Polyimide 기반 Microelectrode를 사용하여 자유롭게 이동 마우스의 고밀도 뇌파 레코딩
2011년 1월 11일
이 문서에서는, 우리는 수술 절차를 설명하고 마우스 모델에서 고밀도 encephalography (EEG)의 취득에 마우스 두개골에 울트라 얇은 polyimide 기반 microelectrode 배열 (PBM - 배열)의 주입을위한 도움말을 취급.
안녕하세요, 저는 한국과학기술연구원(한국과학기술연구원) 신경과학센터 Gen Choice Laboratory의 이민아 기자입니다. 오늘 우리는 poly based micro electrode array를 사용한 질량 모델에서 고밀도 EG의 상태를 시연할 것입니다. 이 수술에는 기구 설치, 수술을 위한 동물 준비, 스테레오 독성 수술 시행이 포함됩니다.
수술 후 EEG 기록을 수행한 다음 데이터를 분석합니다. 시작하자. 수술을 시작하기 전에 스테레오 독성 기구와 필요한 모든 재료를 설정하십시오.
환경은 깨끗해야 합니다. 수술을 위해 마우스를 준비합니다. 오늘의 수술은 17주령 베이직 식스 블랙 식스 J 1 29 s 포 S-V-J-A-E 하이브리드 마우스를 사용하여 시연합니다.
25g보다 무거운 쥐를 사용할 수도 있습니다. 킬로그램당 120mg, 케타민 및 킬로그램당 6mg 배출구를 함유한 칵테일의 IP 주사로 마우스를 아니게 합니다. 쥐 꼬리를 부드럽게 꼬집어 쥐가 수술을 진행할 수 있을 만큼 충분히 깊이 마취되었는지 확인합니다.
수술을 시작하려면 동물을 스테레오 독성 분리에 장착하십시오. 에어 바를 마우스 콘넬에 하나씩 넣고 단단히 조입니다. 그의 머리에 메탄올을 바르고 그의 머리 먼 곳을 형성하십시오.
주사, 눈 사이에서 귀와 두개골 사이까지 전방 후방 절개를 만듭니다. 절개 부위를 넓게 유지하기 위해 마이크로 클램프를 사용하여 마우스의 피부를 꼬집습니다. 멸균된 절단 스왑으로 두개골에 남아 있는 조직이나 막을 제거합니다.
마킹 펜을 머리 위에 올려 놓습니다. BMA 람다 점을 표시합니다. 그런 다음 마킹 펜을 제거하고 오래된 최고의 펜을 사용하여 포인트를 표시합니다.
딱 맞아요. 요점. 필름 전극을 머리 위로 가져오고 두개골에 T 물 한 방울을 떨어뜨립니다.
BMA를 poly best micro electro array의 Ontario의 다섯 번째 레이어 중간에 놓습니다. 내측에서 나중으로 물을 적고 부드러운 면 스왑으로 필름을 조심스럽게 끼웁니다. 완전히 마를 때까지 몇 분 정도 기다립니다.
이것은 더 나은 순응도에 도움이 됩니다. 잔여 공간에 유성 펜으로 세 개의 펜 자국을 만듭니다. 이 표시는 드릴링할 위치입니다.
구멍을 뚫을 때 내부가 닿지 않도록 각별히 주의하십시오. 세 개의 멸균 라인 스티어링 나사를 두개골에 놓고 단단히 묶일 때까지 끼웁니다. 액체, 액체, 정확하게는 치과용 시멘트를 두껍게 섞고 필름 전극 나사와 두개골의 나머지 부분을 덮습니다.
다른 배치를 만들어 전극을 완전히 덮는 데 사용하십시오. 나사를 다시 열어 고정합니다. 이 남자는 필름 전극 아래에 있어서는 안 된다는 것을 기억하십시오.
커넥터 평면의 뒷면에 테이프가 있는 이중 서명을 끼웁니다. 강한 접착제를 사용하여 단단한 막대기를 두개골 중앙에 끈으로 놓습니다. 오늘의 실험에서는 이 스틱 단계에 절단 면봉의 끝을 사용하고 절단 지점의 팁과 접촉할 때까지 커넥터 위치를 뒤로 조작합니다.
두개골과 커넥터 사이의 거리는 5mm 이상이어야 합니다. 강력한 접착제를 추가하여 면 스왑 끝에 커넥터 평면을 붙입니다. 나머지 열린 공간을 아크릴 ul 시멘트로 덮으십시오.
시멘트 경화 후 클램프를 제거하고 피부를 저어줍니다. parus에서 마우스를 제거하고 여분의 공간을 덮습니다. 아크릴 치과 시멘트로 시멘트와 봉합사 부위 주위에 항생제 나트륨을 바르십시오.
마우스를 자체 케이지에 넣고 회복을 위한 5일 목록을 제공합니다. 마우스를 EEG에 연결하고 불을 당기고 거주 시간을 1 시간 이상 제공합니다. 한 시간 동안 EEG 기록을 수행한 후, 우리는 폴리 기반 마이크로 전극 어레이가 있는 마우스 모델에서 고밀도 EEG를 획득했습니다.
이 절차를 수행할 때 필름 일렉트로 트라이는 두께가 7마이크로미터에 불과하기 때문에 부드럽게 다루는 것을 기억하는 것이 중요합니다. A, 전극을 재배열할 때 수돗물 한 방울이 필요합니다. 이 단계를 건너뛰면 전극을 쉽게 돌릴 수 있고 고점도로 만든 아크릴 치과가 필름 아래로 침투하지 않도록 할 수 있습니다.
기록 후 필로폰 실험실을 사용하여 오프라인 분석을 수행하여 쥐의 뇌 활동을 명확하게 시각화하기 위한 여러 뇌 그래프를 그립니다. GBL 주입 후의 대표적인 다채널 EEG 신호입니다. 왼쪽 패널의 오른쪽 패널에서 GBL 주입 후 대표적인 다중 채널 e 신호를 볼 수 있습니다.
평균 전력, 시간 지연, 평균 피크 강도 및 발작 시작의 평균 확률 맵과 같은 뇌 지형 지도가 제시됩니다. 그게 다야. 시청해 주셔서 감사합니다.
개요
이 기사는 마우스 두개골에 폴리이미드 기반 마이크로전극 어레이(PBM-어레이)를 이식하는 수술 절차를 시연하며, 이는 마우스 모델에서 고밀도 EEG 획득을 가능하게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 전기생리학
- 생물의학 공학
배경
- 고밀도 EEG는 뇌 활동을 연구하는 데 중요합니다.
- 폴리이미드 기반 마이크로전극 어레이는 기록 품질에 장점이 있습니다.
- 수술 기술을 이해하는 것은 성공적인 이식에 필수적입니다.
- 마우스 모델은 신경과학 연구에서 일반적으로 사용됩니다.
연구 목적
- PBM-어레이 이식에 대한 상세한 수술 프로토콜을 제공합니다.
- 마우스에서 고밀도 EEG 기록을 용이하게 합니다.
- 신경과학 연구에서 데이터 획득 방법을 향상시킵니다.
사용된 방법
- 수술 도구 준비 및 동물 마취.
- 스테레오택시 수술 기술의 구현.
- 초박형 마이크로전극 어레이의 주의 깊은 취급.
- 수술 후 회복 및 EEG 데이터 획득.
주요 결과
- 마우스 두개골에 PBM-어레이 성공적 삽입.
- 수술 후 고품질 EEG 기록 획득.
- 데이터 분석은 중요한 뇌 활동 패턴을 밝혀냈습니다.
- 주의 깊은 수술 기술의 중요성을 입증했습니다.
결론
- 설명된 절차는 고밀도 EEG 획득에 효과적입니다.
- 마이크로전극 어레이의 적절한 취급이 중요합니다.
- 이 방법은 뇌 활동 분석 연구를 발전시킬 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
High-density EEG in freely moving mice enables mechanistic de-risking of neural circuit hypotheses by linking electrophysiological signatures to behavior in genetically tractable models. This approach supports target validation in neuropsychiatric drug discovery by providing quantitative, reproducible readouts of network activity relevant to disease mechanisms. The polyimide-based microelectrode array enhances signal fidelity and chronic recording capacity, improving predictive confidence in preclinical efficacy assessments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through correlation of EEG rhythms with specific behavioral states in disease-relevant models.
- Operational Value: Provides a standardized platform for functional target validation using large-scale neural activity as a phenotypic readout.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, multivariate EEG outputs suitable for assay development in CNS drug screening programs.
- Operational Value: Supports assay standardization through chronic, reusable electrode implants that reduce inter-session variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates translational biomarker identification by aligning mouse EEG signatures with human EEG correlates in neuropsychiatric disorders.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of target engagement and circuit modulation across preclinical study phases.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis generation through lead optimization by supplying dynamic, systems-level neural data that informs target selection and compound prioritization.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing how genetic or pharmacological manipulations affect large-scale brain network dynamics.
- Screening: Delivers high-dimensional, time-resolved EEG readouts that enhance compound screening resolution beyond single-neuron or bulk measures.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via spectral power, coherence, and seizure probability metrics derived from multichannel recordings.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies by capturing EEG phenotypes predictive of clinical outcomes in epilepsy and sleep disorder models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple CNS indication programs and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target mechanism through direct observation of network-level effects.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability of EEG experiments via standardized surgical protocols and chronic implant design.
- Strategic Value: Enhances go/no-go decision quality by providing objective, systems-level efficacy data early in the discovery pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying compounds with favorable network modulation profiles before costly preclinical investment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and microelectrode handling due to the array’s ultra-thin, bifurcated structure.
- Depends on access to electrophysiology instrumentation capable of high-density signal acquisition and synchronization with behavioral monitoring.
- Necessitates standardization of postoperative care and recovery timelines to ensure consistent signal quality across animals.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains and genetic backgrounds affecting skull thickness and surgical access.
- Limited by the technical challenge of preventing fluid permeation under the film electrode during dental cement application, as noted in the protocol.
