Ad alta densità elettroencefalografico Acquisizione in un modello di roditore Utilizzando risorse a basso costo e open-source

L'obiettivo generale di questa metodologia è quello di dimostrare un protocollo alternativo a basso costo per la costruzione e la registrazione da un array di elettrodi transcranici cronici ad alta densità. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nelle neuroscienze, come l'organizzazione su larga scala delle reti neuronali e le caratteristiche spaziali e temporali delle risposte evocate sensoriali. I principali vantaggi di questa tecnica sono il basso costo, la riproducibilità e la facilità di personalizzazione specifica dell'esperimento.

Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulle complesse analisi dei dati elettroencefalografici, la sua applicazione è ideale per studi in anestesiologia, epilessia e neurobiologia del sonno. Per realizzare il copricapo, inizia isolando i perni di un mattone a spillo due per cinquanta con uno strato molto leggero di smalto per unghie. Quindi, con un paio di pinzette, rimuovi ogni ottava fila di spilli spingendo l'estremità del recipiente attraverso il mattone.

Una volta che lo smalto si è completamente asciugato, rimuovere il rivestimento dalle punte degli spilli con un panno e acetone. Quindi, usando una lama di rasoio o un tronchese, taglia i blocchi per creare mattoni a spillo due per sette. Due di questi mattoni funzioneranno come elettrodi EEG transcranici.

Successivamente, da ciascuna estremità di un mattone due per cinquanta, preparare due mattoni pin uno per due per registrare il segnale EMG utilizzando lo stesso processo. Ogni mattone uno per due dovrebbe mantenere uno dei lati lisci esterni del mattone due per cinquanta. Per completare le due metà dell'intera matrice, allineare i fori dei perni uno per due e i perni di un mattone con la fila più posteriore di perni di un mattone due per sette.

Quindi, utilizzare una resina epossidica bicomponente per fissare le loro superfici lisce e rinforzare la connessione con altra resina epossidica, se necessario. Lascia che le due metà si induriscano per una notte. Per realizzare due fili EMG toracici, inizia con un filo d'argento isolato di 3 cm.

Rimuovi 1 cm di isolamento da un'estremità e aggiungi due anelli sul filo nudo avvolgendolo attorno a un paio di pinzette. Quindi rimuovere 25 mm di isolamento dall'altra estremità. Ora, crea i due fili EMG cervicali simili, iniziando con un filo da 1,5 cm.

Da ciascuna metà del copricapo, rimuovere il perno laterale nella fila anteriore più lontana, poiché questo perno non entrerà in contatto con i tessuti pertinenti. Per fissare i fili, tagliare i perni dei mattoni uno a due a 3 mm dalle loro punte. Quindi saldare un filo EMG cervicale al perno anteriore e un filo EMG toracico al perno posteriore.

Prima di procedere, utilizzare un multimetro in modalità continuità per assicurarsi che ogni pin sia isolato elettricamente. Collegare i cavi a diverse combinazioni di pin e se una coppia è accoppiata elettricamente, lo strumento emetterà un segnale acustico. Una volta asciutti, piegare i fili EMG fino a quando non sono paralleli all'asse AP con uno spostamento laterale minimo.

Quindi coprire i giunti saldati con lo smalto per unghie. Ora, regola le lunghezze dei perni usando tronchesi e l'aiuto di un atlante cerebrale. Trova il pin la cui distanza ventrale dal bregma sarà la maggiore.

Non tagliare questo perno, ma tagliare tutti gli altri perni rispetto a questo perno. Per completare i copricapi, coprire tutte le punte degli spilli con una soluzione d'argento utilizzando una penna applicatore. Per preparare un adattatore, iniziare con un connettore nano maschio a doppia fila a 36 posizioni.

Per prima cosa, affila i fili del connettore fino a una lunghezza uniforme di 2 cm. E poi spellare 2,5 mm di filo dall'estremità di ciascun filo. Infine, lega insieme i fili di filo sottile e taglia l'isolamento spellato dal filo stagnato.

Quindi, creare un connettore maschio-maschio corrispondente al copricapo da un blocco di pin due x cinquanta con intestazione con-strip. Come prima, prepara due due per sette e due due per uno. Ora, saldare uno dei fili di terra dal nano-connettore al pin che si trova 0,6 mm anteriormente e 1 mm lateralmente al bregma.

Questo pin funge da riferimento e da terra quando si utilizza un chip amplificatore RHD 2132. Quindi, saldare i fili del nano-connettore stagnato sullo stesso lato della connessione del pin di terra. Poiché ogni filo viene mappato su un canale specifico, consultare un diagramma della mappa dei canali dello stadio di testa dell'amplificatore e mappare i canali.

Una volta che tutti i fili sono saldati al rispettivo pin, tagliare tutti i fili inutilizzati. Quindi, utilizzare un voltmetro per assicurarsi che ogni pin sia isolato elettricamente dagli altri. Una volta confermato l'isolamento elettrico, applicare uno strato sottile di smalto per unghie attorno a ciascun giunto di saldatura per isolare ulteriormente ogni pin.

Quindi, utilizzando una resina epossidica in due parti, rinforzare il nano-adattatore corrispondente agli array di pin bilaterali sui mattoni maschio-maschio. Non ci può essere un eccesso di resina epossidica sulle parti mediali degli adattatori, in quanto ciò impedirà che le cuffie vengano collegate contemporaneamente. Per una maggiore durata, epossidicare la base del nano-connettore.

Assicurarsi di coprire tutti i giunti di saldatura con resina epossidica. Una volta che la resina epossidica si è asciugata, confermare la mappatura dei canali utilizzando le misure di impedenza. Dopo che il mouse è stato posizionato in modo sicuro e il bregma è stato definito come l'origine del sistema di coordinate stereotassiche, livellare il cranio nell'asse laterale mediale e nell'asse posteriore anteriore.

Quindi, utilizzando una micro punta da trapano da 0,5 mm di diametro, praticare dei fori a 1,3 mm di distanza e a 1 mm dalla linea mediana, iniziando da 3,3 mm anteriormente alla bregma e finendo a 4,5 mm dalla parte posteriore della bregma. Fai due righe bilateralmente. Quindi, praticare dei fori su entrambi i lati della linea mediana a 1,3 mm di distanza, iniziando 2 mm anteriormente alla bregma e terminando 4,5 mm posteriormente alla bregma.

Ora, impianta i copricapi. Con una pinza diritta, preparare i tunnel dei fili EMG per i fili EMG toracici. Dalla parte posteriore del topo, scavare un tunnel a 2,5 cm sotto la pelle e posizionare i fili EMG nella cavità.

Quindi, manovrare il mattone EEG con una pinza curva in modo che i perni si allineino con i fori della bava. Applicare una leggera pressione e muovere i perni nel cranio. L'EEG sarà stabile una volta inserito correttamente.

Quindi, regolare i cavi EMG nelle loro posizioni finali. Una volta posizionato, preparare una miscela uno a uno di metacrilato di metile con il suo composto reticolante. Quindi, coprire il cranio esposto, le parti lucidate a chiodo degli elettrodi a spillo e la parte prossimale dei fili EMG con cemento.

Non coprire i recipienti femminili del copricapo e non infilare cemento nel pelo dell'animale. Una volta che il cemento si asciuga, la procedura di montaggio è completa. Rimuovi il mouse dal telaio stereotassico e lascialo recuperare monitorando i segni vitali.

Due settimane dopo l'intervento chirurgico, un mouse completamente recuperato può essere legato a un cavo di registrazione attraverso l'adattatore per l'assuefazione. Dopo che i topi si sono abituati, possono essere utilizzati negli esperimenti. Dopo aver collegato un mouse alla scheda di acquisizione tramite un adattatore, un amplificatore e un cavo di interfaccia standard, aprire il software di registrazione Open E-Fizz.

In esso, crea una catena di segnale del visualizzatore FPGA ritmico e LFP trascinando i moduli nella catena del segnale. Successivamente, ottenere valori di impedenza dell'elettrodo di 30,0 kilocampioni al secondo. Quindi selezionare la frequenza di campionamento desiderata per la registrazione.

I filtri possono anche essere trascinati nella catena del segnale, se lo si desidera. Continuare selezionando un percorso di salvataggio per i dati e la frequenza di campionamento desiderata. Quindi fare clic sulla finestra del visualizzatore LFP e premere il pulsante di riproduzione.

Ora, utilizzando il metodo di disegno per visualizzare l'EEG, regola la vista modificando l'ampiezza del segnale, la velocità di scansione e le impostazioni di tutti i filtri in uso. Una volta regolate tutte le impostazioni, inizia a effettuare le registrazioni. I dati sono stati raccolti da un topo che si muoveva liberamente impiantato con un copricapo EEG ad alta densità.

La registrazione EMG toracica contiene attività elettrica incorporata, originata dal cuore. L'EMG cervicale contiene informazioni sul tono muscolare. Le singole forme d'onda EEG corrispondono allo schema di mappatura dei canali.

Con questa registrazione è possibile calcolare la frequenza cardiaca del mouse misurando il tempo tra i picchi QRS elettrocardiografici. Allo stesso modo, è possibile misurare la frequenza respiratoria del topo calcolando la variabilità fasica del picco QRS man mano che la cavità toracica si espande e si contrae ad ogni respiro. Pertanto, questa configurazione consente l'acquisizione della polisonnografia murina.

Questa configurazione consente la mappatura corticale dei potenziali evocati visivi. Quando un impulso di luce di dieci millisecondi viene erogato solo all'occhio sinistro, le risposte classiche vengono registrate nella corteccia visiva primaria controlaterale, seguite da una risposta ritardata nella corteccia visiva secondaria controlaterale. Questo è facilmente visibile nei potenziali elettrici variabili nel tempo su tutta la superficie corticale nei controlaterali V1 e V2. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come costruire array di microelettrodi ad alta densità per un modello di roditore e registrare dall'array impiantato.

Una volta padroneggiata, le parti di costruzione e impianto di questa tecnica possono essere eseguite in due ore se eseguite correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di creare un corretto contatto con l'elettrodo epidurale senza penetrare nella dura. Il taglio dei perni e l'attenzione durante l'impianto dei copricapi creeranno le migliori possibilità di un contatto adeguato con gli elettrodi.

Buona Fortuna!