Neste estudo, é apresentado um método simples sem fio para aquisição de EMG. Embora seja necessário um procedimento cirúrgico, apenas a área específica para inserção do eletrodo e fixação do conector é parcialmente incisada, reduzindo significativamente a carga sobre o animal. Nesta demonstração, eletrodos foram inseridos nas extremidades inferiores, mas estudos eletrofisiológicos semelhantes podem ser conduzidos em várias outras áreas usando o mesmo método. Essa abordagem oferece a vantagem da medição contínua do sinal eletrofisiológico sem a necessidade de cabos de amarração e sem impor restrições comportamentais. O circuito PCB tem um diâmetro de 9 mm, uma altura de 3 mm e pesa um total de 3 g. A substituição da bateria é simples e o sistema proposto permite o monitoramento contínuo do comportamento do motor. Uma fotografia mostrando a conexão do conector e do dispositivo, bem como a forma de onda EMG, é apresentada em Figura 7.
Neste estudo, uma esteira foi utilizada para analisar os padrões de movimento dos ratos. A esteira é uma ferramenta eficaz para analisar o movimento do animal17, permitindo a avaliação de problemas musculares ou neurológicos. Embora também possa ser usado para estudar o movimento livre em ratos, este experimento visa especificamente analisar anormalidades de movimento causadas por várias condições. Para conseguir isso, é necessário um movimento contínuo e repetitivo, tornando a esteira uma escolha adequada para nossos propósitos.
Vários métodos podem ser usados para analisar a locomoção animal com EMG. Dentre esses métodos, utilizou-se o índice de simetria na análise comportamental21,22. O índice de simetria mede o equilíbrio da atividade entre dois músculos de cada lado do corpo e o usamos para avaliar a recuperação de um derrame.

Figura 1: Processo de preparação do eletrodo de fio. (A) Ilustração da estrutura do fio e a posição de remoção do isolamento. Três nós devem ser amarrados ao inserir os fios nos músculos para evitar inserção excessiva. (B) O isolamento é totalmente removido na borda do fio. (C) O isolamento é parcialmente removido para facilitar o contato muscular. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Processo de montagem do eletrodo de fio e do conector. (A) Preparação de materiais para montagem. (B) Inserção do fio no componente metálico. (C) Soldar o fio aos componentes metálicos. (D) Puxando o fio pela abertura da caixa de plástico. (E) Inserir o fio e os componentes metálicos na caixa de plástico. (F) Concluir a montagem de todos os fios e usar adesivo de cianoacrilato para prender o invólucro de plástico à guia de sutura (parte cinza). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Ferramentas cirúrgicas necessárias para o procedimento. Uma coleção de ferramentas cirúrgicas necessárias para o procedimento, incluindo (1) agulha de sutura, (2) fórceps, (3) fórceps, (4) tesoura cirúrgica, (5) tesoura fina, (6-7) hemostáticos, (8) porta-agulha e (9) eletrodo preparado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Procedimento de fixação do fio do eletrodo. (A) Posições de incisão nas costas e na perna. (B) Inserir o porta-agulha através da incisão para segurar o fio. (C) Puxando o fio para fora da incisão. (D) Técnica de costura no músculo alvo, posicionando os eletrodos ao redor da parte mais espessa do músculo com espaçamento de 5 mm. (E) Estado final da operação a ser concluída. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Colocação do conector. (A) Sutura sob o conector. (B) Fixação do conector com fio de sutura. (C) Aplicar adesivo na parte superior do conector e colocar uma blindagem de metal para proteção. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6: Demonstração de aquisição de EMG. (A) Fotografia do sistema de aquisição de EMG montado em um rato. (B) Realização de um teste em esteira a uma velocidade de 25 m/min. Clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 7: EMG medido e forma de onda EMG envelopada. (A) A forma de onda bruta do sinal EMG medido. (B) Sinal EMG filtrado usado para obter o envelope. (C) Forma de onda envelopada com uma linha de limiar para análise do índice de simetria. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Supplementary Figura 1: Esquema do layout do circuito PCB. Uma representação esquemática do layout do circuito da placa de circuito impresso (PCB), ilustrando o arranjo dos componentes e conexões. Clique aqui para baixar esta figura.
Supplementary Figura 2: Projeto do circuito PCB da camada traseira. Projeto da camada traseira da placa de circuito impresso (PCB), detalhando os posicionamentos dos componentes e roteamento para o circuito. Clique aqui para baixar esta figura.
Supplementary Figura 3: Projeto do circuito PCB da camada superior. Projeto da camada superior da placa de circuito impresso (PCB), mostrando o layout dos componentes e conexões elétricas. Clique aqui para baixar esta figura.
Codificação suplementar File 1: Preparação de firmware para configuração ADC. Instruções para preparar o firmware para configurar um conversor analógico-digital (ADC) de 2 canais com resolução de 8 bits e taxa de amostragem de 2 amostras por segundo (kSPs). Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo de codificação suplementar 2: aplicativo de plotagem baseado em Python. Descrição do aplicativo de plotagem baseado em Python usado neste estudo para visualização e análise de dados. Clique aqui para baixar este arquivo.