대뇌 피 질의 로컬 필드 전위, 심전도, 치십시오, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 리듬 호흡의 동시 녹음

요약

이 연구는 두뇌, 심전도, 근, 로컬 필드 전위의 동시 녹음 하 고 자유롭게 움직이는 쥐의 신호를 호흡 하는 방법을 소개 합니다. 이 기법을 실험 비용 절감 및 데이터 분석을 단순화, 뇌 및 말 초 기관 간의 상호 작용의 이해에 기여할 것입니다.

초록

주변 조직과 뇌의 생리 적인 역학을 모니터링 하는 것이 어떻게 뇌 컨트롤 몸 기능 및 내부 장기 리듬 동물 정서적 과제와 변화에 노출 되 면에 대 한 질문의 번호를 주소 지정을 위해 필요한 그들의 생활 환경입니다. 일반적으로 실험, 신호는 뇌와 심장 등 다른 장기에서 데이터 파일을 처리 하기 위한 여러 녹음 장치 및 다른 절차를 필요로 하는 독립적인 녹음 시스템에 의해 기록 됩니다. 이 연구는 동시에 로컬 필드 전위의 수만 포함 하 여 여러 뇌 영역, 심전도 심장 리듬을 나타내는, 나타내는 깨어 근 전기 biosignals를 감시할 수 있는 새로운 방법 설명 / 수 면 관련 근육 수축, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 신호를 호흡. 이 방법의 녹음 구성은 대뇌 피 질의 로컬 필드 잠재적인 기록 전극의 수만 수용 된다, 그리고이 전극에서 얻은 신호는 단일 통합에 대 한 기존의 마이크로 드라이브 어레이 기반 전기 보드 동물의 머리에 장착. 여기,이 녹음 시스템은 향상 주변 기관에서 신호는 전기 인터페이스 보드에 전송 됩니다. 단일 수술에서 전극 별도로 적절 한 신체 부위 및 대상 뇌 영역으로 이식 처음입니다. 모든 신호는 단일 전기 보드에 통합 될 수 있도록 모든이 전극의 열린 끝 다음 동물의 머리 위에 전기 보드의 개별 채널을 납땜 된다. 녹음 장치에 연결 하는이 보드 실험 비용 감소와 같은 데이터 파일에 모든 데이터를 처리할 수 있기 때문에 데이터 처리를 간소화 하는 단일 디바이스에 신호의 모든 컬렉션에 대 한 수 있습니다. 이 기술은 중앙과 주변 기관 사이 협회의 신경 생리학 상호의 이해를 도움이 됩니다.

서론

중앙 신경 다양 한 환경 변화에 응답으로 몸 상태를 제어 하 고이 컨트롤은 일반적으로 심장 박동, 호흡 속도 및 근육 수축에 변경으로 표시 됩니다. 그러나, 몇 가지 연구는 어떻게 이러한 주변 생리 적인 요인 대뇌 피 질의 활동와 관련 된 테스트. 이 문제를 해결 하려면 전기 biosignals 중앙 및 주변 조직에서 모니터링 하는 대규모 기록 방법을 필요 하다. 대뇌 피 질에서 로컬 필드 가능성 (LFP) 신호 extracellularly 대뇌 피 질의 조직^1,2,3에 삽입 된 전극에 의해 기록 됩니다. 동시에 작은 포유류, 쥐, 쥐 등의 피 질 영역에서 여러 LFP 신호를 기록 하기 위해 다양 한 연구 마이크로 드라이브 라고 하는 주문 품 전극 어셈블리의 다양 한 종류를 개발 했습니다. 기존의 마이크로 드라이브는 금속 나사 전극 (이것은 일반적으로 tetrodes), 나사 및 전극, 수용 코어 바디와 금속 구멍을 수용 하는 전기 인터페이스 보드 (EIB)의 중간 부분에 연결 된 구성 (그림 1, 그림 2및

프로토콜

동물 주제와 관련 된 절차의 모든 관심과 동물의 사용에 대 한 NIH 지침에 따라 수행 했다.

1. 통합 마이크로 드라이브 배열 준비

1. ^1,,23다른 설명으로 대뇌 피 질의 LFP 녹음에 대 한 마이크로 드라이브 어레이 만듭니다. 두고 적어도 6 금속 구멍 1.2에 설명 된 대로 bioflex 와이어에 연결 된 ECG/EMG/BR 채널로 사용 전극 인터페이스 보드 (EIB)에 엽니다.
2. Bioflex 와이어 길이 5.0 cm. 껍질 소계 (PTFE)에서 6 조각으로 잘라 길이 ~5.0 m m.와 함께 모든 철사 조각의 양쪽의 코팅에 오픈 금속 구멍 (ECG/EMG/BR 채널) 중 하나를 와이어 조각의 각각의 한쪽 끝을 연결 합니다 EIB 골드 핀입니다.
3. 두 5.0 cm 조각으로에 나 멜 와이어 컷. EIB (그림 3참조 또한 이전 논문^12,13)에 접지/참조 (g/r) ....

결과

이 방법은 동시에 뇌, 심장 박동, 호흡 리듬, 그리고 골격 근육 수축 (그림 1)의 신경 활동을 대표 하는 여러 기관에서 생체 전기 신호를 캡처할 수 있습니다. 그림 4 는 직사각형 상자 (25 × 40 cm²)에서 자유롭게 구하고 자유롭게 움직이는 쥐에서 대표적인 기록 데이터를 제공 합니다. 예제 데이터 집합 전형적인 행동 전환 이동 하 고 상태를 휴식을 포함 합니다. 파워 스펙트럼 hippocampal LFP 추적에서 웨이 블 릿 분석에 의해 계산 되었다. 嗅의 표면 영역에서 기록 된 BR 신호는 대략 주파수, 탐구 스니핑 동작 중에 발생 하는 호흡에 상대적인 변화를 추정 하 사용 되었다.

토론

어떻게 두뇌 변조 주변 활동 수준, 그리고 이해에 대 한 반대, 대규모 동시에 여러 신체 영역에서 전기 biosignals 캡처 방법 녹음은 필요 합니다. 수술, 및 대뇌 로컬 필드 전위, 심 박수, 근육 건축 및 사용 되는 레코딩 시스템에 향상 된 호흡 속도의 진도 모니터링을 위한 녹화 시스템을 설명 하는이 연구 뇌 조직에서 세포 외 기록입니다. 이 시스템 통합 마이크로 드라이브 배열에 단일 EIB에 두뇌와 주변 기관에서 전기 신호를 수집합니다. 통합 마이크로 드라이브 배열 준비로 시간이 좀 걸립니다, 수술 전에 적어도 몇 시간 시작 한다. 여기에, 하지만 드라이브 배열 포함 뇌 로컬 필드 전위를 기록 하기 위한 tetrodes 금속 전극, 백 금, 텅스텐 전극, 등의 다른 종류는 EIB에 연결할 수 있습니다이 전극의 끝은 제대로 납땜 하는 경우. 수술 절차는 프로토콜에 따라 때 경험된 경험 2-3 h 내 모든 절차를 완료 하려면 수 있다 수 있습니다.

이 프로토콜 내에서 중요.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
FEP 훅업 와이어 꼰 스테인리스 스틸	Cooner Wire Company, Chatsworth, CA	AS 633	Bioflex 와이어
EIB-36-PTB	Neuralynx, Inc., Bozeman, MT	EIB-36-PTB	EIB
Cereplex  M	블랙록  Microsystems, Salt Lake City, UT		디지털 헤드스테이지
Cereplex Direct	블랙록  Microsystems, Salt Lake City, UT		데이터 수집 시스템
UEW 폴리우레탄 자석 와이어	Oyaide.com, 도쿄, 일본	UEW 0.14mm 20m	에나멜 와이어
SD-102	Narishige, 도쿄, 일본	SD-102	고속 드릴
Minimo ONE SERIES ver.2	Minitor Co.,Ltd, 도쿄, 일본	C2012	고속 드릴 전원 공급 장치
Provinice 250 mL	Shofu Inc., 교토, 일본	213620136	치과 시멘트
소형 동물 마취제	바이오기계류, 일본 지바	TK-7	마취제
부프레노르핀 염산염	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO	B7536-1ML	진통제
이소플루란	DS Pharma Animal Health, 오사카, 일본	이소플루 250mL
바셀린, 화이트	Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 일본 오사카	224-00165	수의사 연고
나트륨 알긴산	Nacalai tesque, Kyoto, Japan	31131-85
Calcium Chloride Dihydrate	Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan	031-00435
스테인레스 스틸 나사 M1.0× 4.0	MonotaRO, 효고, 일본	42617504	BR 전극용 스테인리스 스틸
스크류 스테인리스 스틸 스크류 M1.4× 3.0	MonotaRO, 효고, 일본	42617687	g/r 전극 및 앵커용 스테인리스 스틸 나사