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여러 뇌 영역의 전기생리학적 기록을 위한 마이크로 드라이브 어레이 방법

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

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출처: Shikano, Y., et al. 자유롭게 움직이는 쥐의 피질 국소 전위, 심전도, 근전도 및 호흡 리듬의 동시 기록. J. Vis. Exp. (2018).

이 비디오는 통합 마이크로 드라이브 어레이를 사용하여 쥐의 여러 뇌 영역에서 동시 전기 생리학적 기록을 보여줍니다. 기록 전극은 후각구에, 참조 전극은 전두엽 피질에, 마이크로 드라이브 어레이 전극은 해마에 배치됩니다. 쥐는 자유롭게 먹이를 찾을 수 있으며, 이식된 모든 전극의 동시 기록은 어레이를 사용하여 기록됩니다.

Protocol

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

1. 통합 마이크로 드라이브 어레이 준비

  1. 다른 곳에서 설명한 대로 대뇌피질 LFP(Local Field Potential) 기록을 위한 마이크로 드라이브 어레이를 생성합니다. 1.2에 설명된 대로 bioflex 와이어에 연결된 심전도/근전도/호흡수(ECG/EMG/BR) 채널로 사용하기 위해 전극 인터페이스 보드(EIB)에 최소 6개의 금속 구멍을 열어 두십시오.
  2. bioflex 와이어를 5.0cm 길이의 6개 조각으로 자릅니다. 길이가 ~5.0mm인 모든 와이어 조각의 양쪽 끝의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 코팅을 벗겨냅니다. 각 와이어 조각의 한쪽 끝을 금핀으로 EIB의 열린 금속 구멍(ECG/EMG/BR 채널) 중 하나에 연결합니다.
  3. 에나멜 와이어를 5.0cm 두 조각으로 자릅니다. 이러한 각 와이어의 한쪽 끝을 EIB의 접지/참조(g/r) 채널에 납땜합니다(그림 1).
  4. ECG 전극을 준비하기 위해 bioflex 와이어를 16cm 두 조각으로 자릅니다. 이 와이어 조각 끝의 PTFE 코팅을 한쪽 끝(짧은 끝)이 ~5.0mm, 다른 쪽 끝(긴 끝)이 ~15mm 길이로 벗겨냅니다.
  5. 와이어의 긴 끝을 구부려 납땜으로 링의 모양을 고정하여 직경 2.0mm의 와이어 링을 형성합니다.
  6. EMG 전극을 준비하기 위해 bioflex 와이어를 8cm 길이의 2개 조각으로 자릅니다. 길이가 ~5.0mm인 이 와이어 조각의 양쪽 끝에서 PTFE 코팅을 벗겨냅니다.
  7. BR 전극을 준비하기 위해 bioflex 와이어를 6.0cm 길이의 2 조각으로 자릅니다. 길이가 ~ 5.0mm 인 이 와이어 조각의 양쪽 끝의 에나멜 코팅을 벗겨냅니다. 이 와이어 조각의 각 한쪽 끝을 스테인리스 스틸 나사(스템 직경: 1.0mm, 줄기 길이 : 4.0 mm).
  8. 접지/참조(gr) 전극을 준비하기 위해 에나멜 와이어를 6.0cm 길이의 2조각으로 자릅니다. 이 와이어 조각의 양쪽 끝의 에나멜 코팅을 ~5.0mm 길이로 벗겨냅니다. 이 와이어 조각의 각 한쪽 끝을 스테인리스 스틸 나사(스템 직경: 1.4mm, 줄기 길이: 3.0mm).
  9. 가스는 모든 전극과 스테인리스 나사를 살균하여 깨끗한 공간에 보관합니다.

2. Integrative Micro-Drive Array 및 BR 전극 이식

  1. 입체 장치에 쥐를 고정하십시오. 눈 사이 지점에서 목 부위까지 정중선을 따라 머리를 ~3.0cm 절개합니다. 두개골을 노출시킵니다.
  2. 후각구 위 직경 0.7-1.0mm, 전방 11.0mm, 양측 1mm를 고속 드릴로 브레그마에서 두 개의 원형 개두술을 만듭니다. 나사 줄기의 끝이 뇌 표면에 부착될 때까지 두개골에 두 개의 BR 전극을 이식합니다.
  3. 전두엽 피질 위 0.7-1.0mm, 전방으로 2.7mm, 브레그마에서 양측으로 2.7mm의 직경을 가진 두 개의 원형 개두술을 만듭니다. 나사 줄기의 끝이 뇌 표면에 부착될 때까지 두개골에 두 개의 g/r 전극을 이식합니다.
  4. 큰 개두술을 둘러싼 영역에 직경 1.0mm의 구멍을 6-8개 만듭니다. 두개골에 앵커 나사(줄기 직경: 1.4mm, 줄기 길이: 3.0mm)를 삽입합니다.
  5. 해마 위 직경 ~2.0mm, 후방 3.8mm, 브레그마에서 양측 2.5mm의 직경을 가진 큰 원형 개두술을 만듭니다. 드라이브 어레이의 캐뉼러 팁이 대형 개두술 위에 위치하도록 통합 마이크로 드라이브 어레이를 배치합니다.
  6. 캐뉼라 팁과 뇌 표면 사이의 틈 공간을 ~100μL의 두 가지 용액, 즉 0.5%(질량 기준) 알긴산 나트륨과 10%(질량 기준) 염화칼슘으로 채웁니다.
    메모: 이 과정은 두 용액이 두개골에 혼합된 후 ~5분 안에 투명한 겔을 형성합니다.
  7. 캐뉼러, BR 전극, g/r 전극 및 앵커 나사를 0.5cm 두께의 치과용 시멘트로 덮습니다.이 단계에서 BR 및 g/r 전극의 열린 끝을 시멘트로 덮지 않도록 주의하십시오.
  8. ECG, EMG, BR 및 g/r 전극의 열린 끝을 이전에 EIB에 연결된 개별 와이어 팁에 납땜합니다(1.2 및 1.3 단계 참조).
  9. 통합 마이크로 드라이브 어레이의 바닥 부분과 모든 전극 와이어를 치과용 시멘트로 덮습니다. 이식 후 쥐가 전극을 긁을 수 없도록 모든 전극 와이어가 완전히 덮여 있는지 확인하십시오.
  10. 흉골 누운 자세를 유지할 수 있을 만큼 충분한 의식을 회복한 후, 동물을 투명한 플렉시글라스 가정용 우리로 되돌려 놓고 물과 음식을 자유롭게 이용할 수 있도록 혼자 있게 합니다. 수술 후에는 항생제(겐타마이신)를 투여한다.

3. 생체 내 녹음

참고: 모든 신호는 단위 활동(30kHz에서 샘플링되고 대역 통과 필터링(500 - 6kHz))을 제외하고 증폭, 2kHz에서 샘플링 및 대역 통과 필터링(0.1 - 500Hz)됩니다.

  1. 통합 마이크로 드라이브 어레이의 EIB를 헤드 스테이지에 연결tage 녹음 장치의.
  2. 수술 후 몇 주 동안 나사를 돌려 사분체를 진행하십시오. 일단 사극체가 표적 뇌 영역에 인접하게 되면, 안정적인 기록을 위해 며칠에 걸쳐 사분체를 해당 영역에 정착시킨다.
  3. 동물이 녹음실에서 자유롭게 움직이는 동안 전기 신호를 모니터링합니다.

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Results

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figure-results-1
그림 1: EIB의 평면도. EIB에는 사분체에 연결된 24개의 피질 LFP(LFP) 채널, 2개의 ECG 채널, 2개의 EMG 채널, 2개의 BR 채널 및 2개의 접지(Gr) 채널이 포함됩니다. LFP 채널을 제외한 모든 채널은 절연 전선에 연결되었습니다.

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Disclosures

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
선언된 이해 상충이 없습니다.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
FEP 훅업 와이어 연선 스테인레스 스틸Cooner Wire Company, 채스워스, 캘리포니아633으로바이오플렉스 와이어
EIB-36-PTBNeuralynx, Inc., 몬태나주 보즈먼EIB-36-PTBEIB
세레플렉스 MBlackrock Microsystems, 유타주 솔트레이크시티디지털 헤드스테이지
Cereplex 다이렉트Blackrock Microsystems, 유타주 솔트레이크시티데이터 수집 시스템
UEW 폴리우레탄 자석 와이어Oyaide.com, 도쿄, 일본휴 0.14mm 20m에나멜 와이어
SD-102Narishige, 도쿄, 일본SD-102고속 드릴
Minimo ONE 시리즈 ver.2Minitor Co., Ltd, 도쿄, 일본2012하이 스피드 드릴 전원 공급 장치
프로비니스 250 mLShofu Inc., 교토, 일본213620136치과 용 시멘트
작은 동물 마취제Biomachinery, 일본 지바TK-7마취제
부프레노르핀 염산염시그마-알드리치, 미주리주 세인트루이스B7536-1ML진통제
이소플루란DS Pharma Animal Health, 일본 오사카이소플루 250mL
바셀린, 화이트Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 일본 오사카Tel.: 224-00165수의사 연고
알긴산 나트륨Nacalai tesque, 교토, 일본31131-85
Calcium Chloride Dihydrate (염화칼슘 이수화물)Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 일본 오사카제031-00435
스테인리스 나사 M1.0×4.0MonotaRO, 효고, 일본42617504BR 전극용 스테인리스강 나사
스테인리스 나사 M1.4×3.0MonotaRO, 효고, 일본42617687g/r 전극 및 앵커용 스테인리스 스틸 나사
시리즈 시리즈 년 년 호

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