Name: 대뇌 피 질의 로컬 필드 전위, 심전도, 치십시오, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 리듬 호흡의 동시 녹음 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 7 s
Description: 배우세요 자유롭게 움직이는 쥐에서 대뇌 피질 국소 전위, 심전도, 근전도, 호흡 신호를 동시에 기록하는 방법을. 이 기법은 뇌-말초 기관 상호작용 연구에 효율적인 데이터 분석과 비용 절감을 제공합니다.

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이 작품은 Kaken 안녕에 의해 지원 되었다 (17 H 05939; 17 H 05551), Nakatomi 재단, 그리고 Suzuken 기념 재단.

동물 주제와 관련 된 절차의 모든 관심과 동물의 사용에 대 한 NIH 지침에 따라 수행 했다.
1. 통합 마이크로 드라이브 배열 준비
<ol><li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>두 5.0 cm 조각으로에 나 멜 와이어 컷. EIB (그림 3참조 또한 이전 논문12,13)에 접지/참조 (g/r) 채널에이 철사의 각각의 한쪽 끝을 땜 납.</li>
	<li>ECG 전극의 준비에 대 한 bioflex 와이어 두 16 cm 조각으로 잘라. ~5.0 mm 한쪽 끝 (짧은 말)와 다른 끝 (긴 끝)에 ~ 15 mm의 길이이 철사 조각의 끝의 PTFE 코팅을 벗기다.</li>
	<li>철사의 긴 끝을 굽 힘 반지의 모양 납땜 하 여 고정을 2.0 m m의 직경을 가진 와이어 고리를 형성 합니다.</li>
	<li>EMG 전극의 준비에 대 한 bioflex 와이어 길이 8 cm. 껍질 길이 ~5.0 m m의이 철사 조각의 양쪽에서 PTFE 코팅에서 2 조각으로 잘라.</li>
	<li>. 솔더 한쪽 끝이 조각의 와이어 머리에 스테인리스 나사 (줄기 직경의 각각의 BR 전극의 준비 컷 길이 6.0 cm. 껍질 길이 ~5.0의이 철사 조각의 양쪽 끝의에 나 멜 코팅에서 2 조각으로 bioflex 와이어에 대 한 미터: 1.0 m m, 길이 줄기: 4.0 m m).</li>
	<li>접지/참조 (gr) 전극의 준비에 대 한 컷 길이 6.0 cm. 껍질 길이 ~5.0 m m.이 와이어의 양쪽 끝의에 나 멜 코팅에서 2 조각으로에 나 멜 와이어 솔더 조각의이 와이어 머리 스테인리스 st의 각의 한쪽 장 어 스크류 (줄기 직경: 1.4 m m, 줄기 길이: 3.0 m m).</li>
	<li>가스는 모든 전극 및 스테인리스 나사 소독 하 고 깨끗 한 공간에서 계속.</li>
</ol>2. 심전도/근 전도 전극의 주입
참고: 멸 균된 장갑과 압력가 악기를 사용 하 여 무 균 기법으로 모든 수술 단계를 수행 합니다. 절 개의 창조를 포함 하는 모든 단계를 하기 전에, 70% 에탄올으로 피부를 소독 하 고 외과 커튼으로 절 개를 커버.
<ol><li>마 취 수정 평면 열 패드에 그것의 뒤에 (1.0-3.0 %isoflurane 가스) 쥐. 진통제로 buprenorphine를 제공 합니다. 건조를 방지 하기 위해 쥐의 눈에 수의 연 고를 배치 합니다. Betadine를 사용 하 여 피부 표면을 청소.</li>
	<li>중간 가슴 영역에서 ~2.0 cm의 절 개를 확인 합니다. 가슴 근육을 분리 하 여 있는 근육을 노출 합니다. 있는 근육에 ECG 전극의 고리 봉합</li>
	<li>열 패드에 동물의 위를 수정 합니다. 등 쪽 목 부분에 ~1.0 cm의 절 개를 확인 합니다.</li>
	<li>가슴 절 개를 통해 피하 ECG 전극 삽입 합니다. 등 쪽 목 지역에 끝을 밀어 하 고 목 절 개에서 그들을 밖으로 당겨. 가슴 절 개 봉합</li>
	<li>각 목 절 개를 통해 ~2.0 cm의 길이를 피하 EMG 전극의 한쪽 끝을 삽입 합니다. 봉합 하 여 목 근육 EMG 전극을 해결.</li>
</ol>3. 통합 마이크로 드라이브 배열 및 BR 전극의 주입
<ol><li>Stereotaxic 장치에 쥐를 수정 합니다. 목 부분에 눈 사이 중간에 따라 머리에 ~3.0 cm의 절 개를 확인 합니다. 두개골을 노출 합니다.</li>
	<li>에 게 0.7-1.0 嗅 앞쪽 11.0 m m와 1 m m 위에 m m의 직경을 가진 두 개의 원형 craniotomies 양자 bregma 고속 드릴. 나사 줄기의 끝은 뇌 표면에 연결 될 때까지 두 BR 전극을 두개골에서 이식.</li>
	<li>양자 bregma에 0.7-1.0 담당 앞쪽 2.7 m m, 2.7 m m 위에 m m의 직경을 가진 두 개의 원형 craniotomies을 확인 합니다. 나사 줄기의 끝은 뇌 표면에 연결 될 때까지 두 g/r 전극을 두개골에서 이식.</li>
	<li>큰 craniotomy 주변 지역에서 6 ~ 8 직경 1.0 m m의 구멍을 확인 합니다. 앵커 나사를 이식 (줄기 직경: 1.4 m m, 줄기 길이: 3.0 m m) 두개골에.</li>
	<li>~2.0 m m m, 3.8 m 후부와 해 마의 위 2.5 m m의 직경을 가진 큰 원형 craniotomy 양자 bregma에 확인 합니다. 같은 드라이브 배열의 정 팁 큰 craniotomy 위에 있는 통합 마이크로 드라이브 배열 배치</li>
	<li>~ 100 µ L의 두 가지 솔루션, 즉정 팁과 뇌 표면 사이 간격 공간 채우십시오., (질량) 0.5% 나트륨 alginate와 염화 칼슘 (질량) 10%. 참고:이 프로세스 형성 투명 젤 ~ 5 분, 두 가지 솔루션은 두개골에 혼합 후.</li>
	<li>커버 정, BR 전극, g/r 전극, 그리고 두께 0.5 cm. 치과 시멘트 앵커 나사 조심 하지 이 단계에서 시멘트와 BR과 g/r 전극의 열린 끝을 커버.</li>
	<li>이전에 EIB에 연결 된 개별 와이어 팁 g/r, BR, EMG, ECG 전극의 열린 끝 솔더 (1.2와 1.3 단계 참조).</li>
	<li>통합 마이크로 드라이브 배열 및 모든 전극 와이어, 치과 시멘트의 하단 부분을 커버. 모든 전극 와이어는 완전히 덮여 쥐 주입 후에 그들을 밖으로 긁어 수 있도록 확인 하십시오.</li>
	<li>Sternal recumbency를 유지 하기 위해 충분 한 의식 회복 후 동물의 투명 한 유리 야 홈 cag를 반환 하 고 물과 음식에 무료 자체 유지 합니다. 수술 후, 항생제 (gentamicin)로 동물을 취급 합니다.</li>
	<li>수술 후, 매일 관찰 동물을 모니터링 합니다. 그들은 제대로, 산책 하 고는 그들은 할 하지 찍 찍 거리는 실험 마이크로 드라이브 배열에 닿을 때 확인 하십시오.</li>
</ol>4. Vivo에서 녹음
참고: 모든 신호는 증폭, 2 kHz로 샘플링 및 대역 통과 필터링된 (0.1-500 Hz) 단위 활동 (30 kHz로 샘플링 및 대역 통과 필터링된 (500-6 kHz))을 제외 하 고.
<ol><li>녹음 장치 headstage에 통합 마이크로 드라이브 배열의 EIB를 연결 합니다.</li>
	<li>수술 후 몇 주 동안 나사 여는 tetrodes 사전. 일단은 tetrodes 대상 뇌 영역에 인접 한, 안정적인 레코딩 위한 몇 일의 기간 동안 지역으로는 tetrodes를 정착.</li>
	<li>동물 녹음 실에서 자유롭게 이동 하는 동안 전기 신호를 모니터링 합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Kloosterman, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Drive+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication.</a> JoVE. (26), e1094(2009).</li>
<li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording%3A+Tetrode+Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (26), e1098(2009).</li>
<li>Jog, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tetrode+technology%3A+advances+in+implantable+hardware%2C+neuroimaging%2C+and+data+analysis+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Tetrode technology: advances in implantable hardware, neuroimaging, and data analysis techniques.</a> J Neurosci Methods. 117 (2), 141-152 (2002).</li>
<li>Fenske, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+multilevel+in+vivo+and+in+vitro+analysis+of+heart+rate+fluctuations+in+mice+by+ECG+telemetry+and+electrophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Comprehensive multilevel in vivo and in vitro analysis of heart rate fluctuations in mice by ECG telemetry and electrophysiology.</a> Nat Protoc. 11 (1), 61-86 (2016).</li>
<li>Rossi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+aging+on+the+specialized+conducting+system%3A+a+telemetry+ECG+study+in+rats+over+a+6+month+period%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The effect of aging on the specialized conducting system: a telemetry ECG study in rats over a 6 month period.</a> PLoS One. 9 (11), 112697(2014).</li>
<li>Cesarovic, N., Jirkof, P., Rettich, A., Arras, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implantation+of+radiotelemetry+transmitters+yielding+data+on+ECG%2C+heart+rate%2C+core+body+temperature+and+activity+in+free-moving+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Implantation of radiotelemetry transmitters yielding data on ECG, heart rate, core body temperature and activity in free-moving laboratory mice.</a> JoVE. (57), (2011).</li>
<li>Zeredo, J. L., Kumei, Y., Shibazaki, T., Yoshida, N., Toda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+biting+behavior+induced+by+acute+stress+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">Measuring biting behavior induced by acute stress in the rat.</a> Behav Res Methods. 41 (3), 761-764 (2009).</li>
<li>Young, G. A., Khazan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromyographic+power+spectral+changes+associated+with+the+sleep-awake+cycle+and+with+diazepam+treatment+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Biochem+Be%22%5BJournal%5D)">Electromyographic power spectral changes associated with the sleep-awake cycle and with diazepam treatment in the rat.</a> Pharmacol Biochem Be. 19 (4), 715-718 (1983).</li>
<li>Oishi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polygraphic+Recording+Procedure+for+Measuring+Sleep+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice.</a> JoVE. (107), e53678(2016).</li>
<li>Chaput, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory-phase-related+coding+of+olfactory+information+in+the+olfactory+bulb+of+awake+freely-breathing+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Behav%22%5BJournal%5D)">Respiratory-phase-related coding of olfactory information in the olfactory bulb of awake freely-breathing rabbits.</a> Physiol Behav. 36 (2), 319-324 (1986).</li>
<li>Ravel, N., Pager, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+patterning+of+the+rat+olfactory+bulb+unit+activity%3A+Nasal+versus+tracheal+breathing%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Respiratory patterning of the rat olfactory bulb unit activity: Nasal versus tracheal breathing.</a> Neurosci Lett. 115 (2-3), 213-218 (1990).</li>
<li>Okada, S., Igata, H., Sakaguchi, T., Sasaki, T., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+device+for+the+simultaneous+recording+of+cerebral%2C+cardiac%2C+and+muscular+electrical+activity+in+freely+moving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Sci%22%5BJournal%5D)">A new device for the simultaneous recording of cerebral, cardiac, and muscular electrical activity in freely moving rodents.</a> J Pharmacol Sci. 132 (1), 105-108 (2016).</li>
<li>Sasaki, T., Nishimura, Y., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Recordings+of+Central+and+Peripheral+Bioelectrical+Signals+in+a+Freely+Moving+Rodent%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Pharm+Bull%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Recordings of Central and Peripheral Bioelectrical Signals in a Freely Moving Rodent.</a> Biol Pharm Bull. 40 (5), 711-715 (2017).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

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...

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 조직1,2,3에 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 그림 3) 전극의 열린 끝을 연결 합니다. 이 전극 어셈블리 많은 전극 주, 일의 과정을 통해 두뇌에 삽입의 깊이 제어 하는 연산자를 사용 하 고 동물 다양 한 도전을 신경 활동의 장기 만성 녹음의 실시 수 있습니다. 행동 작업입니다. 주변 장기에 하트 비트 신호 또는 심장 지역4,,56주위에 이식 되는 전극의 쌍으로 심전도 (ECGs)으로 기록 하 고 골격 근육 신호 기록 된다 근 (EMGs) 전극으로 서는 근육 조직7,,89에 삽입 됩니다. 후 각 전구의 전기 신호 및 호흡 (BR) 리듬의 관계는 단일 단위 기록10,11공부 했다. 기존의 시스템에서 다른 조직에서 이러한 신호에 의해 붙잡힌 독립적인 녹음 장치, 즉 추가 실험 시스템에 대 한 이러한 여러 디바이스를 동기화 하는 정확 하 게 하는 데 필요한는 동시 뇌-몸 신호 기록입니다. 이 시스템은이 문제를 극복 하기 위해 개발 되었다. 이 시스템에서 ECGs, EMGs, 및 호흡 리듬을 반영 하는 후 각 전구에서 전기 신호를 포함 하 여 주변 장기에서 기록 된 모든 전기적 신호는 단일 마이크로 드라이브 배열1,2에 통합 ,3, 여기는 통합 마이크로 드라이브 배열 되 나. 이 시스템 필요로 한 멀티 채널 녹음 장치, 그리고 모든 기존의 마이크로 드라이브 배열에 적용 됩니다. 이 기법의 장점은 어떤 특별 한 장치 또는 여러 장치, 기록 시간과 일치 하도록 트리거 신호 필요 하지 않습니다 및 모든 신호에의 유사한 데이터 형식으로 기록 됩니다 때문에 더 편리한 데이터 처리에 대 한 수 있습니다. 이 기술은 중앙과 주변 기관 사이 협회의 신경 생리학 상호의 이해를 도움이 됩니다. 이 종이 기술과 관련 된 절차를 설명 하 고 쥐에서 얻은 대표적인 데이터 집합을 선물 한다.

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

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

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

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.

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.
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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.

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

이 외과적 전극 이식의 전반적인 목표는 자유롭게 움직이는 쥐의 중심 및 주변 생체 전기 신호를 동시에 기록하는 것입니다. 이 방법은 기억, 인지, 감정 및 뇌-신체 상호 작용과 같은 신경 과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 단일 기록 장치가 광범위한 신체 부위에서 모든 생체 전기 신호를 수집한다는 것입니다.이 방법에 대한 아이디어는 근육과 심장 활동이 모두 뇌 세포 외 신호와 유사한 전기 신호로 표현된다는 것을 알게 되었을 때 처음 떠올랐습니다. 따라서 우리는 모든 신호를 단일 다중 채널 녹음 장치로 녹음할 수 있다고 생각했습니다. 시작하려면 피질 LFP 녹음을 위한 표준 마이크로 드라이브 어레이를 준비합니다.신호 채널을 위해 전극 인터페이스 보드에 최소 6개의 금속 구멍을 열어 둡니다. 다음으로, 신호를 전달하기 위해 5cm 길이의 Bioflex 와이어 6개를 만듭니다. 양쪽 끝에서 약 5mm의 PFTE 코팅을 벗겨냅니다.그런 다음 금핀을 사용하여 보드의 각 금속 구멍에 하나의 와이어를 연결합니다. 다음으로, 5cm 길이의 에나멜 와이어 2개를 만들고 보드의 2개의 접지/참조 채널에 납땜합니다. ECG 전극을 만들려면 16cm 길이의 Bioflex 와이어 2개를 자르고 한쪽 끝에서 0.5mm의 코팅을 벗기고 다른 쪽 끝에서 15mm의 코팅을 벗겨냅니다.그런 다음 길게 벗겨진 각 부분을 직경 2mm의 원으로 만들고 땜납으로 루프를 고정합니다. EMG 전극을 만들기 위해 8cm 길이의 Bioflex 와이어 2개를 자르고 양쪽 끝에서 약 5mm 코팅을 벗겨냅니다. BR 전극을 만들려면 6cm 길이의 Bioflex 와이어 2개를 자르고 각 와이어의 양쪽 끝에서 약 5mm의 코팅을 벗겨냅니다.두 개의 BR 전극 각각에 대해 각 와이어의 한쪽 끝을 스테인리스강 나사의 머리에 납땜합니다. 접지/기준 전극을 만들려면 6cm 길이의 에나멜 와이어 2개를 자릅니다. 두 개의 접지 참조 전극 각각에 대해 와이어의 한쪽 끝을 약간 더 큰 나사에 납땜합니다.이제 모든 전극을 살균한 다음 멸균 상태에서 취급하십시오. 시작하려면 마취된 쥐를 평평한 열 패드에 등을 대고 고정합니다. 부프레노르핀을 진통제로 제공하고 안과 연고를 발라 건조를 예방합니다.다음으로, 70% 에탄올과 베타딘을 번갈아 가며 스크럽하여 가슴과 목을 청소합니다. 그런 다음 가슴 부위만 노출되도록 동물을 드레이프합니다. 먼저 ECG 전극을 이식합니다.가슴 내측 부위를 2cm 절개하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 가슴 근육을 분리하여 늑간 근육을 노출시킵니다. 이제 ECG 전극의 고리를 늑간 근육에 봉합합니다.전극이 매우 고정되고 높은 신호 대 잡음비가 있도록 이 작업을 단단히 수행하십시오. 그런 다음 등쪽 목 부위를 1cm 절개하고 ECG 전극을 절개 부위에 피하로 터널을 뚫고 전극의 물리적 스트레스를 최소화하기 위해 피부 아래에 느슨한 와이어를 남겨둡니다. 그런 다음 봉합사로 가슴 절개 부위를 봉합했습니다.다음으로, EMG 전극을 부착하기 위해 동물의 위치를 변경하고 고정합니다. 각 전극의 한쪽 끝을 목 절개 부위와 목 근육에 약 1cm 정도 피하로 삽입합니다. 그런 다음 이 전극을 제자리에 봉합합니다.전극 이식 후 쥐를 입체 장치에 고정합니다. 그런 다음 두개골을 면도하고 청소한 다음 눈 사이 지점에서 목까지 정중선을 따라 3cm 절개하여 배열 이식을 시작합니다. 고속 드릴을 사용하여 후각구 위로 직경 0.7-1.0mm(브레그마에서 11.0mm 전방, 양측 1mm)에서 한 쌍의 원형 개두술을 만듭니다.그런 다음 나사 끝이 약 2mm 깊이의 뇌와 접촉할 수 있을 만큼만 깊은 두 개의 BR 전극을 이식합니다. 나사를 6-8회 완전히 돌립니다. 다음으로, 전두엽 피질 위에 브레그마 전방으로 2.7mm, 양측으로 2.7mm의 또 다른 개두술을 만듭니다.이 구멍에 두 개의 접지/기준 전극을 고정하여 약 1.6mm 깊이의 뇌와 접촉하도록 합니다. 이렇게 하려면 나사를 4-5바퀴 완전히 돌려야 합니다. 이제 해마 위 약 2.0mm, 후방 3.8mm, 브레그마 양측 2.5mm 직경의 대형 원형 개두술을 계획하십시오.그런 다음 개두술을 둘러쌀 부위에 1.0mm 두께의 구멍을 6-8개 뚫는다. 이러한 각 구멍에 앵커 나사를 이식합니다. 그런 다음 나사 사이에 계획된 개두술을 만듭니다.큰 구멍 위에 캐뉼라 팁이 큰 개두술 바로 위에 오도록 통합 마이크로 드라이브 어레이를 배치합니다. 캐뉼라 팁과 뇌 표면 사이의 틈 공간을 약 100마이크로리터의 두 부분으로 구성된 에폭시로 채웁니다. 다음 5분 동안 혼합물이 투명한 젤로 변하도록 합니다.다음으로, 캐뉼라, BR 전극, 접지/기준 전극 및 앵커 나사를 치과용 시멘트로 덮습니다. BR 또는 접지/기준 전극의 열린 끝을 덮지 않고 약 5mm의 시멘트를 도포합니다. 이제 전극의 열린 모든 끝을 보드에 연결하는 위치에 납땜합니다.그런 다음 통합 마이크로 드라이브 어레이의 바닥 부분과 모든 전극 와이어를 치과 시멘트로 덮습니다. 이식 후 쥐가 전극선을 긁을 수 없도록 전극선을 완전히 덮는 것이 중요합니다. 이제 쥐가 회복되도록 하십시오.흉골 누운 자세를 유지할 수 있을 만큼 충분한 의식을 되찾은 후에는, 새장 동료 없이 혼자 지내고, 음식과 물을 자유롭게 이용할 수 있게 한다. 수술 후에는 매일 나사를 전진시켜 사족체를 점차적으로 전진시킵니다. 사분체가 표적 뇌 영역에 인접하게 되면 신호가 안정화되는 동안 며칠 동안 정착시킵니다.설명된 방법을 사용하면 뇌, 심장, 폐 및 골격근의 생체 전기 신호를 동시에 포착하고 상호 연관시킬 수 있습니다. 예를 들어, 먹이를 찾는 행동을 겪는 자유롭게 움직이는 쥐는 활성 상태와 휴식 상태 사이의 전환이 있는 데이터 세트를 제공합니다. 파워 스펙트럼은 웨이블릿 분석을 사용하여 해마 LFP 트레이스에서 계산되었습니다.후각구의 표면적에서 기록된 BR 신호는 탐색적 냄새 맡기 행동 중에 발생하는 것과 같은 호흡 주파수의 상대적 변화를 대략적으로 추정하는 데 사용되었습니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 3시간 안에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 신경과학 분야의 연구자들이 설치류에서 높은 시간 해상도로 중추 장기와 말초 장기 간의 관계를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.

simultaneous-recordings-cortical-local-field-potentials

Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

우리는 신경 활동과 혈액 산소 수준의 종속 (굵게) MRI 신호 사이의 관계의 조사를 위해 플랫폼을 제공하고 동시에 기능성 자기 공명 이미징 및 쥐 두뇌에 electrophysiological 기록하는 방법을 개발했습니다.

쥐 두뇌에 동시 fMRI와 전기 생리학

이 비디오는 여러 부위의 뇌 활동에 대한 전기 생리학적 기록을 위해 마취된 쥐를 준비하는 자세한 절차를 보여줍니다. 두개골에 접근하기 위해 두피를 절개하고, 정확한 위치에 구멍을 뚫어 전극을 설치하고 고정합니다. 그런 다음 텅스텐 마이크로 와이어 전극을 대상 위치에 삽입하여 데이터를 기록합니다.

쥐의 여러 부위에서 뇌 활동에 대한 생체 내 전기생리학적 기록

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.

여러 뇌 영역의 전기생리학적 기록을 위한 마이크로 드라이브 어레이 방법

이 비디오는 마취된 쥐에서 공동 국소 뇌파검사(EEG)와 국소 자기장 전위(LFP)를 동시에 기록하는 절차를 보여줍니다. 이 과정에는 쥐를 준비하고 수염 패드에 자극 전극을 부착하는 것이 포함됩니다. 표면 EEG 측정을 위해 EEG 거미 전극을 쥐의 두개골에 놓습니다. 동시에 다채널 미세전극은 두개골의 버 구멍을 통해 특정 뇌 영역에 삽입되어 국소화된 뇌 영역의 신경 활동을 기록합니다.

마취된 쥐의 동시 뇌파 및 국소 자기장 전위 기록(Concurrent Electroencephalographic and Local Field Potential Recordings in an Anesthetized Rat

이 비디오는 발작으로 유발된 새끼 쥐의 뇌파(EEG) 신호 기록을 보여줍니다. 데이터 수집 시스템에 연결된 전극을 이식한 자유롭게 움직이는 강아지를 예로 들어 보겠습니다. 간질 발작을 유발하기 위해 신경독을 투여하고 EEG 신호를 사용하여 그에 따른 전기 파열 활동을 모니터링합니다.

자유롭게 움직이는 새끼 쥐에서 뇌파검사를 통한 유도 발작 기록

여기서는 자유롭게 움직이는 신생아 간질 강아지에게 뇌파 검사 (EEG)를 기록하고 그 절차, 특징 및 적용을 설명하기 위해 고안된 새로운 기술을 소개합니다. 이 방법으로 1 주일 이상 뇌파를 기록 할 수 있습니다.

새로운 방법으로 자유롭게 움직이는 신생아 쥐의 뇌파 기록

이 프로토콜의 공동 화 된 electroencephalography (뇌 파)와 멀티-층 류 지역 필드는 마 취 쥐에 잠재적인 동시 녹음에 대 한 간단한 방법을 설명합니다. EEG 신호의 무시할 수 왜곡을 생산 하는 microelectrode의 삽입에 대 한 두개골에 드릴 버 구멍 표시 됩니다.

공동 화 된 Electroencephalography 및 설치류에서 로컬 필드 가능성의 동시 녹음

우리는 동시에 응답 nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 electrocorticography와 로컬 필드 전위를 기록 하는 기술을 개발 했다. 이 기술은 nociceptive 정보를 뇌에서 처리 조사를 용이 하 게 electrocortical 신호는 생체 및 거시적인 수준에서의 직접적인 관계를 설정 하는 데 도움이 됩니다.

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위 및 응답 Nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 Electrocorticograms의 동시 녹음

여기, 우리 실험 쥐, 동물 시설에 표준 장비와 함께 할 수 있으며 생리 또는 약리학에 적용할 수 있는 심전도와 간 동맥 혈압 (BP) 동시 녹음에 대 한 설치 설명 심장 혈관 약에 병원 또는 치료 메커니즘을 조사 연구.

동시 심전도 기록 및 침략 적 혈액 압력 측정 쥐에

여기에서 우리는 현재 최대 10개의 분산된 뇌 영역에서 대칭적인 양측 와이어 전극 기록이 가능한 TD Drive라는 독특한 쥐용 3D 프린팅 가능한 임플란트를 소개합니다.

TD Drive: 행동하는 쥐와 잠자는 쥐의 다중 영역 전기생리학적 기록을 위한 파라메트릭 오픈 소스 임플란트

이 프로토콜은 자유롭게 움직이는 설치류 EEG를 기록하기 위한 안정적이고 쉽게 접근할 수 있는 시스템을 만들기 위해 개발되었습니다.

자유롭게 움직이는 마우스의 만성 다중 사이트 뇌파 기록을 위한 비용 효율적이고 최소 침습적 프로토콜

배우세요 자유롭게 움직이는 쥐에서 대뇌 피질 국소 전위, 심전도, 근전도, 호흡 신호를 동시에 기록하는 방법을. 이 기법은 뇌-말초 기관 상호작용 연구에 효율적인 데이터 분석과 비용 절감을 제공합니다.

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

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