2025년 5월 23일
여기에서는 쥐와 생쥐의 고밀도 마이크로 전기 피질 검사(μEcoG) 기록을 위한 수술, 이식 및 기록 방법을 포함한 두 가지 프로토콜을 제시합니다. μECoG 기록은 쥐의 청각 피질에서 층류 다원(laminar polytrode) 기록 또는 쥐의 체성 감각 피질(somatosensory cortex)에서 신경 활동의 광유전학적 조작과 함께 수행됩니다.
실험실에서 ECOG 및 기타 도구를 사용하여 뇌 활동이 지각 및 인지와 같은 기능을 어떻게 발생시키는지 조사하여 국소 신경 활동을 더 넓은 규모로 피질 신호와 연결하는 방법.
2광자 이미징의 세포외 스파이크 기록은 개체군 활동을 측정하는 데 사용되지만 ECOG는 인간과 동물의 기초 연구 모두에서 사용할 수 있는 몇 안 되는 기술 중 하나입니다.
뇌 활동은 많은 공간적, 시간적 척도에 걸쳐 있습니다. 한 번에 모든 것을 포착하는 신호 방법은 없지만 ECOG는 많은 중요한 질문에 대해 충분한 시간적 및 공간적 해상도를 가지고 있습니다.
우리의 프로토콜은 ECOG를 국소 기록 및 광유전학과 결합하여 중간 규모의 피질 표면 신호에서 마이크로 스케일 정보를 효과적으로 제공함으로써 주요 격차를 해소합니다.
우리의 연구 결과는 신피질 조직의 기본 원리를 연구하고 인간의 특정 피질 기능의 바이오마커를 밝히기 위해 다중 모드 실험 패러다임의 일부로 ECOG의 사용을 확장할 것입니다.
[강사] 시작하려면 마취된 마우스를 수술 침대에 놓고 핀셋을 사용하여 두개골 위의 피부 지점을 들어 올립니다. 그런 다음 수술용 가위를 사용하여 피부의 직경 약 1cm 부분을 절제합니다. 스크레이퍼를 사용하여 두개골 상단에서 결합 조직과 골막을 제거합니다. 식염수를 두개골에 씻어냅니다. 다음으로, 저속으로 설정된 수술용 드릴을 사용하여 기록된 부위와 동측의 반구 정면 부분에 버 구멍을 뚫습니다. 개두술의 윤곽을 정의하기 위해 주변에 얕은 트렌치를 뚫습니다. 두개골이 극도로 가벼운 압력으로 인해 창 전체가 눈에 띄게 흔들릴 정도로 얇아지면 얇아진 부분을 제거하십시오. 식염수를 정기적으로 바르고 지혈 스펀지를 사용하여 뇌를 촉촉하게 유지하십시오. 이제 은 기준선을 버 구멍에 약 1mm 삽입하여 출혈을 일으키지 않고 뇌 표면에 접촉하도록 합니다. 헤드 바를 이식한 후 동물을 녹음 설정에 배치합니다. 이제 제로 삽입력 클립 커넥터를 사용하여 미세 피질전도검사 그리드를 헤드스테이지에 부착합니다. 헤드스테이지 마이크로 매니퓰레이터에 고정된 기계식 막대를 사용하여 전자 보드를 제자리에 고정합니다. 미세 전기 피질조영술 그리드를 수평으로 낮추어 전후방 축을 따라 개두술 위에 평평하게 정렬합니다. 그리드가 뇌를 건드리지 않고 뇌에 가까워지면 그리드의 기준선을 이식된 은선 골드 핀에 부착합니다. 다음으로, 그리드를 더 낮추어 뇌와 접촉합니다. 그리드를 옆으로 움직여 축축한 경막 표면 위로 미끄러지듯 움직이고 내측 축을 따라 중앙이 될 때까지 계속 조정합니다. 개두술 가장자리 주위에 흡인이나 수술용 스펀지를 사용하여 과도한 식염수를 제거합니다. 준비가 약간 건조해지면 그리드가 경막에 더 단단히 부착되고 미끄러지지 않는지 확인하십시오. 그리드의 케이블이 뇌 윤곽에 맞게 구부러지는 동안 가장 측면 전극과의 접촉을 보장하기 위해 그리드에 측면에서 내측으로 이동을 적용합니다. 기록 소프트웨어를 사용하여 전기생리학적 활동을 관찰합니다. 가벼운 마취 하에서 다양한 뇌 신호 패턴을 모니터링합니다. 높은 신호 대 잡음비를 얻으려면 그리드, 레퍼런스 및 접지선이 올바르게 연결되어 있는지 확인하십시오. 300에서 6,000 헤르츠 사이의 대역 통과 필터링이 있는 Trodes 소프트웨어를 사용하여 고주파 범위의 노이즈를 모니터링하고 수십 마이크로볼트 이내로 유지되도록 합니다. 박수나 손가락 튕김과 같은 소음 자극을 생성하여 감각 반응성을 평가하고 해당 피질 표면 전위를 관찰합니다. 광유전학적 조명을 저강도로 켜서 광원을 안내하고 섬유의 위치를 파악한 다음 관절형 암을 사용하여 광유전학적 조명을 대상 영역 쪽으로 대략적으로 배치합니다. 신호를 기록하기 전에 미세 조작기나 미세 조정 나사를 사용하여 광섬유의 위치에 초점을 맞추고 미세 조정하십시오. 그리드를 청소하려면 뇌가 건조한 경우 주사기를 사용하여 뇌 표면에 식염수를 소량 떨어뜨리고 그리드를 들어 올리기 전에 30초에서 1분 동안 그대로 두십시오. 현미경으로 작업하면서 마이크로 매니퓰레이터를 사용하여 뇌 표면에서 그리드를 부드럽게 들어 올립니다. 국소적인 피질전도 반응은 단일 수염 자극 후 약 10밀리초에 관찰되었으며, 최대 편향 진폭은 약 1밀리볼트였습니다. 가장 강한 전극 반응은 해당 수염의 자극에 의해 유발된 반면, 더 먼 수염에서는 반응이 약하거나 전혀 관찰되지 않았습니다. 광유전학적 억제는 억제성 옵신을 발현하는 동물에서만 수염 유발 피질 반응을 억제했습니다. 광전 아티팩트는 대구경 섬유를 사용한 5초 광 펄스 자극의 시작과 오프셋에서만 나타났습니다. 1mm 광섬유는 미세 피질 전기 그리드에서 큰 빛 인공물을 생성한 반면 200 마이크로미터 광섬유는 이 인공물을 크게 최소화했습니다. 쥐의 미세 전기 피질조영술 기록은 자극 후 약 25-30밀리초에 피크 반응과 함께 강력한 청각 유발 반응을 보였습니다. 높은 감마, 초고 감마 및 다중 단위 활동 피크는 유발 반응의 주파수 스펙트럼에서 관찰되었으며, 높은 감마가 지배적인 구성 요소였습니다. 미세 전기 피질 조영술은 층류 프로브 기록과 함께 기록되었습니다. 폴리트로드 녹음에서 명확한 스파이크 파형이 감지되어 여러 채널에 걸쳐 뚜렷한 파형을 보여주었습니다. 표면 미세 피질 전기도 전극의 주파수 응답 진폭 플롯은 깊이에 걸쳐 층류 폴리트로드 전극의 주파수 응답 진폭 플롯과 밀접하게 일치하여 일관된 청각 튜닝을 보여줍니다. 높은 감마 신호에서 생성된 고해상도 음향 맵은 일차, 후방 및 복부 영역을 포함한 청각 피질 필드의 기능적 조직을 밝혔습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
본 연구는 박쥐와 쥐의 신경 활동과 관련된 피질 신호를 조사하기 위한 고밀도 마이크로 뇌전도(µECoG) 기록 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 쥐의 청각 피질에서의 µECoG와 층상 폴리트로드 기록, 쥐의 체감각 피질에서의 광유전학적 조작을 결합하여, 국소 신경 활동과 더 광범위한 피질 기능 간의 연관성을 다룹니다.
Integrating high-density micro-electrocorticography (µECoG) with laminar polytrodes and optogenetics enables multiscale interrogation of cortical processing, bridging the gap between local neuronal activity and mesoscale cortical signals. This approach enhances predictive confidence in target validation and functional mapping, supporting translational continuity from preclinical models to human neuroscience. The methodology is strategically positioned to inform biomarker discovery and mechanistic de-risking in neurotherapeutic pipelines.
This integrated platform spans early discovery through preclinical validation, enabling hypothesis testing, pathway clarification, and functional biomarker identification in neurobiology workflows.