High-density EEG-registraties van de vrij bewegende muizen met behulp van Polyimide op basis van micro-elektrode
11 januari 2011
In dit artikel beschrijven we de chirurgische ingreep en behandeling tips voor implantatie van ultra-dunne polyimide-op basis van micro-elektrode array (PBM-array) in de muis schedel voor de aankoop van high-density encefalografie (EEG) in een muismodel.
Hallo, ik ben Mina Lee van Gen Choice Laboratory in het Center for Neuroscience bij het Korea Institute of Science and Technology. Vandaag zullen we de toestand van hoge dichtheid EG demonstreren in het massamodel met een op poly gebaseerde micro elektrodenarray. De procedure omvat het opzetten van de instrumenten, het voorbereiden van dieren voor de operatie en het uitvoeren van stereotoxische chirurgie.
Na de operatie voeren we EEG-opnames uit en analyseren we vervolgens de gegevens. Laten we beginnen. Voordat we beginnen met de operatie, moeten we de stereotoxische instrumenten en alle benodigde materialen opzetten.
De omgeving moet schoon zijn. Bereid de muis voor op de operatie. Ik zal de chirurgie van vandaag demonstreren met behulp van een 17 weken oude basis zes zwarte zes J 1 29 s vier S-V-J-A-E hybride muis.
We kunnen ook muizen gebruiken die zwaarder zijn dan 25 gram. Anesthetiseer de muis met een IP-injectie van een cocktail met 120 milligram per kilogram, ketamine en zes milligram per kilogram outlet. Knijp voorzichtig in de staart of toe van de muis om er zeker van te zijn dat de muis diep genoeg verdoofd is om met de operatie te beginnen.
Om de operatie te beginnen, monteer het dier op het stereotoxische apparaat. Plaats de luchtstaven een voor een in de muizentunnel en maak deze strak. Doe wat methanol op zijn hoofd en vorm vervolgens de vorm van zijn hoofd.
Injecteer, maak een voor-achter incisie van tussen de ogen tot tussen de oren en de schedel. Knijp in de huid van de muis met behulp van microklemmen om de incisie wijd open te houden. Verwijder alle overgebleven weefsel of membranen van de schedel met de gesteriliseerde snijswaps.
Plaats de markeerpen boven zijn hoofd. Markeer de BMA-lambda punten. Verwijder vervolgens de markeerpen en markeer de punten met een oude pen.
Precies op de markering. De punt. Breng de filmelektrode boven het hoofd en doe een druppel T-water op de schedel.
Plaats de BMA in het midden van de vijfde laag van de Ontario van de polybest micro elektrodenarray. Sub de film voorzichtig van mediaal naar later met de waterzachte katoenen swaps. Wacht een paar minuten tot het volledig is opgedroogd.
Dit helpt bij betere hechting. Maak drie penmarkeringen met een olie-gebaseerde pen op de resterende ruimte. Deze markeringen zijn waar je gaat boren.
Wees heel voorzichtig met het boren van de gaten om de binnenkant niet aan te raken. Plaats de drie gesteriliseerde lijnen stuurschroeven op de schedel en plaats ze in totdat ze stevig in de schedel zijn. Meng een dikke batch van vloeibaar, nauwkeurig tandcement en bedek de filmelektrode-schroeven en de rest van de schedel.
Maak nog een batch en gebruik deze om de elektrode volledig te bedekken. Ontdek de schroeven opnieuw om deze te bevestigen. Onthoud, deze man mag niet onder de filmelektrode zijn.
Plaats dubbel signaal dat lijm op de achterkant van de connectorplaat heeft. Plaats een stijve stick als een riem op het midden van de schedel met behulp van sterke lijm. In het experiment van vandaag gebruik ik een punt van een snijswap voor deze stick-stap, manipuleer de connectorpositie naar achteren totdat deze contact maakt met de punt van de snijvlek.
De afstand tussen de schedel en de connector moet meer dan vijf millimeter zijn. Plak de connectorplaat op de punt van de katoenswap door sterke lijm toe te voegen. Bedek de rest van het open gebied met acryl ul-cement.
Na het uitharden van de cement, verwijder de klemmen en roer de huid. Verwijder de muis uit de parus en bedek de extra ruimte. Met acryl tandcement breng antibioticum natrium aan rond de cement en het hechtingsgebied.
Plaats de muis in zijn eigen kooi en geef een lijst van vijf dagen voor herstel. Verbind de muis met de EEG en zet het vuur uit en geef meer dan een uur voor het acclimatiseren. Na een uur voeren we EEG-opnames uit, we voerden de verwerving van hoge dichtheid EEG uit in een muismodel met een op poly gebaseerde micro elektrodenarray.
Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de filmelektrode voorzichtig moet worden behandeld, omdat deze slechts zeven micrometer dik is. Een druppel kraanwater is nodig wanneer je de elektrode herschikt. Als je deze stap overslaat, kan de elektrode gemakkelijk worden gedraaid en zorg ervoor dat acryl tandheelkunde gemaakt met hoge viscositeit niet onder de film doordringt.
Na het opnemen voeren we offline-analyse uit met behulp van meth lab om verschillende hersengrafieken te tekenen om de hersenactiviteit in muizen duidelijk te visualiseren. Dit is de representatieve multikanaals EEG-signalen na GBL-injectie. Op het linkerpaneel zie je de representatieve multikanaals e-signalen na GBL-injectie op het rechterpaneel.
Hersentopografiekaarten zoals gemiddelde vermogenstijdvertraging, gemiddelde pieksterkte en gemiddelde waarschijnlijkheidskaart van aanvalsontstaan worden gepresenteerd. Dus dat is het. Bedankt voor het kijken.
Overzicht
Dit artikel demonstreert de chirurgische procedure voor het implanteren van een op polyimide gebaseerde micro-elektrodenmatrix (PBM-array) op de schedel van een muis, waardoor EEG-acquisitie met een hoge dichtheid in een muismodel mogelijk wordt.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Biomedische Techniek
Achtergrond
- EEG met hoge dichtheid is cruciaal voor het bestuderen van hersenactiviteit.
- Micro-elektrodenarrays op basis van polyimide bieden voordelen wat betreft de opnamekwaliteit.
- Kennis van chirurgische technieken is essentieel voor een succesvolle implantatie.
- Muismodellen worden veelvuldig gebruikt in neurowetenschappelijk onderzoek.
Doel van de studie
- Om een gedetailleerd chirurgisch protocol te bieden voor de implantatie van PBM-arrays.
- Om EEG-registraties met een hoge dichtheid bij muizen te faciliteren.
- Om methoden voor gegevensverwerving in neurowetenschappelijk onderzoek te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van de chirurgische instrumenten en anesthesie van het dier.
- Uitvoering van stereotaxische chirurgische technieken.
- Zorgvuldige hantering van de ultradunne micro-elektrode-array.
- Herstel na de operatie en acquisitie van EEG-gegevens.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle implantatie van de PBM-array op de schedel van de muis.
- Hoogwaardige EEG-registraties verkregen na de operatie.
- Data-analyse onthulde significante patronen van hersenactiviteit.
- Het belang van zorgvuldige chirurgische technieken werd aangetoond.
Conclusies
- De beschreven procedure is effectief voor EEG-acquisitie met een hoge dichtheid.
- Een correcte hantering van de micro-elektrodenarray is van cruciaal belang.
- Deze methode kan het onderzoek naar de analyse van hersenactiviteit bevorderen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
EEG met hoge dichtheid bij vrij bewegende muizen maakt mechanische risicoreductie van hypothesen over neurale circuits mogelijk door elektrofysiologische signalen te koppelen aan gedrag in genetisch hanteerbare modellen. Deze aanpak ondersteunt de validatie van targets bij de ontdekking van neuropsychiatrische geneesmiddelen door kwantitatieve, reproduceerbare read-outs te leveren van netwerkactiviteit die relevant is voor ziektemechanismen. De op polyimide gebaseerde micro-elektrodenmatrix verbetert de signaaltrouw en de capaciteit voor chronische registratie, waardoor het voorspellend vertrouwen bij preklinische beoordelingen van de effectiviteit wordt vergroot.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken door EEG-ritmes te correleren met specifieke gedragsstatussen in ziekterelevante modellen.
- Operationele waarde: Biedt een gestandaardiseerd platform voor functionele targetvalidatie waarbij neurale activiteit op grote schaal als fenotypische readout wordt gebruikt.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare, multivariate EEG-outputs die geschikt zijn voor de ontwikkeling van assays in drugscreeningprogramma's voor het CZS.
- Operationele waarde: Ondersteunt de standaardisatie van assays door middel van chronische, herbruikbare elektrode-implantaten die de inter-sessievariabiliteit verminderen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert de identificatie van translationele biomarkers door muis-EEG-signaturen af te stemmen op humane EEG-correlaten bij neuropsychiatrische aandoeningen.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale monitoring van target engagement en circuitmodulatie mogelijk gedurende verschillende fasen van preklinisch onderzoek.
Integratie van pipeline en workflow
De methode integreert in het ontdekkingscontinuüm, van hypothesevorming tot lead-optimalisatie, door dynamische neurale gegevens op systeemniveau te leveren die de doelwitselectie en de prioritering van verbindingen informeren.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door te onthullen hoe genetische of farmacologische manipulaties de dynamiek van grootschalige hersennetwerken beïnvloeden.
- Screening: Levert hoogdimensionale, tijdopgeloste EEG-uitlezingen die de resolutie van compoundscreening verbeteren ten opzichte van metingen op basis van individuele neuronen of bulkmetingen.
- Analytics: Maakt kwantitatieve vergelijking van condities mogelijk via spectrale vermogen, coherentie en metrieken voor epileptische aanvalskans, afgeleid van multichannel-opnames.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij biomarkerstrategieën door EEG-fenotypes vast te leggen die voorspellend zijn voor klinische uitkomsten in modellen voor epilepsie en slaapstoornissen.
- Enterprise Hergebruik: Vormt een herbruikbaar neurofysiologisch platform dat toepasbaar is over meerdere CNS-indicatieprogramma's en targetclasses.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door ambiguïteit in het doelmechanisme te verminderen via directe observatie van effecten op netwerkniveau.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van EEG-experimenten via gestandaardiseerde chirurgische protocollen en het ontwerp van chronische implantaten.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go beslissingen door objectieve effectiviteitsgegevens op systeemniveau te leveren in een vroeg stadium van de discovery pipeline.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde voortgang mogelijk door verbindingen met gunstige netwerkmodulatieprofielen te identificeren vóór kostbare preklinische investeringen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in stereotaxische chirurgie en de hantering van micro-elektroden vanwege de ultradunne, vertakte structuur van de array.
- Is afhankelijk van toegang tot elektrofysiologische instrumentatie die in staat is tot signaalacquisitie met een hoge dichtheid en synchronisatie met gedragsmonitoring.
- Maakt standaardisatie van de postoperatieve zorg en herstelperioden noodzakelijk om een consistente signaalkwaliteit tussen de dieren te waarborgen.
- Houdt rekening met aanpassingen voor verschillende muizenstammen en genetische achtergronden die de schedeldikte en chirurgische toegang beïnvloeden.
- Wordt beperkt door de technische uitdaging om vloeistofpermeatie onder de filmelektrode te voorkomen tijdens het aanbrengen van tandcement, zoals vermeld in het protocol.
