Name: הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, Electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 7 s
Description: למדו שיטה לרישום בו-זמני של פוטנציאלים שדה מקומיים, אותות לב, שרירים ונשימה בעכברוש נע בחופשיות. השיטה משפרת הבנה של אינטראקציות מוח-איברים היקפיים ומפשטת ניתוח נתונים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי Kaken-שלום (17 H 05939; 17 H 05551), קרן נקאטומי, וקרן הזיכרון Suzuken.

כל הנהלים הקשורים בנושאים בעלי חיים בוצעו על פי הנחיות NIH על טיפוח ועל השימוש בבעלי חיים.
1. הכנה של המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית
<ol><li>ליצור מערך מיקרו-כונן להקלטות LFP בקליפת המוח כפי שתואר במקומות אחרים1,2,3. להשאיר לפחות 6 חורים מתכת פתח על לוח ממשק אלקטרודה (EIB) לשימוש כערוצי אק ג/EMG/BR המחוברים bioflex חוטים כמתואר ב- 1.2.</li>
	<li>תחתוך את החוט bioflex 6 חלקים באורכים של 5.0 ס"מ. לקלף את טפלון (PTFE) ציפוי שני הקצוות של כל החלקים תיל באורכים של ~5.0 מ"מ. חבר קצה אחד של כל אחד מהחלקים תיל באחד החורים מתכתי פתוח (א/EMG/BR ערוצים) EIB עם סיכת זהב.</li>
	<li>חותכים כבל אמייל לתוך שתי חתיכות 5.0-ס"מ. הלחמה בקצה אחד של כל אחד החוטים האלה לערוצים הקרקע/הפניה (g/r) על EIB (איור 3, ראה גם הקודם ניירות12,13).</li>
	<li>עבור הכנת אלקטרודות אק ג, תחתוך את החוט bioflex לתוך שתי חתיכות 16 ס מ. לקלף את ציפוי PTFE קצוות אלה חתיכות חוט אורך ~5.0 מ מ בקצה אחד (סיום קצר) ו ~ 15 מ"מ בצד השני (סיום ארוך).</li>
	<li>יוצרים טבעת חוט בקוטר של 2.0 מ מ על ידי כיפוף סוף החוט ארוך, ולתקן את הצורה של הטבעת על ידי הלחמה.</li>
	<li>עבור הכנת EMG אלקטרודות, תחתוך את החוט bioflex 2 חלקים באורכים של 8 ס מ. לקלף את הציפוי PTFE משני קצוות אלה חתיכות חוט באורכים של ~5.0 מ מ.</li>
	<li>עבור הכנת BR אלקטרודות, תחתוך את החוט bioflex 2 חלקים באורכים של 6.0 ס מ. לקלף את ציפוי אמייל שני הקצוות של יצירות אלו תיל באורכים של ~5.0 מ"מ. הלחמה בקצה אחד של כל היצירות תיל לראש של בורג פלדה אל חלד (גזע למישור הארץ מהמים מד: 1.0 נובעות מ מ, אורך: 4.0 מ"מ).</li>
	<li>עבור הכנת אלקטרודות קרקע/הפניה (גר), חיתוך כבל אמייל 2 חלקים באורכים של 6.0 ס מ. לקלף את ציפוי אמייל שני הקצוות של יצירות אלו תיל באורכים של ~5.0 מ"מ. הלחמה בקצה אחד של כל היצירות תיל לראש של נירוסטה-סנט צלופח בורג (גזע בקוטר: 1.4 נובעות מ מ, אורך: 3.0 מ מ).</li>
	<li>גז לעקר כל אלקטרודות וברגים נירוסטה ולשמור אותם ברווח נקי.</li>
</ol>2. השרשת האלקטרודות אק ג/EMG
הערה: בצע את כל השלבים כירורגית עם הטכניקה aseptic באמצעות כפפות סטיריליים ומכשירים בלוק. עבור כל השלבים הכרוכים היצירה של חתך, לחטא את העור עם 70% אתנול לפני ולכסות את החתך עם וילונות כירורגי.
<ol><li>לתקן את anesthetized של עכברוש (1.0 – 3.0% איזופלוריין גז) על גבו על משטח שטוח חום. לתת הבופרנורפין בתור מקבל. במקום וטרינרי משחה על העיניים של החולדה למניעת יובש. השתמש betadine כדי לנקות את פני השטח של העור.</li>
	<li>לעשות חתך של ~2.0 ס מ באזור החזה המדיאלי. לחשוף את השרירים הבין-צלעי על-ידי הפרדת שרירי החזה. תפר את הטבעות של האלקטרודות אק ג השרירים הבין-צלעי.</li>
	<li>לתקן את הבטן של החיה על משטח חום. לעשות חתך של ~1.0 ס מ באזור הצוואר הגבי.</li>
	<li>הכנס האלקטרודות אק ג subcutaneously דרך החתך החזה. להחליק את הקצוות אל אזור הצוואר הגבי, להוציא אותם מן החתך הצוואר. תפר החתך החזה.</li>
	<li>הכנס בקצה אחד של כל אחד החקירה EMG subcutaneously באורך של ~2.0 ס מ, דרך החתך הצוואר. לתקן את האלקטרודות EMG ל שריר הצוואר על ידי תפירה.</li>
</ol>3. ההשתלה של המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית ואלקטרודות BR
<ol><li>לתקן את החולדה במכשיר stereotaxic. לעשות חתך של ~3.0 ס מ על הראש לאורך הקו האמצעי נקודה בין העיניים אל אזור הצוואר. לחשוף את הגולגולת.</li>
	<li>לבצע שני מעגלי גולגולת עם קטרים של 0.7-1.0 מ מ מעל הנורה הריח 11.0 מ מ קדמי ו- 1 מ מ דו צדדיים bregma עם מקדח במהירות גבוהה. שתל שתי אלקטרודות BR בתוך הגולגולת עד קצות הגבעולים הברגים מחוברים אל פני השטח את המוח.</li>
	<li>לבצע שני מעגלי גולגולת עם קטרים של 0.7-1.0 מ מ מעל בצמוד הקדמי 2.7 מ"מ ו 2.7 מ"מ דו צדדיים bregma. שתל שתי אלקטרודות g/r בגולגולת עד קצה הגבעול בורג מצורפת אל פני השטח את המוח.</li>
	<li>לעשות חורים שישה עד שמונה עם קטרים של 1.0 מ מ באזור הסובב את גולגולת גדולה. שתל בורגי עיגון (גזע בקוטר: 1.4 נובעות מ מ, אורך: 3.0 מ מ) בתוך הגולגולת.</li>
	<li>לבצע גולגולת עגול גדול בקוטר של ~2.0 מ מ מעל ההיפוקמפוס האחורי 3.8 מ"מ ו 2.5 מ מ דו צדדיים bregma. למקם את המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית כך קצה הצינורית המערך נסיעה ממוקם מעל גולגולת גדולה</li>
	<li>למלא את החלל הפער בין קצה הצינורית על פני המוח ~ 100 µL של שני פתרונות, כלומר., 0.5% (על-ידי המסה) alginate נתרן וכלוריד הסידן 10% (על-ידי המסה). הערה: תהליך זה יוצר ג'ל שקוף ~ 5 דקות, לאחר שני פתרונות מעורבבים על הגולגולת.</li>
	<li>מכסה את הצינורית, BR אלקטרודות, אלקטרודות g/r, ברגי עיגון עם מלט שיניים עם עובי של 0.5 ס מ. להיות זהירים לא לכסות את הקצוות הפתוחים של אלקטרודות BR ו- g/r עם הבטון בשלב זה.</li>
	<li>הלחמה את הקצוות פתוחים של החקירה קצות חוט בודדים בעבר היו מחוברים לרשת EIB אק ג, EMG, BR ו- g/r (ראה את השלבים 1.2, 1.3).</li>
	<li>לכסות את החלק התחתון של המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית, ואת כל החוטים אלקטרודה, עם שיניים מלט. להבטיח כי כל החוטים אלקטרודה מכוסה כולו כך החולדה לא יכולה לגרד אותם לאחר ההשתלה.</li>
	<li>לאחר הכרתו מספיק כדי לשמור על recumbency בחזה ובצלעות שבה, לחזור החיה חטיבתי הביתה פרספקס שקוף שלה, ולשמור אותו בכוחות עצמו עם גישה חופשית לחיבור מים ומזון. לאחר הניתוח, פנקו את החיה עם אנטיביוטיקה (גנטמיצין).</li>
	<li>לאחר הניתוח, לפקח על החיות עם תצפית מדי יום. בדוק כי הליכה כראוי, כי לא מצפצפים כאשר הנסיין נוגע המערך מיקרו-כונן.</li>
</ol>4. in Vivo הקלטות
הערה: כל הסימנים הם מוגבר, לטעום-2 kHz, ומעביר הלהקה-מסוננים (0.1 - 500 הרץ) למעט פעילות יחידה (לטעום-30 קילו-הרץ ו הלהקה לעבור מסוננים (500-6 kHz)).
<ol><li>לחבר את EIB של המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית headstage של מכשיר הקלטה.</li>
	<li>לקדם את tetrodes על-ידי הפעלת את הברגים של כמה שבועות לאחר הניתוח. לאחר tetrodes סמוכים לאזורי המוח היעד, ליישב את tetrodes לתוך האזורים על פני תקופה של מספר ימים להקלטות יציב.</li>
	<li>נטר את האותות החשמליים בזמן החיה נע בחופשיות בחדר ההקלטה.</li>
</ol>

<ol><li>Kloosterman, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Drive+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication.</a> JoVE. (26), e1094(2009).</li>
<li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Tetrode+Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (26), e1098(2009).</li>
<li>Jog, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tetrode+technology%3A+advances+in+implantable+hardware%2C+neuroimaging%2C+and+data+analysis+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Tetrode technology: advances in implantable hardware, neuroimaging, and data analysis techniques.</a> J Neurosci Methods. 117 (2), 141-152 (2002).</li>
<li>Fenske, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+multilevel+in+vivo+and+in+vitro+analysis+of+heart+rate+fluctuations+in+mice+by+ECG+telemetry+and+electrophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Comprehensive multilevel in vivo and in vitro analysis of heart rate fluctuations in mice by ECG telemetry and electrophysiology.</a> Nat Protoc. 11 (1), 61-86 (2016).</li>
<li>Rossi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+aging+on+the+specialized+conducting+system%3A+a+telemetry+ECG+study+in+rats+over+a+6+month+period%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The effect of aging on the specialized conducting system: a telemetry ECG study in rats over a 6 month period.</a> PLoS One. 9 (11), 112697(2014).</li>
<li>Cesarovic, N., Jirkof, P., Rettich, A., Arras, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implantation+of+radiotelemetry+transmitters+yielding+data+on+ECG%2C+heart+rate%2C+core+body+temperature+and+activity+in+free-moving+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Implantation of radiotelemetry transmitters yielding data on ECG, heart rate, core body temperature and activity in free-moving laboratory mice.</a> JoVE. (57), (2011).</li>
<li>Zeredo, J. L., Kumei, Y., Shibazaki, T., Yoshida, N., Toda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+biting+behavior+induced+by+acute+stress+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">Measuring biting behavior induced by acute stress in the rat.</a> Behav Res Methods. 41 (3), 761-764 (2009).</li>
<li>Young, G. A., Khazan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromyographic+power+spectral+changes+associated+with+the+sleep-awake+cycle+and+with+diazepam+treatment+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Biochem+Be%22%5BJournal%5D)">Electromyographic power spectral changes associated with the sleep-awake cycle and with diazepam treatment in the rat.</a> Pharmacol Biochem Be. 19 (4), 715-718 (1983).</li>
<li>Oishi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polygraphic+Recording+Procedure+for+Measuring+Sleep+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice.</a> JoVE. (107), e53678(2016).</li>
<li>Chaput, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory-phase-related+coding+of+olfactory+information+in+the+olfactory+bulb+of+awake+freely-breathing+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Behav%22%5BJournal%5D)">Respiratory-phase-related coding of olfactory information in the olfactory bulb of awake freely-breathing rabbits.</a> Physiol Behav. 36 (2), 319-324 (1986).</li>
<li>Ravel, N., Pager, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+patterning+of+the+rat+olfactory+bulb+unit+activity%3A+Nasal+versus+tracheal+breathing%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Respiratory patterning of the rat olfactory bulb unit activity: Nasal versus tracheal breathing.</a> Neurosci Lett. 115 (2-3), 213-218 (1990).</li>
<li>Okada, S., Igata, H., Sakaguchi, T., Sasaki, T., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+device+for+the+simultaneous+recording+of+cerebral%2C+cardiac%2C+and+muscular+electrical+activity+in+freely+moving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Sci%22%5BJournal%5D)">A new device for the simultaneous recording of cerebral, cardiac, and muscular electrical activity in freely moving rodents.</a> J Pharmacol Sci. 132 (1), 105-108 (2016).</li>
<li>Sasaki, T., Nishimura, Y., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Recordings+of+Central+and+Peripheral+Bioelectrical+Signals+in+a+Freely+Moving+Rodent%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Pharm+Bull%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Recordings of Central and Peripheral Bioelectrical Signals in a Freely Moving Rodent.</a> Biol Pharm Bull. 40 (5), 711-715 (2017).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

בשביל להבין איך המוח ממיקרו רמות פעילות היקפיים, סגן נחוצים ולהפך, בקנה מידה גדול הקלטה שיטות ללכוד biosignals חשמל מאזורי גוף מרובים בו-זמנית. מחקר זה תיאר הליך כירורגי, ומערכת הקלטה עבור ניטור מוחי שדה מקומי פוטנציאל, הלב, את סדר הגודל של בניית השרירים והדופק, אשר שופרו על מערכת הקלטה המשמש עבור הקלטות חוץ-תאי ברקמת המוח. מערכת זו אוספת אותות חשמליים במוח והן איברים היקפיים לתוך EIB יחיד על מערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית. ההכנה של המערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית אמורה להתחיל לפחות מספר שעות לפני הניתוח, כמו זה לוקח קצת זמן. ...

מערכת העצבים המרכזית שולט הברית הגוף בתגובה לשינויים סביבתיים שונים, שליטה זו מיוצגת בדרך כלל שינויי קצב הלב, קצב נשימה, התכווצויות שרירים. עם זאת, מחקרים מעטים בחנו איך גורמים פיזיולוגיים היקפיים כגון משויכים פעילות קורטיקלית. כדי לטפל בבעיה זו, שיטת ההקלטה בקנה מידה גדול עבור ניטור biosignals חשמל רקמות מרכזי והיקפי הכרחי. בקליפת, שדה מקומי פוטנציאליים (LFP) אותות נרשמים extracellularly על ידי אלקטרודות אשר מוכנסים לתוך רקמות קורטיקלית1,2,3. במקביל להקליט אותות מרובים LFP מהאזורים קורטיקלית של יונקים קטנים, כגון חולדות ועכברים, מספר מחקרים פיתחו סוגים שונים של ההרכבות אלקטרודה מחוייט מכונים מיקרו-כוננים. מיקרו-כונן רגיל מורכב ברגי מתכת המחוברים החלקים האמצעי של האלקטרודות (שהם בדרך כלל tetrodes), גוף הליבה התואם את הברגים ואלקטרודות וקרש הממשק החשמלי (EIB) התואם חורים מתכת כדי לחבר את הקצוות הפתוחים של האלקטרודות (איור 1 2 איור, איור 3). הרכבה אלקטרודה זו מאפשרת למפעיל לשלוט העומק של אלקטרודות רבים מוכנס לתוך המוח במשך ימים עד שבועות, ומאפשר ביצוע הקלטות כרונית לטווח ארוך של פעילות. עצבית כמו החיה היא אתגר שונות פעילויות התנהגותיות. באיברים ההיקפיים, פעימות הלב אותות נרשמים כמו electrocardiograms (ECGs) על-ידי זוג אלקטרודות אשר מושתלים בערך ב-5,64,אזור הלב, שרירי השלד אותות נרשמים כמו electromyograms (EMGs) עם אלקטרודות אשר מוכנסים8,97,רקמת שריר. היחס בין אותות חשמליים של הנורה הריח, קצב הנשימה (BR) נחקרה עם יחידה אחת הקלטות10,11. במערכות הקלטה קונבנציונאלי, אלה אותות ברקמות שונות שנלכדו באמצעות התקני הקלטה עצמאית, מה שאומר כי מערכת ניסויית נוסף נדרש בדיוק לסנכרן את המכשירים הללו מרובים עבור בו זמנית הקלטות של אותות המוח-הגוף. מערכת זו פותחה כדי להתגבר על בעיה זו. בשיטה זו כל אותות חשמליים הקליט האיברים היקפיים, כולל ECGs, EMGs אותות חשמליים מן הנורה הריח המשקפים את קצב הנשימה, משולבים לתוך מערך מיקרו-כונן יחיד1,2 ,3, כאן כינה מערך מיקרו-כונן אינטגרטיבית. מערכת זו דורשת מכשיר הקלטה רב-ערוצית אחד בלבד, החלים על כל מערך מיקרו-כונן קונבנציונלי. היתרונות של שיטה זו הם כי הוא אינו דורש במכשירים מיוחדים או אותות על ההדק כדי להתאים את זמן ההקלטה של התקנים מרובים, זה מאפשר עיבוד נתונים נוחה יותר, מאז כל האותות נרשמים כסוגי נתונים דומים. טכניקה זו יסייע להבנת ה"מפה neurophysiological של השיוכים בין מרכזי והיקפי איברים. מאמר זה מתאר את ההליכים הקשורים עם הטכניקה ומציגה datasets נציג המתקבל חולדה.

<table><tbody><tr><td>חוט חיבור FEP תקוע נירוסטה&nbsp;</td><td>חברת חוטי קונר, צ'אטסוורת', קליפורניה</td><td>AS 633</td><td>חוט ביופלקס</td></tr><tr><td>EIB-36-PTB</td><td>Neuralynx, Inc., בוזמן, MT</td><td>EIB-36-PTB</td><td></td></tr><tr><td>EIB Cereplex&nbsp; מ</td><td>בלאקרוק&nbsp; מיקרוסיסטמס, סולט לייק סיטי, יוטה</td><td></td><td>דיגיטל במה דיגיטלית</td></tr><tr><td>Cereplex Direct&nbsp;</td><td>בלאקרוק&nbsp; מיקרוסיסטמס, סולט לייק סיטי, יוטה</td><td></td><td>מערכת רכישת נתונים</td></tr><tr><td>UEW חוט מגנט פוליאוריטן UEW</td><td>Oyaide.com, טוקיו, יפן</td><td>UEW 0.14 מ"מ 20m&nbsp;</td><td>חוט אמייל</td></tr><tr><td>SD-102</td><td>Narishige, טוקיו, יפן</td><td>SD-102</td><td>מקדחה במהירות גבוהה</td></tr><tr><td>Minimo ONE SERIES ver.2</td><td>Minitor Co., Ltd, טוקיו, יפן</td><td>C2012</td><td>ספק כוח מקדחה גבוהה&nbsp;</td></tr><tr><td>Provinice 250 מ"ל</td><td>Shofu Inc., קיוטו, יפן</td><td>213620136</td><td>צמנט שיניים</td></tr><tr><td>מרדים בעלי חיים קטנים&nbsp;</td><td>ביו-מכונות, צ'יבה, יפן</td><td>TK-7</td><td>חומר מרדים&nbsp;</td></tr><tr><td>בופרנורפין הידרוכלוריד</td><td>סיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, MO</td><td>B7536-1ML</td><td>משכך כאבים</td></tr><tr><td>איזופלורן</td><td>DS פארמה בריאות בעלי חיים, אוסקה, יפן&nbsp;</td><td>איזופלו 250 מ"ל</td><td></td></tr><tr><td>וזלין, לבן&nbsp;</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd., אוסקה, יפן</td><td>224-00165&nbsp;</td><td>משחה וטרינרית&nbsp;</td></tr><tr><td>&nbsp; נתרן אלגינט</td><td>נקלאי טסקה, קיוטו, יפן</td><td>31131-85</td><td></td></tr><tr><td>סידן כלוריד דיהידרט</td><td>וואקו תעשיות כימיות טהורות בע"מ, אוסקה, יפן</td><td>031-00435&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>בורג נירוסטה M1.0 ופעמים; 4.0&nbsp;</td><td>MonotaRO, Hyogo, יפן</td><td>42617504</td><td>בורג נירוסטה לאלקטרודות BR</td></tr><tr><td>בורג נירוסטה M1.4&times; 3.0</td><td>MonotaRO, Hyogo, יפן</td><td>42617687</td><td>בורג נירוסטה לאלקטרודות ועוגנים g / r</td></tr></tbody></table>

הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

פיקוח על הדינמיקות פיזיולוגיים של המוח ושל רקמות היקפיים הוא הכרחי עבור כתובות מספר שאלות לגבי איך הפקדים המוח הגוף פונקציות ומקצבים ואיברים פנימיים כאשר חיות נחשפים אתגרים רגשיים ושינויים שלהם סביבות חיים. באופן כללי הניסויים, אותות של איברים שונים, כגון המוח והלב, נרשמים על ידי מערכות הקלטה עצמאיות הדורשים מספר התקני הקלטה והליכים שונים לעיבוד קבצי הנתונים. מחקר זה מתאר שיטה חדשה בו זמנית יכול לפקח biosignals חשמל, כולל עשרות שדה מקומי פוטנציאל מרובות אזורים במוח, electrocardiograms המייצגים את קצב הלב, electromyograms המייצגים ערים / בשינה, להתכווצות שריר הנשימה אותות, בעכברוש נעה בחופשיות. תצורת הקלטה של שיטה זו מבוססת על מערך מיקרו-כונן קונבנציונליים עבור שדה מקומי קורטיקלית פוטנציאליים הקלטות בו עשרות אלקטרודות המשתכנים, וכל האותות המתקבלים האלקטרודות משולבים יחיד לוח חשמל רכוב על ראשה. . הנה, מערכת הקלטה זו שופרו כך אותות האיברים היקפיים מועברים גם לוח חשמל ממשק. בניתוח יחיד, אלקטרודות קודם בנפרד מושתלים לתוך חלקי גוף המתאים ואת אזורי המוח היעד. הקצוות הפתוחים של כל האלקטרודות ואז הולחמו על ערוצים בודדים של הלוח חשמל מעל ראשה כך כל האותות ניתן לשלב את לוח חשמלי יחיד. חיבור לוח זה מכשיר הקלטה מאפשר עבור האוסף של כל האותות במכשיר אחד, אשר מפחית את עלויות ניסיוני ומפשטת עיבוד נתונים, כי כל הנתונים יכולות להיות מטופלות באותו קובץ נתונים. טכניקה זו יסייע להבנת ה"מפה neurophysiological של השיוכים בין מרכזי והיקפי איברים.

בשיטה זו ניתן ללכוד בו זמנית הביו-חשמליות אותות באיברים רבים המייצגים את הפעילות העצבית במוח, קצב הלב, קצב נשימה, התכווצויות שרירי השלד (איור 1). איור 4 מספק נציג את ההקלטה של עכברוש נעה בחופשיות זה היה שיחור מזון בחופשיות בתוך קופסה מלבנית (25 × 40 ס מ2). ערכת הנתונים לדוגמה כולל מעברים התנהגותית טיפוסי נע בין נח הברית. קשת כוח היה מחושב של עקבות LFP בהיפוקמפוס על ידי ניתוח דיסקרטית. האות BR הקליטה של...

מחקר זה מציג שיטה עבור ההקלטה סימולטני של שדה מקומי פוטנציאל המוח, electrocardiograms, electromyograms, ונשימה אותות של חולדה נעה בחופשיות. טכניקה זו, אשר מפחית את עלויות ניסיוני ומפשטת את ניתוח הנתונים, יתרום להבנה של אינטראקציות בין המוח לבין איברים היקפיים בגוף.

הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, Electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

המטרה הכוללת של השתלה כירורגית זו של אלקטרודות היא להקליט אותות ביו-חשמליים מרכזיים והיקפיים בו זמנית מחולדה הנעה בחופשיות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום מדעי המוח, כגון זיכרון, קוגניציה, רגש ואינטראקציות מוח-גוף. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמכשיר הקלטה יחיד אוסף את כל האותות הביו-חשמליים ממגוון רחב של אזורי גוף.הרעיון לשיטה הזו עלה לנו לראשונה כששמנו לב שפעילויות שרירים ולב מיוצגות שתיהן על ידי אותות חשמליים שדומים לאותות חוץ-תאיים במוח. לכן חשבנו שניתן להקליט את כל האותות על ידי מכשיר הקלטה יחיד ורב-ערוצי. כדי להתחיל, הכינו מערך מיקרו-כונן סטנדרטי להקלטות LFP בקליפת המוח.השאר לפחות שישה חורי מתכת פתוחים על לוח ממשק אלקטרודה עבור ערוצי האיתות. לאחר מכן, צור שישה אורכים של חמישה סנטימטרים של חוט ביופלקס כדי לשאת את האותות. קלף כחמישה מילימטרים של ציפוי PFTE משני הקצוות.לאחר מכן, חבר חוט אחד לכל חור מתכת בלוח באמצעות סיכת זהב. לאחר מכן, צור שני אורכים של חמישה סנטימטרים של חוט אמייל, והלחם אותם לשני ערוצי ההארקה/ייחוס על הלוח. כדי לייצר את אלקטרודות האק"ג, חותכים שני אורכים של 16 ס"מ של חוט ביופלקס ומקלפים את 0.5 מילימטר הציפוי מקצה אחד ו-15 מילימטרים של ציפוי מהקצה השני.לאחר מכן, צרו כל קטע מופשט ארוך לעיגול בקוטר שני מילימטרים, ואבטחו את הלולאה בעזרת הלחמה. כדי ליצור את אלקטרודות ה-EMG, חותכים שני אורכים של שמונה סנטימטרים של חוט ביופלקס ומקלפים כחמישה מילימטרים של ציפוי משני הקצוות. כדי ליצור את אלקטרודות ה-BR, חותכים שני אורכים של שישה סנטימטרים של חוט ביופלקס ומקלפים כחמישה מילימטרים של ציפוי משני הקצוות של כל חוט.עבור כל אחת משתי אלקטרודות BR, הלחמו קצה אחד של כל חוט לראש בורג נירוסטה. כדי ליצור את אלקטרודות ההארקה/ייחוס, חותכים שני אורכים של שישה סנטימטרים של חוט אמייל. עבור כל אחת משתי האלקטרודות הייחוס לקרקע, הלחמו קצה אחד של החוט לבורג מעט גדול יותר.כעת יש לעקר את כל האלקטרודות, ואז לטפל בהן בתנאים סטריליים. כדי להתחיל, קבע חולדה מורדמת על גבה על כרית חום שטוחה. יש לספק בופרנורפין כמשכך כאבים, ולמרוח משחת עיניים למניעת יובש.לאחר מכן, נקו את החזה והצוואר עם קרצוף לסירוגין של 70% אתנול ובטאדין. לאחר מכן, עטפו את החיה כדי להשאיר רק את אזור החזה חשוף. ראשית, השתל את אלקטרודות האק"ג.התחל בחתך של שני סנטימטרים לאזור החזה המדיאלי. לאחר מכן, חשוף את השרירים הבין-צלעיים על ידי הפרדת שרירי החזה. כעת, תפור את טבעות האלקטרודות של ה-ECG לשרירים הבין-צלעיים.עשו זאת בחוזקה כך שהאלקטרודות יהיו מאובטחות מאוד ויהיה יחס אות לרעש גבוה. לאחר מכן, בצע חתך של סנטימטר אחד באזור הצוואר הגבי, והכניס את אלקטרודות האק"ג באופן תת עורי לחתך, והשאיר רפיון של חוט מתחת לעור כדי למזער את הלחץ הפיזי באלקטרודה. לאחר מכן, תפר סגר את החתך בחזה.לאחר מכן, מקם מחדש ואבטח את החיה כדי לחבר את אלקטרודות ה-EMG. הכנס קצה אחד של כל אלקטרודה תת עורית כסנטימטר אחד לתוך חתך הצוואר ולשרירי הצוואר. לאחר מכן, תפר את האלקטרודות הללו במקומן.לאחר השתלת האלקטרודות, אבטח את החולדה למכשיר סטריאוטקסי. לאחר מכן, גלחו ונקו את הגולגולת, והתחילו את השתלת המערך בחתך של שלושה סנטימטרים לאורך קו האמצע מהנקודה שבין העיניים לצוואר. בעזרת מקדחה מהירה, הכינו זוג קרניוטומיות עגולות בקוטר של 0.7 עד 1.0 מילימטרים מעל נורת הריח, שהיא 11.0 מילימטרים קדמית ומילימטר אחד דו צדדי לברגמה.לאחר מכן, השתלו את שתי אלקטרודות ה-BR עמוק מספיק כדי שקצות הברגים יוכלו ליצור מגע עם המוח, שעומקו כשני מילימטרים. השתמש בין שש לשמונה סיבובים מלאים של הבורג. לאחר מכן, בצע זוג נוסף של קרניוטומיה מעל קליפת המוח הקדמית, 2.7 מילימטרים קדמיים ו -2.7 מילימטרים דו-צדדיים לברגמה.לתוך החורים האלה, אבטחו את שתי אלקטרודות ההארקה/ייחוס כך שגם הן פשוט יגעו במוח בעומק של כ-1.6 מילימטרים. זה לוקח ארבע עד חמש סיבובים מלאים של הבורג. כעת, תכננו קרניוטומיה מעגלית גדולה בקוטר של כ -2.0 מילימטרים מעל ההיפוקמפוס, 3.8 מילימטרים אחוריים ו -2.5 מילימטרים דו צדדיים לברגמה.לאחר מכן, צרו שישה עד שמונה חורים בגודל 1.0 מילימטר באזור שיקיף את הגולגולת. לתוך כל אחד מהחורים הללו, השתלו את ברגי העיגון. לאחר מכן, בצע את הגולגולת המתוכננת בין הברגים.מעל החור הגדול, מקם את מערך המיקרו-הנעה האינטגרטיבי כך שקצה הצינורית יהיה ממש מעל הגולגולת הגדולה. מלאו את חלל הרווח בין קצה הצינורית למשטח המוח בכ-100 מיקרוליטר של אפוקסי דו-חלקי. במהלך חמש הדקות הבאות, הניחו לתערובת להפוך לג'ל שקוף.לאחר מכן, כסו את הצינורית, אלקטרודות BR, אלקטרודות הארקה/ייחוס וברגי העיגון במלט דנטלי. מרחו כחמישה מילימטרים של מלט מבלי לכסות את הקצוות הפתוחים של BR או אלקטרודות קרקע/ייחוס. כעת, הלחמו את כל הקצוות הפתוחים של האלקטרודות למקום בו הם מתחברים ללוח.לאחר מכן, כסו את החלק התחתון של מערך המיקרו-הנעה האינטגרטיבי ואת כל חוטי האלקטרודות במלט דנטלי. חשוב לכסות לחלוטין את חוטי האלקטרודה כך שהחולדה לא תוכל לגרד אותם לאחר ההשתלה. כעת, אפשרו לחולדה להתאושש.לאחר השבת ההכרה המספקת כדי לשמור על שכיבה על החזה, שיכנו אותו לבד ללא חברים לכלוב, ותנו לו גישה חופשית למזון ומים. לאחר הניתוח יש לקדם בהדרגה את הטטרודות על ידי קידום הברגים מדי יום. ברגע שהטטרודות צמודות לאזורי מוח המטרה, הניחו להן להתיישב למשך כמה ימים, שבמהלכם האותות יתייצבו.באמצעות השיטות המתוארות, ניתן ללכוד אותות ביו-חשמליים מהמוח, הלב, הריאות ושרירי השלד בו זמנית ולתאם. לדוגמה, חולדה שנעה בחופשיות ועוברת התנהגות חיפוש מזון מספקת מערך נתונים עם מעברים בין מצב פעיל למנוחה. ספקטרום הספק חושב מעקבות LFP בהיפוקמפוס באמצעות ניתוח גלים.אות ה-BR שנרשם משטח הפנים של נורת הריח שימש להערכה גסה של השינויים היחסיים בתדירות הנשימה, כגון אלה המתרחשים במהלך התנהגות רחרוח חקרנית. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שלוש שעות אם היא מבוצעת כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי המוח לחקור את הקשר בין האיברים המרכזיים וההיקפיים עם רזולוציה זמנית גבוהה במכרסמים.

simultaneous-recordings-cortical-local-field-potentials

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

פיתחנו שיטת הדמיה בתהודה מגנטית תפקודית זמנית הקלטה אלקטרו במוח מכרסם, המספקת פלטפורמה חקירת הקשר בין הפעילות העצבית ואת רמת חמצון הדם תלוי אות (BOLD) MRI.

FMRI Electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים

סרטון זה מדגים את ההליך המפורט להכנת חולדה מורדמת להקלטות אלקטרופיזיולוגיות של פעילות מוחית מאתרים מרובים. הקרקפת מנותחת כדי לגשת לגולגולת, וחורים נקדחים במקומות מדויקים כדי להתקין ולאבטח אלקטרודות. אלקטרודות מיקרו-חוט טונגסטן מוכנסות לאחר מכן למיקום היעד כדי להקליט את הנתונים.

In Vivo רישומים אלקטרופיזיולוגיים של פעילויות מוחיות מאתרים מרובים בחולדות

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.

שיטת מערך מיקרו-כוננים להקלטה אלקטרופיזיולוגית מאזורי מוח מרובים

סרטון זה מדגים את ההליך להקלטות בו-זמניות של אלקטרואנצפלוגרפיה מקומית (EEG) ופוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) בחולדה מורדמת. התהליך כולל הכנת החולדה והצמדת אלקטרודות מעוררות לכריות השפם שלה. אלקטרודת עכביש EEG ממוקמת על גולגולת החולדה לצורך מדידות EEG על פני השטח. במקביל, מיקרואלקטרודה רב-ערוצית מוחדרת לאזור מסוים במוח דרך חור בגולגולת כדי לרשום פעילות עצבית מאזור מקומי במוח.

הקלטות פוטנציאליות אלקטרואנצפלוגרפיות ומקומיות בו-זמנית בחולדה מורדמת

הסרטון מדגים הקלטה של אותות אלקטרואנצפלוגרם (EEG) מגורי חולדות הנגרמים על ידי התקפים. קחו גור שנע בחופשיות עם אלקטרודות המחוברות למערכת איסוף נתונים. רעלן עצבי מנוהל כדי לגרום להתקפים אפילפטיים, ופעילות ההתפוצצות החשמלית המתקבלת מנוטרת באמצעות אות EEG.

רישום התקפים מושרים באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה בגורי חולדות הנעים בחופשיות

כאן, אנו מציגים טכניקה חדשנית שנועדה להקליט electroencephalography (EEG) בחופשיות נעורים אפילפטיים נעורים באופן חופשי ולתאר את הנהלים שלה, תכונות, ויישומים. שיטה זו מאפשרת אחד להקליט EEG במשך יותר מ 1 בשבוע.

הקלטה EEG בחופשיות העברת חולדות neonatal בשיטת רומן

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה עבור הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם (EEG) ו- multi-למינריות שדה מקומי פוטנציאל עכברוש anesthetized. חור burr בתלמידים הגולגולת עבור הכניסה של microelectrode מוצג לייצר עיוות זניח של האות EEG.

הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם ופוטנציאל שדה מקומי במכרסם

פיתחנו שיטה רשומות בו-זמנית גם electrocorticography וגם שדה מקומי פוטנציאל בתגובה לגירויים לייזר nociceptive לנוע בחופשיות חולדות. טכניקה זו מסייעת ליצור מערכת יחסים ישירה של אותות electrocortical mesoscopic ואת רמות מאקרוסקופית, אשר מקלה על החקירה של nociceptive מידע לעיבוד במוח.

הקלטות סימולטני של פוטנציאל שדה מקומי קורטיקליים ו- Electrocorticograms בתגובה לגירויים לייזר Nociceptive לנוע בחופשיות חולדות

כאן, אנו מתארים הכנה הקלטה בו זמנית של אלקטרוקרדיוגרם ואת לחץ הדם התוך עורקי (BP) בחולדות ניסיוני, אשר ניתן לעשות עם ציוד סטנדרטי במתקנים בעלי חיים, ניתן להחיל על פיזיולוגית או תרופתי מחקרים לחקור מנגנונים פתוגניים או טיפולית ברפואה לב וכלי דם.

ההקלטה סימולטני אלקטרוקרדיוגרם ודם פולשנית בלחץ מדידה בחולדות

כאן, אנו מציגים שתל ייחודי הניתן להדפסה בתלת-ממד עבור חולדות, בשם TD Drive, המסוגל להקליט אלקטרודות תיל סימטריות דו-צדדיות, כיום בעד עשרה אזורי מוח מבוזרים בו זמנית.

כונן TD: שתל פרמטרי בקוד פתוח לרישומים אלקטרופיזיולוגיים רב-אזוריים בחולדות מתנהגים וישנים

פרוטוקול זה פותח כדי ליצור מערכת אמינה ונגישה לרישום EEG של מכרסמים הנעים בחופשיות.

פרוטוקול חסכוני וזעיר פולשני לרישום אלקטרואנצפלוגרפיה כרונית מרובת אתרים בעכברים הנעים בחופשיות

למדו שיטה לרישום בו-זמני של פוטנציאלים שדה מקומיים, אותות לב, שרירים ונשימה בעכברוש נע בחופשיות. השיטה משפרת הבנה של אינטראקציות מוח-איברים היקפיים ומפשטת ניתוח נתונים.

הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, Electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות

גלה סרטונים נוספים