Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 52 s
Description: 学ぶ大脳皮質の局所電界電位とECoGの同時記録法。侵害受容レーザー刺激への応答を自由行動ラットで解析し、脳の侵害受容情報処理メカニズムを解明する革新的な神経生理学的アプローチです。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

この作品は、CA キー精神保健研究室、心理学研究所、(31671141 および 31822025) 中国の国家自然科学基金に支えられ、13th科学 (XXH13506) の中国アカデミーの 5 年間の情報化計画中国の科学アカデミー (Y6CX021008) 心理学研究所の科学財団のプロジェクト。

(400-450 g の重量を量る) 雄 Sprague-dawley ラットは実験で使用されました。外科的および実験手順はすべてケアと国立衛生研究所の実験動物の使用のためガイドに従った。手順は、心理学研究所、中国科学院の研究倫理委員会で承認されました。
1. 電極注入
<ol><li>商工会議所 5% イソフルランと手術前に 1 L/分の空気流量でラットを麻酔します。</li>
	<li>脳定位固定装置を使用して、麻酔マスクに鼻とネズミの頭を修正します。イソフルラン経由で手術中に麻酔の深さを維持するために 0.5 L/分の空気流量と 2% の濃度で麻酔マスクを管理します。つま先ピンチに応答するラットが失敗したときに手術のトレランスが実現されることに注意してください。</li>
	<li>角膜の乾燥を防ぐため目に眼軟膏を適用します。</li>
	<li>標準的なシェーバーを用いたラット頭皮の上部を剃る。</li>
	<li>ヨウ素を削除する医療 iodophor 消毒ソリューションと 75% アルコールを使用して頭皮を殺菌します。</li>
	<li>リドカイン (2%) をローカルの鎮痛のため頭皮に注入します。呼吸器の分泌亢進を抑制するアトロピン (0.2 mL i. p.) を管理します。</li>
	<li>メスを使用して頭皮に約 2-3 cm の正中切開を行います。カットし正中線に沿って頭皮の部分を削除し、頭蓋骨を公開します。必要な場合、出血を止めるため、electrocoagulator を使用します。</li>
	<li>(前の位置に応じて配置) 定義済みの定位座標に基づいて ECoG 電極の場所 (それぞれ 2 と 4 mm、ラムダから尾の方を配置) 正中線に参照と地上の電極の位置をマークします。</li>
	<li>ドリル穴 (直径: 0.5 mm) ECoG ねじ用電気頭蓋ドリルのマークのついたサイトで頭蓋骨の硬膜を破壊することがなく使用します。</li>
	<li>ステンレス鋼ねじをドライブ (外径: 0.6 mm)、絶縁被覆銅線、基になる硬膜を貫通せず約 1 mm の深さの穴に接続します。これらのネジは、実験中に ECoG、参照、および接地電極として機能します。</li>
	<li>頭蓋の保護シェルをベースに取り付けます。歯科アクリルを用いた頭蓋に隣接するネジでベースを固定します。対象となる深度線注入に使用する意図は領域を保護するためにその後削除される医療の綿を使用します。 注: 保護シェルは 3 つの部分から成っている 3 D 印刷ポリのカスタム設計製品: ベース、壁、およびキャップ。壁はファラデーケージとして構築する銅のテーパーによって覆われています。</li>
	<li>定義済みの定位座標に基づいて深さワイヤ電極の位置をマークします。</li>
	<li>小さな穴をドリル (直径: 0.2 mm) ワイヤー移植へのマーク付きのサイトの周りの頭蓋骨、硬膜を公開する骨弁を慎重に取り外します。通常塩水を使用して、開頭手術を頻繁に洗ってください。図 1では、深さのワイヤ電極の注入前にセットアップについて説明します。</li>
	<li>針を使用して、持ち上げ、軟膜、血管、および新皮質の表面を傷つけることがなく硬膜をカットします。</li>
	<li>低い深さは新皮質の表面に電極を配線し、その後、ゆっくりとターゲットの深さに脳を貫通します。よく皮質復元用電極下に移動を停止します。本研究ではワイヤーの先端の深さは皮質表面の下で 0.5 mm です。</li>
	<li>以降の実験操作の深さワイヤ電極を移動できることを確認するワックスとパラフィン油の混合物で開頭術を封印します。</li>
	<li>頭蓋の歯科アクリルを用いた電極装置を修正します。</li>
	<li>コネクタ モジュールに対応するチャネルに ECoG ネジに接続するそれぞれの銅線を溶接します。異なるチャネル間の潜在的な接触を避けるために粘土を使用して溶接スポットをカバーしてください。</li>
	<li>保護シェルの壁をベースに組み立てるし、対応するチャネルを参照と地上の電極を溶接します。</li>
	<li>汚染を防止するテープを使用して保護シェルにキャップを修正します。</li>
	<li>ペニシリンとラットの挿入 (60,000 U、i. p.) 術後の感染症を防ぐために手術直後後。</li>
	<li>単一の家で、温度および湿度コントロール ラット ケージ食物と一緒に、手術後 12 h 昼/夜サイクルの維持など水 LEP 実験する前に、少なくとも 1 週間の自由。 注: 皮質と皮質 LFP、装置を同時に記録するには、使用されましたここでタングステン細線アレイに接続されているいくつかのマイクロ ドライブに含まれているコネクタ モジュールにリンクされている電極の 2 つのタイプで組み立てられました。ゴールドのピンは、EIB の金属の小さな穴にワイヤを押してコネクタ モジュールのタングステン ワイヤを電極のインタ フェース ボード (EIB) に接続する使用されました。EIB の 2 つの金属穴を被覆銅線をはんだ付けし、各銅線のオープン エンドは ECoG ネジに接続されている対応する銅線に半田付けします。加工の詳細がされている21は別記します。</li>
</ol>2. データの収集
<ol><li>ラットを実験者22に精通して取得することを確認する実験の前に 3 つ以上の連続した日のラットに少なくとも 1 日 x をくすぐる。</li>
	<li>ラットは、録音環境にさせることを確認する実験の前に少なくとも 1 時間動作室のラットを配置します。 注: 商工会議所は 30 cm の辺の長さを持つプラスチック キューブです。チャンバーの底 〜 8 ミリメートルの隙間に鉄格子で作られています。</li>
	<li>ラットをギョッとさせると、電極モジュールの損傷を避けるために優しく、電極モジュールで記録パッチアンプ用アダプターを接続します。</li>
	<li>レーザー発生器の設定、光ファイバーを接続および機器のオペレーターのマニュアルによるとレーザーのスポット サイズを調整します。トリガー発生器からデジタル出力を記録委員会のデジタル入力ポートに接続します。 注: 繊維破壊を避けるために過度に光ファイバーをカールに注意してください。レコーディングの前にトリガー信号が表示され、レコーディング ソフトウェアが記録されていることを確認します。このプロトコルで放射熱刺激、赤外線ネオジム イットリウム アルミニウム ペロブスカイトによって生成されます (Nd: ヤップ) 1.34 μ m の波長を持つレーザー。レーザー スポット サイズの直径は約 5 mm に集光レンズで設定されます。He-ne レーザーは、実験の目的に応じて定義されている刺激の領域を指摘しました。また、パルス レーザーの刺激エネルギーは、実験的なデザインに従って決定されます。レーザーのパルス持続時間は 4 ms です。</li>
	<li>前足を受け取る受容レーザー刺激ラットの疼痛関連行動を継続的に記録する実験室の隅の下にカメラを設定します。位置および侵害受容行動は実験を通して完全に記録されますを確認するためにカメラの方向を調整します。 注: 高速電荷結合素子 (CCD) カメラは強くお勧めします、発症時刻と侵害受容行動期間を正確に記録する録音システムのメイン基板に動作信号を提供することができます。通り動物の動きの23,24に基づく定義済みの基準に従って各レーザー刺激後、疼痛関連行動を実験者によって評価されて: ない動き (スコア = 0)、頭を向ける (振動を含むまたは頭を昇降スコア = 1)、まったく悪びれる (すなわち、小さな急激な身体運動をけいれん; スコア = 2)、撤退 (すなわちレーザーの刺激から足退縮; スコア = 3)、舐めると全身の動き (スコア = 4)。</li>
	<li>商工会議所の上部にスピーカーを継続的なホワイト ノイズ (50 dB SPL)経由で提供します。 注: 以前の研究10、25のように、皮膚にレーザー刺激はラットの聴覚システムによって検出することができます超音波を生成します。このため、継続的なホワイト ノイズがレーザーで生成された超音波に応えて聴覚システムの活性化を避けるために実験を通して再生されます。この手順により、痛覚系の活性化に関連する脳の反応の選択的な記録です。</li>
	<li>ECoG と機器のオペレーターのマニュアルによると記録システムを使用して深さのワイヤ電極から電気生理学的データを収集します。 注: カメラとレーザー パルスの信号を同時に電気生理学的データを同時にサンプリングするトリガーの動作信号サンプリング レート (すべてのデータが増幅され、20,000 の Hz のサンプリング レートを使用してデジタル化) されます。すべてのデータは、時間同期化されます。</li>
	<li>商工会議所の下の隙間からネズミの前足の足底にレーザー パルスを提供します。 注: ラットは 2 以上の自然の静けさはのみにレーザー刺激は配信 s 運動関連成果物の信号汚染を最小限に抑えるために、実験者の観測に基づきます。被って疲労または感作性を避けるためには、レーザービームのターゲットがずれている場合手動で各刺激後、刺激の間隔は 40 s. ECoG と LFP 信号記録できます数回各ラットよりも短くありません。ラットは実験室 1 h でそれぞれ録音セッションの前に置かれる必要があります。結局レコーディング セッション、ラットは麻酔が深く、冷たいリン酸緩衝生理食塩水で 4% パラホルムアルデヒドに続いて transcardially を潅流します。脳は頭蓋骨から削除され、電極の位置を識別するために断面します。</li>
</ol>3. データ分析
<ol><li>1 と 30 Hz の帯域通過フィルターを持つ連続データをフィルターします。</li>
	<li>エポック 3 の解析ウィンドウを使用してデータ s、1 から 2 に前に s レーザー刺激の発症後 s。ベースライン補正を及ぼす刺激前の期間内の平均振幅を減算することによって行います。</li>
	<li>総人工物によって汚染された新紀元を手動で拒否します。</li>
	<li>各実験条件にレーザー刺激の発症に時間ロックが平均 LEP 波形を計算します。</li>
	<li>ワイヤ電極と深さから記録された LEP 波形のウェーブレット変換コヒーレンス (WTC) を計算します。 注意: WTC は、周波数と時間の関数として電極のペアのコヒーレンスを実行する手法です。2 つの信号間の WTC は、全体の時間-周波数スペクトルのコヒーレンス値を生成する利点は、任意の時間-周波数ポイントの計算できます。方法論の詳細がされている26は別記します。</li>
</ol>

<ol><li>Klimesch, W., Doppelmayr, M., Schwaiger, J., Winkler, T., Gruber, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+oscillations+and+the+ERP+old%2Fnew+effect%3A+independent+phenomena%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Theta oscillations and the ERP old/new effect: independent phenomena?</a> Clinical Neurophysiology. 111 (5), 781-793 (2000).</li>
<li>Peng, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+oscillations+reflecting+pain-related+behavior+in+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">Brain oscillations reflecting pain-related behavior in freely moving rats.</a> Pain. 159 (1), 106-118 (2018).</li>
<li>Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+studies+of+pain+pathways+in+peripheral+and+central+nervous+system+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological studies of pain pathways in peripheral and central nervous system disorders.</a> Journal of Neurology. 250 (10), 1152-1161 (2003).</li>
<li>Iannetti, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+a+specific+spinal+pathway+for+the+sense+of+warmth+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Evidence of a specific spinal pathway for the sense of warmth in humans.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (1), 562-570 (2003).</li>
<li>Bromm, B., Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nerve+fibre+discharges%2C+cerebral+potentials+and+sensations+induced+by+CO2+laser+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Nerve fibre discharges, cerebral potentials and sensations induced by CO2 laser stimulation.</a> Human Neurobiology. 3 (1), 33-40 (1984).</li>
<li>Valentini, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+primary+somatosensory+cortex+largely+contributes+to+the+early+part+of+the+cortical+response+elicited+by+nociceptive+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The primary somatosensory cortex largely contributes to the early part of the cortical response elicited by nociceptive stimuli.</a> NeuroImage. 59 (2), 1571-1581 (2012).</li>
<li>Valeriani, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+spinal+pathways+generate+the+middle-latency+N1+and+the+late+P2+components+of+the+laser+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Parallel spinal pathways generate the middle-latency N1 and the late P2 components of the laser evoked potentials.</a> Clinical Neurophysiology. 118 (5), 1097-1104 (2007).</li>
<li>Kuo, C. C., Yen, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+anterior+cingulate+and+primary+somatosensory+neuronal+responses+to+noxious+laser-heat+stimuli+in+conscious%2C+behaving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of anterior cingulate and primary somatosensory neuronal responses to noxious laser-heat stimuli in conscious, behaving rats.</a> Journal of Neurophysiology. 94 (3), 1825-1836 (2005).</li>
<li>Hu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+primary+somatosensory+cortex+and+the+insula+contribute+differently+to+the+processing+of+transient+and+sustained+nociceptive+and+non-nociceptive+somatosensory+inputs%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">The primary somatosensory cortex and the insula contribute differently to the processing of transient and sustained nociceptive and non-nociceptive somatosensory inputs.</a> Human Brain Mapping. 36 (11), 4346-4360 (2015).</li>
<li>Xia, X. L., Peng, W. W., Iannetti, G. D., Hu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-evoked+cortical+responses+in+freely-moving+rats+reflect+the+activation+of+C-fibre+afferent+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Laser-evoked cortical responses in freely-moving rats reflect the activation of C-fibre afferent pathways.</a> NeuroImage. 128, 209-217 (2016).</li>
<li>Jin, Q. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Somatotopic+Representation+of+Second+Pain+in+the+Primary+Somatosensory+Cortex+of+Humans+and+Rodents%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Somatotopic Representation of Second Pain in the Primary Somatosensory Cortex of Humans and Rodents.</a> The Journal of Neuroscience. 38 (24), 5538-5550 (2018).</li>
<li>Lenkov, D. N., Volnova, A. B., Pope, A. R., Tsytsarev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advantages+and+limitations+of+brain+imaging+methods+in+the+research+of+absence+epilepsy+in+humans+and+animal+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Advantages and limitations of brain imaging methods in the research of absence epilepsy in humans and animal models.</a> Journal of Neuroscience Methods. 212 (2), 195-202 (2013).</li>
<li>Mouraux, A., Iannetti, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Across-trial+averaging+of+event-related+EEG+responses+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Across-trial averaging of event-related EEG responses and beyond.</a> Magnetic Resonance Imaging. 26 (7), 1041-1054 (2008).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracting+Neural+Oscillation+Signatures+of+Laser-Induced+Nociception+in+Pain-Related+Regions+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Extracting Neural Oscillation Signatures of Laser-Induced Nociception in Pain-Related Regions in Rats.</a> Frontiers in Neural Circuits. 11, 71(2017).</li>
<li>Zhao, Z. F., Li, X. Z., Wan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+the+Information+Trace+in+Local+Field+Potentials+by+a+Computational+Method+of+Two-Dimensional+Time-Shifting+Synchronization+Likelihood+Based+on+Graphic+Processing+Unit+Acceleration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Mapping the Information Trace in Local Field Potentials by a Computational Method of Two-Dimensional Time-Shifting Synchronization Likelihood Based on Graphic Processing Unit Acceleration.</a> Neuroscience Bulletin. 33 (6), 653-663 (2017).</li>
<li>Buzsaki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents--EEG%2C+ECoG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews. Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Bimbi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+scalp+recorded+EEG+and+local+field+potentials+from+monkey+ventral+premotor+cortex+during+action+observation+and+execution+reveals+the+contribution+of+mirror+and+motor+neurons+to+the+mu-rhythm%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Simultaneous scalp recorded EEG and local field potentials from monkey ventral premotor cortex during action observation and execution reveals the contribution of mirror and motor neurons to the mu-rhythm.</a> NeuroImage. 175, 22-31 (2018).</li>
<li>Musall, S., von Pfostl, V., Rauch, A., Logothetis, N. K., Whittingstall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+neural+synchrony+on+surface+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Effects of neural synchrony on surface EEG.</a> Cerebral Cortex. 24 (4), 1045-1053 (2014).</li>
<li>Bruyns-Haylett, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neurogenesis+of+P1+and+N1%3A+A+concurrent+EEG%2FLFP+study%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The neurogenesis of P1 and N1: A concurrent EEG/LFP study.</a> NeuroImage. 146, 575-588 (2017).</li>
<li>Kang, S., Bruyns-Haylett, M., Hayashi, Y., Zheng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+Recording+of+Co-localized+Electroencephalography+and+Local+Field+Potential+in+Rodent%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent.</a> Journal of Visualized Experiments. (129), e56447(2017).</li>
<li>Shikano, Y., Sasaki, T., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Recordings+of+Cortical+Local+Field+Potentials%2C+Electrocardiogram%2C+Electromyogram%2C+and+Breathing+Rhythm+from+a+Freely+Moving+Rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat.</a> Journal of Visualized Experiments. (134), e56980(2018).</li>
<li>Cloutier, S., LaFollette, M. R., Gaskill, B. N., Panksepp, J., Newberry, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tickling%2C+a+Technique+for+Inducing+Positive+Affect+When+Handling+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Tickling, a Technique for Inducing Positive Affect When Handling Rats.</a> Journal of Visualized Experiments. (135), e57190(2018).</li>
<li>Fan, R. J., Kung, J. C., Olausson, B. A., Shyu, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nocifensive+behaviors+components+evoked+by+brief+laser+pulses+are+mediated+by+C+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Nocifensive behaviors components evoked by brief laser pulses are mediated by C fibers.</a> Physiology & Behavior. 98 (1-2), 108-117 (2009).</li>
<li>Fan, R. J., Shyu, B. C., Hsiao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+nocifensive+behavior+induced+in+rats+by+CO2+laser+pulse+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Analysis of nocifensive behavior induced in rats by CO2 laser pulse stimulation.</a> Physiology & Behavior. 57 (6), 1131-1137 (1995).</li>
<li>Hu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Was+it+a+pain+or+a+sound%3F+Across-species+variability+in+sensory+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">Was it a pain or a sound? Across-species variability in sensory sensitivity.</a> Pain. 156 (12), 2449-2457 (2015).</li>
<li>Catarino, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Task-related+functional+connectivity+in+autism+spectrum+conditions%3A+an+EEG+study+using+wavelet+transform+coherence%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Autism%22%5BJournal%5D)">Task-related functional connectivity in autism spectrum conditions: an EEG study using wavelet transform coherence.</a> Molecular Autism. 4 (1), 1(2013).</li>
<li>Polterovich, A., Jankowski, M. M., Nelken, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deviance+sensitivity+in+the+auditory+cortex+of+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Deviance sensitivity in the auditory cortex of freely moving rats.</a> PLoS One. 13 (6), e0197678(2018).</li>
<li>Li, G., Baker, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+organization+of+envelope-responsive+neurons+in+early+visual+cortex%3A+organization+of+carrier+tuning+properties%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional organization of envelope-responsive neurons in early visual cortex: organization of carrier tuning properties.</a> The Journal of Neuroscience. 32 (22), 7538-7549 (2012).</li>
<li>Fujita, S., Toyoda, I., Thamattoor, A. K., Buckmaster, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preictal+activity+of+subicular%2C+CA1%2C+and+dentate+gyrus+principal+neurons+in+the+dorsal+hippocampus+before+spontaneous+seizures+in+a+rat+model+of+temporal+lobe+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Preictal activity of subicular, CA1, and dentate gyrus principal neurons in the dorsal hippocampus before spontaneous seizures in a rat model of temporal lobe epilepsy.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (50), 16671-16687 (2014).</li>
</ol>

著者申告するものがあります。

本研究と自由行動ラットから侵害受容のレーザー刺激による皮質 LFP 応答を同時に記録するための手法について説明しました。結果、ECoG と LFP の両方の信号のレーザー刺激の発症後 LEP の応答を明確に検出できます。皮質と皮質の LFP 信号の同時記録は、LEP コンポーネントにニューロン活動の貢献を理解の関係を調査する科学者を有効になります。
提案手法で重要な 5 つの手順を注意してください。まず、歯科のアクリルを使用して、基本の保護シェルを固定する前に、頭蓋骨の表面はきれい、乾燥していることを確認することが重要です。この手順により、保護シェル ベースが固定されて安定しています。第二に、ECoG ネジの直径よりわずかに大きい穴の初期のスクリュウ駆動がねじ山を形成する穴を大きくなりますので。本研究ではタングステン線の穴と皮質ネジ用の穴の間の距離が非常に小さい (例えば、0.3 mm 未満)。穴をすべて、ECoG 前にネジを駆動し、深さワイヤー挿入、ECoG 穴の周りの頭蓋骨は、壊れやすいだろうし、それはねじ駆動中に穴の拡大の機械的負荷を冠していません。このため...

脳波は、電位と脳のニューロンの数千人の同期の活動によって生成される振動の脳活動を記録する手法です。多くの基礎研究や臨床応用1,2で広く使用されます。例えば、脳波の反応高強度レーザー熱パルス (すなわちLep) 受容感覚入力3,4、5の末梢および中枢処理を調査するために広く採用されています。ヒトでは、Lep は主に 3 つの明瞭なたわみの構成: somatotopically 組織と一次体性感覚野 (S1)6活性を反映する可能性が高いは初期のコンポーネント (N1) と中心部が後期成分 (N2 と P2)分散および二次体性感覚皮質、皮質、前帯状皮質7,8の活動を反映する可能性が高い。以前研究9,10、我々 は直接、脳の表面につけた電極からラット レプス、ECoG (頭蓋内脳波の種類) を使用してサンプリングを実証、またから成っている 3 つの明瞭なたわみ (すなわち、somatotopically 編成 N1 と集中分散 N2 と P2)。極性、順序、およびラット LEP 成分のトポグラフィ人間レプス11に似ています。ただし、頭皮脳波と硬膜下血 ECoG 録音12の限定の空間分解能により脳波の不正確な性質だけでなく、ソース解析テクニック13、LEP コンポーネントに対する神経活動の詳細な貢献多くは議論です。たとえば、それは明白でない場合、S1 がレーザー刺激6によって誘発される電位 (N1) の初めの部分に貢献する程度。
脳定位固定装置とマイクロ ドライブ14,の支援によりマイクロワイヤー アレイを用いた巨視的レベル、直接頭蓋内録音で記録技術と異なる15神経活動 (例えばLFPs を測定できます。) 特定の地域の。LFPs は主にローカルの神経集団16の抑制や興奮性シナプス後電位の総和を反映しています。LFP サンプリング神経活動は数百 μ m の記録電極の周りの内で発生する神経プロセスを反映して、以来この録音技術がメゾスコ ピック レベルで脳内処理情報を調べるに使用されています。しかし、それがのみ脳活動の正確なローカルの変更に焦点を当て、複数の領域からの信号を統合する方法の質問に答えることはできません (例えば、複数の脳領域で LEP コンポーネントを統合する方法)。
それは ECoG と自由行動ラットから皮質 LFPs の同時記録が皮質の情報処理マクロの両方の調査を促進することは注目に値するとメゾスコ ピック レベル。さらに、この方法論は、定義済みの脳部位の神経活動が、レプスに貢献の程度を調査する絶好の機会を提供します。確かに、いくつかの以前の研究は、スパイク、皮質 LFP 間コヒーレンスを評価している、ECoG 信号を17,18と脳波電極に隣接する先進党19,20に貢献することを示した、刺激による脳の反応の形成。ただし、既存の技術は、電極の衝突による破壊を防止する保護シェルの欠乏のための麻酔下の動物の脳の反応を記録する通常されます。つまり、自由行動ラット メゾスコ ピック (皮質 LFP) と巨視的 (脳波、ECoG) レベルで electrocortical 信号のブリッジを構築できる技術はまだ欠けています。
この問題に対処するため、我々 は自由行動ラットから同時に複数の脳領域で、皮質と皮質の LFPs を記録でき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調査を進めメゾスコ ピックおよびマクロスコ ピック レベルで electrocortical 信号の直接関係を確立できます。

<table><tbody><tr><td>雄 Sprague-Drawleyラット</td><td>バイタルリバー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>RWD ライフサイエンス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>小動物用イソフルラン麻酔システム</td><td>RWD ライフサイエンス</td><td></td><td>ラット用麻酔ガスマスクを含む 定</td></tr><tr><td>位固定装置</td><td>RWDライフサイエンス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECoG電極とLFP電極</td><td></td><td></td><td>を組み合わせた装置この装置は自家製で、ECoGと深度ワイヤー電極をコネクタモジュールに組み立て</td></tr>ます <tr><td>3Dプリントされた保護シェル</td><td></td><td></td><td>シェルの質感はポリラクティックで、シェルは自家製で、ベース、壁、キャップの3つの部分が含まれています。壁は銅の先を細くしてファラデーのおりの</td></tr><tr><td>タングステン ワイヤー(直径:50 mm)</td><td>カリフォルニアの細いワイヤー会社</td><td></td>皮<td>質LFPの記録のための電極</td></tr>として構成するために覆われます<tr><td>。ステンレスネジ (直径0.6mm)</td><td></td><td></td><td>ECoG記録用電極</td></tr><tr><td>電動頭蓋ドリル</td><td>RWD ライフサイエンス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;ドリルビット(直径:0.5mm)</td><td>RWDライフサイエンス</td><td></td><td>ECoGネジの穴あけに使用します</td></tr><tr><td>&nbsp;ドリルビット(直径:0.2 mm)</td><td>RWD ライフサイエンス</td><td></td><td>ドリルは、深線の穴を開けるために使用されます&nbsp;</td></tr><tr><td>歯科用アリル粉末</td><td>SNC歯科</td><td></td><td></td></tr><tr><td>用アリル液体</td><td>SNC歯科</td><td></td><td></td></tr><tr><td>パラフィン</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td></td> 混合物は、マイクロワイヤーアレイ鉱油フィッシャーサイエンティフィック<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>電気凝固器&nbsp;</td>の次の動きを確保するために開頭術をシールするために使用されます。<td>Bovie medical Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RHD2132アンプボード&nbsp;</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>32チャンネルヘッドステージ</td></tr><tr><td>RHD2000 systerm</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>データ収集 systerm</td></tr><tr><td>赤外線ネオジムイットリウム アルミニウムペロブスカイト (Nd:YAP) レーザー発生器</td><td>Electronical Engineering</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab R2016b</td><td>The MathWorks&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical 誘発侵害受容の自由神経終末をアクティブに選択的にレーザー熱によるは、痛覚情報の皮質の処理を調査する多くの動物と人間の研究で活躍しています。これらのレーザー誘発脳電位 (LEPs) は、時間ロック レーザー刺激の発症には、いくつかの一時的な応答で構成されます。しかし、LEP 応答の機能特性、まだ主として知られている (すなわち、皮質脳波 [ECoG]、頭皮の皮質の表面で神経活動を記録できる同時にサンプリング技術の不足のため脳波 [頭皮脳波])、(すなわち、ローカル フィールド ポテンシャル [LFP]) の脳内。この問題を解決するには、提案はここで自由に移動するラットを用いた動物のプロトコルこのプロトコルは 3 つの主要な手順で構成されます: (1) 動物の準備、手術、受容のレーザー刺激、(3) データ解析と特徴抽出に対応 ECoG と LFP の (2) の同時記録。具体的には、3 D プリントの保護シェルの助けを借りて、ラットの頭蓋骨に埋め込まれた ECoG と LFP の両方の電極が安全に一緒に開催。動物は自然の静けさにいたとき、データ収集中パルス レーザーは商工会議所の下の隙間からネズミの前足に渡されました。継続的なホワイト ノイズ レーザ超音波聴覚システムの活性化を避けるために演奏されました。結果として、侵害受容応答のみを選択的に記録しました。高い信号対雑音比とレプスがあったことを示す結果を得た (例えば、バンドパス フィルター、エポック抽出、基線補正) 刺激による脳の反応を抽出する標準的な分析手順を使用して、ECoG と LFP 電極から同時に記録されます。この方法論 ECoG、先進党活動の同時記録を可能とすることにより侵害受容情報処理の調査を促進するメゾスコ ピックおよびマクロスコ ピック レベルで electrocortical 信号のブリッジを提供します。脳内。

代表的な実験 5 ラットから電気生理学的データが記録されました。20 回の各ラットの右の前足にレーザー刺激が届いた &gt; 40 s 刺激間隔。ECoG ネジ両方の深さワイヤと深さ線反応が記録されたレーザー誘発脳に移植された両側の一次体性感覚野 (S1) と一次運動野 (M1)。
図 1にまとめたよう 2 (黒でマーク) が、深さのワイヤー電極 (4 つの地域のそれぞれの 5 のワイヤーの色でマーク) (前への参照で表される以下のポジションで定位座標に従って配置されました。mm;正の X および Y 軸の値は、それぞれ左右前方の場所を示す): 左 ECoG で X =-1.5 と Y = 1.75;右の ECoG で X = 1.5 と Y = 1.75;左 S1 で X =-4 と Y = 0.5。右 S1 に X = 4, Y = 0.5。左の M1 の X =-3 と Y = 3;右の...

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 信号の直接関係を確立できます。

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

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...

この方法は、ECoGとワイヤの深さの両方から記録された電気皮質信号の直接的な関係を確立し、レーザー誘発電位のニューロン寄与に関する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、電極注入がポリ乳酸シェルによって保護され、したがって記録は私達の自由移動ラットに適用することができるということです。この方法は、それぞれの神経磁気の調査を促進する精神疾患の異なる感覚または短い特徴の刺激によって誘発される脳応答を記録する際に適用することができる。テキストプロトコルで詳述されているように、ラットの麻酔を使用して、この手順を開始します。次に、立体性装置を使用して、ラットの頭部を麻酔マスクに置かれた鼻で固定します。外科的耐性は、ラットがつま先のつまみに応答しない場合に達成される。角膜乾燥を避けるために眼科軟膏を目に適用します。標準的な剃り器を使用して、ラットの頭皮の上部を剃ります。次いで、医用ヨウドファー消毒液と75%アルコールを用いて頭皮を殺菌し、ヨウ素を除去する。局所鎮痛のために頭皮に2%リドカインを注入する。次いで、アトロピンを投与して呼吸過敏を抑制する。メスを使って頭皮に約2〜3センチメートルの正中切開を行います。中線に沿って頭皮の一部をカットして取り除き、頭蓋骨を露出します。定義済みの立体座標系に基づいて ECoG 電極の位置をマークします。また、正中線の参照電極と接地電極の位置をマークします。デュラを破壊することなく、マークされた観光スポットで頭蓋骨に電気頭蓋ドリルを使用してECoGネジ用ドリル穴。絶縁被覆銅線に接続するステンレスネジを穴に入れ、およそ1ミリメートルの深さになります。基礎となる硬膜に浸透しないようにしてください。頭蓋骨に保護シェルベースを置きます。歯科アクリルを使用して、頭蓋骨の隣接するネジでベースを固定します。定義済みの立体座標系に基づいて、深度ワイヤ電極の位置をマークします。さて、ワイヤー注入のためにマークの照準器の周りの頭蓋骨に小さな穴を開け、慎重に硬膜を露出させるために骨のフラップを取り除きます。正常な生理的な生理を頻繁に洗ってください。針を使用して、ピアの合体、血管および新皮質の表面を損傷することなく、硬膜を持ち上げて切断する。深さのワイヤー電極を新皮質の表面に下げます。次に、ゆっくりと脳をターゲットの深さまで貫通する。ワックスとパラフィン油の混合物で頭蓋骨切れ目を密封し、その後の実験操作のために深さワイヤー電極を移動できるようにします。頭蓋骨に歯科用アクリルを使用して電極装置を固定します。ECoG ねじに接続する銅線を、コネクタ モジュールの対応するチャネルに溶接します。保護シェル壁をベースに組み立て、参照電極と接地電極を対応するチャネルに溶接します。テープを使用してキャップを保護シェルに固定して、汚染を防ぎます。ペニシリンをラットに注入した後、単一の家のラットは、テキストプロトコルに詳述されるように手術後の温度と湿度制御ケージ内のラットを制御する。ラットを実験の前に少なくとも1時間行動室に入れ、ラットが記録環境に順応することを確認する。記録ヘッドステージを電極モジュールにそっと接続して、ラットを怖がらせ、電極モジュールを損傷させないようにします。レーザー発生器をセットアップします。光ファイバーを接続し、機器オペレータマニュアルに従ってレーザーのスポットサイズを調整します。トリガジェネレータからのデジタル出力を、記録ボードのデジタル入力ポートに接続します。実験室の隅の下にビデオカメラを設定し、足が忍化レーザー刺激を受けたときにラットの不可解な行動を連続的に記録します。チャンバーの上部にある大音量のスピーカーを介して、継続的なホワイトノイズを提供します。機器オペレータマニュアルに従って記録システムを使用して、ECoGと深さ線電極の両方から電気生理学的データを収集します。次に、レーザー発生器を最初に配置して、チャンバーの底部の隙間からラットの前足の足底にレーザーパルスを送ります。次に、スイッチを押してレーザー刺激を行います。ここに示されているのは、両側原発性運動皮質、両側原発性体性感覚皮質およびECoGからの生の電気生理学的データである。レーザー刺激の発症後に、明確なレーザー誘発電位、またはLEP応答が検出可能である。ここに示されているのは、5匹のラットの6つの電極から形成されたグループレベルの平均LEP波状である。LEP応答は、N1波と呼ばれる支配的な負の偏向で構成されています。両側原発性体性感覚皮質のN1波は、二国間の一次運動皮質よりも短い待ち時間と高い振幅を示していることに注意してください。この図は、ECoGからサンプリングされたLEPと両側S1およびM1の深さ線との間のウェーブレット変換された一貫性を示し、レーザーはラットの右前足の足底に送達された。なお、左S1及びM1はガンマ周波数帯域において右S1及びM1より高いコハーレンスを示した。開発後、この技術は、研究者が同時にレーザー誘発電位の神経寄与を暴露するために、自由な移動ラットのECoGと皮質間局所充填電位の両方をリコールする道を開きます。

simultaneous-recordings-cortical-local-field-potentials

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

本稿では、限られた抑制性ニューロン集団でGFPを発現するトランスジェニックマウスにおける細胞全体の録音でレーザ走査光刺激を組み合わせたアプローチを紹介します。手法は特異的な阻害皮質ニューロンの局所シナプス回路の広範なマッピングと定量分析が可能になります。...

レーザースキャニングの光刺激によって抑制神経回路のマッピング

手順は脳波、筋電図、脳乳酸濃度が監視されながらoptogenetically大脳皮質錐体ニューロンの活動を操作するために記述されている。彼らは自発的睡眠/覚醒サイクルを受けながら、実験的な録音はケーブルつながマウスで実行されます。...

同時脳波、リアルタイム乳酸濃度の測定と齧歯類大脳皮質ニューロン活動のOptogeneticマニピュレーション

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

このプロトコルは、麻酔をかけたラットにおける網膜電図と視覚誘発電位の同時測定を説明しています。...

麻酔ラットにおける電図および視覚誘発電位の同時記録

この研究では、方法論は、ウレタン麻酔下での超指向経路からのマルチサイトインビボ電気生理学的記録をどのように行うかについて提示されている。...

急性<em&gt;インビボ</em&gt;麻酔ラットにおけるHyperdirect経路からの局所場ポテンシャルとマルチユニット活性の電気生理学的記録

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

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。...

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

ここでは、使いやすさ、プローブの回収率、実験の汎用性、および行動との適合性が最適化された、げっ歯類の慢性電気生理学用の軽量で費用対効果の高いプローブインプラントシステムを紹介します。...

DREAMインプラント:頭部固定マウスと自由行動マウスの慢性電気生理学のための軽量でモジュール式で費用対効果の高いインプラントシステム

このプロトコルには、トランスデューサーの製造、パラメータレポート作成、外科的処置、および自由移動マウスでの同時集束超音波ニューロモデュレーションおよびファイバー測光記録の運用ワークフロー全体の信号記録が含まれます。...

自由移動マウスにおける集束超音波ニューロモデュレーションとファイバー測光の同時記録

ここでは、ラットとマウスの高密度微小皮質電位法(μEcoG)記録のための2つのプロトコル(外科手術、移植、記録方法を含む)を紹介します。μECoG記録は、ラット聴覚皮質における層流ポリトロード記録、またはマウス体性感覚皮質における神経活動の光遺伝学的操作と組み合わせて行われます。...

げっ歯類における層流ポリトロードと光遺伝学とマイクロ皮質電図法の統合による皮質処理のマルチスケール研究

ここでは、急性麻酔下のin vivo...

麻酔ラットにおける末梢疼痛ブロックを評価する電気生理学的手法

学ぶ大脳皮質の局所電界電位とECoGの同時記録法。侵害受容レーザー刺激への応答を自由行動ラットで解析し、脳の侵害受容情報処理メカニズムを解明する革新的な神経生理学的アプローチです。

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

さらに動画を探す