Name: Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 43 s
Description: Poznaj metodę przewlekłej implantacji całokorowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej. Technika umożliwia ciągły monitoring aktywności kory mózgowej z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową w badaniach nad przetwarzaniem informacji w korze słuchowej.

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

Dziękujemy Yuri Shinomoto za opiekę nad zwierzętami, szkolenie i nagrania czuwania. Macierze ECoG zostały wyprodukowane przez firmę Cir-Tech (www.cir-tech.co.jp). Ponadto chcielibyśmy podziękować firmie Editage (www.editage.jp) za redakcję w języku angielskim. Prace te były wspierane przez Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies (Brain/MINDS), Japońską Agencję Badań i Rozwoju Medycznego (AMED) (JP18dm0207001), Brain Science Project Centrum Nowatorskich Inicjatyw Naukowych (CNSI), Narodowe Instytuty Nauk Przyrodniczych (NINS) (BS291004, M.K.) oraz przez Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki (JSPS) KAKENHI (JP17H06034, M.K.).

Ten protokół został przeprowadzony na 6 pospolitych marmozetach (4 samce, 2 samice; masa ciała = 320-470 g; wiek = 14-53 miesiące). Wszystkie zabiegi zostały przeprowadzone zgodnie z zaleceniami National Institutes of Health Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals. Protokół został zatwierdzony przez Komitet Etyczny RIKEN (nr H28-2-221(3)). Wszystkie zabiegi chirurgiczne wykonywane były w znieczuleniu, dołożono wszelkich starań, aby zminimalizować liczbę wykorzystywanych zwierząt, a także ich dyskomfort.
1. Przygotowanie
<ol>
	<li>Uzyskaj strukturalny obraz rezonansu magnetycznego (MRI) każdego mózgu z osobna. Zostanie to wykorzystane do identyfikacji pozycji elektrod poprzez rejestrację w atlasie mózgu marmozety i tomografii komputerowej (CT).</li>
	<li>Przygotowanie tablicy ECoG: przygotuj niestandardową wielokanałową tablicę ECoG (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A). 96-kanałowa matryca ECoG składa się z dwóch arkuszy z 32 i 64 elektrodami. Aby dostosować się do indywidualnych różnic w wielkości mózgu, matryca ECoG ma elastyczne ramię. Ramię może zakrywać biegun skroniowy, w zależności od indywidualnego kształtu mózgu. Umieść elektrody odniesienia skierowane przeciwnie do elektrod ECoG, a elektrody uziemiające skierowane w tym samym kierunku.
	<ol>
		<li>Zmontuj matrycę ECoG z obudową złącza (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B) i uszczelnij szczeliny złącza (<silna klasa="xfig">Rysunek 1C) za pomocą kleju akrylowego, aby zapobiec napływowi płynu podczas operacji. Wysterylizuj matrycę gazowym tlenkiem etylenu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj i wysterylizuj instrumenty. 
	nuta: Wszystkie używane instrumenty są wymienione w Tabeli Materiałów.</li>
</ol>
2. Implantacja macierzy ECoG
UWAGA: Wycofaj spożycie pokarmu i płynów wcześniej niż 4 godziny przed zabiegiem. Wszystkie czynności chirurgiczne należy wykonywać w sposób aseptyczny przy użyciu wysterylizowanych rękawiczek i narzędzi.
<ol>
	<li>Zabiegi przedimplantacyjne
	<ol>
		<li>Wywołać znieczulenie w marmozecie przez domięśniowe (i.m.) wstrzyknięcie ketaminy (15 mg/kg) 5 min po wstrzyknięciu domięśniowo atropiny (0,08 mg/kg).</li>
		<li>Znieczulenie i znieczulenie należy utrzymywać za pomocą izofluranu (1-3% rozcieńczonego mieszaniną tlenu/podtlenku azotu) w zależności od stanu fizjologicznego zwierzęcia, który powinien być stale monitorowany. Upewnij się, że tętno wynosi 130-180 uderzeń na minutę i stale monitoruj temperaturę ciała i nasycenie krwi tętniczej tlenem (SpO2), aby ocenić stan zwierzęcia.</li>
		<li>Ogol czubek głowy zwierzęcia maszynką do strzyżenia i środkiem do usuwania włosów. Całkowicie spłucz krem do depilacji ze skóry mokrą gazą, w przeciwnym razie spowoduje to uszkodzenie skóry.</li>
		<li>Podawać antybiotyk (cefowecyna; 16 mg/kg s.c.), przeciwnadciśnieniowy (furosemid; 2,0 mg/kg i.m.) i przeciwkrwotoczny (hydrat sulfonianu sodu karbazochromu; 0,2 mg/kg i.m.).</li>
		<li>Umieść zwierzę na stereotaktycznej ramie. W tym czasie nałóż 2% galaretki lidokainowej na nauszniki i maść okulistyczną na oczy, aby zapobiec wysuszeniu i bólowi pooperacyjnemu.</li>
		<li>Zdezynfekuj obszar operacyjny roztworem jodu i przykryj go wysterylizowanymi serwetami. Nałóż 2% galaretki lidokainowej na miejsce nacięcia skóry.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zabiegi implantacyjne
	<ol>
		<li>Naciąć skórę na około 4 cm przez linię środkową skóry głowy za pomocą skalpela. Odłącz mięsień skroniowy od czaszki za pomocą łyżeczki, aż cała powierzchnia operacyjna zostanie odsłonięta. Oczyść tkanki na powierzchni czaszki i całkowicie zatrzymaj krwawienie za pomocą hemostazy uciskowej i, jeśli to konieczne, woskiem kostnym. Owiń brzeg skóry i mięśni zwilżoną gazą. Utrzymuj gazę zwilżoną podczas zabiegu.</li>
		<li>Umieść przednią krawędź matrycy na krawędzi przedniego bieguna. Zaznacz zaplanowany obszar kraniotomii, szczeliny i otwory na czaszce sterylnym ołówkiem. Lokalizacja kraniotomii będzie zależała od projektu tablicy (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
		<li>Wywierć kraniotomię wzdłuż znaku 1, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 2. Podczas wiercenia kości przedmuchuj powietrze na krawędź tnącą, aby zapewnić chirurgowi dobrą widoczność. Następnie przetnij kość dookoła znaku 2, ponieważ kawałek kości będzie nadal przymocowany do opony twardej pośrodku. Delikatnie podnieś kawałek z jednej krawędzi i oderwij oponę twardą szpatułką. Proces ten musi być przeprowadzany powoli i ostrożnie, w przeciwnym razie łatwo rozerwie oponę twardą.
		<ol>
			<li>Usuń końcówki kości z kawałka kości i owiń go zwilżoną gazą, ponieważ ten kawałek zostanie zwrócony po wszczepieniu matrycy.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wykonaj kraniotomię 3 i 4, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 2. Umożliwiają one wprowadzenie elektrod odpowiednio do obszaru oczodołowo-czołowego i potylicznego.</li>
		<li>Wywierć szczeliny w znaku 5, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 2. Szczeliny te umożliwiają zbadanie matrycy, aby upewnić się, że jest ona prawidłowo włożona.</li>
		<li>Opona twarda zostanie teraz odsłonięta. Umyj obszar solą fizjologiczną i zatamuj krwawienie za pomocą hemostazy ciśnieniowej i gąbki żelatynowej, jeśli to konieczne. Krawędź otwartej kraniotomii może wymagać oczyszczenia za pomocą łyżeczki lub rongeura kostnego.</li>
		<li>Wykonaj szczeliny (oznaczone 6 w <silna klasa="xfig">Rysunek 2), w których umieszcza się elektrody odniesienia. Umieść elektrody referencyjne w przestrzeni zewnątrzoponowej w przeciwstawnych obszarach sensomotorycznych i potylicznych. Pozycja powinna być określona zgodnie z konkretnymi potrzebami eksperymentalnymi.</li>
		<li>Wywierć otwory na w czterech punktach wokół każdego trzpienia złącza za pomocą 1,0 mm (krzyże w <silna klasa="xfig">Rysunek 2). Aby zapobiec uszkodzeniu opony twardej, włóż szpatułkę pod czaszkę. Otwory te powinny być prostopadłe do czaszki. Następnie zamontuj PEEK (1,4 x 2,5 mm) jako kotwy, aby przymocować łącznik do czaszki.</li>
		<li>Wprowadzić matrycę ECoG do przestrzeni zewnątrzoponowej. Użyj kleszczyków z płaską główką, aby przytrzymać tablicę. 
		nuta: Tablicę należy wstawić bez zginania. Jeśli matryca jest wygięta, utwórz odpowiednią przestrzeń, wkładając szpatułkę między czaszkę a oponę twardą. Jeśli zgięcie było spowodowane stosunkowo małym rozmiarem mózgu, odetnij niektóre elektrody.</li>
		<li>Zamocuj elektrody odniesienia i uziemienia za pomocą akrylu dentystycznego. Umieść elektrody referencyjne w przestrzeni zewnątrzoponowej, a elektrody uziemiające na powierzchni czaszki. Oba kontakty powinny być skierowane w stronę czaszki.</li>
		<li>Odłóż kawałek kości z powrotem i przymocuj łącznik i słupek głowy do czaszki za pomocą akrylu dentystycznego na.</li>
		<li>Zszyj skórę nylonem 6-0 na czole i tylnej głowie i przymocuj skórę do boków łącznika za pomocą zapięć skórnych.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zabiegi poimplantacyjne
	<ol>
		<li>Usuń zwierzę z ramki stereotaktycznej. Upewnij się, że zwierzę jest utrzymywane w cieple i zaopatrzone w tlen podczas poniższych kroków.</li>
		<li>Bezpośrednio po zabiegu należy wstrzyknąć zwierzęciu meloksykam (0,3 mg/kg domięśniowo) w celu zmniejszenia bólu pooperacyjnego. Podawać przeciwzapalny kortykosteroid (deksametazon; 2,0 mg/kg i.m.) i wlew podskórny (roztwór Ringera z mleczanami; 5,0 ml), w tym famotydynę (0,5 mg/kg) jako środek gastroprotekcyjny. 
		UWAGA: Jednoczesne stosowanie NLPZ ze sterydami może powodować skutki uboczne ze strony przewodu pokarmowego.</li>
		<li>Po wyzdrowieniu zwierzęcia (potwierdź tętnem i SpO2) usuń monitorowanie parametrów życiowych i przenieś zwierzę na OIOM na 2-3 dni.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Leczenie pooperacyjne
UWAGA: Zazwyczaj zwierzęta potrzebują 5 dni, aby całkowicie wyzdrowieć po operacji.
<ol>
	<li>Aby zapobiec obrzękowi mózgu, należy podawać przeciwzapalny kortykosteroid deksametazon (2,0 mg/kg) dwa razy dziennie w pierwszej dobie po zabiegu. Następnie należy zmniejszyć dawkę do 1,5 mg/kg mc. dwa razy na dobę w drugim i trzecim dniu oraz 1 mg/kg mc. dwa razy na dobę w czwartym dniu.</li>
	<li>Podawać środki przeciwbólowe (meloksykam; 0,1 mg/kg doustnie; raz dziennie) i przeciwkrwotoczne (hydrat sulfonianu karbazochromu sodu; 0,2 mg/kg domięśniowo; dwa razy dziennie) przez 5 dni po zabiegu. 
	nuta: W naszym przypadku 1-2 dni po operacji niektóre marmozety (3 z 6) stały się mniej aktywne i wymiotowały. Mogło to być spowodowane zwiększonym ciśnieniem śródczaszkowym spowodowanym zakrzepem krwi. Kiedy u marmozet wystąpiły te objawy, ponownie otworzyliśmy głowę i usunęliśmy skrzep w znieczuleniu ogólnym (alfaxalone). Jeśli podczas implantacji nie doszło do wygięcia matrycy ECoG, skrzep krwi prawdopodobnie znajdował się w przestrzeni między matrycą a miejscem, w którym zwrócono kawałek kości. W takim przypadku skrzep krwi można zmyć, wpuszczając sól fizjologiczną do przestrzeni za pomocą cewnika. Ta procedura zwykle prowadzi do wyzdrowienia zwierzęcia.</li>
	<li>Identyfikacja lokalizacji elektrod
	<ol>
		<li>Około 1 tydzień po zabiegu należy wykonać tomografię komputerową (CT) głowy zwierzęcia. 
		nuta: Jest to dobra okazja do sprawdzenia, czy sygnały mogą być rejestrowane prawidłowo. Otwórz obudowę złącza i usuń wszelkie skrzepy krwi, jeśli są obecne.</li>
		<li>Dopasuj rezonans magnetyczny T2 do współrzędnych stereotaktycznych za pomocą oprogramowania AFNI18 (https://afni.nimh.nih.gov) (<silna klasa="xfig">Rysunek 3A). Dopasuj obraz tomografii komputerowej do obrazów anatomicznego rezonansu magnetycznego T2 za pomocą AFNI (<silna klasa="xfig">Rysunek 3B). Zarejestruj atlas mózgu marmozety do rezonansu magnetycznego (<silna klasa="xfig">Rysunek 3C) z AFNI i ANTS19.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Fukushima, M., Chao, Z. C., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+brain+functions+with+mesoscopic+measurements%3A+Advances+in+electrocorticography+for+non-human+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Studying brain functions with mesoscopic measurements: Advances in electrocorticography for non-human primates.</a> Current Opinion in Neurobiology. 32, 124-131 (2015).</li>
<li>Nagasaka, Y., Shimoda, K., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multidimensional+recording+%28MDR%29+and+data+sharing%3A+an+ecological+open+research+and+educational+platform+for+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Multidimensional recording (MDR) and data sharing: an ecological open research and educational platform for neuroscience.</a> PLoS One. 6 (7), e22561(2011).</li>
<li>Fukushima, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+electrocorticographic+electrode+array+for+simultaneous+recording+from+medial%2C+lateral%2C+and+intrasulcal+surface+of+the+cortex+in+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">An electrocorticographic electrode array for simultaneous recording from medial, lateral, and intrasulcal surface of the cortex in macaque monkeys.</a> Journal of Neuroscience Methods. 233, 155-165 (2014).</li>
<li>Komatsu, M., Sugano, E., Tomita, H., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Chronically+Implantable+Bidirectional+Neural+Interface+for+Non-human+Primates%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A Chronically Implantable Bidirectional Neural Interface for Non-human Primates.</a> Frontiers in Neuroscience. 11, 514(2017).</li>
<li>Komatsu, M., Takaura, K., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mismatch+negativity+in+common+marmosets%3A+Whole-cortical+recordings+with+multi-channel+electrocorticograms%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms.</a> Scientific Reports. 5, 15006(2015).</li>
<li>Sasaki, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+transgenic+non-human+primates+with+germline+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Generation of transgenic non-human primates with germline transmission.</a> Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).</li>
<li>Okano, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain%2FMINDS%3A+A+Japanese+National+Brain+Project+for+Marmoset+Neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience.</a> Neuron. 92 (3), 582-590 (2016).</li>
<li>de la Mothe, L. A., Blumell, S., Kajikawa, Y., Hackett, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+connections+of+auditory+cortex+in+marmoset+monkeys%3A+lateral+belt+and+parabelt+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Anatomical+Record%22%5BJournal%5D)">Cortical connections of auditory cortex in marmoset monkeys: lateral belt and parabelt regions.</a> Anatomical Record. 295 (5), 800-821 (2012).</li>
<li>Kaas, J. H., Hackett, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subdivisions+of+auditory+cortex+and+processing+streams+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates.</a> Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11793-11799 (2000).</li>
<li>Ghahremani, M., Hutchison, R. M., Menon, R. S., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontoparietal+Functional+Connectivity+in+the+Common+Marmoset%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Frontoparietal Functional Connectivity in the Common Marmoset.</a> Cerebral Cortex. , (2016).</li>
<li>Belcher, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Connectivity+Hubs+and+Networks+in+the+Awake+Marmoset+Brain%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional Connectivity Hubs and Networks in the Awake Marmoset Brain.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 10, 9(2016).</li>
<li>Mitchell, J. F., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+marmoset+monkey+as+a+model+for+visual+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">The marmoset monkey as a model for visual neuroscience.</a> Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).</li>
<li>Solomon, S. G., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simpler+primate+brain%3A+the+visual+system+of+the+marmoset+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey.</a> Frontiers in Neural Circuits. 8, 96(2014).</li>
<li>Burman, K. J., Palmer, S. M., Gamberini, M., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytoarchitectonic+subdivisions+of+the+dorsolateral+frontal+cortex+of+the+marmoset+monkey+%28Callithrix+jacchus%29%2C+and+their+projections+to+dorsal+visual+areas%5BTitle%5D)+AND+%22Journals+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Cytoarchitectonic subdivisions of the dorsolateral frontal cortex of the marmoset monkey (Callithrix jacchus), and their projections to dorsal visual areas.</a> Journals of Comparative Neurology. 495 (2), 149-172 (2006).</li>
<li>Bakola, S., Burman, K. J., Rosa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cortical+motor+system+of+the+marmoset+monkey+%28Callithrix+jacchus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">The cortical motor system of the marmoset monkey (Callithrix jacchus).</a> Neuroscience Research. 93, 72-81 (2015).</li>
<li>Krubitzer, L. A., Kaas, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+organization+and+connections+of+somatosensory+cortex+in+marmosets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The organization and connections of somatosensory cortex in marmosets.</a> Journal of Neuroscience. 10 (3), 952-974 (1990).</li>
<li>Miller, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marmosets%3A+A+Neuroscientific+Model+of+Human+Social+Behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior.</a> Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).</li>
<li>Cox, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFNI%3A+software+for+analysis+and+visualization+of+functional+magnetic+resonance+neuroimages%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+and+Biomedical+Research%22%5BJournal%5D)">AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages.</a> Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).</li>
<li>Avants, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reproducible+evaluation+of+ANTs+similarity+metric+performance+in+brain+image+registration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration.</a> Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).</li>
<li>Hashikawa, T., Nakatomi, R., Iriki, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+models+of+the+marmoset+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">Current models of the marmoset brain.</a> Neuroscience Research. 93, 116-127 (2015).</li>
</ol>

MK ubiega się o patent na całokorową matrycę ECoG, którą wykorzystała w tym protokole (nr 2018-210975).

Aby implantacja przebiegła pomyślnie, zwierzęta powinny mieć zapewnione odpowiednie odżywianie przed i po zabiegu. Krótki czas pracy jest również ważny dla optymalizacji rekonwalescencji zwierzęcia. Przygotowania należy zakończyć co najmniej dzień przed zabiegiem. Aby skrócić czas operacji, zaleca się wcześniejsze szkolenie w zakresie kraniotomii z wprowadzaniem matrycy elektrod u zwierząt zakończonych w innych celach doświadczalnych. Tabela 1 przedstawia przykładowy przebieg czasowy dla tego protokołu.<...

Poznanie wymaga koordynacji zespołów neuronalnych w rozległych sieciach mózgowych, szczególnie kory nowej, która jest dobrze rozwinięta u ludzi i uważana za zaangażowaną w wyższe zachowania poznawcze. Jednak sposób, w jaki kora nowa osiąga to zachowanie poznawcze, jest nierozwiązanym problemem w dziedzinie neurobiologii. Niedawny rozwój cienkich, elastycznych elektrod elektrokortykograficznych (ECoG) umożliwia prowadzenie stabilnych zapisów z aktywności korowej na dużą skalę1. Fujii i jego współpracownicy opracowali całokorową macierz ECoG dla makaków2,3. Matryca w sposób ciągły obejmuje prawie całą korę boczną, od bieguna potylicznego do bieguna skroniowego i czołowego, i rejestruje aktywność neuronalną całej kory mózgowej w jednym ujęciu. Dalej rozwijamy ten system do zastosowania w pospolitym marmozecie4,5, małej, nowoświatowej małpie z genetyczną zdolnością manipulacji6,7. To zwierzę ma kilka zalet w porównaniu z innymi gatunkami. Obszary wzrokowe, słuchowe, somatosensoryczne, motoryczne i korowe czołowe tego gatunku zostały wcześniej zmapowane i zgłoszono, że mają podstawową organizację homologiczną do tych samych obszarów u ludzi i makaków8,9,10,11,12,13,14,15,16. Ich mózgi są gładkie, a większość bocznych obszarów kory mózgowej jest wystawiona na powierzchnię kory, która jest trudniej dostępna za pomocą ECoG u makaków. Na podstawie tych cech marmozeta nadaje się do badań elektrokortykograficznych. Co więcej, marmozety wykazują zachowania społeczne i zostały zaproponowane jako kandydat na model ludzkich zachowań społecznych17.
Ten protokół opisuje procedurę implantacji zewnątrzoponowej matrycy ECoG na całej bocznej powierzchni kory u pospolitego marmozety. Daje to możliwość monitorowania aktywności kory mózgowej na dużą skalę w neuronauce kory naczelnych, w tym w domenach czuciowych, motorycznych, poznawczych i społecznych.

<table><tbody><tr><td>Zlewka (100 cc)</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Wacik</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Trójkąty absorpcyjne</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>18105-03</td> Wacik <td>bawełniany Outocrave</td></tr><tr><td>z cienką końcówką</td><td>Clean Cross Co., Ltd.</td><td>HUBY340 BB-013</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Gauze</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Kleszcze</td><td></td><td></td> do ręczników <td>Outocrave</td></tr><tr><td>Rękojeść</td><td></td><td></td> skalpela <td>Outocrave</td></tr><tr>Uchwyt <td></td><td></td><td>na igły</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Nożyczki</td><td></td><td></td> do tęczówki <td>Outocrave</td></tr><tr><td>Kleszcze</td><td></td><td></td> do mikrokomarów <td>Outocrave</td></tr><tr><td>Adson, 1x2 zęby</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Bone Curette</td><td></td><td></td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Micro spatura</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>10091-12</td> Uchwyty igieł <td>Outocrave</td></tr><tr><td>, 12,5 cm, zakrzywione, gładkie szczęki</td><td>World Precision Instruments</td><td>14132</td> Rozszerzacz naczyń <td>Outocrave</td></tr><tr><td>, 12 cm, końcówka 0,1 mm</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>18131-12</td> Rozszerzacz naczyń <td>Outocrave</td></tr><tr><td>, 12 cm, końcówka 0,2 mm</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>18132-12</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Rongeur z cienką końcówką</td><td>Fine Science Tools Inc.</td><td>16221-14</td><td>Outocrave</td></tr><tr><td>Manipurator ramy</td><td></td><td></td> stereotaktycznej <td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Klucz do manipuratora</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Ręcznie wykonany uchwyt do złącza</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Kubek silikonowy do akrylu</td><td></td><td></td><td>dentystycznego Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Kubek silikonowy hlder</td><td></td><td></td><td>Gaz sterylizacja</td></tr><tr><td>Pędzel</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Ołówek</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Mikrośruba, 1,4 mm x 2,0 mm</td><td>Nippon Chemical Screw Co., Ltd.</td><td>PEEK/MPH-M1.4-L2</td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Śrubokręt do mikrośruby</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Rękojeść mikromotorowa wiertarki</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Frez ze stali nierdzewnej, 1,4 mm</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Frez ze stali nierdzewnej, 1,0 mm</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Wiertło, 1,2 mm</td><td></td><td></td><td>Sterylizacja gazowa</td></tr><tr><td>Gumowa dmuchawa</td><td></td><td></td> powietrza <td>Sterylizacja gazowa</td></tr></tbody></table>

przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Elektrokortykografia (ECoG) pozwala na monitorowanie potencjałów pola elektrycznego z kory mózgowej z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną. Niedawne prace nad cienkimi, elastycznymi elektrodami ECoG umożliwiły prowadzenie stabilnych zapisów aktywności kory mózgowej na dużą skalę. Opracowaliśmy całokorową matrycę ECoG dla marmozety zwyczajnej. Matryca w sposób ciągły obejmuje prawie całą boczną powierzchnię półkuli korowej, od bieguna potylicznego do bieguna skroniowego i czołowego, i rejestruje aktywność neuronalną całej kory mózgowej w jednym ujęciu. Protokół ten opisuje przewlekłą procedurę implantacji matrycy w przestrzeni zewnątrzoponowej mózgu marmozety. Marmozety mają dwie zalety w odniesieniu do zapisów ECoG, jedną z nich jest homologiczna organizacja struktur anatomicznych u ludzi i makaków, w tym kompleksów czołowych, ciemieniowych i skroniowych. Inną zaletą jest to, że mózg marmozety jest lizomózgowy i zawiera dużą liczbę kompleksów, które są trudniej dostępne u makaków z ECoG, które są wystawione na powierzchnię mózgu. Cechy te umożliwiają bezpośredni dostęp do większości obszarów korowych pod powierzchnią mózgu. System ten daje możliwość badania globalnego przetwarzania informacji korowych z wysoką rozdzielczością w porządku submilisekundowym w czasie i milimetrowym w przestrzeni.

Matryca ECoG obejmująca całą korę może jednocześnie rejestrować aktywność neuronalną z całej półkuli. Rysunek 4 przedstawia przykłady potencjałów wywołanych słyszeniem (AEP) z wielu obszarów słuchowych u czuwanego małpki marmosety. Rejestracje ECoG przeprowadzono w warunkach pasywnego słuchania. Każda marmoseta była poddana stymulacji słuchowej, która składała się z randomizowanych czystych tonów o 20 typach częstotliwości. Następnie obliczono AEP poprzez uśr...

Opracowaliśmy całokorową matrycę elektrokortykograficzną dla marmozety pospolitej, która nieprzerwanie pokrywa prawie całą boczną powierzchnię kory, od bieguna potylicznego do bieguna skroniowego i czołowego. Protokół ten opisuje przewlekłą procedurę implantacji matrycy w przestrzeni zewnątrzoponowej mózgu marmozety.

Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Protokół ten demonstruje wszczepienie matrycy elektrokortykograficznej do kory naczelnego innego niż człowiek. Rzucenie światła na przetwarzanie informacji na dużą skalę w neuronauce o zmianie naczelnych. Główną zaletą tej techniki jest to, że daje ona możliwość monitorowania aktywności kory mózgowej na dużą skalę z wysoką rozdzielczością przestrzenną czasową.Zacznij od wykonania czterocentymetrowego nacięcia skóry przez linię środkową skóry głowy. Użyj kiretu, aby odłączyć mięsień skroniowy od czaszki, aż cały obszar chirurgiczny zostanie odsłonięty. I usuń wszelkie tkanki z powierzchni czaszki.W razie potrzeby całkowicie zatamuj krwawienie za pomocą hemostazy uciskowej lub wosku kostnego. Owiń brzeg skóry i mięśni zwilżoną gazą. I umieść przednią krawędź matrycy na krawędzi przedniego bieguna.Za pomocą ołówka zaznacz obszar planowanej kraniotomii, szczeliny i otwory na czaszce. I umieść mikroskop sekcyjny nad obszarem operacyjnym. Wywierć kraniotomię wzdłuż znaku pierwszego.Podczas wiercenia przedmuchuj powietrze na krawędź tnącą, aby zachować dobrą widoczność dla chirurga, przecinając kość dookoła znaku drugiego, ponieważ kawałek kości będzie nadal przymocowany do opony twardej pośrodku. Powoli i ostrożnie podnieś kawałek z jednej krawędzi. I oderwij oponę twardą szpatułką.Usuń końcówki kości z kawałka kości i trzymaj kość owiniętą w zwilżoną gazę, aż wróci do czaszki pod koniec zabiegu. Wywierć znaki trzy i cztery, aby umożliwić wprowadzenie elektrod odpowiednio do obszaru oczodołu, czołowego i potylicznego. Wywierć szczeliny w znaku piątym, aby umożliwić potwierdzenie, czy tablica jest prawidłowo włożona.Opona twarda zostanie teraz odsłonięta. Umyj obszar solą fizjologiczną i w razie potrzeby zatamuj krwawienie hemostazą ciśnieniową i gąbką żelatynową. W razie potrzeby oczyść krawędź otwartej kraniotomii i zaznacz sześć szczelin, w których zostaną umieszczone elektrody referencyjne.Wkładając szpatułkę pod czaszkę, aby chronić oponę twardą, użyj o długości jednego milimetra, aby wywiercić otwory na w czterech punktach wokół każdego trzpienia łącznika. I zainstaluj daszkowe jako kotwy, aby przymocować łącznik do czaszki. Następnie, używając kleszczyków płaskich do przytrzymania matrycy, włóż matrycę elektrokardiograficzną do przestrzeni zewnątrzoponowej.Umieść elektrody referencyjne w przestrzeni zewnątrzoponowej. Następnie nałóż akryl dentystyczny na odniesienie. Umieść elektrody uziemiające na powierzchni czaszki.Następnie nałóż akryl dentystyczny na elektrodę uziemiającą. Umieść kawałek kości z powrotem na miejscu i nałóż akryl dentystyczny na, aby przymocować łącznik i słupek głowy do czaszki. Następnie użyj nylonowego szwu 6 O, aby zamknąć skórę na czole i z tyłu końca.I użyj zamknięć skóry, aby przymocować skórę do boków złącza. W tym miejscu przedstawiono przykłady słuchowych potencjałów wywołanych z wielu obszarów słuchowych u obudzonej marmozety. Podczas ekspozycji na losowo wybrane czyste tony o 20 rodzajach częstotliwości, można zaobserwować różne kształty fal z niższych i wyższych obszarów słuchowych, co wskazuje, że rozdzielczość przestrzenna matrycy elektrokardiograficznej może uchwycić różne przetwarzanie informacji w różnych obszarach kory mózgowej.Opcja może być wirusowo transdukowana w mózgu marmozety, ponieważ implantacja elektryczna umożliwia długotrwałą przewlekłą stymulację foto i jednoczesne monitorowanie odpowiedzi korowych.

chronic-implantation-whole-cortical-electrocorticographic-array

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Przedstawiamy przydatne informacje dla chirurgów uczących się procesu implantacji chronicznych elektrod do rejestracji sygnałów neuronalnych. Opisano techniki stosowane dla systemów elektrod penetrujących oraz powierzchniowych w modelu gryzoni.

Chirurgiczna implantacja chronicznych elektrod neuronowych do rejestracji aktywności pojedynczych jednostek i sygnałów elektrokortykograficznych

Ten film demonstruje protokół wszczepiania elektrod elektrokortykograficznych do kory mózgowej myszy w celu rejestrowania sygnałów elektrycznych w odpowiedzi na wirusy związane z adenowirusami, które atakują i manipulują ekspresją kofiliny.

Implantacja elektrod do kory myszy w celu zapisów elektrokortykograficznych

Ten film demonstruje wszczepienie miękkiego zestawu elektrokortykograficznego i długoterminowe zapisy korowe u miniświnki. Przedstawiono w nim etapy związane z chirurgicznym wszczepieniem macierzy w korze słuchowej świnki miniaturowej i rejestrowaniem potencjałów czynnościowych neuronów wywołanych zarówno bodźcem podstawowym, jak i dźwiękowym.

Implantacja podtwardówkowa miękkiej matrycy elektrokortykograficznej do rejestracji elektrofizjologii kory mózgowej u świnek miniaturowych

Nauka unikania shuttle-boxów jest dobrze ugruntowana w neuronauce behawioralnej. Protokół ten opisuje, w jaki sposób uczenie się w pudełku wahadłowym u gryzoni można połączyć z specyficzną dla miejsca elektryczną mikrostymulacją wewnątrzkorową (ICMS) i jednoczesnymi przewlekłymi zapisami in vivo jako narzędzie do badania wielu aspektów uczenia się i percepcji.

Połączony trening w skrzynce wahadłowej z rejestracją i stymulacją kory elektrofizjologicznej jako narzędziem do badania percepcji i uczenia się

Zaprojektowaliśmy procedurę, w której utrwalone formaldehydem ludzkie zwłoki są używane do pomocy neurochirurgom w szkoleniu do wszczepiania układów mikroelektrod do kory nowej ludzkiego mózgu.

Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem

Ta praca przedstawia protokół do przeprowadzenia stereotaktycznego, neurochirurgicznego wszczepienia matryc mikroelektrod u marmozety pospolitej. Metoda ta umożliwia zapisy elektrofizjologiczne u swobodnie zachowujących się zwierząt, ale może być łatwo dostosowana do każdej innej podobnej interwencji neurochirurgicznej u tego gatunku (np. kaniula do podawania leków lub elektrody do stymulacji mózgu).

Chirurgia stereotaktyczna do implantacji układów mikroelektrod w marmozecie zwyczajnej (Callithrix jacchus)

Tutaj prezentujemy metodę długoterminowej oceny wydajności i bezpieczeństwa miękkich matryc elektrod podtwardówkowych w modelu minipig, opisując metodę i narzędzia chirurgiczne, pooperacyjny rezonans magnetyczny, elektrofizjologię kory słuchowej, właściwości elektrochemiczne implantu oraz immunochemię pośmiertną.

Implantacja matrycy podtwardówkowej miękkiej elektrokortykografii (ECoG) i długotrwała rejestracja kory mózgowej u świnek miniaturowych

Specjalnie zbudowane mikronapędy umożliwiają submilimetrowe celowanie w miejsca zapisu kory mózgowej za pomocą liniowych układów krzemowych.

Elektrofizjologia aktywności kory laminarnej u marmozety zwyczajnej

Rejestracje za pomocą macierzy mikroelektrod (MEA) stanowią metodę badania aktywności elektrycznej dużych populacji neuronów. W niniejszym materiale przedstawiamy szczegóły przygotowania MEA do rejestracji sygnałów z nabłonka womeronasalnego myszy przy jednoczesnej stymulacji tkanki.

Rejestracje z macierzy wieloelektrodowej nabłonka narządu Jacobsona

Migrena i jej przemiana w przewlekłą migrenę to ogromne obciążenie zdrowotne, które wymaga poprawy metod leczenia.  Staramy się określić, w jaki sposób neuronalna sygnalizacja immunologiczna moduluje podatność na migrenę, modelując in vitro przy użyciu rozprzestrzeniającej się depresji w kulturach warstw hipokampa, jako sposób na opracowanie nowych celów terapeutycznych.

Modelowanie neuronalnej sygnalizacji immunologicznej epizodycznej i przewlekłej migreny za pomocą rozprzestrzeniającej się depresji in vitro

Poznaj metodę przewlekłej implantacji całokorowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej. Technika umożliwia ciągły monitoring aktywności kory mózgowej z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową w badaniach nad przetwarzaniem informacji w korze słuchowej.

Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej

Przeglądaj więcej filmów