ラット脳への無線双方向微小電極システムの移植

動物モデルを含むすべての手順は、地元の施設動物管理委員会とJoVE獣医審査委員会によって審査されています。

>1. 動物

1. ハウスオスの成体Wistarラット(200-250 g)を3〜4匹のグループで、手術前の少なくとも1週間、標準的な実験室条件下で順応させます。
2. 手術の2日後、ハウスラットをペアで。シングルケージを高いアクリル蓋で覆います。インプラントが詰まり、時間の経過とともに損傷したり不安定になったりするリスクが高まる可能性があるため、金属グリッドで作られた従来の蓋は避けてください。

2. 定位手術

1. 手術を始める前に、以下の機器と材料を整理して準備してください。
   1. 滅菌ハサミ、鈍い先端鉗子、へら、手術用バリカン、歯科用ドリル、綿棒からなる滅菌手術器具を入手してください。
   2. イソフルラン、キシロカイン、塩酸トラマドール、デクスパンテノール眼軟膏、3%過酸化水素、ポビドンヨード、70%エタノールなどの薬物や化学物質を入手してください。
   3. ステンレス製ネジ、アクリル樹脂、紫外線接着剤、キャッププロテクターなどの固定材料を入手してください。
   4. (i)記録用単電極(石英ガラス絶縁白金タングステン微小電極、先端形状円錐形、外径:80μm、先端円錐形、インピーダンス1kHz:500kΩ)または四極管(石英ガラス絶縁白金/タングステン4芯微小電極、外径:100μm、円錐先端、インピーダンス1kHz)からなる微小電極ユニットを求めます。 500-800 kOhm);(ii)刺激電極(白金/イリジウム線(白金90%、イリジウム10%)、芯径125μm、外径150μm、インピーダンス<10kΩ)をコンタクトプレートに連結し、(iii)白金線参照電極(軸径100μm;図 1A)。
   5. 水溶性接着剤で微小電極ユニットに接着された電極ホルダーを入手し、少なくとも2時間前に機能をテストします(図1B)。
   6. 差動プリアンプ、メインアンプ、および録音用のバンドパスフィルタアンプで構成される従来のテザーシステムを取得します。
   7. 手袋、加熱パッド、注射器、生理食塩水などの追加の材料を入手します。
   8. 家庭用ケージ(L x W x H:42 cm x 26 cm x 38 cm)を入手します。
2. 手順
   注:電極移植は、イソフルラン麻酔下での従来の定位手術中に行われます。
   1. 実験者が手袋、サージカルマスク、白衣を着用していることを確認してください。
   2. 動物を誘導室(イソフルラン4-5%、酸素流量1 L / min、持続時間~5分)に入れて麻酔を開始します。
   3. 鉗子で反射神経の喪失(尾とつま先の反射)をテストして、深部麻酔を確認します。
   4. 定位フレームの上切歯バーの周りに固定された麻酔マスクに動物の頭を置き、麻酔を調整します(イソフルラン2-3%、酸素流量0.7-0.8L / min)。
   5. 動物の頭部を定位装置に固定し、水平に位置合わせするには、イヤーバーと上切歯バーを使用します。
   6. 手術用バリカンまたはハサミを使用して手術野を剃り、ポビドンヨードで滅菌します。
   7. 低体温症を防ぐために動物を加熱パッドの上に置き、デクスパンテノールの眼軟膏で目を治療して乾燥を防ぎます。
   8. キシロカイン(0.3-0.4 mL、皮下、皮下)を術野の中央に注入します。
   9. 反射神経の喪失を再度テストします。
   10. 手術野の中央にメスで小さな切開(1.5cm)を行い、頭蓋骨を露出させます。皮膚をやさしく分離し、鉗子、はさみ、へらを使用して残留組織を取り除きます。
   11. 過酸化水素でコーティングされた綿棒を使用して頭蓋骨を慎重に清掃します。
   12. ステンレス製のネジを固定するために、頭蓋骨に4〜5個の小さな穴(4.7 mm)を開けます。
   13. 微小電極ユニット/電極ホルダーをプリアンプに接続し、定位マイクロマニピュレータに取り付けます(図1Bおよび1C)。
   14. 使用する動物に応じた脳地図からの座標を使用して、ターゲット領域の上の頭蓋骨に穴(約7 mm)をドリルします。本研究では、ブレグマを基準として、次の座標を使用して下丘に向けられた電極先端を配置します:前部/後部、-8.8 mm;内側/外側、1.5 mm;背側/腹側、3.5mm。
   15. 綿棒で血液を吸収します。
   16. 電極の先端がターゲット領域に到達するまで、微小電極ユニットを垂直に導入します。
   17. アースケーブルをステンレス製のネジに沿って、スキンの下に配置します。
   18. スパイクの活動を監視し、マイクロマニピュレーターで電極の位置を慎重に調整し、ターゲット構造の活動ニューロンのゾーンに到達するまで、スパイクソーティングに適したS/N比で神経活動を検出します。
   19. 微小電極ユニットを紫外線接着剤で頭蓋骨に固定し、コンタクトプレートとネジをアクリル樹脂で覆います。
   20. 生理食塩水(1 mL i.p.)とトラマドール(25 mg / kg、皮下)をそれぞれ注射して、脱水症を防ぎ、術後の鎮痛を確保します。.
   21. 水に浸したブラシを使用して、微小電極ユニットを電極ホルダーから外します。
   22. 麻酔を停止し、ラットを定位フレームから慎重に取り外します。プリアンプを微小電極ユニットから外します。
   23. 埋め込まれた微小電極ユニットのキャップ保護を接続し、実験手順中にのみ取り外します。

図 1: TWS微小電極ユニット。(1)単一電極/四極管の記録、(2)刺激電極、(3)電極ファイバー接続ボード、(4)フレキシブル接続ケーブル、(5)アース線、(6)コネクタボード、(7)TWSシステム用オスまたはメスコネクタ(A);プリアンプ(8)とホルダー(9)に接続されたTWS微小電極ユニット。(B)脳定位固定装置フレーム(C)に取り付ける準備ができています。