיטות אלה מספקים איכות אות טוב, פני השטח של הגולגולת של עכבר הוא מוגבל, ולכן מספר אלקטרודות היא מוגבלת באמצעות אלקטרודה מוט נירוסטה-סוג. מספר מחקרים קודמים EEG על עכברים הראו מספר מגבלות. במחקר זה, אנחנו נראה שיטה חדשה למדידת EEG החלות בתחומי המחקר translational קליניים באמצעות חיישן רב ערוצית מסוג יבש לא פולשנית.
על מנת להתגבר על המגבלות של הקודם מתודולוגיות EEG בעלי חיים, שכללה את המורכבות מהותי של הכנת בעלי חיים invasiveness, עלות גבוהה, בזבזנות, חוזק מכני חלש, חיפשנו לפתח אלקטרודה חדשה אשר מוצגים גמישות, סטטוס של סוג יבש, יכולות רב ערוצית, הלא-invasiveness ו re-usability. בפרוטוקול הבא, נתאר את התהליך של מדידת חזותי עורר פוטנציאליים (VEP) בהקלטות הקרקפת העכבר באמצעות חיישן EEG יבש, לא פולשנית, רב ערוצית. שיטה זו משתמשת משאבים זמינים בקלות, לכן הנמכת המכשול כניסה לתוך בבע ח בתחום הנדסה ביו-רפואית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טיפול בבעלי חיים וטיפול בעקבות מנחה מוסדית של קוואנגג'ו במכון למדע, טכנולוגיה (תמצית).
הערה: הליך רכישת VEP האיתות העכבר ויוו כוללת ארבעה שלבים: (1) חיישן הרכבה, הכנת חיות (2), (3) VEP מדידה של עיבוד אותות (4).
1. חיישן הרכבה
2. בעלי חיים הכנה
3. VEP מדידה
הערה: VEP כל מדידה תהליך התרחש בתוך כלוב פאראדיי כהה (רוחב עומק × × גובה: 61 × 61 × 60 ס מ).
4. VEP עיבוד אותות תגובות נהלים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אנחנו מחושב הממוצע אנסמבל של תגובות VEP 11 עכברים כמוצג באיור2. תוצאה זו מציג את התגובות VEP שהושג באמצעות הניסוי מן התקופה שלפני גירוי (-300 ms) לתקופה שלאחר גירוי (600 ms), הגירוי ניתנת בזמן 0 אמ. מורגש כי האות תנודות רק לזמן (פחות מ- 300 ms) לאחר הגירוי, ואילו האות מייצבת בהתמדה לאורך זמן במהלך התקופה שלאחר גירוי. יתר על כן, ניתן לסווג את הערוצים 14 מספר קבוצות בהתבסס על התגובות VEP, חשיפת מורפולוגיות דומות לדפוסי29. שיטה זו מספקת ת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ראשית התמקדנו על העיצוב של החיישן, מתן עדיפות המעשיות על-ידי מזעור ניתוחים מורכבים. החיישן EEG deformable מורכב מ 16 פינים: 14 עבור הקלטה, אחד עבור הקרקע האחרון עבור הפניה אלקטרודות. כל אלקטרודה יש מבנה הבוכנה-האביב-חבית, אשר חל ודפורמביליות על גבי משטח מגע של האלקטרודה, אז הם מאפשרים רכישת אות אחידה ויציבה של הקרקפת של העכבר מעוגלת ורכה. בהתחשב רווחת בעלי החיים, ניסינו למזער את הכאב שנגרמו על ידי הכוח האביב להפגת הלחץ המופעל על העור על ידי הרחבת איזור המגע של העור-אלקטרודה ממשק29.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמך בחלקה על ידי העיקר מכון המחקר (GRI), העיקר-Caltech מחקר שיתוף פעולה בפרויקט באמצעות מענק שמספק העיקר ב-2017. גם נתמך על ידי מענק מחקר (ה-NRF-2016R1A2B4015381) של נבחרת מחקר קרן (ב- NRF) ממומן על ידי ממשלת קוריאה (MEST), ועל ידי KBRI תוכנית מחקר בסיסי דרך המכון הקוריאני לחקר המוח ממומן על ידי משרד המדע, תקשוב, העתיד תכנון (17-BR-04).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| קטמין 50 אינץ' (בקבוקון) | יוהאן-קטמין | הידרוכלוריד 57.68 מ"ג | |
| זולטיל 50 אינץ'. | Virbac-Tiletamina | 125 מ"ג / Zolazepam 125 מ"ג | |
| Rompun 2% Inj. | BAYER-Xylazine hydrochloride 23.32 מ"ג/מ"ל | ||
| תמיסת Hycell 2% | 20 מ"ג | ||
| Puralube Vet Ointment 3.5 מ"ג | תמיסת Pharmaderm-מלח | ||
| Inj. | JW פרמצבטיקה | - | NaCl 9 גרם/1000 מ"ל |
| קרם להסרת שיער Veet – רגליים & גוף - עור רגיש | Reckitt Benckiser-depilatory | ||
| Skins - סמן עור כירורגי | Surgmed | S-3000 | סטרילי - סמן עדין רב טיפים עם סרגל וסט תוויות |
| נירוסטה מיקרו מרית | HEATHROW SCIENTIFIC | HS15907 | קצה שטוח עגול אחד, 2L x 5/16W" |
| Cotton swap | |||
| Stereotaxic, שולחני Digi Single | RWD Life Science | 68025 | |
| מתאם עכבר | RWD Life Science | 68010 | |
| מוט אוזניים לעכבר ללא קרע | RWD מדעי החיים | 68306 | |
| Mitsar-EEG 202-24 | מגבר | MITSAR | |
| EEGStudio EEG תוכנה לרכישת | MITSAR | ||
| ממריץ הבזק לבן | מיצר | מיצר ממריץ | |
| BCI2000 תוכנה | Schalk lab | ||
| g.USBamp | g.tec | 0216 | |
| g.Power-g.USBamp | g.tec | 0247 | |
| 441 סגנון גוף ישר מגע הוכחה מחבר | פלסטיק | אחד 441000PSW080001 | 441 - 000 PSW 80 אינץ' (שחור) |
| בדיקה סטנדרטית | LEENO | SK100CSW http://www.globalinterpark.com/detail/detail?prdNo=2114277241&dispNo=001851006012 | |
| דיוק מכונות חריטה | TINYROBO | TinyCNC-6060C | |
| חום | 3M | FP301 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה