설치류 모델에서 고밀도 뇌파 취득 낮은 비용과 오픈 소스 리소스를 사용하여

이 방법론의 전반적인 목표는 만성 고밀도 경두개 전극 어레이를 구성하고 기록하기 위한 저비용 대체 프로토콜을 입증하는 것입니다. 이 방법은 신경 네트워크의 대규모 조직, 감각 유발 반응의 공간적 및 시간적 특징과 같은 신경 과학의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기법의 주요 장점은 저렴한 비용, 재현성 및 실험별 맞춤화가 용이하다는 것입니다.

이 방법은 뇌파 데이터의 복잡한 분석에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 이 응용 프로그램은 마취학, 간질 및 수면 신경생물학 연구에 이상적입니다. 투구를 만들려면 먼저 2x50핀 브릭의 핀을 매니큐어를 아주 가볍게 바르는 것으로 절연합니다. 그런 다음 핀셋으로 소켓의 끝을 벽돌 사이로 밀어 핀의 여덟 번째 줄마다 제거합니다.

광택제가 완전히 마르면 작은 천과 아세톤으로 핀 끝의 코팅을 제거합니다. 그런 다음 면도날이나 철사 절단기를 사용하여 블록을 다듬어 2x7 핀 브릭을 만듭니다. 이 벽돌 중 두 개는 경두개 EEG 전극으로 기능합니다.

다음으로, 2x50 브릭의 각 끝에서 동일한 프로세스를 사용하여 EMG 신호를 기록하기 위해 두 개의 1x2 핀 브릭을 준비합니다. 각 1x2 벽돌은 2x50 벽돌의 바깥쪽의 매끄러운 면 중 하나를 유지해야 합니다. 전체 배열의 두 반쪽을 완성하려면 한 브릭의 1x2 핀 구멍과 핀을 2x7 브릭의 가장 뒤쪽에 있는 핀 행에 맞춥니다.

그런 다음 두 부분으로 구성된 에폭시를 사용하여 매끄러운 표면을 부착하고 필요한 경우 더 많은 에폭시로 연결을 강화합니다. 두 반쪽을 하룻밤 사이에 치료하십시오. 두 개의 흉부 EMG 와이어를 만들려면 3cm 절연 은선으로 시작하십시오.

한쪽 끝에서 1cm의 절연체를 제거하고 핀셋으로 감싸 노출된 와이어에 두 개의 루프를 추가합니다. 그런 다음 다른 쪽 끝에서 25mm의 단열재를 제거합니다. 이제 1.5cm 와이어로 시작하여 두 개의 유사한 경추 EMG 와이어를 만듭니다.

각 헤드피스 절반에서 가장 앞쪽 줄에 있는 측면 핀을 제거하면 이 핀이 관련 조직에 닿지 않습니다. 전선을 연결하려면 1x2 벽돌의 핀을 끝에서 3mm 자릅니다. 그런 다음 경추 EMG 와이어를 전방 핀에 납땜하고 흉부 EMG 와이어를 후방 핀에 납땜합니다.

계속하기 전에 연속 모드에서 멀티미터를 사용하여 각 핀이 전기적으로 절연되어 있는지 확인하십시오. 리드를 다른 핀 조합에 연결하고 한 쌍이 전기적으로 결합되어 있으면 미터에서 신호음이 울립니다. 건조되면 측면 변위를 최소화하면서 AP 축과 평행이 될 때까지 EMG 와이어를 구부립니다.

그런 다음 납땜된 조인트를 매니큐어로 덮습니다. 이제 와이어 커터와 브레인 아틀라스의 도움을 사용하여 핀 길이를 조정하십시오. 브레그마에서 복부 거리가 가장 큰 핀을 찾으십시오.

이 핀을 자르지 말고 이 핀과 관련하여 다른 모든 핀을 자릅니다. 헤드피스를 완성하려면 어플리케이터 펜을 사용하여 모든 핀 팁을 은색 용액으로 덮습니다. 어댑터를 준비하려면 36위치 2열 수 나노 커넥터로 시작하십시오.

먼저 커넥터 와이어를 2cm의 균일한 길이로 면도칼로 깎습니다. 그런 다음 각 와이어 끝에서 2.5mm의 와이어를 벗겨냅니다. 마지막으로, 가는 철사의 가닥을 함께 주석으로 입히고, 주석으로 입힌 철사에서 벗겨진 절연체를 잘라냅니다.

다음으로, 콘 스트립 헤더 2x50 핀 블록에서 헤드피스에 일치하는 수-수 커넥터를 만듭니다. 이전과 마찬가지로 2x7 2개와 2x1 2개를 준비합니다. 이제 나노 커넥터의 접지선 중 하나를 브레그마의 전방 0.6mm, 측면 1mm의 핀에 납땜합니다.

이 핀은 레퍼런스 역할을 하며 RHD 2132 앰프 칩을 사용할 때 접지로 사용됩니다. 그런 다음 주석 도금된 나노 커넥터 와이어를 접지 핀 연결부와 같은 쪽에 납땜합니다. 각 와이어가 특정 채널에 매핑되기 때문에 증폭기 헤드 스테이지의 채널 맵 다이어그램을 참조하고 채널을 매핑합니다.

모든 전선이 해당 핀에 납땜되면 사용하지 않는 전선을 잘라냅니다. 그런 다음 전압계를 사용하여 각 핀이 다른 핀과 전기적으로 절연되어 있는지 확인합니다. 전기 절연이 확인되면 각 납땜 조인트 주위에 매니큐어를 얇게 바르고 각 핀을 추가로 절연합니다.

그런 다음 2액형 에폭시를 사용하여 수-수 브릭의 양측 핀 어레이에 일치하는 나노 어댑터를 강화합니다. 어댑터의 내측 부분에 과도한 에폭시가 있으면 헤드피스가 동시에 연결되는 것을 방지할 수 있습니다. 내구성을 높이기 위해 나노 커넥터의 베이스를 에폭시로 코팅하십시오.

모든 납땜 이음부를 에폭시로 덮으십시오. 에폭시가 건조되면 임피던스 측정을 사용하여 채널 매핑을 확인합니다. 마우스를 단단히 설정하고 브레그마를 입체 좌표계의 원점으로 정의한 후 내측 측면 축과 전방 후방 축에서 두개골을 수평을 맞춥니다.

그런 다음 0.5mm 직경의 마이크로 드릴 비트를 사용하여 브레그마 전방 3.3mm에서 시작하여 브레그마 후방 4.5mm로 마무리하여 정중선에서 1.3mm 떨어진 곳에 버 구멍을 뚫습니다. 양측으로 두 행을 만듭니다. 다음으로, 브레그마의 앞쪽 2mm에서 시작하여 브레그마 뒤쪽 4.5mm까지 1.3mm 떨어진 정중선의 양쪽에 버 구멍을 뚫습니다.

이제 헤드피스를 이식합니다. 곧은 집게로 흉부 EMG 와이어를 위한 EMG 와이어 터널을 준비합니다. 마우스 뒤쪽에서 피부 아래 2.5cm를 굴착시키고 EMG 와이어를 캐비티에 놓습니다.

다음으로, 핀이 버 구멍과 정렬되도록 구부러진 집게로 EEG 벽돌을 움직입니다. 약간의 압력을 가하고 핀을 두개골 안으로 흔듭니다. EEG는 적절하게 삽입되면 안정됩니다.

다음으로 EMG 와이어를 최종 위치로 조정합니다. 일단 제자리에 고정되면 메틸 메타크릴레이트와 가교 화합물의 일대일 혼합물을 준비합니다. 그런 다음 노출된 두개골, 핀 전극의 못 광택 부분, EMG 와이어의 근위 부분을 시멘트로 덮습니다.

투구의 암컷 소켓을 덮거나 동물의 털에 시멘트를 묻히지 마십시오. 시멘트가 마르면 장착 절차가 완료됩니다. 입체성 프레임에서 마우스를 제거하고 활력 징후를 모니터링하면서 회복되도록 합니다.

수술 후 2주가 지나면 완전히 회복된 마우스는 어댑터를 통해 녹음 케이블에 연결하여 익숙해질 수 있습니다. 마우스가 습관화 된 후에는 실험에 사용할 수 있습니다. 어댑터를 통해 마우스를 수집 보드에 연결한 후, ampliifier 및 표준 인터페이스 케이블에서 Open E-Fizz 녹음 소프트웨어를 엽니다.

여기에서 모듈을 신호 체인으로 드래그하여 리듬 FPGA 및 LFP 뷰어의 신호 체인을 생성합니다. 다음으로, 초당 30.0킬로 샘플의 전극 임피던스 값을 얻습니다. 그런 다음 녹음을 위해 원하는 샘플링 속도를 선택합니다.

원하는 경우 필터를 신호 체인으로 드래그할 수도 있습니다. 데이터에 대한 저장 경로와 원하는 샘플링 속도를 선택하여 계속합니다. 그런 다음 LFP 뷰어 창을 클릭하고 재생 버튼을 누릅니다.

이제 draw 방법을 사용하여 EEG를 시각화하고 신호 진폭, 스윕 속도 및 사용 중인 필터의 설정을 변경하여 보기를 조정합니다. 모든 설정이 조정되면 녹음을 시작합니다. 데이터는 고밀도 EEG 헤드피스를 이식한 자유롭게 움직이는 쥐에서 수집되었습니다.

흉부 EMG 기록에는 심장에서 비롯된 전기 활동이 포함되어 있습니다. 경추 근전도에는 근육 긴장도에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 개별 EEG 파형은 채널 매핑 방식에 해당합니다.

이 기록을 통해 심전도 QRS 스파이크 사이의 시간을 측정하여 마우스의 심박수를 계산할 수 있습니다. 마찬가지로, 흉강이 호흡할 때마다 팽창 및 수축함에 따라 QRS 스파이크의 위상 변동성을 계산하여 마우스의 호흡수를 측정할 수 있습니다. 따라서 이 설정을 통해 쥐 수면다원검사를 획득할 수 있습니다.

이 설정은 시각적 유발 전위의 피질 매핑을 가능하게 합니다. 10밀리초의 빛 펄스가 왼쪽 눈에만 전달되면 고전적인 반응이 반대쪽 1차 시각 피질에 기록되고 반대쪽 2차 시각 피질에서 지연된 반응이 기록됩니다. 이것은 반대쪽 V1 및 V2의 전체 피질 표면에 걸쳐 시간에 따라 변하는 전기 전위에서 쉽게 볼 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 설치류 모델을 위한 고밀도 미세 전극 어레이를 구성하고 이식된 어레이에서 기록하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

일단 숙달되면, 이 기술의 구성 및 이식 부분은 적절하게 수행되면 두 시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 경막외를 관통하지 않고 적절한 경막외 전극 접촉을 만드는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 핀 트리밍과 헤드피스를 이식하는 동안 주의를 기울이면 적절한 전극 접촉을 위한 최상의 기회를 만들 수 있습니다.

행운을 빌어!