Name: 皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズム自由行動ラットからの同時録音 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 7 s
Description: 学ぶ 皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズムの同時記録法。自由行動ラットを用いて脳と末梢器官の相互作用を効率的に解析し、神経科学研究のコスト削減とデータ統合を実現します。

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この作品は、研こんにちはによって支えられた (17 H 05939; 17 H 05551)、中富財団とスズケン記念財団。

動物を対象とする手順のすべては、ケアとの動物の使用のための NIH のガイドラインに従って行われました。
1. 統合のマイクロ ドライブ アレイの準備
<ol><li>1,2,3他の所で記述として皮質 LFP 録音用マイクロ ドライブ アレイを作成します。1.2 に従ってバイオフレックス ワイヤに接続されている心電図、筋電図、BR チャンネルとして用電極インタ フェース ボード (EIB) に少なくとも 6 のまま金属の穴を開きます。</li>
	<li>長さの 5.0 cm 皮ポリテトラフルオロ エチレン (PTFE) を 6 個セットにバイオフレックス カットワイヤ ~5.0 mm の長さを持つすべてのワイヤー部分の両端のコーティングに各開いている金属穴 (心電図、筋電図、BR チャンネル) の 1 つにワイヤー部分の一端を接続、。 金のピンと EIB。</li>
	<li>2 つの 5.0 cm 部分にエナメル線をカットします。各 EIB (図 3を参照してくださいも以前論文12,13) の地面/参照 (g ・ r) チャンネルにこれらのワイヤの一方の端をはんだ付けします。</li>
	<li>心電図用電極、2 つの 16 cm 部分にバイオフレックス カットワイヤを備える。~5.0 mm 片側 (短い方の端)、もう一方の端 (長い方の端) 〜 15 mm の長さでこれらのワイヤーの部分の両端の PTFE コーティングをはがします。</li>
	<li>2.0 mm の直径をワイヤー リングを形成すると、ワイヤの長い方の端を曲げ、はんだ付けによるリングの形状を修正します。</li>
	<li>筋電図電極の作製、バイオフレックス ワイヤーの長さの 8 cm の皮 ~5.0 ミリメートルの長さとこれらのワイヤー部分の両端から PTFE コーティングをオフで 2 枚にカットします。</li>
	<li>バイオフレックス ワイヤーの長さの 6.0 cm 皮 ~5.0 の長さとこれらのワイヤーの部分の両端のエナメル コーティングをオフで 2 個に切口の BR 電極、準備の mm はんだステンレス鋼ねじ (幹径の頭にこれらのワイヤーの作品のそれぞれの一方の端計: 1.0 mm、茎の長さ: 4.0 mm)。</li>
	<li>(Gr) の地面/参照電極の作製、カットの長さの 6.0 cm 皮 ~5.0 ミリメートルの長さとこれらのワイヤーの部分の両端のエナメル コーティングをオフで 2 個にエナメル線半田ステンレス st の頭にこれらのワイヤーの部分のそれぞれの一方の端うなぎネジ (茎の直径: 1.4 mm、茎の長さ: 3.0 mm)。</li>
	<li>ガスはすべての電極とステンレス ボルトを消毒、クリーンな空間でこれらを維持します。</li>
</ol>2. 心電図・筋電図電極の注入
メモ: は、滅菌手袋、オートクレーブ器を用いた無菌法による手術のすべての手順を実行します。切開の作成を含むすべての手順については、前に、70% エタノールで皮膚を殺菌し、手術用ドレープを使用して切開をカバーします。
<ol><li>麻酔を修正 (1.0 3.0% イソフルラン ガス) ラット フラット熱パッドの裏面。ブプレノルフィンを鎮痛薬として与えます。獣医軟膏を乾燥を防ぐためにラットの目に配置します。皮膚の表面をきれいに betadine を使用します。</li>
	<li>内側胸の地域で ~2.0 cm の切開を行います。胸の筋肉を分離することによって肋間筋を公開します。肋間筋に ECG 電極のリングを縫合します。</li>
	<li>熱パッドを動物の胃を修正します。背側頸部に ~1.0 cm の切開を行います。</li>
	<li>胸部切開皮下心電図電極を挿入します。背側頸部に両端をスライドさせ、首の切開からそれらを引き出します。胸部切開部を縫合します。</li>
	<li>筋電図電極を皮下首切開 ~2.0 センチメートルの長さのそれぞれの一方の端を挿入します。縫合によって首の筋肉の筋電図電極を修正します。</li>
</ol>3. 統合マイクロ ドライブ アレイと BR 電極の注入
<ol><li>脳定位固定装置のラットを修正します。頸部に目の間のポイントから正中線に沿って頭の上 ~3.0 cm の切開を行います。頭蓋骨を公開します。</li>
	<li>直径 0.7 〜 1.0 mm 11.0 mm 前方と 1 mm の嗅球上の 2 つの円形 craniotomies 両側に加える前高速ドリルで。インプラントの頭蓋骨の 2 BR 電極までネジ茎の先端が脳の表面に付着した.</li>
	<li>前に両側の 0.7 〜 1.0 mm 以上前頭皮質 2.7 mm 前方と 2.7 mm の直径を持つ 2 つの円形 craniotomies を加えます。ネジ幹の先端が脳の表面に接続されるまでは、頭蓋骨の 2 つの g/r 電極をインプラントします。</li>
	<li>周辺に大規模な開頭術 6 ~ 8 直径 1.0 mm の穴を作る。インプラント アンカーのネジ (茎の直径: 1.4 mm、茎の長さ: 3.0 mm) 頭蓋内。</li>
	<li>前に二国間の 3.8 mm 後方に, と海馬の上 ~2.0 mm、2.5 mm の直径の円形開を加えます。ドライブ アレイのカニューレ先端は大きな開頭の上にあるような統合のマイクロ ドライブ アレイを配置します。</li>
	<li>2 つのソリューション、すなわち~ 100 μ L とカニューレ先端と脳の表面との間のギャップ スペースを埋める。、0.5% (質量) アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウム 10% (質量)。 注: このプロセス 〜 5 分、2 つのソリューションが頭蓋骨上で混合後透明なゲルを形成します。</li>
	<li>カニューレ、BR 電極、g ・ r 電極をカバーし、0.5 cm. の厚さで歯科用セメント アンカーねじが注意していないこの段階でセメントを BR と g/r 電極の開いた端部をカバーします。</li>
	<li>EIB に以前接続されていた個別のワイヤの先端に心電図、筋電図、BR と g/r 電極の開いた端部をはんだ付け (1.2 と 1.3 の手順を参照してください)。</li>
	<li>統合マイクロ ドライブ アレイと歯科用セメントとのすべての電極線の下の部分をカバーしてください。いるラット注入した後それらを傷つけることはできませんすべての電極ワイヤを完全に覆われていることを確認します。</li>
	<li>胸骨の横臥を維持するために十分な意識を取り戻した後、透明なプレキシ グラス ホーム cag に動物を戻り、水や食料を無料で独自にそれを維持します。手術後、抗生物質 (ゲンタマイシン) と動物を扱います。</li>
	<li>手術後に、毎日の観察と動物を監視します。正しく歩くことと彼らは、実験者はマイクロ ドライブ アレイを触れたときにないキーッか確認します。</li>
</ol>4.生体内での録音
注: すべての信号が増幅され、2 kHz でサンプリングと帯域通過フィルター (0.1 - 500 Hz) をユニット活動 (30 kHz でサンプリングとバンドパス フィルター (500-6 kHz)) を除く。
<ol><li>統合のマイクロ ドライブ アレイの EIB を録音デバイスのパッチアンプ用アダプターに接続します。</li>
	<li>手術後の数週間のネジを回して、管の四極管を進めます。管の四極管が対象脳領域に隣接する、安定した録音のための数日の期間の領域に、管の四極管を解決します。</li>
	<li>動物は記録室で自由に移動しながら電気信号を監視します。</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>

著者が明らかに何もありません。

周辺のアクティビティ レベルと副の脳の変調を理解するため、逆に、大規模な複数の部位から電気の生体情報を同時にキャプチャする方法を記録が必要です。本研究の説明、手術は、脳の局所電界電位、心拍数、筋肉構造とに使用される記録システムに改善されてきた呼吸率の大きさを監視記録システム脳組織の細胞外の録音。このシステムは、統合マイクロ ドライブ配列の単一 EIB に脳と末梢器官からの電気信号を収集します。いくつかの時間がかかると統合マイクロ ドライブ アレイの準備には術前に少なくともいくつかの時間を開始してください。ここでは、ドライブ アレイに脳局所電界電位を記録するため管四極管が含まれていますが、これらの電極の両端は、正しくはんだ付けする場合、EIB を他の種類の金属の電極は、プラチナ、タングステン電極などを取り付けることが。次のプロトコルで手術、経験豊富な実験者は 2-3 時間以内のすべての手順を完了することができるされています。
このプロトコルの中で重要なステップは、筋電図と心電図の電極では特に組織に電極の配置です。いくつかのトレーニングの繰り返しは、安定した録音を取得する必要があります...

中枢神経系は様々 な環境変化に対応した身体の状態を制御し、このコントロールは、通常、心拍数、呼吸数と筋収縮の変化として表されます。ただし、いくつかの研究は、このような末梢の生理的要因が皮質活動に関連付けられている方法をテストしています。この問題を解決するには、は、中枢および末梢組織から電気の生体情報を監視するための大規模な記録方式が必要です。大脳皮質では、ローカル フィールド (LFP) シグナル細胞外皮質組織1,2,3に挿入される電極によって記録されます。ラットやマウスなどの小型哺乳類の皮質領域から複数の LFP 信号を同時に記録するには、多くの研究は、マイクロ ドライブと呼ばれる特注電極アセンブリの様々 なタイプを開発しました。従来のマイクロ ドライブは (これは通常管四極管) 電極、ネジや電極対応コア ボディと金属の穴に対応する電気的インタ フェース ボード (EIB) の中間部分に接続されている金属製のネジから成る(図 1図 2、および図 3) 電極の開いた端部を接続します。この電極アセンブリ多くの電極を数日から数週間、もちろん脳に挿入の深さをコントロールすることが可能でき、動物は様々 な挑戦として、神経活動を長期的な慢性的な記録の実施行動のタスク。末梢器官のハートビート信号はや4,エリア65,の心、周りに注入されている電極の組み合わせによって心電図 (Ecg) として記録され、骨格筋の信号を記録電極で筋電図 (筋電図) として筋組織7,8,9に挿入されました。単一ユニットの録音10,11で嗅球の電気信号と呼吸 (BR) との関係を調べた。従来の録音システムでさまざまな組織からこれらの信号によってキャプチャされた独立した録音デバイス追加実験システムが正確にこれら複数のデバイスを同期する必要があることを意味同時脳体信号の録音。このシステムは、この問題を克服するために開発されました。このシステムでは、心電図、筋電図、呼吸のリズムを反映する嗅球からの電気信号など末梢の器官から記録されたすべての電気信号が単一のマイクロ ドライブ アレイ1,2 に統合します。 ,3, ここで統合のマイクロ ドライブ アレイと呼ばれます。このシステムは 1 つだけマルチ チャンネル記録装置を必要とし、任意の従来のマイクロ ドライブの配列に適用されます。この手法の利点はそれにより信号のすべてが同じタイプのデータとして記録されるのでより便利なデータ処理のため特別なデバイスまたは複数のデバイスの録音時間に合わせてトリガー信号を必要としないことです。この手法は、中枢および末梢の器官間のアソシエーションの神経生理学的相関の理解に役立ちます。本技術に関連する手順をについて説明します、ラットから得られる代表的なデータセットを提示します。

<table><tbody><tr><td>FEPフックアップワイヤー撚り線ステンレス鋼&nbsp;</td><td>Cooner Wire Company, Chatsworth, CA</td><td>AS 633</td><td>Bioflex wire</td></tr><tr><td>EIB-36-PTB</td><td>Neuralynx, Inc., Bozeman, MT</td><td>EIB-36-PTB</td><td>EIB</td></tr><tr><td>Cereplex&nbsp;Mブラック</td><td>ロック&nbsp;Microsystems、ユタ州</td><td></td>ソルトレイクシティ <td>デジタルヘッドステージ</td></tr><tr><td>Cereplex Direct&nbsp;</td><td>ブラックロック&nbsp;Microsystems, Salt Lake City, UT</td><td></td><td>Data acquisition system</td></tr><tr><td>UEW polyurethane magnet wire</td><td>Oyaide.com, Tokyo, Japan</td><td>UEW 0.14mm 20m&nbsp;</td><td>エナメル線</td></tr><tr><td>SD-102</td><td>成重</td><td>SD-102</td><td>高速ドリル</td></tr><tr><td>ミニモ ONE SERIES ver.2</td><td>(株)ミニター</td><td>C2012</td><td>ハイピードドリル 電源&nbsp;</td></tr><tr><td>Provinice 250 mL</td><td>Shofu Inc., Kyoto 213620136</td><td></td><td>歯科用セメント</td></tr><tr><td>小動物用麻酔器&nbsp;</td><td>バイオマシナリー、千葉、日本</td><td>TK-7</td>麻酔<td>器&nbsp;</td></tr><tr><td>ブプレノルフィン塩酸塩</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td><td>B7536-1ML</td><td>Analgesic</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>DS Pharma Animal Health, 大阪, 日本&nbsp;</td><td>イソフル 250mL</td><td></td></tr><tr><td>ワセリン ホワイト&nbsp;</td><td>和光純薬工業株式会社(〒</td><td>224-00165</td> 大阪府大阪市)<td>獣医軟膏&nbsp;</td></tr><tr><td>&nbsp;アルギン酸ナトリウム</td><td>Nacalai tesque (京都府京都市)</td><td>31131-85</td><td></td></tr><tr><td>塩化カルシウム二水和物</td><td>和光純薬工業(株) (大阪府大阪市</td><td>) 031-00435&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ステンレス鋼ネジM1.0&times;4.0;&nbsp;</td><td>MonotaRO、兵庫県、日本</td><td>42617504</td><td>BR電極用ステンレス鋼ネジ</td></tr><tr><td>ステンレス鋼ネジM1.4&times;3.0</td><td>MonotaRO, Hyogo, Japan</td><td>42617687</td><td>g/r電極とアンカー用のステンレス製ネジ</td></tr></tbody></table>

皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズム自由行動ラットからの同時録音

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

動物の感情的な課題と変化にさらされている脳コントロールで機能と内臓のリズムを体する方法に関する質問の数に対処するために必要な脳と末梢組織の生理的動態は、生活環境。一般に実験、脳や心臓など、さまざまな器官からの信号は、データ ファイルを処理するための複数の録音デバイスと異なる手順を必要とする独立した記録システムによって記録されます。本研究は、複数の脳の領域、心臓のリズムを表す心電図、目を覚ましを表す筋電図局所電界電位の数十を含む電気の生体情報を同時に監視できます新しい方法を記述/睡眠に関連する筋肉の収縮と自由行動ラットにおける信号を呼吸します。このメソッドの記録構成は皮質のローカル フィールド潜在的な記録電極の数十に対応し、これらの電極から得られる信号が 1 つに統合されている従来のマイクロ ドライブ配列に基づいてください。電気キャビネットは、動物の頭にマウント。ここでは、この記録システムの改良だったので末梢器官からの信号にも電気的インタ フェース ボードに転送。シングルの手術で電極が個別に適切な体の部分や対象脳領域に埋め込まれた最初。すべてこれらの電極のオープン エンドは、動物の頭の上の電気基板の個々 のチャンネルにはんだ付け、信号のすべてが単一の電気ボードに組み入れることができます。実験のコストを削減し、同じデータ ファイル内のすべてのデータを処理できるので、データ処理を簡素化する 1 つのデバイスにすべての信号のコレクション録音デバイスにこのボードを接続することができます。この手法は、中枢および末梢の器官間のアソシエーションの神経生理学的相関の理解に役立ちます。

このメソッドは、心拍数、呼吸のリズムと骨格筋収縮(図 1)は、脳の神経活動を表す複数の器官から生体電気信号を同時にキャプチャできます。図 4は、長方形の箱 (25 × 40 cm2) で自由に採餌は自由行動ラットからデータの代表的な記録を提供します。例のデータセットには、移動と静止状態との間の典型的な行動遷移が含まれています。パワー スペクトルは、ウェーブレット解析による海馬 LFP トレースから計算しました。嗅球の表面積から記録された BR 信号は、探索のスニッフィングの動作中に発生するものなど、周波数を呼吸の相対変化を大まかに見積もるに使用されました。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/569...

本研究では、脳、心電図、筋電図、局所電界電位の同時計測と自由行動ラットの信号を呼吸するためのメソッドを紹介します。この技術は、実験のコストを削減し、データの分析を簡素化は、脳と末梢器官との間の相互作用の理解に貢献します。

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

この電極の外科的移植の全体的な目標は、自由に動くラットからの中心的および末梢的な生体電気信号を同時に記録することです。この方法は、記憶、認知、感情、脳と身体の相互作用など、神経科学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、単一の記録デバイスが体の広い範囲からすべての生体電気信号を収集することです。この手法を思いついたのは、筋肉と心臓の活動がどちらも脳の細胞外信号に似た電気信号で表されていることに気づいたときでした。そのため、すべての信号を1つのマルチチャンネル録音デバイスで記録できると考えました。まず、皮質LFP記録用の標準的なマイクロドライブアレイを準備します。シグナリングチャネル用の電極インターフェースボードに少なくとも6つの金属穴を開けておきます。次に、信号を伝送するための5センチメートルの長さのバイオフレックスワイヤーを6本作ります。両端のPFTEコーティングを約5mm剥がします。次に、金色のピンを使用して、ボードの各金属穴に1本のワイヤを接続します。次に、長さ5cmのエナメル線を2本作成し、ボード上の2つのグランド/リファレンスチャネルにはんだ付けします。心電図電極を作るには、16cmの長さのBioflexワイヤーを2本切断し、一方の端から0.5mmのコーティングを、もう一方の端から15mmのコーティングをはがします。次に、長い剥がれた部分をそれぞれ直径2mmの円に成形し、はんだでループを固定します。EMG電極を作成するには、8cmの長さのBioflexワイヤーを2本切断し、両端から約5mmのコーティングを剥がします。BR電極を作るには、6cmの長さのBioflexワイヤーを2本切断し、各ワイヤーの両端から約5mmのコーティングをはがします。2つのBR電極のそれぞれについて、各ワイヤの一方の端をステンレス鋼のネジの頭にはんだ付けします。接地電極/基準電極を作成するには、6センチメートルの長さのエナメル線を2本切断します。2つのグランド基準電極のそれぞれについて、ワイヤの一方の端を少し大きめのネジにはんだ付けします。次に、すべての電極を滅菌し、滅菌条件下で取り扱います。まず、麻酔をかけたラットを平らなヒートパッドに背中に固定します。鎮痛剤としてブプレノルフィンを投与し、乾燥を防ぐために眼科用軟膏を塗布します。次に、70%エタノールとベタジンを交互にスクラブして胸と首を掃除します。次に、動物をドレープして胸の部分だけを露出させます。まず、ECG電極を埋め込みます。胸部の内側に2センチの切開から始めます。次に、胸の筋肉を分離して肋間筋を露出させます。次に、ECG電極のリングを肋間筋に縫合します。電極が非常に固定され、信号対雑音比が高くなるように、これをしっかりと行います。次に、背頸部に1センチの切開を行い、ECG電極を切開部まで皮下トンネルでトンネルし、電極での物理的ストレスを最小限に抑えるために皮下にワイヤーのたるみを残します。次に、縫合糸で胸部切開部を閉じました。次に、動物を再配置して固定し、EMG電極を取り付けます。各電極の一方の端を約1cm皮下で首の切開部と首の筋肉に挿入します。次に、これらの電極を所定の位置に縫合します。電極移植後、ラットを定位固定装置に固定します。次に、頭蓋骨を剃ってきれいにし、目の間の点から首までの正中線に沿って3センチメートルの切開でアレイ移植を開始します。高速ドリルを使用して、嗅球の直径0.7〜1.0ミリメートル(前方11.0ミリメートル、ブレグマの両側1ミリメートル)に一対の円形開頭術を作成します。次に、ネジの先端が脳に接触するのに十分な深さ(約2ミリメートル)に2つのBR電極を埋め込みます。ネジを6〜8回転させて使用します。次に、前頭皮質の上で、ブレグマの前方2.7ミリメートルと両側2.7ミリメートルの別の開頭術を行います。これらの穴に、2つの接地/参照電極を固定して、約1.6ミリメートルの深さで脳に接触するようにします。これには、ネジを4〜5回完全に回転させる必要があります。次に、海馬から約2.0ミリメートル上、後方に3.8ミリメートル、両側に2.5ミリメートルの直径を持つ大規模な円形開頭術を計画します。次に、開頭術を囲む領域に6〜8個の1.0ミリメートルの穴を開けます。これらの穴のそれぞれに、アンカーネジを埋め込みます。次に、ネジの間に計画された開頭術を行います。大きな穴の上に、カニューレの先端が大きな開頭術のすぐ上にくるように、統合マイクロドライブアレイを配置します。カニューレの先端と脳表面の間の隙間を、約100マイクロリットルの2液性エポキシで埋めます。次の5分間で、混合物が透明なゲルに変化するのを待ちます。次に、カニューレ、BR電極、接地/参照電極、およびアンカーネジを歯科用セメントで覆います。BRまたは接地/参照電極の開放端を覆わずに約5ミリメートルのセメントを塗布します。次に、電極のすべての開放端をボードに接続する場所にはんだ付けします。次に、統合マイクロドライブアレイの底部とすべての電極ワイヤを歯科用セメントで覆います。移植後にラットが電極ワイヤーを引っ掻き出さないように、電極ワイヤーを完全に覆うことが重要です。次に、ネズミが回復するのを待ちます。胸骨の横臥を維持するのに十分な意識を取り戻した後、ケージの仲間なしで一人で飼育し、餌と水に自由にアクセスできるようにします。手術後は、毎日ネジを動かして四極管を徐々に進めていきます。四極管が標的の脳領域に隣接したら、数日間落ち着かせ、その間に信号が安定します。記載された方法を用いて、脳、心臓、肺、および骨格筋からの生体電気信号を同時に捕捉し、相関させることができる。たとえば、自由に動くラットが採餌行動をとっていると、活動状態と休息状態の間の遷移を示すデータセットが得られます。パワースペクトルは、ウェーブレット解析を使用して海馬のLFPトレースから計算されました。嗅球の表面積から記録されたBR信号を使用して、探索的な嗅ぎ行動中に発生する呼吸周波数の相対的な変化を大まかに推定しました。このテクニックは、一度マスターすれば、適切に実行すれば3時間で完了します。その開発後、この技術は、神経科学の分野の研究者がげっ歯類の中枢器官と末梢器官の関係を高い時間分解能で探求する道を開きました。

simultaneous-recordings-cortical-local-field-potentials

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

我々は、神経活動と血中酸素レベル依存（BOLD）MRI信号との関係の調査のためのプラットフォームを提供し、齧歯類の脳における同時機能的磁気共鳴イメージングと電気生理学的記録法を開発した。...

齧歯類の脳における同時fMRIと電気生理学

このビデオは、麻酔をかけたラットを複数の部位からの脳活動の電気生理学的記録のために準備するための詳細な手順を示しています。頭皮を解剖して頭蓋骨にアクセスし、電極を取り付けて固定するために正確な位置に穴を開けます。次に、タングステンマイクロワイヤ電極を目標位置に挿入してデータを記録します。...

ラットの複数の部位からの脳活動のin vivo電気生理学的記録

このビデオは、統合マイクロドライブアレイを使用して、ラットの複数の脳領域からの電気生理学的記録を同時に行う方法を示しています。記録電極は嗅球に、基準電極は前頭皮質に、マイクロドライブアレイ電極は海馬に配置されます。ラットは自由に採餌することができ、アレイを使用して埋め込まれたすべての電極からの同時記録が記録されます。...

マイクロドライブアレイ法による脳領域の複数からの電気生理学的記録

このビデオは、麻酔をかけたラットで共局在脳波(EEG)と局所電位(LFP)を同時に記録する手順を示しています。このプロセスには、ラットを準備し、そのウィスカーパッドに刺激電極を取り付けることが含まれます。脳波クモ電極をラットの頭蓋骨に配置して、表面の脳波を測定します。同時に、マルチチャンネルの微小電極を頭蓋骨のバリ穴から特定の脳領域に挿入し、局所的な脳領域からの神経活動を記録します。...

麻酔ラットにおける脳波および局所電位記録の同時実施

このビデオは、発作誘発性のラットの子犬からの脳波(EEG)信号の記録を示しています。データ収集システムに接続された電極が埋め込まれた自由に動く子犬を例にとってみましょう。てんかん発作を誘発するために神経毒を投与し、その結果生じる電気的破裂活動をEEG信号を用いてモニターします。...

自由に動くラットの子犬における脳波計による誘発発作の記録

ここでは、自由に動く新生児のてんかんの仔に脳波記録（EEG）を記録し、その手順、特徴、および用途を記載するように設計された新規技術を紹介する。この方法は、1週間以上のEEGを記録することを可能にする。...

新しい方法を用いた自由に動く新生児ラットの脳波記録

このプロトコルでは、共局在脳波 (EEG) や麻酔下のラットにおける潜在的なマルチ-層流のローカル...

共局在脳波および齧歯動物のローカル フィールド電位の同時記録

我々 は自由行動ラットから侵害受容のレーザー刺激への応答で下角と局所電界電位を同時に記録する技術を開発しました。この手法は、侵害受容情報の脳内処理の検討を容易にするメゾスコ ピックおよびマクロスコ ピック レベルで electrocortical...

大脳皮質の局所電界電位と自由行動ラットから侵害受容のレーザー刺激への応答で Electrocorticograms の同時録音

ここでは、動物施設で標準的な装置で行うことができますし、生理学的または薬理学的に適用することができます実験のラットの心電図検査と動脈内の血圧 (BP)...

心電図の同時記録と侵襲的血圧ラットにおける測定

ここでは、現在最大10の分布した脳領域に同時に対称的な両側ワイヤー電極記録が可能なTD Driveという、ラット用のユニークな3Dプリント可能なインプラントを紹介します。...

TD Drive:行動および睡眠ラットにおけるマルチエリア電気生理学的記録のためのパラメトリックなオープンソースインプラント

このプロトコルは、自由に動くげっ歯類の脳波を記録するための信頼性が高く、簡単にアクセスできるシステムを作成するために開発されました。...

自由に動くマウスにおける慢性マルチサイト脳波記録のための費用対効果が高く低侵襲なプロトコル

学ぶ 皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズムの同時記録法。自由行動ラットを用いて脳と末梢器官の相互作用を効率的に解析し、神経科学研究のコスト削減とデータ統合を実現します。

皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズム自由行動ラットからの同時録音

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