Neste estudo, é apresentado um método sem fio simples para aquisição de EMG. Embora seja necessária uma intervenção cirúrgica, apenas a área específica para inserção do eletrodo e fixação do conector é parcialmente incisada, reduzindo significativamente o impacto sobre o animal. Nesta demonstração, os eletrodos foram inseridos nas extremidades inferiores, mas estudos eletrofisiológicos semelhantes podem ser realizados em diversas outras regiões utilizando o mesmo método. Esta abordagem oferece a vantagem de permitir a medição contínua de sinais eletrofisiológicos sem a necessidade de cabos fixos e sem impor restrições comportamentais. A placa de circuito (PCB) tem um diâmetro de 9 mm, altura de 3 mm e pesa no total 3 g. A substituição da bateria é simples, e o sistema proposto permite o monitoramento contínuo do comportamento motor. Uma fotografia mostrando a fixação do conector e do dispositivo, bem como a forma de onda do EMG, é apresentada na Figura 7.
Neste estudo, uma esteira rolante foi utilizada para analisar os padrões de movimento dos ratos. A esteira rolante é uma ferramenta eficaz para analisar o movimento animal17, permitindo a avaliação de problemas musculares ou neurológicos. Embora também possa ser usada para estudar o movimento livre em ratos, este experimento tem como objetivo específico analisar as alterações no movimento causadas por diversas condições. Para isso, é necessário um movimento contínuo e repetitivo, tornando a esteira rolante uma escolha adequada para os nossos propósitos.
Vários métodos podem ser utilizados para analisar a locomoção animal com EMG. Entre esses métodos, o índice de simetria foi utilizado na análise comportamental21,22. O índice de simetria mede o equilíbrio de atividade entre dois músculos em lados opostos do corpo, e nós o utilizamos para avaliar a recuperação após um acidente vascular cerebral.

Figura 1: Processo de preparação do eletrodo de fio. (A) Ilustração da estrutura do fio e da posição da remoção do isolamento. Devem-se fazer três nós ao inserir os fios nos músculos para evitar inserção excessiva. (B) O isolamento é completamente removido na extremidade do fio. (C) O isolamento é parcialmente removido para facilitar o contato com o músculo. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.

Figura 2: Processo de montagem do eletrodo de fio e do conector. (A) Preparação dos materiais para montagem. (B) Inserção do fio na peça metálica. (C) Soldagem do fio aos componentes metálicos. (D) Puxar o fio através da abertura do alojamento plástico. (E) Inserção do fio e dos componentes metálicos no alojamento plástico. (F) Conclusão da montagem para todos os fios e uso de adesivo de cianoacrilato para fixar o alojamento plástico ao guia de sutura (parte cinza). Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.

Figura 3: Instrumentos cirúrgicos necessários para o procedimento. Uma coleção de instrumentos cirúrgicos necessários para o procedimento, incluindo (1) agulha de sutura, (2) pinça, (3) pinça, (4) tesoura cirúrgica, (5) tesoura fina, (6-7) hemostatos, (8) porta-agulhas e (9) eletrodo preparado. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.

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

Figura 5: Posicionamento do Conector. (A) Sutura sob o conector. (B) Fixação do conector com fio de sutura. (C) Aplicação de adesivo sobre o conector e colocação de uma blindagem metálica para proteção. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.

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

Figura 7: Sinal de EMG medido e forma de onda de EMG envoltória. (A) A forma de onda bruta do sinal de EMG medido. (B) Sinal de EMG filtrado utilizado para obter o envoltório. (C) Forma de onda envoltória com uma linha de limiar para análise do índice de simetria. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
Figura Suplementar 1: Esquema da disposição do circuito em placa de circuito impresso (PCB). Uma representação esquemática da disposição do circuito em placa de circuito impresso (PCB), ilustrando o arranjo dos componentes e conexões. Clique aqui para baixar esta figura.
Figura Suplementar 2: Projeto do circuito impresso da camada traseira. Projeto da camada traseira da placa de circuito impresso (PCB), detalhando os posicionamentos dos componentes e o roteamento da circuitaria. Clique aqui para baixar esta figura.
Figura Suplementar 3: Projeto do circuito impresso da camada superior. Projeto da camada superior da placa de circuito impresso (PCB), mostrando o layout dos componentes e as conexões elétricas. Clique aqui para baixar esta figura.
Arquivo de Código Suplementar 1: Preparação do firmware para configuração do ADC. Instruções para preparar o firmware a fim de 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 Código Suplementar 2: Aplicativo de plotagem baseado em Python. Descrição do aplicativo de plotagem baseado em Python utilizado neste estudo para visualização e análise de dados. Clique aqui para baixar este arquivo.