뇌파 및 근전도 기록을 통한 마우스의 수면 행동 분석

Abstract

출처: Oishi, Y., et al. 쥐의 수면 측정을 위한 거짓말 기록 절차. J. Vis. 특급 (2016).

이 비디오는 마취된 마우스에 뇌파(EEG) 및 근전도(EMG) 전극 어셈블리를 이식하는 프로토콜을 보여줍니다. 이 프로세스에는 입체 프레임에 마우스를 고정하고, 두개골의 정중선을 절개하고, 전극을 위한 구멍을 뚫고, 신호 기록을 위해 전극 장치를 고정하는 작업이 포함됩니다. 복구 후 기록된 신호를 사용하여 마우스의 수면-절전 모드 해제 동작을 분석합니다.

Protocol

동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. EEG/EMG 기록을 위한 전극 및 케이블 준비

1. 다음 절차에 따라 EEG/EMG 기록 전극을 준비합니다.
   메모: 전극은 일회용이며 1마리의 동물만 사용할 수 있습니다. 모든 커넥터의 배선 구성을 신중하게 계획하십시오. 올바른 방향을 위해 커넥터에 표시를 합니다.
   1. 4핀 헤더의 각 핀을 2cm 스테인리스 스틸 와이어에 납땜합니다. 간단히 말해서 와이어의 한쪽 끝을 핀에 잡고 핫 솔더링 인두를 와이어 핀 조인트에 놓고 솔더를 약간 녹여 충분한 솔더가 조인트로 부드럽게 흐르도록 합니다. 핀에 너무 많은 열을 가하지 않도록 주의하십시오. 그렇지 않으면 핀 주변의 플라스틱이 녹습니다.
   2. 핀 헤더에 부착된 2개의 와이어 각각의 자유단을 직경 1.0mm의 스테인리스강 나사 머리에 납땜합니다. 간단히 말해서, 와이어의 자유 끝을 나사 머리 아래의 나사산에 잡고 열간 납땜 인두를 와이어-나사 조인트에 놓고 땜납을 약간 녹여 충분한 땜납이 조인트에 부드럽게 흐르도록 합니다. 나사가 있는 2개의 와이어는 EEG 기록 전극 역할을 하는 반면 나사가 없는 2개의 와이어는 EMG 기록 전극 역할을 합니다.
   3. 가위를 사용하여 EMG 전극 끝에 있는 절연체를 1mm 벗겨내면 EMG 신호의 품질이 향상됩니다.
   4. EEG/EMG 기록 중 전기 노이즈를 줄이기 위해 얇은 나무 막대기나 이쑤시개를 사용하여 납땜된 모든 핀을 에폭시 접착제로 완전히 덮습니다.
2. 전극을 슬립 링과 연결하기 위한 케이블을 아래와 같이 준비합니다. 이 케이블은 재사용할 수 있습니다.
   1. 4핀 FFC/FPC 커넥터의 각 핀을 30cm 플랫 케이블의 와이어로 납땜합니다. 간단히 말해서, 벗겨진 와이어 끝을 핀에 잡고 핫 솔더링 인두를 와이어 핀 조인트에 놓고 솔더를 약간 녹여 충분한 솔더가 조인트로 원활하게 흐르도록 합니다.
      참고: EEG/EMG 기록에 사용되는 실험용 동물 케이지의 높이에 적합한 플랫 케이블의 길이를 선택하십시오.
   2. 납땜 압착 소켓을 플랫 케이블의 다른 쪽 끝에 있는 전선 끝에 연결합니다. 간단히 말해서, 크림프 소켓을 와이어의 벗겨진 자유 쪽 끝에 잡고 와이어 소켓 조인트에 뜨거운 납땜 인두를 놓고 땜납을 약간 녹여 충분한 땜납이 조인트로 부드럽게 흐르도록 합니다.
   3. 각 크림프 소켓을 4위치 크림프 하우징에 삽입합니다.
   4. 얇은 나무 막대기나 이쑤시개를 사용하여 크림프 소켓을 에폭시 접착제로 완전히 덮습니다.

2. 마우스 머리에 전극 이식 (소요 시간: 약 20분)

1. 수술 전에 모든 수술 도구를 뜨거운 비드 살균기로 소독하십시오. 수컷 마우스 (10-20 주, 20-30g)를 펜토 바르비탈 (50mg / kg)의 복강 내 주사로 마취합니다. 발가락을 꼬집어 마우스가 깊이 마취되었는지 확인한 후 이발기로 머리와 목의 털을 면도합니다.
2. 마우스를 입체 프레임으로 이동하고 2개의 이어바 사이에 머리를 고정합니다. 건조를 방지하기 위해 바셀린을 눈에 바르십시오. 파이 빵 한 피부를 알코올로 씻어 메스로 정중선을 따라 잘라 두개골을 드러냅니다. 수술 부위가 열린 상태를 유지하기 위해 피부를 클립합니다.
3. 카바이드 커터 (드릴 크기 : 직경 0.8mm)를 사용하여 두개골에 2 개의 구멍을 뚫는데, 하나는 전두엽 피질 영역 (브레그마 앞쪽 1mm, 정중선 옆 1.5mm)과 다른 하나는 Paxinos와 Franklin의 입체 좌표에 따라 오른쪽 반구의 정수리 영역 (람다 앞쪽 1mm, 정중선 옆 1.5mm)
에 뚫습니다.
4. 보석상의 드라이버를 사용하여 스테인리스 스틸 EEG 기록 나사를 구멍에 넣고 피질 위의 경막외 위치를 위해 각 나사에 대해 2 - 2.5 바퀴를 돌립니다.
   참고 : 뇌 조직의 손상을 방지하기 위해 나사를 너무 깊게 삽입하지 마십시오. 나사가 두개골에 단단히 고정되어 있는지 확인하십시오. 이는 장기간(일반적으로 1개월 이상)의 여러 녹음 동안 안정적인 EEG 신호를 갖는 것이 중요합니다. 흔들리는 나사는 EEG 아티팩트를 생성하며 실험 일정이 끝나기 전에 벗겨질 수 있습니다.
5. 전극 어셈블리(섹션 1.1, 핀이 위쪽으로 향하게 한 것 참조)를 두개골에 순간 접착제로 고정하고 치과용 시멘트로 덮습니다. 승모근(목) 근육에 집게로 양측으로 작은 구멍을 뚫고 근전도 전극 역할을 하는 스테인리스강 와이어를 구멍에 삽입합니다. 근육이 노출되지 않도록 명주실(직경 0.1mm)로 피부를 봉합합니다.
6. 입체성 프레임에서 마우스를 제거합니다. 암피실린(100mg/kg)과 멜록시캠(1mg/kg)을 마우스에 복강내로 투여하여 세균 감염을 방지하고 수술 후 통증을 줄입니다. 마우스를 열 패드에 보관하고 흉골 누운 상태를 유지할 수 있을 만큼 충분한 의식을 회복할 때까지 모니터링합니다. 다른 동물에 의한 전극 제거를 피하기 위해 회복 기간 동안 마우스를 개별적으로 수용하고 수술 후 첫날에 meloxicam(1mg/kg)을 복강내로 투여합니다.

3. EEG/EMG 데이터 기록 및 획득

1. 1주일의 회복 기간 후, 각 쥐를 방음 녹음실에 놓인 실험용 케이지에 개별적으로 수용합니다. 주변 온도를 23 ± 1 °C로 유지하고 12시간 조명/12시간 어둡게(08:00에 조명 켜짐, 조명 강도 ~ 100lux) 주기를 자동으로 제어합니다.
2. 마우스 헤드의 EEG/EMG 전극 어셈블리를 기록 케이블에 연결합니다. 녹음 케이블이 슬립 링(케이블을 비틀어도 마우스의 움직임이 제한되지 않도록 설계됨)과 EEG/EMG 신호 amp리퍼. EEG/EMG 신호 필터링(EEG, 0.5-64Hz; EMG, 16-64Hz)는 아날로그-디지털 변환기(A/D)에 의해 128Hz의 샘플링 속도로 디지털화하고 최종적으로 EEG/EMG 기록 소프트웨어가 실행되는 컴퓨터에 기록합니다.
3. 녹음실에서 2 - 3일 동안 마우스를 습관화합니다.
4. 그런 다음 EEG/EMG 기록 소프트웨어를 시작합니다.
   1. '데이터 파일 정보' 탭을 선택하고 파일 이름 옆의 체크박스를 클릭합니다. 파일 이름을 입력하고 '저장'을 클릭합니다.
   2. '녹화 조건' 탭을 선택하고 녹화할 모든 EEG/EMG 채널을 선택합니다.
   3. '녹음 조건' 탭에서 샘플링 주파수(128Hz)를 선택합니다.
   4. 선택한 채널이 '채널 정보' 탭에 제대로 표시되는지 확인하세요.
   5. '타이머 설정' 탭을 선택하고 '모니터'를 클릭하면 EEG와 EMG가 표시됩니다.
   6. EEG/EMG 신호가 올바르게 표시되는지 확인하십시오.
   7. '타이머 설정' 탭을 선택하고 '메인 타이머' 영역에서 녹음 시작과 종료의 시계 시간을 설정합니다.
   8. '타이머 설정' 탭에서 '모니터'를 클릭하여 녹음을 시작합니다.
5. 기준선 아래에서 EEG/EMG 신호를 기록합니다(즉, 자유롭게 움직이는 마우스의 절전/깨우기 동작). 마지막 실험일 이후 펜토바르비탈(200mg/kg)의 복강내 주사로 마우스를 안락사시킵니다.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
4핀 헤더	히로세	A3B-4PA-2DSA(71)
암피실린	메이지 제과	해당 사항 없음
아날로그-디지털 컨버터	콘텍	AD16-16U(PCIEV)
초경 커터	빼기	나1055
크림프 하우징	히로세	DF11-4DS-2C
크림프 소켓	히로세	재질 보기 DF11-30SC
치과용 시멘트(Toughron Rebase)	미키 화학제품	해당 사항 없음
에폭시 접착제	코니시	#의 16351
FFC/FPC 커넥터	혼다 츠신 공업	FFC-10BMEP1(비)
플랫 케이블	히타치 케이블	20528-세인트 LF
인스턴트 접착제 (Aron Alpha A)	도아고세이	해당 사항 없음
멜록시캠	베링거인겔하임	해당 사항 없음
펜토바르비탈	쿄리츠 세이야쿠	해당 사항 없음
신호 증폭기	바이오텍스	해당 사항 없음
수면 기록 챔버	APL	해당 사항 없음
SleepSign 소프트웨어	키세이 컴텍	해당 사항 없음	EEG/EMG 기록/분석용
슬립 링	바이오텍스	해당 사항 없음
스테인레스 스틸 나사	야마자키	해당 사항 없음	φ1.0×2.0
스테인레스 스틸 와이어	쿠너 와이어	AS633