Artigo de método

Sistema de Gravação Eletroencefalográfica de Baixo Custo Combinado com uma Bobina de Tamanho Milimétrico para Estimular Transcranialmente o Cérebro de Camundongos In Vivo

DOI:

10.3791/65302

⸱

26 de maio de 2023

 ,  ,  , 
1Bioengineering and Bioinformatics, Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University, 2Bioengineering and Bioinformatics, Division of Information Science and Technology, Hokkaido University

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

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

Um sistema de registro eletrencefalográfico de baixo custo combinado com uma bobina de tamanho milimétrico é proposto para conduzir a estimulação magnética transcraniana do cérebro de camundongos in vivo. Usando eletrodos de parafuso convencionais com um substrato multieletrodo personalizado, flexível e com arranjo de eletrodos, o registro multi-site pode ser realizado a partir do cérebro de camundongos em resposta à estimulação magnética transcraniana.

Resumo

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

Um sistema de registro eletroencefalográfico (EEG) de baixo custo é proposto aqui para conduzir a estimulação magnética transcraniana (EMT) do cérebro de camundongos in vivo, utilizando uma bobina de tamanho milimétrico. Usando eletrodos de parafuso convencionais combinados com um substrato de matriz multieletrodos flexível, flexível e feito sob medida, a gravação em vários locais pode ser realizada a partir do cérebro do camundongo. Além disso, explicamos como uma bobina de tamanho milimétrico é produzida usando equipamentos de baixo custo normalmente encontrados em laboratórios. Também são apresentados procedimentos práticos para a confecção do substrato flexível multieletrodo array e a técnica cirúrgica de implante de eletrodos de parafuso, necessários para produzir sinais de EEG de baixo ruído. Embora a metodologia seja útil para o registro a partir do cérebro de qualquer pequeno animal, o presente relato se concentra na implementação de eletrodos em um crânio de camundongo anestesiado. Além disso, este método pode ser facilmente estendido a um pequeno animal acordado que é conectado com cabos amarrados através de um adaptador comum e fixado com um dispositivo TMS na cabeça durante a gravação. A presente versão do sistema EEG-TMS, que pode incluir no máximo 32 canais de EEG (um aparelho com 16 canais é apresentado como exemplo com menos canais) e um dispositivo de canal de EMT, é descrita. Além disso, resultados típicos obtidos pela aplicação do sistema EEG-TMS em camundongos anestesiados são brevemente relatados.

Introdução

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

A estimulação magnética transcraniana (EMT) é uma ferramenta promissora para a ciência do cérebro humano, aplicação clínica e pesquisa de modelos animais devido à sua não/baixa invasividade. Durante o estágio inicial das aplicações da EMT, a medida do efeito cortical em resposta à EMT de pulso único e pareado em humanos e animais foi restrita ao córtex motor; a produção facilmente mensurável limitou-se aos potenciais evocados motores e aos potenciais mioelétricos induzidos envolvendo o córtex motor 1,2. Para expandir as regiões cerebrais que podem ser medidas pela modulação da EMT, o registro eletroencefalográ....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

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

No presente estudo, todos os experimentos com animais foram realizados seguindo o National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals e com aprovação do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Hokkaido. Camundongos C57BL/6J, dois machos e três fêmeas, com 8 a 10 semanas de idade, foram utilizados para o presente estudo. Este é um procedimento terminal. Os animais foram obtidos de fonte comercial (ver Tabela de Materiais).

1. Projeto e construção de matriz bidimensional flexível

  1. Prepare o número necessário de eletrodos de parafuso miniatura (i....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

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

Os dados de EEG de amostra registrados em camundongos C57BL/6J anestesiados com o substrato flexível combinado com os eletrodos de parafuso são apresentados a seguir.

Como exemplo típico, as médias das formas de onda do EEG geradas em resposta à estimulação sonora (tone-burst de 8 kHz, nível de pressão sonora [NPS] de 80 dB) são mostradas para 60 tentativas com estímulos idênticos (Figura 4A). Um esquema de mapeamento do canal de registro também é apresentado no m.......

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

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

Este estudo aborda um sistema de registro de EEG multi-site combinado com um sistema de estimulação magnética projetado para pequenos animais, incluindo camundongos. O sistema construído é de baixo custo e fácil construção em laboratórios fisiológicos, podendo estender suas configurações de medição existentes. O procedimento cirúrgico necessário para obter dados do sistema de gravação do mouse é profundamente simples se esses laboratórios tiverem experiência prévia com experimentos eletrofisiológicos padrão.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

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

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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

Este trabalho foi apoiado pela Murata Science Foundation, Suzuken Memorial Foundation, Nakatani Foundation for Advancement of Measuring Technologies in Biomedical Engineering, e um Grant-in-Aid for Exploratory Research (grant number 21K19755, Japão) e for Scientific Research (B) (grant number 23H03416, Japan) para T.T.

....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Impressora 3DZhejiang Flashforge 3D Technology Co., LtdFFD-101A impressora usada para imprimir em 3D os discos em forma de rosquinha
SULFATO DE ATROPINA  0,5 mgNIPRO ES PHARMA CO., LTD.-Sulfato de atropina
Amplificador bipolarNF Corp.KIT61380Para amplificar formas de onda para entrada de bobina
ButorfanolMeiji Seika Pharma
Co., Ltd., Tóquio,		Japão-Paraanálise de animais
Fabricante comercial de matriz 2D flexívelp-ban.com Corp.-URL: https://www.p-ban.com/
Programa de computador para analisar sinais de saídaInstrumentos NacionaisNI-DAQ e  NI-DAQmx PythonPara analisar os sinais de saída do sensor de efeito Hall
ConnectorHarwin Inc.G125-FV12005L0PPara que o conector se conecte ao sistema de medição
Almofada de cobrep-ban.com Corp.cobreAlmofada de cobre em cada substrato
Fio de cobreKyowa Harmonet Ltd.P644432Os enrolamentos da placa
DAQNational Instruments Corp.USB-6343Para medir a densidade de fluxo magnítico da bobina
Cimento dentalSHOFU INC.Resina RápidaAutopolimerizável Resina Ortodôntica
Eletrodo ECoGNeuroNexus Inc.HC32Para referência ao projeto da resina epóxi de matriz 2D flexível
Konishi Co., Ltd.#16123Para construção de bobinas
Carbamato de etilaFUJIFILM Wako Pure Chemical Corp.050-05821Para anestesia uretônica
Cabo de fita planaOki Electric Cable Co., Ltd.FLEX-B2(20)-7/0.1 20028 5mPara cabo para conexão entre o conector de montagem em superfície e o substrato flexível do sistema de medição
p-ban.com Corp.placa de base de poliimidade substrato flexível
Gerador de funçãoNF Corp.WF1947Para gerar formas de onda para entrada de bobina
Sensor de efeito HallHoneywell International Inc.SS94A2DPara medir a densidade de fluxo magnítico da
bobina IDC ferramenta de crimpagemPro'sKit Industries Co.6PK-214Para cravar o IDC e uma extremidade do cabo de fita plano; Ferramenta de crimpagem de conector de cabo plano
Cola instantâneaKonishi Co. Ltd.#04612Para construção de bobina
Conector de isolamento-deslocamento (IDC)Uxcell JapanB07GDDG3XG2 &vezes; 10 pinos e um passo de 1,27 mm 
Medidor LCRNF Corp.ZM2376Para medir as propriedades AC do
Grupo NARISHIGEdo manipuladorSM-15LPara manipulação da bobina
MedetomidinaKobayashi Kako, Fukui,Japão-Paraanálise de animais
MidazolamAstellas Pharma, Tóquio,Japão-Paraanálise de animais
Parafuso miniaturaKOFUSEIBYO Co., Ltd.S0.6 * 1.5Para EEG-detecção e eletrodo de referência
MouseJapan SLC, Inc.C57BL/6J  (C57BL/6JJmsSlc)Animal experimental
Haste Permalloy-45A Nilaco Corp.780544O núcleo da bobina
Sistema de gravaçãoPlexon Inc.OmniPlexpara aquisição de dados EEG
Fio inoxidávelWakisangyo Co., Ltd.HW-136Para agarrar por manipulador
Aparelho estereotáxicoGrupo NARISHIGE.SR-5M-HTPara fixar uma cabeça de mouse
Conector de montagem em superfícieUseconn Electronics Ltd.PH127-2x10MGPara conector para montagem na matriz 2D flexível
Equipamento de teste (medidor LCR)NF Corp.ZM2372Verificação de contato e medições de impedância
Filamento PLA brancoZhejiang Flashforge 3D Technology Co., LtdPLA-F13O material usado para impressão 3D dos discos em forma de rosquinha
Xylocaine Jelly 2%Sandoz Pharma Co., Ltd.-cloridrato de lidocaína
da bobina de bobinas.

Referências

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ilmoniemi, R. J., et al. Neuronal responses to magnetic stimulation reveal cortical reactivity and connectivity. Neuroreport. 8 (16), 3537-3540 (1997).
  2. Hallett, M. Transcranial magnetic stimulation: a primer. Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).
  3. Thut....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE

Solicitar permissão

Etiquetas

Estimula o Magn tica TranscranianaEstimula o Cerebral de CamundongoMatriz de Eletrodos Flex veisEletrodos de ParafusoEEG de Pequenos AnimaisSistema de Aquisi o de DadosResposta do C rtex AuditivoEstimula o Magn tica

Artigos relacionados