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 polyimide-gebaseerde microelektrodenarray (PBM-array) op de schedel van een muis, waardoor hoge dichtheids EEG-acquisitie in een muismodel mogelijk wordt.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Elektrofysiologie
- Biomedische Technologie
Achtergrond
- Hoge dichtheids EEG is cruciaal voor het bestuderen van hersenactiviteit.
- Polyimide-gebaseerde microelektrodenarrays bieden voordelen in opnamekwaliteit.
- Begrip van chirurgische technieken is essentieel voor een succesvolle implantatie.
- Muismodellen worden veel gebruikt in neurowetenschappelijk onderzoek.
Doel van het onderzoek
- Om een gedetailleerd chirurgisch protocol voor PBM-array implantatie te verstrekken.
- Om hoge dichtheids EEG-opnames bij muizen mogelijk te maken.
- Om data-acquisitiemethoden in neurowetenschappelijk onderzoek te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van chirurgische instrumenten en anesthesie voor dieren.
- Implementatie van stereotactische chirurgietechnieken.
- Zorgvuldige omgang met de ultradunne microelektrodenarray.
- Post-operatief herstel en EEG data-acquisitie.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle implantatie van PBM-array op de muisschedel.
- Hoge kwaliteit EEG-opnames verkregen na de operatie.
- Data-analyse onthulde significante hersenactiviteitspatronen.
- Demonstreerde de belangrijkheid van zorgvuldige chirurgische technieken.
Conclusies
- De beschreven procedure is effectief voor hoge dichtheids EEG-acquisitie.
- Juiste omgang met de microelektrodenarray is cruciaal.
- Deze methode kan onderzoek in hersenactiviteitsanalyse bevorderen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
High-density EEG in freely moving mice enables mechanistic de-risking of neural circuit hypotheses by linking electrophysiological signatures to behavior in genetically tractable models. This approach supports target validation in neuropsychiatric drug discovery by providing quantitative, reproducible readouts of network activity relevant to disease mechanisms. The polyimide-based microelectrode array enhances signal fidelity and chronic recording capacity, improving predictive confidence in preclinical efficacy assessments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through correlation of EEG rhythms with specific behavioral states in disease-relevant models.
- Operational Value: Provides a standardized platform for functional target validation using large-scale neural activity as a phenotypic readout.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, multivariate EEG outputs suitable for assay development in CNS drug screening programs.
- Operational Value: Supports assay standardization through chronic, reusable electrode implants that reduce inter-session variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates translational biomarker identification by aligning mouse EEG signatures with human EEG correlates in neuropsychiatric disorders.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of target engagement and circuit modulation across preclinical study phases.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis generation through lead optimization by supplying dynamic, systems-level neural data that informs target selection and compound prioritization.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing how genetic or pharmacological manipulations affect large-scale brain network dynamics.
- Screening: Delivers high-dimensional, time-resolved EEG readouts that enhance compound screening resolution beyond single-neuron or bulk measures.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via spectral power, coherence, and seizure probability metrics derived from multichannel recordings.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies by capturing EEG phenotypes predictive of clinical outcomes in epilepsy and sleep disorder models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple CNS indication programs and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target mechanism through direct observation of network-level effects.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability of EEG experiments via standardized surgical protocols and chronic implant design.
- Strategic Value: Enhances go/no-go decision quality by providing objective, systems-level efficacy data early in the discovery pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying compounds with favorable network modulation profiles before costly preclinical investment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and microelectrode handling due to the array’s ultra-thin, bifurcated structure.
- Depends on access to electrophysiology instrumentation capable of high-density signal acquisition and synchronization with behavioral monitoring.
- Necessitates standardization of postoperative care and recovery timelines to ensure consistent signal quality across animals.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains and genetic backgrounds affecting skull thickness and surgical access.
- Limited by the technical challenge of preventing fluid permeation under the film electrode during dental cement application, as noted in the protocol.
