Method Article

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld mogelijkheden en Electrocorticograms in reactie op Nociceptieve Laser Stimuli vrij bewegen ratten

DOI:

10.3791/58686

⸱

January 7th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1CAS Key Laboratory of Mental Health, Institute of Psychology, 2Department of Psychology, University of Chinese Academy of Sciences, 3Research Center of Brain Cognitive Neuroscience, Liaoning Normal University, 4Neuroscience Research Institute, Peking University, 5Department of Neurobiology, School of Basic Medical Sciences, Peking University, 6Key Laboratory for Neuroscience, Ministry of Education/National Health and Family Planning Commission, Peking University, 7Department of Pain Management, State Key Clinical Specialty in Pain Medicine, Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We ontwikkelden een techniek die gelijktijdig zowel electrocorticography als lokale veld potentieel in reactie op Nociceptieve laser stimuli vrij bewegen ratten vastgelegd. Deze techniek helpt een directe relatie van electrocortical signalen op de mesoscopische en macroscopische niveau, dat vergemakkelijkt het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Electrocortical reacties, ontlokte door warmte laserpulsen die selectief Nociceptieve vrije zenuwuiteinden activeren, worden veel gebruikt in veel dierlijke en menselijke studies te onderzoeken van de corticale verwerking van Nociceptieve informatie. De mogelijkheden van deze laser-opgeroepen hersenen (LEPs) bestaan uit verschillende tijdelijke reacties, die tijd-vergrendeld aan het begin van laser stimuli zijn. De functionele eigenschappen van de LEP reacties zijn echter nog steeds grotendeels onbekend, vanwege het ontbreken van een bemonstering techniek die gelijktijdig van neurale activiteiten aan het oppervlak van de cortex (dat wil zeggen, electrocorticogram [ECoG] en hoofdhuid opnemen kan electroencephalogram [hoofdhuid EEG]) en in het brein (d.w.z., lokale veld potentiële [LFP]). Om dit probleem te verhelpen, presenteren we hier een dierlijke protocol met vrij bewegende ratten. Dit protocol is samengesteld uit drie belangrijkste procedures: (1) de dierlijke voorbereiding en chirurgische ingrepen, (2) een gelijktijdige opname van ECoG en LFP in antwoord op stimuli van Nociceptieve laser, en (3) gegevensextractie analyse en functie. In het bijzonder met de hulp van een 3D-gedrukte beschermende shell, werden ECoG zowel LFP elektroden geïmplanteerd op de rat's schedel veilig samengehouden. Tijdens het verzamelen van gegevens, werden laserpulsen uitgebracht op de rat forepaws door gaten in de bodem van de kamer toen het dier in spontane stilte. Lopende witte ruis werd gespeeld om te voorkomen dat de activering van het auditieve systeem door de laser-geproduceerde ultrasone klanken. Dientengevolge, werden alleen Nociceptieve antwoorden selectief opgenomen. Met behulp van de analytische standaardprocedures (b.v., band pass filter epoch extractie en correctie van de basislijn) uitpakken van stimulus-gerelateerde hersenen reacties, verkregen we resultaten liet zien dat LEPs met een hoge signaal-ruisverhouding tegelijkertijd opgenomen van de ECoG en LFP elektroden. Deze methodiek maakt het gelijktijdig opnemen van ECoG en LFP activiteiten mogelijk, die voorziet in een brug van signalen van de electrocortical op de mesoscopische en macroscopische niveau, teneinde het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

EEG is een techniek om elektrische potentialen en oscillerende hersenen activiteiten gegenereerd door de gesynchroniseerde activiteiten van duizenden van neuronen in de hersenen te registreren. Volksmond wordt gebruikt in veel basisonderzoek en klinische toepassingen1,2. Bijvoorbeeld, EEG reacties op intense laser warmte pulsen (d.w.z., LEPs) zijn alom aangenomen om te onderzoeken van de perifere en centrale verwerking van Nociceptieve sensorische input3,4,5. Bij de mens, LEPs voornamelijk bestaan uit drie ve....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten (gewicht 400-450 g) werden gebruikt in het experiment. Alle chirurgische en experimentele procedures gevolgd de gids voor de zorg en het gebruik van de dieren van het laboratorium van het National Institutes of Health. De procedures werden goedgekeurd door de ethische commissie van onderzoek bij het Institute of Psychology, Chinese Academie van Wetenschappen.

1. elektrode implantatie

  1. Anesthetize de rat in een kamer met 5% Isofluraan en een lucht debiet van 1 L/min vóór de operatie.
  2. Met behulp van een stereotaxic apparaat, het herstellen van de kop van de rat met zijn neus in de ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de representatieve experiment, werden het elektrofysiologische gegevens uit het vijf ratten geregistreerd. De laser stimuli werden geleverd aan de juiste forepaw voor elke rat voor 20 keer met > 40 s interstimulus intervallen. De laser-opgeroepen hersenen reacties werden opgenomen met behulp van de ECoG schroeven en diepte draden, zowel de diepte draden werden geïmplanteerd in bilaterale primaire somatosensorische cortices (S1) en primaire motor cortices (M1).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de huidige studie beschreven we een techniek om gelijktijdig opnemen van ECoGs en corticale LFP reacties ontlokte door Nociceptieve laser stimuli ratten vrij te bewegen. De resultaten toonden aan dat LEP reacties na het begin van laser stimuli in zowel de ECoG en de LFP signalen duidelijk kon worden opgespoord. De gelijktijdige opname van ECoG en corticale LFP signalen kunnen wetenschappers te onderzoeken hun relatie om beter inzicht te krijgen in de bijdrage van neuronale activiteiten aan het LEP-componenten.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te verklaren.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door CAS sleutel laboratorium of Mental Health, Instituut voor psychologie, de nationale stichting van de natuurwetenschappen van China (31671141 en 31822025), de 13th vijfjarige informatisering Plan van de Chinese Academie van Wetenschappen (XXH13506), en het project van de wetenschappelijke onderbouwing van het Institute of Psychology, Chinese Academie van Wetenschappen (Y6CX021008).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Male Sprague-Drawley ratsVital River
IsofluraneRWD Life Science
Small animal isoflurane anaesthetic systemRWD Life ScienceIncluding the anesthesia gas mask for rats
Stereotaxic apparatusRWD Life Science
The apparatus with combined ECoG and LFP electrodesThe apparatus is home-made, which assembles the ECoG and depth wire electrodes to a connector module
3D-printed protective shellThe texture of shell is polylactic, and the shell is home-made and contains three parts: a base, a wall and a cap. The wall is covered by copper tapers to construct as a Faraday cage
Tungsten wires (diameter: 50 mm)California Fine Wires CompanyThe electrodes for cortical LFP recording
 Stainless steel screws
(diameter: 0.6 mm)		The electrodes for ECoG recording
Electric cranial drillRWD Life Science
 Drill bit (diameter: 0.5 mm)RWD Life ScienceThe drill is used for drilling the holes of ECoG screws
 Drill bit (diameter: 0.2 mm)RWD Life ScienceThe drill is used for drilling the holes of depth wires 
Dental arylic powderSNC dental
Dental arylic liquidSNC dental
ParaffinFisher ScientificThe mixture is used for seal the craniotomy to ensure the following movement of micro-wire arrays
Mineral OilFisher Scientific
Electrocoagulator Bovie medical Corporation
RHD2132 Amplifier Boards Intan TechnologiesA 32-channel headstage
RHD2000 systermIntan TechnologiesThe data acquisition systerm
Infrared neodymium yttrium aluminum perovskite (Nd:YAP) laser generatorElectronical Engineering
Matlab R2016bThe MathWorks 

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Klimesch, W., Doppelmayr, M., Schwaiger, J., Winkler, T., Gruber, W. Theta oscillations and the ERP old/new effect: independent phenomena? Clinical Neurophysiology. 111 (5), 781-793 (2000).
  2. Peng, W., et al. Brain oscillations reflecting pain-related behavi....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Cortical Local Field PotentialsElectrocorticogram RecordingNociceptive Laser StimuliFreely Moving RatsLaser Evoked PotentialsSimultaneous RecordingECoG LFP AnalysisProtective Shell ImplantationDepth Wire ElectrodesData Feature Extraction

Related Articles