ポリイミドベースのマイクロ電極を用いて自由に動くマウスの高密度脳波録音
2011年1月11日
この記事では、我々は手術の手順を説明し、マウスモデルにおける高密度脳造影法（EEG）の買収のためのマウスの頭蓋骨で、極薄ポリイミドベースの微小電極アレイ（PBM -配列）の移植のためのヒントを処理。
こんにちは、韓国科学技術研究院神経科学センターGen Choice Laboratoryのミナ・リーです。本日は、ポリベースのマイクロ電極アレイを用いたマスモデルにおける高密度EGの状態を実演します。この手順には、器具のセットアップ、手術のための動物の準備、および立体毒性手術の実施が含まれます。
手術後、脳波記録を行い、データを分析します。さっそく始めましょう。手術を開始する前に、ステレオトキシックインスツルメントと必要なすべての材料をセットアップしてください。
環境はきれいでなければなりません。マウスを手術の準備をします。17週齢のベーシックシックスブラックシックスJ 1 29 s 4 S-V-J-A-Eハイブリッドマウスを使用して、今日の手術を実演します。
また、25g以上の重いマウスもお使いいただけます。1キログラムあたり120ミリグラム、ケタミン、およびキログラムあたり6ミリグラムの出口を含むカクテルのIP注射でマウスをアニズします。マウスの尻尾をそっとつまむか、またはつまんで、マウスが手術を進めるのに十分な深さまで麻酔されていることを確認します。
手術を開始するには、動物をステレオ毒性のある場所に取り付けます。エアバーをマウスコンネルに1つずつ入れて、しっかりと締めます。彼の頭にメタノールを塗り、それから彼の頭の奥を形作ります。
目の間から耳と頭蓋骨の間まで、前部の後部切開を行います。切開部を広げるために、マイクロクランプを使用してマウスで皮膚をつまみます。滅菌されたカットスワップで頭蓋骨から残っている組織または膜をすべて取り除きます。
マーキングペンを頭の上に置きます。BMA ラムダ ポイントをマークします。次に、マーキングペンを取り外し、古い最高のペンを使用してポイントに印を付けます。
まさに的を射ています。ポイントです。フィルム電極を頭の上に持ってきて、頭蓋骨にT水を一滴垂らします。
BMAをポリベストマイクロエレクトロアレイのオンタリオ州の5番目の層の中央に配置します。フィルムの内側から後まで、水やわらかい綿の交換で慎重にサブします。完全に乾くまで数分待ちます。
これにより、アドヒアランスが向上します。余ったスペースに油性ペンでペンマークを3つつけます。これらのマークは、ドリルで穴を開ける場所です。
穴を開けて内側に触れないように十分注意してください。3本の滅菌ラインステアリングネジを頭蓋骨に置き、非常線にしっかりと固定されるまで配置します。液体、液体、正確に歯科用セメントの厚いバッチを混合し、フィルム電極ネジと頭蓋骨の残りの部分を覆います。
別のバッチを作成し、それを使用して電極を完全に覆います。ネジのカバーを再度外して固定します。覚えておいていただきたいのは、この男はフィルム電極の下にいてはいけないということです。
コネクタプレーンの背面にテープが貼られたダブルサインを貼ります。丈夫な接着剤を使用して、頭蓋骨の中央にストラップとして硬い棒を置きます。今日の実験では、このスティックステップにカッティングスワブの先端を使用し、コネクタの位置をカッティングスポットの先端に接触するまで後方になるように操作します。
頭蓋骨とコネクタの間の距離は5ミリメートル以上である必要があります。強力な接着剤を追加して、コネクタプレーンをコットンスワップの先端に貼り付けます。残りのオープンエリアをアクリルulセメントで覆います。
セメント硬化後、クランプを取り外し、皮膚を攪拌します。マウスをパラスから取り外し、余分なスペースを覆います。アクリル歯科用セメントで、セメントと縫合部の周りに食べた抗生物質ナトリウムを塗布します。
マウスを自分のケージに入れ、回復のための5日間のリストをあげます。マウスをEEGに接続し、火を引いて、居住に1時間以上かかります。脳波記録を1時間行った後、ポリベースのマイクロ電極アレイを用いたマウスモデルで高密度脳波の取得を行いました。
この手順を実行するときは、フィルムエレクトロトライの厚さがわずか7マイクロメートルであるため、優しく取り扱うことを忘れないでください。A、電極を組み替えるときは水道水を一滴垂らす必要があります。この手順を省略すると、電極を簡単に回転させることができ、高粘度で作られたアクリルデンタルがフィルムの下に浸透しないようにすることができます。
記録後、メタンフェタミンラボを用いてオフライン解析を行い、マウスの脳活動を鮮明に可視化するために、いくつかの脳グラフを描画します。GBL注入後の代表的なマルチチャンネル脳波信号です。左側のパネルには、GBLインジェクション後の代表的なマルチチャンネルe信号が右側のパネルに表示されます。
平均パワータイム遅延、平均ピーク強度、発作発症の平均確率マップなどの脳トポグラフィーマップが提示されます。というわけで、これだけです。ご覧いただきありがとうございます。
概要
この記事では、マウスの頭蓋にポリイミドベースのマイクロ電極アレイ（PBM-アレイ）を埋め込む外科手術を説明し、マウスモデルで高密度なEEG取得を可能にします。
主要な研究要素
科学分野
- 神経科学
- 電気生理学
- バイオメディカルエンジニアリング
背景
- 高密度EEGは脳活動を研究する上で重要です。
- ポリイミドベースのマイクロ電極アレイは記録の品質に利点があります。
- 外科技術を理解することは、成功した埋め込みに不可欠です。
- マウスモデルは神経科学研究で一般的に使用されています。
研究の目的
- PBM-アレイ埋め込みの詳細な手術プロトコルを提供すること。
- マウスでの高密度EEG記録を容易にすること。
- 神経科学研究におけるデータ取得方法を強化すること。
使用された方法
- 外科用器具の準備と動物麻酔。
- 定位手術技術の実装。
- 超薄型マイクロ電極アレイの慎重な取り扱い。
- 手術後の回復とEEGデータ取得。
主要な結果
- マウスの頭蓋にPBM-アレイを成功裏に埋め込んだ。
- 手術後に高品質のEEG記録を得た。
- データ分析により重要な脳活動パターンが明らかになった。
- 慎重な外科技術の重要性を示した。
結論
- 記述された手順は高密度EEG取得に効果的です。
- マイクロ電極アレイの適切な取り扱いが重要です。
- この方法は脳活動分析の研究を進めることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
High-density EEG in freely moving mice enables mechanistic de-risking of neural circuit hypotheses by linking electrophysiological signatures to behavior in genetically tractable models. This approach supports target validation in neuropsychiatric drug discovery by providing quantitative, reproducible readouts of network activity relevant to disease mechanisms. The polyimide-based microelectrode array enhances signal fidelity and chronic recording capacity, improving predictive confidence in preclinical efficacy assessments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through correlation of EEG rhythms with specific behavioral states in disease-relevant models.
- Operational Value: Provides a standardized platform for functional target validation using large-scale neural activity as a phenotypic readout.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, multivariate EEG outputs suitable for assay development in CNS drug screening programs.
- Operational Value: Supports assay standardization through chronic, reusable electrode implants that reduce inter-session variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates translational biomarker identification by aligning mouse EEG signatures with human EEG correlates in neuropsychiatric disorders.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of target engagement and circuit modulation across preclinical study phases.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis generation through lead optimization by supplying dynamic, systems-level neural data that informs target selection and compound prioritization.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing how genetic or pharmacological manipulations affect large-scale brain network dynamics.
- Screening: Delivers high-dimensional, time-resolved EEG readouts that enhance compound screening resolution beyond single-neuron or bulk measures.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via spectral power, coherence, and seizure probability metrics derived from multichannel recordings.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies by capturing EEG phenotypes predictive of clinical outcomes in epilepsy and sleep disorder models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple CNS indication programs and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target mechanism through direct observation of network-level effects.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability of EEG experiments via standardized surgical protocols and chronic implant design.
- Strategic Value: Enhances go/no-go decision quality by providing objective, systems-level efficacy data early in the discovery pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying compounds with favorable network modulation profiles before costly preclinical investment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and microelectrode handling due to the array’s ultra-thin, bifurcated structure.
- Depends on access to electrophysiology instrumentation capable of high-density signal acquisition and synchronization with behavioral monitoring.
- Necessitates standardization of postoperative care and recovery timelines to ensure consistent signal quality across animals.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains and genetic backgrounds affecting skull thickness and surgical access.
- Limited by the technical challenge of preventing fluid permeation under the film electrode during dental cement application, as noted in the protocol.
