Name: Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Leer gelijktijdige opname van EEG en meergelaagde lokale veldpotentiaal in de barrelcortex van een geanestheseerde rat. Deze methode minimaliseert signaalvervorming en biedt inzicht in corticale dynamica.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

We zouden graag bedanken Andrew Cripps en de BioResource Unit aan de Universiteit van Reading. Dit onderzoek werd gefinancierd door de BBSRC (verlenen van nummer: BB/K010123/1). Gegevens die zijn gekoppeld aan dit werk is vrij verkrijgbaar bij Y.Z. (ying.zheng@reading.ac.uk).

<ol><li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65 (1), 37-100 (1985).</li>
<li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Underpinnings+of+the+BOLD+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging+Signal%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The Underpinnings of the BOLD Functional Magnetic Resonance Imaging Signal.</a> J Neurosci. 23 (10), 3963-3971 (2003).</li>
<li>Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+extracellular+fields+and+currents+%E2%80%94+EEG%2C+ECoG%2C+LFP+and+spikes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The origin of extracellular fields and currents — EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nat Rev Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).</li>
<li>Einevoll, G. T., Kayser, C., Logothetis, N. K., Panzeri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+and+analysis+of+local+field+potentials+for+studying+the+function+of+cortical+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modelling and analysis of local field potentials for studying the function of cortical circuits.</a> Nat Rev Neurosci. 14 (11), 770-785 (2013).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Balanced+excitation+and+inhibition%3A+Model+based+analysis+of+local+field+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Balanced excitation and inhibition: Model based analysis of local field potentials.</a> Neuroimage. 63 (1), 81-94 (2012).</li>
<li>Bruyns-Haylett, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neurogenesis+of+P1+and+N1%3A+A+concurrent+EEG%2FLFP+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The neurogenesis of P1 and N1: A concurrent EEG/LFP study.</a> Neuroimage. 146, 575-588 (2017).</li>
<li>Nunez, P. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNunez%2C+PL+%22Electric+Fields+of+the+Brain%3A+The+Neurophysics+of+EEG%22">Electric Fields of the Brain: The Neurophysics of EEG</a>. , Oxford University Press. (1981).</li>
<li>Jackson, A. F., Bolger, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neurophysiological+bases+of+EEG+and+EEG+measurement%3A+A+review+for+the+rest+of+us%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">The neurophysiological bases of EEG and EEG measurement: A review for the rest of us.</a> Psychophysiology. 51 (11), 1061-1071 (2014).</li>
<li>Cohen, M. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Where+Does+EEG+Come+From+and+What+Does+It+Mean%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Where Does EEG Come From and What Does It Mean?</a> Trends Neurosci. 40 (4), 208-218 (2017).</li>
<li>Bojak, I., Oostendorp, T., Reid, A., Kötter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connecting+Mean+Field+Models+of+Neural+Activity+to+EEG+and+fMRI+Data%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Topogr%22%5BJournal%5D)">Connecting Mean Field Models of Neural Activity to EEG and fMRI Data.</a> Brain Topogr. 23 (2), 139-149 (2010).</li>
<li>Coombes, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+neural+dynamics%3A+Simple+and+complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Large-scale neural dynamics: Simple and complex.</a> Neuroimage. 52 (3), 731-739 (2010).</li>
<li>Deco, G., Jirsa, V. K., Robinson, P. A., Breakspear, M., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dynamic+brain%3A+from+spiking+neurons+to+neural-masses+and+cortical+fields%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Comput.+Biol%22%5BJournal%5D)">The dynamic brain: from spiking neurons to neural-masses and cortical fields.</a> PLoS Comput. Biol. 4 (8), e1000092(2008).</li>
<li>Pinotsis, D. A., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+fields%2C+spectral+responses+and+lateral+connections%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Neural fields, spectral responses and lateral connections.</a> Neuroimage. 55 (1), 39-48 (2011).</li>
<li>Riera, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pitfalls+in+the+dipolar+model+for+the+neocortical+EEG+sources%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources.</a> J Neurophysiol. 108 (4), 956-975 (2012).</li>
<li>Valdes, P. A., Jimenez, J. C., Riera, J., Biscay, R., Ozaki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+EEG+analysis+based+on+a+neural+mass+model%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Cybern%22%5BJournal%5D)">Nonlinear EEG analysis based on a neural mass model.</a> Biol Cybern. 81 (5), 415-424 (1999).</li>
<li>Musall, S., von Pföstl, V., Rauch, A., Logothetis, N. K., Whittingstall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Neural+Synchrony+on+Surface+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Effects of Neural Synchrony on Surface EEG.</a> Cereb Cortex. 24 (4), 1045-1053 (2014).</li>
<li>Snyder, A. C., Morais, M. J., Willis, C. M., Smith, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+network+influences+on+local+functional+connectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Global network influences on local functional connectivity.</a> Nat Neurosci. 18 (5), 736-743 (2015).</li>
<li>Mayhew, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopic+analysis+of+neural+activity+in+brain%3A+Increased+oxygen+consumption+following+activation+of+barrel+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Spectroscopic analysis of neural activity in brain: Increased oxygen consumption following activation of barrel cortex.</a> Neuroimage. 12 (6), 664-675 (2000).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Elsevier Academic Press. (2005).</li>
<li>Martindale, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hemodynamic+impulse+response+to+a+single+neural+event%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">The hemodynamic impulse response to a single neural event.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 23 (5), 546-555 (2003).</li>
<li>Pettersen, K. H., Devor, A., Ulbert, I., Dale, A. M., Einevoll, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-source+density+estimation+based+on+inversion+of+electrostatic+forward+solution%3A+Effects+of+finite+extent+of+neuronal+activity+and+conductivity+discontinuities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Current-source density estimation based on inversion of electrostatic forward solution: Effects of finite extent of neuronal activity and conductivity discontinuities.</a> J Neurosci Methods. 154 (1-2), 116-133 (2006).</li>
<li>Thomson, D. J., et al. Multitaper analysis of nonstationary and nonlinear time series data. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThomson%2C+DJ+%22Nonlinear+and+Nonstationary+Signal+Processing%22">Nonlinear and Nonstationary Signal Processing</a>. Fitzgerald, W. J., et al. , 317-394 (2000).</li>
<li>Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Riera, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+Source+Imaging+in+Preclinical+Rat+Models+of+Focal+Epilepsy+using+High-Resolution+EEG+Recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (100), e52700(2015).</li>
<li>Baumann, S. B., Wozny, D. R., Kelly, S. K., Meno, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electrical+conductivity+of+human+cerebrospinal+fluid+at+body+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">The electrical conductivity of human cerebrospinal fluid at body temperature.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 44 (3), 220-223 (1997).</li>
<li>Wendel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Influence+of+Age+and+Skull+Conductivity+on+Surface+and+Subdermal+Bipolar+EEG+Leads%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+Intelligence+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The Influence of Age and Skull Conductivity on Surface and Subdermal Bipolar EEG Leads.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2010, (2010).</li>
<li>Flemming, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+distortion+of+EEG+signals+caused+by+a+hole+in+the+skull+mimicking+the+fontanel+in+the+skull+of+human+neonates%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the distortion of EEG signals caused by a hole in the skull mimicking the fontanel in the skull of human neonates.</a> Clin Neurophysiol. 116 (5), 1141-1152 (2005).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Wij hebben beschreven een experimentele procedure voor gelijktijdige opname van co gelokaliseerde EEG en LFP signalen voor een rat Isofluraan narcose in reactie op friemeltje pad stimulatie. Een micro-elektrode werd in de neocortex door een opening in de EEG spin elektrode die is afgestemd op een burr gat geboord in de schedel opgenomen. De elektrode aan de schedel werd vastgezet door een geleidende en lijm EEG plak23. De neus kegel gebruikt voor het beheer van Isofluraan is bewerkt zodat stimuleren elektroden kan worden ingevoegd in de Bakkebaard pad met gemak.
De EEG-pasta was effectief bij montage van de spin-elektrode veilig op de schedel, terwijl het verstrekken van uitstekende elektrische geleidbaarheid experimentele overdag zonder de noodzaak van aanvullende toepassing van plakken. Het verving het ongewenst gebruik van lijmen op het monteren van de periferie van de elektrode van de spin op de schedel, zoals lijm niet-geleidend is en de impedantie van de elektrode te verhogen kan als het loopt tussen de schedel en de elektrode. EEG plakken heeft een aantal voordelen ten opzichte van de EEG gel, die moeilijk aan shape rond de burr gat en tijdens het experiment, resulterend in slechte EEG signalen kunnen uitdrogen.
Zoals de rat werd geplaatst in een kooi van Faraday, werd elektrische ruis te wijten aan het milieu sterk verzwakt. Soms was het neurale signaal echter nog steeds behoorlijk luidruchtig. In de meeste gevallen werd dit veroorzaakt door de referentie-elektrode niet goed gepositioneerd en daarom moest worden opnieuw aangepast of meer EEG plakken gebruikt. Een ander algemeen probleem was dat de opgeroepen LFP kleine in amplitude. Dit kan te wijten zijn aan de micro-elektrode niet gepositioneerd in het midden van de corticale regio geactiveerd door de stimulerende elektroden. In plaats van opnieuw invoegen van de micro-elektrode, waardoor meer schade aan de lokale neuronen, we meestal aangepast de positie van de elektroden van de stimulerende in de Bakkebaard pad tot een redelijke amplitude van de LFP (> 3 mV) kon worden waargenomen.
Een van de beperkingen van de techniek is de slechte ruimtelijke resolutie van de spin-elektrode, die een diameter van 6 mm heeft. Dit is groot in vergelijking met de grootte van de rat's schedel. Helaas is de elektrode van de spin gebruikt hier de kleinste beschikbaar om te kopen. Het is wenselijk om de diameter van de spin-elektrode tot 2-4 mm, waardoor de ruimtelijke specificiteit van EEG opnamen, maken de vergelijking tussen het EEG signaal en de supragranular LFP signaal minder dubbelzinnig.
Verschillende kritische stappen in het protocol hebben speciale aandacht nodig. De eerste is het inbrengen van de micro-elektrode door het burr gat. Zoals de dura anders intact is, de precisie van de invoegpositie is van cruciaal belang. Een lichte weerstand op het puntje van de elektrode betekent meestal dat de elektrode niet correct gepositioneerd is. Het moet worden verhoogd, positie aangepast en opnieuw ingevoegd. De tweede is de positie van de neus op de rat. Het moet niet te los, zoals Isofluraan van de kegel ontsnappen zal. Het moet ook niet te strak, als dit kan de neusgaten van de rat belemmeren en ademhalingsproblemen veroorzaken. Speciale aandacht is ook nodig om ervoor te zorgen dat de amplitude van de EEG opname veel kleiner is (meestal 5 tot 10 keer kleiner) dan de LFP bovenste kanaal opname. Als ze op elkaar lijken, is het een indicatie dat de EEG-sonde tot direct of indirect contact met de micro-elektrode gekomen. Een indirecte contact is meestal door middel van de cerebrale spinale vloeistof (CSF), die soms het gat vult geboord in de schedel. De geleidbaarheid van CB is meestal 100 maal die van de schedel24,25. Dus, als het niveau van CB binnen het burr gat voldoende hoog is, kan het maken contact met de spin-elektrode. Om dit te vermijden, moet het gat vaak worden gereinigd met super absorberende katoenen sponzen zoals de absorptie speren.
Het effect van een burr gat (diameter < 2 mm) in de schedel op het EEG opname rond het gat werd bestudeerd door een andere spin elektrode op de intact schedel bovenop de cortex ipsi-laterale vat te plaatsen, zodat bilaterale EEG opnamen kon worden vergeleken. De resultaten die worden weergegeven in Figuur 9 en Figuur 10, suggereren het effect op de 0,05 niveau van betekenis te verwaarlozen. Andere factoren op het gebied van de amplitude van de EEG zijn hoe goed de EEG pasta was in contact met de schedel, hoe stevig de elektrode werd ingedrukt om de pasta en de ruimtelijke omvang van de EEG plakken op de schedel.
Het is ook de moeite waard om op te merken dat het protocol beschreven hier schedel EEG opgenomen, die verschilt van de hoofdhuid EEG gebruikt in menselijke studies van de EEG. De hoofdhuid gedraagt zich als een weerstand of een low-pass filter, die de signaal-ruisverhouding van de EEG opname verder zal verminderen.
Ten slotte, vergelijking van de temporele dynamiek van de ERP en die van de evoked LFP over corticale lagen suggereren dat somatosensorische evoked potentieel weerspiegelt beter de LFP in de supragranular laag van de cortex dan die in de granulaire en infragranular lagen. Dit is in overeenstemming met onze eerdere werk6, aan te tonen dat het eerste segment (P1) van de ERP is gerelateerd aan de terugkeer huidige als gevolg van de instroom van de excitatory synaptic huidige die zich voordoen in de granulaire laag, terwijl de latere dalen) N1) in ERP kan worden gerelateerd aan de vertraagde komst van de thalamus afferent aan corticale lagen II/III en/of feedforward signalen uit de diepere lagen van de corticale. Kortom, kunnen gelijktijdige opnamen van EEG/LFP inzicht van de neurale genesis van EEG te vergroten, en vergemakkelijken van de wiskundige modellering van de EEG in termen van neurale signalen over corticale lagen.

Het is algemeen aanvaard dat LFPs geregistreerd via microelectrodes voornamelijk de gewogen som van gesynchroniseerde excitatory en remmende synaptic activiteiten voor plaatselijke piramidale neurale bevolking1,2,3 weerspiegelen , 4. onze recente onderzoek aangetoond dat het profiel van de LFP signaal kan worden gescheiden in onderdelen van excitatie en inhibitie5,6. Echter zoals LFP normaliter via een invasieve procedure gemeten is, is het niet geschikt voor de meeste studies van het menselijk brein.
Aan de andere kant, de EEG is een niet-invasieve techniek voor het meten van de elektrische activiteit van de hersenen. Het wordt wijd gebruikt als een diagnostisch hulpprogramma voor bepaalde soorten neurologische ziekten zoals epilepsie, en als een onderzoeksinstrument in menselijke cognitieve studies. Ondanks zijn populariteit is een belangrijk minpunt van een EEG het onvermogen om te interpreteren zijn tijdelijke profielen juist op het gebied van de onderliggende neurale signalen7,8,-9.
Steeds vaker worden wiskundige modellen van de EEG ontwikkeld om het inzicht van hersenen functie10,11,12,13,14,15te vergroten. Meeste van de bestaande modellen van de EEG zijn ontwikkeld op basis van de frequentie-domein kenmerken van het model voorspelde output naar de EEG gegevens spectrum tijdens spontane activiteit passen, en zeer weinig EEG modellen realistische sensory evoked potentials kunnen genereren. In dit verband biedt gelijktijdige opnamen van EEG en LFP belangrijk inzicht en beperkingen voor het ontwikkelen van meer accurate wiskundige modellen van de EEG.
Om aan deze behoefte voor gelijktijdige opnamen de neurale oorsprong van EEG verder te verkennen, ontwikkelden we een methode om tegelijkertijd opnemen EEG en multi-laminaire LFP signalen in de neocortex van de narcose rat. De opzet is vergelijkbaar met vorige gelijktijdige EEG/LFP uitgevoerde studies in primaten16,17. We verder onderzocht het effect van een burr gat geboord in de schedel op EEG opnames rond het gat, door het vergelijken van bilaterale EEG opnamen (dat wil zeggen, een halfrond met een burr gat, het andere halfrond intact) bij gebrek aan zintuiglijke stimulatie. Onze resultaten tonen aan dat gelijktijdige EEG/LFP opnames eenvoudig en effectief, kunnen worden uitgevoerd met weinig EEG signaalvervorming uit het burr gat in de schedel.

<table><tbody><tr><td>Female Lister Hood rats</td><td>Charles Rivers</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spider electrode</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>SCS24-426</td><td></td></tr><tr><td>EEG paste: Ten20</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>10-20-S</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxic holder with dual micromanipulator arms: Dual Manipulator Stereotaxic Frame with 18&deg; Ear Bars</td><td>WPI (World Precision Instruments)</td><td>502603</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>National Vet Services Limited</td><td>50878</td><td></td></tr><tr><td>Hard plastic nose cone: Anasthesia Gas Mask for Rat</td><td>WPI</td><td>502054</td><td></td></tr><tr><td>Small animal isoflurane anaesthetic system</td><td>WPI</td><td>EZ-B800A</td><td></td></tr><tr><td>Thermostatic heating pad: Rat Blanket System 230V</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>50-7221-F</td><td></td></tr><tr><td>Ophthalmic ointment: Optixcare eye lube</td><td>Viovet</td><td>203865</td><td></td></tr><tr><td>Lidocaine Hydrochloride (Injection 2%)</td><td>Larkmead Vets</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jacquette Scaler #1SSE, 18cm, Hollow</td><td>WPI</td><td>503421</td><td></td></tr><tr><td>Serrated and curved dissecting forceps</td><td>WPI</td><td>15915</td><td></td></tr><tr><td>Braided silk, non-absorbable suture: Mersilk Suture W502H</td><td>National Vet Services Limited</td><td>153746</td><td></td></tr><tr><td>Dental drill: BONE MICRO DRILL SYST 230 VAC</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4860</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Saline: Sodium chloride 0.9%</td><td>Animalcare Ltd</td><td>14K26BT</td><td></td></tr><tr><td>Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4958</td><td></td></tr><tr><td>Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #1/4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4962</td><td></td></tr><tr><td>Faraday cage</td><td>Newport Corporation</td><td>VIS-FDC-3600</td><td></td></tr><tr><td>Vibration isolation workstation: Vision IsoStation</td><td>Newport Corporation</td><td>M-VIS3660-RG4-325A</td><td></td></tr><tr><td>Oximeter Control Unit and sensor: MouseOxPlus, Starr Life Sciences Corp.</td><td>WPI</td><td>O15001</td><td></td></tr><tr><td>Transparent soft nose cone: Microflex Non-Rebreathing Unit with a Rat Nosecone</td><td>WPI</td><td>EZ-103A</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel stimulating electrodes</td><td>PlasticsOne</td><td>E363/1/SPC</td><td></td></tr><tr><td>Isolated current stimulator</td><td>Made in House</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16-channel micro-electrode, 100 &mu;m spacing, area of each site 177 &mu;m2</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-10mm-100-177-A16</td><td></td></tr><tr><td>16-channel acute headstage</td><td>Tucker David Technologies Inc., TDT</td><td>RA16AC-Z</td><td></td></tr><tr><td>Pre-Amplifier: Z-Series 64-Channel Neuro-Digitizing Preamp</td><td>TDT</td><td>PZ5-64</td><td></td></tr><tr><td>Passive signal splitter: 32-Channel Splitter Box for PZ5</td><td>TDT</td><td>S-BOX_PZ5</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition unit: RZ2 BioAmp Processor. Z-Series 4-DSP ultra high performance processor</td><td>TDT</td><td>RZ2-4</td><td></td></tr><tr><td>Software for Neurophysiology: OpenEX</td><td>TDT</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Absorption spears</td><td>Fine Sicence Tools</td><td>18105-01</td><td></td></tr></tbody></table>

gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Hoewel elektro-encefalografie (EEG) veel als een niet-invasieve techniek gebruikt wordt voor het opnemen van neurale activiteiten van de hersenen, is ons begrip van de neurogenese van EEG nog steeds zeer beperkt. Lokale veld potentieel (LFPs) opgenomen via een multi-laminaire micro-elektrode kunnen bieden een meer gedetailleerde uiteenzetting van gelijktijdige neurale activiteit over verschillende corticale lagen in de neocortex, maar de techniek is invasief. Combineren van de EEG en LFP metingen in een preklinische model kan sterk verbeteren inzicht in de neurale mechanismen die betrokken zijn bij de generatie van EEG signalen, en vergemakkelijken van de afleiding van een realistischer en biologisch nauwkeurig wiskundig model van het EEG. Een eenvoudige procedure voor het verkrijgen van de gelijktijdige en co gelokaliseerde EEG en multi-laminaire LFP signalen in het narcose knaagdier is hier gepresenteerd. We onderzochten ook of EEG signalen waren sterk beïnvloed door een burr gat geboord in de schedel voor het inbrengen van een micro-elektrode. Onze resultaten suggereren dat het burr gat een te verwaarlozen effect op EEG opnames heeft.

Gegevens uit 4 ratten werden gemiddeld om te verkrijgen van gemiddelde tijdreeksen, indien van toepassing. De amplitude van de evoked respons van de EEG, ook bekend als de gebeurtenis gerelateerde potentieel (ERP), is meestal veel kleiner dan die van de LFP. Figuur 6 toont de gemiddelde ERP en de LFP in de supragranular, korrelig, en de infragranular lagen van de cortex van het vat, respectievelijk. De band van de fout in ieder waarnemingspunt is de overeenkomstige standaardfout. Het kan gezien worden dat ERP ongeveer 10 keer kleiner dan de evoked LFP is.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig6.jpg"> Figuur 6: betekenen (n = 4) neurale signalen van ERP, supragranular, korrelig, en infragranular LFP. Schaduw geeft aan standaardfout. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Vergelijkingen van de temporele dynamiek van ERP en LFP worden weergegeven in Figuur 7. Directe superpositie van ERP en de supragranular LFP in figuur 7A illustreert de volgorde van de amplitude verschillen tussen deze twee soorten neurale signalen. Om te vergelijken het temporal dynamics, worden ERP zowel LFP genormaliseerd ten opzichte van hun negatieve maximale amplitude. Figuur 7B en 7 C Toon dat de genormaliseerde ERP bovenop met de genormaliseerde supragranular LFP en genormaliseerde granulaire LFP, respectievelijk.
Het kan worden afgeleid uit figuur 7B dat de pieken van P1 en N1 voor ERP meer vertraagd dan de overeenkomstige pieken van LFP in de supragranular laag zijn. Echter, de stoffelijke profielen van deze twee neurale signalen zijn gelijkaardig, met de P1 voorafgaand aan N1. Aan de andere kant, het tijdelijke profiel van ERP is duidelijk verschillend van die van de granulaire (laag IV van de cortex vat) LFP (Figuur 7 c). Ze zijn vooral niet spiegelbeelden van elkaar, met granulaire LFP gedomineerd door een enkele negatieve piek (als gevolg van een grote wastafel in corticale laag IV), overwegende dat ERP bestond voornamelijk uit twee pieken met tegenovergestelde polariteit.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig7.jpg"> Figuur 7: vergelijking van de temporele dynamiek van ERP en LFP. (A) ERP (vaste lijn) bovenop met supragranular LFP (gestippelde lijn). Schaduw geeft aan standaardfout. (B) genormaliseerd ERP (vaste lijn) bovenop met genormaliseerde supragranular LFP (gestippelde lijn). (C) genormaliseerd ERP (vaste lijn) bovenop met genormaliseerde granulaire LFP (gestippelde lijn). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig7large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Het ERP-signaal werd gemeten via een spin elektrode geplaatst op de schedel met een burr gat erin geboord. Om te onderzoeken van het effect van het gat op EEG opnamen, werd een andere spin elektrode geplaatst op de intact schedel boven de cortex ipsi-laterale vat. Zorg is genomen om ervoor te zorgen dat de impedances van de twee spider-elektroden vergelijkbaar in grootte waren door het aanpassen van de hoeveelheid EEG plakken gebruikt. Gegevens uit vier ratten (die waren niet de dezelfde ratten gebruikt hierboven) worden hier gepresenteerd.
Figuur 8 toont de gelijktijdige rust staat EEG opnames van beide elektroden van een rat, met 100 s gegevens weergegeven in figuur 8A, en de gegevens in het rechthoekig frame (20 s) worden uitgevouwen in Figuur 8. De twee signalen van de EEG variëren grotendeels mede, soortgelijke gasgroep van amplitude. Figuur 9 toont de PSD van de vier rats, met de bovenste rij met behulp van een lineaire schaal op de as van de frequentie, en de onderste rij met behulp van een logaritmische schaal op de as van de frequentie waarmee een uitgebreide weergave in het onderste frequentiebereik. Uit Figuur 9lijkt er niet te zijn van consistent bias in de PSD over onderwerpen. Dit werd bevestigd door one-sample t-tests uit te voeren op de genormaliseerde verschillen in de gemiddelde PSD in de vijf frequentiebanden, weergegeven in Figuur 10. Geen van de genormaliseerde PSD verschillen in deze frequentiebanden waren beduidend verschillend van nul (p = 0.32, 0,46 0,85, 0,69 en 0.97, respectievelijk).
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig8.jpg"> Figuur 8: bilaterale EEG opnames. (A) schedel EEG opname tijdens rust staat met een burr gat in de schedel (zwart) en een gelijktijdige EEG opname op het tegenovergestelde halfrond met de schedel intact (grijs). (B) Expanded bekijken van de golfvormen binnen het rechthoekig frame in (A). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig8large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig9.jpg"> Figuur 9: macht van spectrale dichtheid (PSD) van de contra-(blauw) en de EEG ipsi-laterale (rood). Elke kolom bevat de richtlijn betalingsdiensten voor een rat. De bovenste panelen gebruiken lineaire frequentie schaal, terwijl de onderste panelen frequentie logaritmische schaal gebruiken wilt toestaan de PSD in het onderste frequentiebereik worden gevisualiseerd. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig9large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig10.jpg"> Figuur 10: groep analyse. Verschil tussen de contra- en de PSD ipsi-laterale met de vijf frequentiebanden genormaliseerd: Delta, Theta, Alpha, bèta en Gamma. Elke staaf toont de gemiddelde genormaliseerde verschillen binnen de frequentieband, met de standaardfout weergegeven als de foutbalk. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig10large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode voor gelijktijdige opname van co gelokaliseerde elektro-encefalografie (EEG) en multi-laminaire lokale veld potentieel in een narcose rat. Een burr gat geboord in de schedel voor het inbrengen van een micro-elektrode is aangetoond dat het te verwaarlozen vervorming van het EEG signaal veroorzaken.

Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Het algemene doel van deze methodologie is om gelijktijdig co-gelocaliseerde elektro-encefalografie en lokale veldpotentiaal op te nemen bij de anesthetiseerde rat. Om deze procedure te beginnen, noteer het gewicht van de rat op een laboratoriumweegschaal. Anesthetiseer de rat in een isofluraankamer.Plaats het vervolgens op een stereotactische houder, met een papieren handdoek onder zijn lichaam en laat zijn tanden rusten op de beetbalk. Breng vervolgens continu isofluraan toe via een harde, plastic neuskoker gemonteerd op de neusklem. Verbind de kegel met een klein dierenisofluaan anesthesiesysteem.Na dat, plaats een thermostatisch verwarmingskussen onder de papieren handdoek waarop de rat rust en bevestig vervolgens het hoofd van de rat met twee oorbeugels. Controleer de lichaamstemperatuur met behulp van een rectale thermometer. Scheer nu de bovenkant van het hoofd van het dier.Breng vervolgens oogzalf aan op de ogen om uitdroging van het hoornvlies te voorkomen. Voordat u de schedel blootstelt, breng lidocaïnedruppels aan op de hoofdhuid en masseer deze voorzichtig in de huid. Maak vervolgens een middenlijnsnede van ongeveer twee tot drie centimeter op de hoofdhuid met behulp van een scalpel om de schedel bloot te leggen.Scheiden voorzichtig de temporalis spier, contralateraal aan de snorharen die moeten worden gestimuleerd, van de schedel met behulp van een jackschraper en een paar gekartelde, gebogen dissectiepincetten. Reinig de schedel met wattenstaafjes wanneer nodig. Gebruik een gevlochten, zijden, niet-oplosbare hechtdraad om de gescheiden spier met een strakke knoop aan de hoofdhuid te binden en bind vervolgens de hechtdraad stevig aan het stereotactische frame.Gebruik vervolgens de stereotactische coördinaten om de barrel cortex te lokaliseren, die twee en een halve millimeter caudaal is ten opzichte van bregma en zes millimeter lateraal van de middenlijn. Teken vervolgens een stip op de locatie van de somatosensorische cortex met behulp van een fijne punt, permanente marker. Boor een gat met een diameter kleiner dan twee millimeter in de schedel.Zorg ervoor dat u niet in de dura boort. Verdun de bodem van het gat tot transparantie. Om te voorkomen dat de schedel tijdens het boren oververhit raakt, breng elke 10 tot 15 seconden steriel zoutoplossing aan op het werkgebied.Gebruik vervolgens een naald van 27 gauge om de dura te doorboren om de inbrenging van een micro-elektrode mogelijk te maken. Breng vervolgens het stereotactische frame met de rat over naar een faradaykooi gemonteerd op een vibratie-isolatiewerkstation. Bevestig een oximetersensorklem, aangesloten op een oximetercontrole-eenheid, aan de achterste poot van de rat om de fysiologische parameters continu te monitoren.Vervang vervolgens de harde, plastic neuskoker en de neusklem door een micro flex-ademhalingstoestel voorzien van een transparante zachte neuskoker om eenvoudige snorharenstimulatie aan één kant van het snorhaarkussen mogelijk te maken zonder de isofluraanadministratie te compromitteren. Plaats vervolgens twee roestvrijstalen stimulerende elektroden in het snorhaarkussen dat is blootgelegd door de uitsparing in de neuskoker. Verbind vervolgens de stimulerende elektroden met een geïsoleerde stroomstimulatie.Til vervolgens de huid van de middenlijn van de nek op met een pincet en maak een incisie van één tot twee centimeter met een schaar, klaar voor het plaatsen van referentie-elektroden. Reinig en droog in deze procedure de schedel rond het gat in de schedel met behulp van een wattenstaafje. Breng voorzichtig de geleidende EEG-pasta aan op een platte zijde van een EEG-spinelektrode.Laat een klein gaatje vrij van EEG-pasta op de spinelektrode om een multilamellaire micro-elektrode door het gaatje te laten passeren zonder contact met de pasta en de spinelektrode. Richt de spinelektrode uit met het gat in de schedel met de EEG-pasta naar de schedel gericht. Druk de spinelektrode voorzichtig op de schedel en zorg voor een stevig contact met de schedel via de EEG-pasta.Verwijder eventuele pasta die het gat in de schedel bedekt, met behulp van een naald op een spuit en verwijder overtollige EEG-pasta voorbij de perifie van de spinelektrode, zodat het contact tussen de spinelektrode en de schedel ruimtelijk beperkt is tot de grootte van de elektrode. Smeer vervolgens EEG-pasta op de referentie-elektrode voor de EEG en plaats deze veilig in de incisie aan de achterkant van de nek van de rat. Verbind vervolgens de EEG-elektroden met de voorversterker via een passieve signaalverdeler voor signalen met lage impedantie.In dit stadium test u de weerstand van de EEG-sonde om ervoor te zorgen dat deze onder de vijf kilo ohm ligt. Als dat niet het geval is, voegt u meer EEG-pasta toe en zorg ervoor dat de spinelektrode goed contact maakt met de schedel. Monteer vervolgens een micromanipulatorarm op het stereotactische frame.Verbind een lineaire 16-kanaals micro-elektrode met een 16-kanaals acute hoofdfase, veilig vastgeklemd op de micromanipulatorarm. Smeer vervolgens EEG-pasta op de referentie-elektrode voor de micro-elektrode en plaats deze vervolgens veilig in de incisie, naast de referentie-elektrode voor de EEG. Pas de hoek van de micromanipulatorarm aan zodat de micro-elektrode loodrecht op het corticale oppervlak staat.Laat de micro-elektrode nu onder een microscoop zakken, zodat de punt van de micro-elektrode gericht is op de kleine opening aan de onderkant van het gat in de schedel totdat de bovenste elektrode net het corticale oppervlak penetreert. Zorg ervoor dat u de micro-elektrode niet op het oppervlak van de dura drukt, omdat dit de elektrode zou breken. Breng de micro-elektrode in op een diepte van 1.500 micrometer op het corticale oppervlak.Micro-instel de diepte door een reeks stimuli toe te passen op het snorhaarkussen en het 16-kanaals geëvokeerd LFP te observeren op een PC-monitor. Draai voorzichtig de z-asknop op de micromanipulator totdat de hoogste amplitude van het geïnvokeerde LFP optreedt, omdat dit samenvalt met de laag vier in de cortex. Deze figuur laat zien dat de ERP, opgenomen door de EEG-sonde, een orde van grootte kleiner is dan de

concurrent-recording-co-localized-electroencephalography-local-field

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

We hebben een methode ontwikkeld voor gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging en elektrofysiologische opname in het knaagdieren hersenen, een platform te bieden voor het onderzoek van de relatie tussen de neurale activiteit en het bloed zuurstof niveau afhankelijk (BOLD) MRI-signaal.

Gelijktijdig fMRI en elektrofysiologie bij knaagdieren Brain

Een procedure beschreven voor het manipuleren van de activiteit van cerebrale corticale piramidale neuronen optogenetically terwijl de elektro, elektromyogram en cerebrale lactaatconcentratie bewaakt. Experimentele opnamen worden uitgevoerd op kabel-tethered muizen, terwijl ze ondergaan spontane slaap / waak cyclus. Optogenetic apparatuur geassembleerd in ons laboratorium controleapparaat handel verkrijgbaar.

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

The video demonstrates a procedure to record the local field potential (LFP) in mouse hippocampal-entorhinal cortex slices. Electrical stimulation is provided at the CA3 stratum radiatum of the hippocampus, which causes changes in the postsynaptic potential at the CA1 stratum pyramidale. The combined change in the membrane potential of CA1 neurons, termed the local field potential, is recorded.

Recording of Local Field Potential in Mouse Hippocampal-Entorhinal Cortex Slices

This video demonstrates in vivo recording of local field potential (LFP) from bilateral M2 areas of the mouse brain. An anesthetized mouse is secured and prepared for the procedure. To record LFPs, insert microelectrodes into the target coordinates of the bilateral M2 areas, which are responsible for complex motor movements.

Recording of Local Field Potential from Both Hemispheres of the Mouse Brain

The video demonstrates simultaneous electrophysiological recording from multiple brain regions in a rat using an integrative micro-drive array. Recording electrodes are placed in the olfactory bulb, reference electrodes in the frontal cortex, and micro-drive array electrodes in the hippocampus. The rat is allowed to forage freely, and simultaneous recording from all the implanted electrodes is recorded using the array.

A Micro-drive Array Method for Electrophysiological Recording from Multiple Brain Regions

This video demonstrates the procedure for concurrent recordings of co-localized electroencephalography (EEG) and local field potentials (LFPs) in an anesthetized rat. The process involves preparing the rat and attaching stimulating electrodes to its whisker pads. An EEG spider electrode is placed on the rat's skull for surface EEG measurements. At the same time, a multi-channel microelectrode is inserted into a specific brain region through a burr hole in the skull to record neural activity...

Concurrent Electroencephalographic and Local Field Potential Recordings in an Anesthetized Rat

Instructies voor de goedkope constructie en chirurgische implantatie van een chronische transcraniële hoog-dichtheid elektro-encefalografische montage in muizen worden gegeven. Technieken voor signaalregistratie, extractie en verwerking worden ook beschreven.

High-density Elektro-Aankoop in een knaagdier Model met behulp van goedkope en Open-source Resources

Deze studie introduceert een methode voor het gelijktijdig opnemen van lokale veld potentieel in de hersenen, elektrocardiogrammen, electromyograms en signalen voor een vrij bewegend rat te ademen. Deze techniek, die experimentele kosten vermindert en vereenvoudigt gegevensanalyse, zal bijdragen aan het begrip van de interacties tussen de hersenen en perifere organen.

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld Potentials, elektrocardiogram Electromyogram en ademhaling ritme van een vrij bewegende Rat

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.

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

Het protocol beschrijft de methodologie van extracellulaire opname in de motorische cortex (MC) om extracellulaire elektrofysiologische eigenschappen te onthullen bij vrij bewegende bewuste muizen, evenals de gegevensanalyse van lokale veldpotentialen (LFP's) en spikes, wat nuttig is voor het evalueren van de neurale activiteit van het netwerk die ten grondslag ligt aan interessant gedrag.

Meerkanaals extracellulaire opname in vrij bewegende muizen

Hier presenteren we twee protocollen voor de registratie van micro-elektrocorticografie met hoge dichtheid (μEcoG) bij ratten en muizen, inclusief chirurgische, implantatie- en registratiemethoden. μECoG-opnames worden uitgevoerd in combinatie met laminaire polytrode-opname in de auditieve cortex van de rat of met optogenetische manipulatie van neurale activiteit in de somatosensorische cortex van de muis.

Multischaalonderzoek van corticale verwerking door integratie van laminaire polytrodes en optogenetica met micro-elektrocorticografie bij knaagdieren

Leer gelijktijdige opname van EEG en meergelaagde lokale veldpotentiaal in de barrelcortex van een geanestheseerde rat. Deze methode minimaliseert signaalvervorming en biedt inzicht in corticale dynamica.

Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

Meer video's verkennen