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

이 프로토콜은 비용 효율적이고 최소 침습적이며 고품질의 마우스 EEG 기록을 가능하게 하여 장기 신경 모니터링을 전임상 연구에 쉽게 활용할 수 있게 합니다. 만성 EEG 기록의 주요 과제는 임플란트 불안정성과 머리 캡 수명 유지, 신호 저하, 방대한 데이터 분석, 그리고 고가의 상업용 시스템의 접근성 부족입니다. 시작하자면, 5핀의 USB 타입 B 암 플러그를 사용해 0.003인치 플래티넘 이리듐 와이어로 납땜하세요.

네 번째 핀은 접지 핀이므로 사용하지 말고, 대신 나머지 네 개의 핀을 사용해 전극을 연결하세요. 핀을 약 45도 구부리고 각 핀에 선을 두 번 감아 단단한 연결이 되도록 하세요. 이제 각 핀에 소량의 납땜 수지 플럭스 페이스트를 바르 표면을 깨끗이 청소해 효과적인 납땜을 하세요.

그 다음 각 핀에 작은 납땜 와이어 조각을 놓으세요. 납땜 인두를 사용해 납땜선을 녹여 플래티넘 이리듐 선을 핀에 영구적으로 고정하세요. 심마취를 확인한 후, 코에 이소플루란 산소 인공호흡기를 부피당 1.5%의 비율로 투여하세요.

이제 염증과 통증을 줄이기 위해 킬로그램당 5밀리그램의 카프로펜을 쥐에게 주사하세요. 염증과 뇌 부종을 줄이기 위해 킬로그램당 0.1밀리그램의 덱사메타손을 근육 주사로 투여하세요. 마취 중 눈이 건조해지는 것을 방지하기 위해 눈 연고를 바르세요.

털을 제거한 후에는 70% 에탄올로 절개 쪽을 청소한 뒤, 정화조 기법을 따라 요오드 패드를 사용하세요. 다음으로, 메스를 사용해 머리 중앙에 명확한 절개 부위를 하나 내세요. 절개 부위를 따라 절개하여 전극 삽입 부위를 노출시키고, 근육이 노출되지 않도록 하세요.

두개골 표면을 0.9% 염화나트륨 용액으로 세척하세요. 표면을 말리고 과산화수소에 담근 면봉으로 두개골을 문지르세요. 메스를 사용해 뼈에 남아 있는 결합 조직을 제거하세요.

1분 후 0.9% 염화나트륨 용액으로 표면을 다시 세척하고 건조한 후 드릴링합니다. 치과 드릴로 두개골 표면을 거칠게 만들어 아크릴 접착을 촉진하세요. 전극 이식 부위를 전방/후방 위치(±2 ±4)와 내측 측면 위치(±1.5 ±1.5)에서 측정하고 표시하세요.

두개골 표면을 1.4밀리미터 드릴로 뚫고, 정밀 드라이버로 1.5밀리미터 뼈 나사 4개를 드릴에 삽입합니다. 나사가 표면만 닿게 하고 뇌에 들어가지 않도록 하세요. USB 커넥터에서 나오는 선을 각 나사에 두네 번 감고 남는 선은 잘라내세요.

각 나사 상단에 순간접착제를 소량 발라주고 건조시켜 연결을 강화하세요. 커넥터가 두개골이나 전극에 닿지 않고 두개골 중앙에 위치하도록 하세요. 그 후 시아노아크릴레이트를 사용해 천천히 머리 부분을 만들고, 뼈 과열을 방지하기 위해 얇게 층을 발라줍니다.

치과용 시멘트를 사용해 커넥터의 평평한 면에 큰 나사를 고정해 USB 케이블 플러그를 쉽게 넣으세요. 마우스를 입체 이동 단계에서 제거하기 전에 헤드캡을 최소 2분간 건조시키세요. 쥐를 온열 패드 위에 올려놓고 24시간 동안 관찰하세요.

쥐에게 카프로펜을 12시간마다 5밀리그램씩 투여해 7일간 투여하세요. 뇌파검사나 EEG 기록을 진행하기 전에 아크릴 경계면에서 뼈가 성장할 때까지 2주간 기다리세요. 각 쥐의 뇌파 신호를 1시간 동안 기록하는데, 여기에는 펜틸렌테트라졸 치료 30분 전과 펜틸렌테트라졸 1kg당 20밀리그램 투여 후 30분 포함.

USB 케이블을 마우스 커넥터에 꽂으세요. USB 케이블을 악어 클립을 이용해 차동 교류 증폭기에 연결하세요. 게인을 10,000으로 설정하고 0.1에서 250헤르츠 사이를 필터링하세요.

뇌파 신호를 1,000헤르츠에서 샘플링하세요. 증폭기 출력을 컴퓨터에 동시에 녹음하고 신호를 오실로스코프에 실시간으로 표시하세요. 증폭기 출력을 컴퓨터에 연결된 데이터 수집 및 신호 조절 USB 장치에 연결합니다.

마지막으로 Python 코드를 사용해 EEG 신호를 기록하고 0.1헤르츠에서 250헤르츠 사이로 필터링하여 데이터를 시각화하세요. 전극은 수술 후 최대 6개월까지 유지되는 야생형 쥐 5마리를 포함해 20마리의 C57BL/6J 배경 쥐에 이식하였다. EEG 기록은 펜틸렌테트라졸 주사 후 쥐에서 발작 간 분비 횟수 증가로 나타나는 펜틸렌테트라졸 유도 전기생리학적 변화를 포착하였습니다.

펜틸렌테트라졸 주사 후 발작 간 방전 진폭은 세 가지 전극에서 뚜렷이 높았으며, 이는 대표적인 EEG 흔적에서 나타났습니다. 본 연구는 자유롭게 움직이는 쥐에서 안정적이고 안정적인 EEG 시스템을 확립하여, 명확한 연속 분비에서 신뢰할 수 있는 장기 기록을 보여주었습니다. 이 프로토콜은 자유롭게 움직이는 설치류에서 접근 가능한 장기 EEG 기록을 제공하여 뇌 질환과 치료법에 대한 광범위한 연구를 지원함으로써 신경과학을 발전시킵니다.

향후 연구는 전극 설계 개선, 다영역 기록 확장, EEG와 행동, 약리학, 유전학적 조작 통합에 집중할 것입니다.