Un protocollo economico e minimamente invasivo per la registrazione dell'elettroencefalografia cronica multisito in topi che si muovono liberamente

Questo protocollo consente registrazioni EEG di topo di alta qualità, efficienti e minimamente invasive, rendendo accessibile il monitoraggio neurale a lungo termine per la ricerca preclinica. Le principali sfide della registrazione cronica dell'EEG sono l'instabilità dell'impianto e la longevità del cappuccio testa, il degrado del segnale, l'analisi massiccia dei dati e l'inaccessibilità di costosi sistemi commercializzati. Per cominciare, usa una presa USB tipo B femmina con cinque pin e saldala con un filo di iridio platino da 0,003 pollici.

Non usare il quarto pin, poiché è il pin di massa, e invece usa gli altri quattro pin per collegare gli elettrodi. Piega i perni di circa 45 gradi e avvolgi i fili attorno a ciascun perno due volte per garantire una connessione forte che non si stacca. Ora, applica una piccola quantità di pasta di flusso in resina da saldatura su ogni perno per pulire la superficie e rendere una saldatura efficace.

Poi, posiziona un piccolo pezzo di filo di saldatura su ogni pin. Usando un saldatore, sciogli il filo di saldatura per fissare permanentemente il filo di iridio di platino ai pin. Dopo aver confermato l'anestesia profonda, iniziare il ventilatore di ossigeno con isoflurano sul naso a una velocità dell'1,5% di volume per volume.

Ora, iniettate al topo carprofene a cinque milligrammi per chilogrammo per ridurre infiammazione e dolore. Iniettare dexametasone a 0,1 milligrammi per chilogrammo intramuscolare per ridurre l'infiammazione e il gonfiore cerebrale. Applica una pomata per gli occhi per evitare che gli occhi si secchino durante l'anestesia.

Dopo aver rimosso il pelo, pulire il lato dell'incisione sul cranio con etanolo al 70%, seguita da assorbenti di iodio e con una tecnica settica. Poi, usa un bisturi per fare un'unica incisione chiara al centro della testa. Taglia intorno all'incisione per esporre il sito dell'impianto dell'elettrodo, assicurandosi che i muscoli non siano esposti.

Lava la superficie del cranio con una soluzione di cloruro di sodio al 0,9%. Asciuga la superficie e strofina il cranio con cotton fiamps immersi in perossido di idrogeno. Usa un bisturi per rimuovere eventuali residui di tessuto connettivo sull'osso.

Dopo un minuto, lava nuovamente la superficie con una soluzione di cloruro di sodio al 0,9% e asciugala prima di forare. Usa un trapano per rendere ruvida la superficie del cranio e favorire l'adesione dell'acrilico. Misurare e segnare i siti di impianto dell'elettrodo nelle posizioni anteriori/posteriori, più due e meno quattro, e le posizioni laterali mediali, più o meno 1,5.

Forare la superficie del cranio con trapani da 1,4 millimetri e inserire quattro viti ossee da 1,5 millimetri nei punti perforati utilizzando cacciavite di precisione. Assicurati che le viti tocchino solo la superficie e non entrino nel cervello. Avvolgi i fili del connettore USB attorno a ogni vite due o quattro volte e taglia eventuali fili in eccesso.

Applica una piccola goccia di supercolla sulla parte superiore di ogni vite e lascia asciugare per rafforzare la connessione. Assicurati che il connettore sia posizionato al centro del cranio senza toccare il cranio o gli elettrodi. Poi, costruisci lentamente la testa usando cianoacrilato, applicando strati sottili per evitare il surriscaldamento dell'osso.

Usando cemento dentale, fissa una vite grande sulla superficie piatta del connettore per facilitare il collegamento dei cavi USB. Lascia asciugare il cappuccio per almeno due minuti prima di togliere il mouse dalla fase stereotassica. Metti il mouse su una borsa riscaldante e osservalo per 24 ore.

Trattare il topo con carprofene a cinque milligrammi per chilogrammo ogni 12 ore per sette giorni. Aspettare due settimane per lasciare crescere l'osso all'interfaccia acrilica prima di procedere con l'elettroencefalografia o la registrazione EEG. Registra il segnale EEG di ogni topo per un'ora, inclusi 30 minuti prima del trattamento con pentilenetetrazolo e 30 minuti dopo la somministrazione di 20 milligrammi per chilogrammo di pentilenetetrazolo.

Collega il cavo USB al connettore del mouse. Collega il cavo USB a un amplificatore differenziale a corrente alternata usando clip alligatore. Imposta il guadagno a 10.000 e filtra tra 0,1 e 250 hertz.

Campiona il segnale elettroencefalografico a 1.000 hertz. Registra le uscite dell'amplificatore simultaneamente sul computer e visualizza i segnali in tempo reale sull'oscilloscopio. Collega le uscite dell'amplificatore a un dispositivo USB per acquisizione dati e condizionamento del segnale collegato al computer.

Infine, registra il segnale EEG usando il codice Python e filtralo tra 0,1 hertz e 250 hertz visualizzando i dati. Gli elettrodi sono stati impiantati in 20 topi di fondo C57BL/6J, inclusi cinque topi di tipo selvatico con un tasso di sopravvivenza postoperatorio dell'85%, mantenuto fino a sei mesi dopo l'intervento. Le registrazioni EEG hanno catturato cambiamenti elettrofisiologici indotti dal pentilenetetrazolo, come dimostrato dall'aumento del numero di scariche interittali nei topi dopo l'iniezione di pentilenetetrazolo.

L'ampiezza delle scariche interittali dopo l'iniezione di pentilenetetrazolo era visibilmente maggiore su tre diversi elettrodi, come mostrato dalle tracce EEG rappresentative. Il nostro studio ha stabilito un sistema EEG semplice e stabile nei topi in movimento libero, mostrando registrazioni affidabili a lungo termine nelle scariche seriali e chiare. Questo protocollo fa progredire le neuroscienze fornendo registrazioni EEG a lungo termine accessibili in roditori in movimento libero, supportando studi più ampi sui disturbi cerebrali e sulle terapie.

Le ricerche future si concentreranno sul raffinamento del design degli elettrodi, sull'espansione delle registrazioni multi-regione e sull'integrazione dell'EEG con manipolazioni comportamentali, farmacologiche e genetiche.