Name: De alta densidade Electroencefalografia Aquisição em um modelo de roedor Usando de baixo custo e de código aberto Recursos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 39 s
Description: Aprenda a construir e implantar uma matriz de eletrodos de alta densidade para EEG em camundongos usando um protocolo de baixo custo e código aberto. Este método permite registrar sinais eletroencefalográficos crônicos em neurociência.

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Este trabalho foi apoiado pela Foundation for Anesthesia Education and Research Mentored Research Training Grant (ARM), pelos National Institutes of Health grants GM107117 (MBK) e GM088156 (MBK) e pelo Departamento de Anestesiologia e Cuidados Intensivos da Universidade da Pensilvânia, Perelman School of Medicine.

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</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

A construção de baixo custo e passos cirúrgicos necessários para atingir adequadamente a 26 canais, de alta densidade EEG montagem em um rato é descrita. contato do eletrodo peridural adequado é fundamental na aquisição de sinais de qualidade EEG neste sistema. Dois passos dentro do protocolo endereço esse problema: pin corte para coincidir com o contorno do cérebro, ea implantação capacete antes de reforço acrílico. É importante para não cortar um pino muito curta durante a fase de construção. Ao implantar os headpieces, é imperativo para verificar o posicionamento do pino antes do reforço de acrílico final. Uma forma de confirmar contato do eletrodo adequada é através de testes de impedância. Aparentemente, impedância de 5-10 kW sugerem a aplicação da epidural adequada 26. &#160; As medições de impedância demonstrar a durabilidade dos capacetes, como valores de impedância dos eletrodos são estáveis ​​dentro desta gama de 5-10 kW por pelo menos 4 meses após o implante. O outropasso essencial envolve alinhando os pinos EMG com as duas posteriores-mais linhas do 2 x 7 EEG tijolo. Isto é crítico para conexão com o adaptador, como EMG desalinhado e EEG pinos irá resultar em uma incapacidade de conectar o adaptador ou pinos do adaptador dobrados. Uma grande vantagem deste sistema de aquisição é a facilidade de se alterar a forma do conjunto de eléctrodos, a fim de optimizar as necessidades experimentais variadas. arranjos de eletrodos personalizados que são perfeitamente adequados para experimentos específicos podem ser facilmente criados. Personalização para experiências específicas poderiam combinar EEG com a cânula para a entrega de drogas dirigido por farmacológica combinada, eletroencefalograma e estudos comportamentais. 27 Headpieces, adaptadores e procedimentos cirúrgicos são facilmente adaptado para um grande número de estudos, quando seguindo os métodos descritos no protocolo acima . Uma segunda grande vantagem do presente sistema de aquisição é o seu baixo custo. Presentemente, este sistema de aquisição podeficha 128 canais de entrada de até 4 cabos separados, permitindo gravações simultâneas a partir de 4 ratos ou se desejado, ratos com grades de maior densidade. Tal expansão exigiria apenas cabos extras e adaptadores. Esta abordagem para a aquisição de alta densidade EEG aborda inconvenientes dos outros métodos de alta densidade de aquisição do EEG em ratos. O sistema descrito neste trabalho é manhosamente construídas com materiais simples e usa hardware de código aberto e software que é barato e estável, permite medições repetidas no mesmo animal ao longo de meses, permite a livre circulação durante um experimento, e não necessita de ratos para ser anestesiados para a gravação. As limitações deste sistema é que ele só foi validado até o momento em ratos que pesam 20 g ou mais e são mais de 12 semanas. camundongos menores ou mais jovens podem ter dificuldade com a implantação capacete. Uma limitação secundário desta metodologia é a incapacidade de controlar com precisão a profundidade do eletrodo após headpfabricação IECE. No entanto, esta mesma limitação se aplica a eletrodos parafuso EEG tradicionais, pois não há maneira de saber com precisão a profundidade de rosca pré-mortem em relação à superfície cortical. Solução de problemas para este método envolve tipicamente protegendo adequadamente sinal de interferência do rato quando conectado, a fim de obter o sinal sem ruído. De alta densidade matrizes de EEG são essenciais para as análises espaço-temporais complexos de dados EEG que são o novo normal na interpretação moderna EEG. Enquanto distribuição espacial de um potencial evocado visual é ilustrado, os dados adquiridos utilizando este sistema pode ser analisado utilizando técnicas de imagem de fonte eléctrica e medidas de conectividade neuronais. Uma redução de 60% a 70% da área de contacto entre estes pinos de eléctrodo em comparação com os contactos de parafuso tradicionais de sinal permite a localização mais preciso, tal como mostrado na Figura 4. Empregando-alta densidade técnicas analíticas em murganhos geneticamente modificados, seguindo Pharmacolintervenção ogical, ou em animais com patologia intrínseca, tais como doenças convulsivas podem ajudar a discernir os mecanismos que geram oscilações corticais específicas, localizar fontes de ERPs e EPs, e revelam propriedades de rede em grande escala. Por melhores sistemas humanos de paralelismo, esta abordagem irá melhorar pequenos modelos animais de neurofisiologia humana e neuropatologia, proporcionando mais fácil tradução de descobertas feitas em modelos de roedores com a relevância científica e clínica em seres humanos.

A atividade neuronal pode ser gravado extracelularmente com vários níveis de granularidade de microscópicos (potenciais de ação individuais) para mesoscópicos (potenciais de campo locais) para macroscópica (eletroencefalograma). Esses traços de ondas cerebrais são classicamente analisados ​​no domínio da freqüência para caracterizar comportamental, neurofisiológica, ou estados eletrofisiológicas. Isto pode ser feito com um único biopotencial, 4, mas EEG densidade esparsas não pode resolver o componente espacial da actividade neuronal. Análise eletroencefalograma moderna depende de vários eletrodos para produzir mapas detalhados da distribuição espaço-temporal da atividade cortical, a fim de correlacionar essa actividade com condições psicológicas específicas e processos fisiológicos. 5-7 Duas das categorias mais comumente usados de análise que necessitam de alta densidade montagens de EEG são imaging fonte elétrica e as medidas de conectividade de rede neural. 8-11 <p class="jove_content"&gt; Imagiologia fonte eléctrica envolve a localização de regiões do cérebro funcionalmente activas. mapeamento topográfico do conjunto de eletrodos pode visualizar a densidade de fonte de corrente da atividade elétrica no cérebro durante a potenciais relacionados a eventos (ERPs) e potenciais evocados (EPS). Localização da fonte elétrica é comumente usado em ambos os estudos apreensão, bem como na distribuição de energia analisa. 12-15 Desde EEG tem alta resolução temporal, os estudos de EEG possibilitar a avaliação em tempo real dos ERPs e EPs, bem como a análise temporal preciso post hoc. 3,11 , 12 Associando estados e funções cognitivas com a interação de oscilações vistas no electroencefalograma é o objetivo final das várias medidas de conectividade de rede neural. Numerosos estudos têm mostrado sincronização e bloqueio de fase de oscilações entre as diferentes regiões do cérebro estão associados com estados específicos de excitação, atenção e ação 6,13,14,16-19. </sup&gt; Demonstrando tais associações de sinais entre as regiões cerebrais exige matrizes de alta densidade que permitem avaliações de conectividade de rede. localização da fonte e da rede de análise de sinais de EEG originou com estudos em humanos, mas as investigações sobre a base neuronal para estes sinais envolve necessariamente modelos animais, como eles exigem técnicas invasivas que são impossíveis em seres humanos. A fim de replicar essas análises em modelos de roedores, é necessário um método para capturar sinais de EEG de alta densidade no cérebro de um roedor. Embora outros grupos construíram matrizes de microeléctrodos de alta densidade para utilização em ratinhos, tais abordagens são de disponibilidade limitada para os investigadores não têm acesso a instalações nanofabrico, não são suficientemente robustos para experiências repetidas ao longo de um período prolongado de tempo, ou são limitados à utilização em anestesiado camundongos. 1-3,7 Um protocolo alternativo de baixo custo para a construção de alta densidade crônica, transcraniana eletrodo arraY é demonstrada aqui. A abordagem aqui descrita a aquisição de sinal não está limitado ao EEG, mas inclui sinais eletromiográficas (EMG). Aquisição de sinais de EMG pode ser uma abordagem complementar para a definição de estado de comportamento e é particularmente útil para estudos do sono. Esta abordagem proporciona um intermediário entre caro, ultra-alta densidade grades intracranianas, e os números de chumbo limitadas possíveis com eletrodos parafusos tradicionais que são insuficientes para abordagens de análise avançadas. O design capacete é facilmente construído e acessível para estudos de alto rendimento. A utilização deste sistema de aquisição em conjunto com técnicas de manipulação genética ou farmacológicas variadas dentro de modelos de roedores pode ajudar a descobrir os mecanismos de geração cortical oscilação, divergências de comportamento de verdadeiras diferenças genotípicas, localização de fontes de ERPs e EPs, e comunicação de rede em grande escala.

<table><tbody><tr><td>Cabeçote de amplificador RHD2132 de 32 canais</td><td>Intan Technologies</td><td>C3314</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Aquisição</td><td>Open Ephys</td><td>v2.2</td><td></td></tr><tr><td>Conector Receptável de 100 Posições</td><td>Digi-Key</td><td>ED85100-ND</td><td>Peça</td></tr><tr><td>de Cabeça Acetona (1 L)</td>Lâmina de Barbear <td>Sigma Aldrich</td><td>179973-1L</td><td></td></tr><tr><td>(pacote de 100)</td><td>McMaster Carr</td><td>3962A4</td><td></td></tr><tr><td>Alicate de Corte de Fio</td><td>MSC Industrial</td><td>321786</td><td></td></tr><tr><td>2-Part Epoxy</td><td>McMaster Carr</td><td>7605A18</td><td></td></tr><tr><td>Fio de Prata Revestido com PFA (25 pés)</td><td>A-M Systems</td><td>787000</td><td>EMG Wire</td></tr><tr><td>CircuitWriter Pen</td><td>MCM Electronics</td><td>200-175</td><td>Aplicador de Prata para Pontas de Eletrodo</td></tr><tr><td>36 Posições Dual Row Male Nano-Miniature Connector</td><td>Omnetics Connector Corporação</td><td>A79028-001</td><td>Capacete para Adaptador de Amplificador</td></tr><tr><td>Conn Strip Header 2 x 50</td><td>Digi-Key</td><td>ED83100-ND</td><td>Capacete para Adaptador de Amplificador</td></tr><tr><td>Base Clidox e Acitvator</td><td>Pharmacal</td><td>95120F & 96120F</td><td>Isoflurano Esterilizante</td></tr><tr><td></td><td>Priamal Enterprises Ltd</td><td>66794-019-10</td><td></td></tr><tr><td>Oxigênio</td><td>Airgas</td><td>OX USP300</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de Temperatura de Circuito Fechado</td><td>CWE Inc.&nbsp;</td><td>08-130000</td><td></td></tr><tr><td>Tesoura Curva</td><td>FST</td><td>14085-09</td><td></td></tr><tr><td>0,25% Cloridrato de Bupivicaína</td><td>Hospira</td><td>0409-1159-02</td><td>Anestésico Local</td></tr><tr><td>Meloxicam 5mg / ml</td><td>Henry Schein</td><td>6451602845 Alívio da</td><td>Dor/Inflamação</td></tr><tr><td>0,9% Cloreto de Sódio</td><td>Hospira</td><td>0409-4888-20</td><td>Fluidos</td></tr><tr><td>Cefazolin</td><td>Hospira</td><td>0409-0806-01</td><td>Antibacteriano</td></tr><tr><td>No.11 Scapel descartável (20 pk)</td> <td>Feather</td><td>2975 # 11</td><td></td></tr><tr><td>Micro Serrefines</td><td>FST</td><td>18052-3</td><td></td></tr><tr><td>Cotonetes (1.000 pk)</td> <td>MSC Industrial</td><td>8749574</td><td></td></tr><tr><td>0,5 mm Micro Broca</td><td>FST</td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>Broca Estereotáxica</td><td>Kopf</td><td>Modelo 1471</td><td></td></tr><tr><td>Curvo Fórceps</td><td>Roboz</td><td>RS-5136</td><td></td></tr><tr><td>Metacrilato de Metila</td><td>A-M Systems</td><td>525000</td><td>Cimento para peça de cabeça</td></tr><tr><td>Composto de Reticulação de Metacrilato de Metila</td><td>A-M Systems</td><td>526000</td><td></td></tr><tr><td>Hemostatos Curvos</td><td>FST</td><td>13003-10</td><td>Adaptador de Auxiliar na Conexão</td></tr><tr><td>RHD2000 cabo de interface SPI padrão (3ft)</td><td>Intan Technologies</td><td>C3203</td><td></td></tr><tr><td>Braço Cantilever</td><td>Instech</td><td>MCLA</td><td></td></tr><tr><td>Micro Espátula (12 pk)</td>Estação de Solda Digital <td>Fischer Scientific</td><td>S50822</td><td></td></tr><tr><td></td><td>MCM Electronics</td><td>21-10115</td><td></td></tr><tr><td>Núcleo de Resina Solda 60/40 Estanho/Chumbo</td><td>MCM Electronics</td><td>21-1045</td><td></td></tr><tr><td>Color Craze Esmalte com Endurecedores (À base de Nitrocelulose)</td><td>L.A. Colors</td><td>CNP508</td><td></td></tr><tr><td>Instrumento Estereotáxico para Pequenos Animais com Console de Display Digital</td><td>Kopf</td><td>Modelo 940</td><td></td></tr></tbody></table>

de alta densidade electroencefalografia aquisição em um modelo de roedor usando de baixo custo e de código aberto recursos

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

técnicas de análise do eletroencefalograma avançados que exigem alta resolução espacial, incluindo imagens fonte elétrica e as medidas de conectividade de rede, são aplicáveis ​​a uma crescente variedade de questões na neurociência. Executando esses tipos de análises em um modelo de roedor requer maior densidade eletrodo de eletrodos parafusos tradicionais pode realizar. Enquanto existem de alta densidade montagens electroencefalográficas para os roedores, eles são de disponibilidade limitada para a maioria dos investigadores, não são suficientemente robustos para experiências repetidas ao longo de um período prolongado de tempo, ou estão limitados à utilização em roedores anestesiados. 1-3 Um baixo custo proposto um método para a construção de alta contagem, conjunto de eléctrodos durável, transcraniana, que consiste em capacetes bilateralmente implantáveis ​​é investigada como um meio para realizar análises avançada electroencefalograma em murganhos ou ratos. Procedimentos para a fabricação capacete e cirúrgico de implantação necessary para produzir alto sinal ao ruído, eletroencefalograma baixa impedância e sinais de eletromiografia são apresentados. Embora a metodologia é útil em ambos os ratos e camundongos, este manuscrito centra-se na aplicação mais difícil para o crânio menor mouse. Livremente ratos móveis só são amarrados a cabos através de um adaptador comum durante a gravação. Uma versão deste sistema de eléctrodos que inclui 26 canais electroencefalográficas e 4 canais de eletromiográficas é descrito abaixo.

Os dados da amostra gravados num rato se mover livremente implantado com um EEG capacete de alta densidade é mostrado na Figura 3. Formas de onda de EEG individuais correspondem ao esquema de mapeamento de canal mostrado na Figura 2. Exemplos de EMG cervical e torácica são também apresentados na Figura 3. Note-se que a gravação EMG torácica contém também actividade eléctrica proveniente incorporado no coração do rato que se torna prontamente aparente quando um sinal diferencial entre os dois fios de EMG torácicas (t) é calculada. Com esta gravação é também possível calcular a frequência cardíaca do rato, medindo o tempo entre picos QRS electrocardiográficas. 23-24 Do mesmo modo, é possível medir a frequência respiratória do rato por meio do cálculo variabilidade fásica do pico de QRS como a cavidade torácica se expande e contratos com cada respiração. 25 Assim, o permitir instalação para aquisição opolissonografia murino f. Além disso, a configuração permite o mapeamento cortical dos potenciais evocados visuais (Figura 4). Quando a 10 de pulso ms de luz é entregue apenas para o olho esquerdo do rato, respostas clássicas são registrados no córtex visual primário contralateral (mas não ipsilateral) que são seguidas por uma resposta atrasada no córtex visual secundária contralateral. O filme incorporado na Figura 4 mostra o tempo variando potenciais eléctricos através de toda a superfície cortical juntamente com os gráficos de actividade em V1 e V2 contralateral. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> AP </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3.3 </td><td></td><td></td><td> 0 </td><td> 0 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 2 </td><td></td><td> 0,4 </td><td> 0,6 </td><td> 0,6 </td><td> 0,4 </td><td></td&gt; </tr><tr><td> 0,7 </td><td></td><td> 0,6 </td><td> 0,9 </td><td> 0,9 </td><td> 0,6 </td><td></td></tr><tr><td> -0.6 </td><td></td><td> 0,9 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0,9 </td><td></td></tr><tr><td> -1.9 </td><td></td><td> 1 </td><td> 1.1 </td><td> 1.1 </td><td> 1 </td><td></td></tr><tr><td> -3.2 </td><td> 3 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> -4.5 </td><td> 3 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 0,7 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> ML </td><td></td><td> -2.3 </td><td> -1 </td><td> 1 </td><td> 2.3 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabela 1:. Pin aparamento Lengths Esta figura mostra os comprimentos de corte necessárias, em mm, por pino para o capacete. Comprimentos para pin corte foram adquiridos a partir de um atlas do cérebro do rato. After corte pinos, o capacete corresponde ao perfil da superfície do cérebro. 20 EMG pinos são completamente cortada como os fios utilizados para gravar sinal EMG são soldados para o topo pinos. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig1.jpg" /> Figura 1:. Headpiece Componentes, Intermediário passos de construção e conexão adequada para a gravação Esta figura mostra a matéria-prima utilizada para criar headpieces. Começando com um conector de receptáculo 100 do pino, menores 7 e 2 x 2 x 1 componentes são criados. Note-se que no componente 2 x 1, o bordo inicial do 2 x 50 está intacta, a qual permite a construção capacete consistente e permite a um adaptador para ligar a muitos ratinhos implantados. Figura 1B e 1C apresentam as matérias-primas necessárias para criar o adaptador a partir da peça de cabeça para o amplificador. 1B apresenta a extremidade da peça de cabeçao adaptador que semelhante é cortada para se conectar ao capacete. Note-se que que 2 x 1 tem novamente um bordo de origem a partir do componente em bruto, assegurar a ligação adequada entre o adaptador e a peça de cabeça. A Figura 1C mostra a extremidade do adaptador que se liga ao amplificador. A Figura 1D ilustra o epoxied 2 x 7 e 2 x 1 componentes, juntamente com fios EMG preparados para gravação de sinal. Figura 1E demonstra um capacete completo. Figura 1F mostra um adaptador concluída. Figura 1G mostra uma ligação entre os headpieces e do adaptador. Por último, a Figura 1H mostra um rato implantado com adaptador e amplificador ligado. O chip amplificador é conectado a um cabo de interface que vai para a placa de aquisição (não mostrado). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: manter-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig2.jpg" /> Figura 2:. Eletrodo Montagem e Headpiece totalmente construído Esta figura mostra a colocação do eletrodo em relação ao cérebro do rato. localizações dos eléctrodos são baseados em coordenadas estereotáxica de bregma. Coordenadas para cada eléctrodo pode ser encontrado na etapa 4.8 do protocolo. cor eléctrodo corresponde às regiões cerebrais subjacentes para cada eléctrodo. Branco = frontal córtex de associação (FRA), Orange = motor primário córtex (M1), Rosa = secundário córtex motor (M2), verde escuro = primário córtex somatosensorial, região membro anterior (S1FL), Verde = primário córtex somatosensorial, zona dysgranular (S1DZ ), Luz verde = córtex somatossensorial primário, campo barril (S1BF), Amarelo = parietal medial associação córtex (MPTA), azul escuro = primário córtex visual (V1), azul claro = córtex visual secundário, área mediomedial (V2MM), preto = dy retrosplï¿½icocórtex sgranular (RSD). 20 Comum de Referência / Chão é mostrado também. Este esquema de referência minimiza artefato respiratória dentro do sinal bruto. Números associados com cada um dos eléctrodos individuais fornecer um mapa de canal para todo o conjunto. Imagem modificada de Allen rato Cérebro Atlas. 21,22 A figura 2B mostra um capacete totalmente construído à escala com respeito a um centavo. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig3.jpg" /> Figura 3: Exemplo de EEG e EMG Traços do eléctrodo Montagem de formas de onda de eléctrodos correspondem ao mapeamento de canal mostrado na Figura 1A.. EMG Cervical (C) fornece a capacidade de determinar o tônus ​​muscular nucal (+). sinais EMG também contêm cardíacos impulsos elétricos QRS(*). Barras de escala de 200 mV para amplitude do traço e 1 segundo para a duração de rastreamento são apresentados. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig4.jpg" /> Figura 4: Distribuição Espacial da Visual potencial evocado Distribuição espacial do potencial de aplicação a seguir evocados de um flash de luz unilateral administrado apenas para o olho esquerdo.. diagrama superior mostra a alta densidade de montagem EEG com cada círculo representando um eletrodo. Mudança de cor ao longo do tempo corresponde a variações de tensão ao longo do tempo para cada respectivo eletrodo. No tempo = 0 ms, um impulso de 10 ms de luz é entregue e representado na figura do meio. gráfico de fundo ilustra significa vestígios potenciais evocados para contralateral V1 e V2 EEG eletrodos (ensaios n = 108 EP). pul luzSE ocorre em 0 ms. Note-se que a resposta de potencial evocado correspondente é observada em V1 contralateral (traço preto), seguido por uma latência mais tempo de resposta evocada potencial V2 contralateral (traço vermelho). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54908/Figure_4.mov" target="_blank">(Clique direito a download).</a>

Instruções para a construção de baixo custo e implantação cirúrgica de uma montagem eletroencefalográfica transcraniana crônica de alta densidade em camundongos são fornecidas. Técnicas de gravação, extração e processamento de sinais também são descritas.

De alta densidade Electroencefalografia Aquisição em um modelo de roedor Usando de baixo custo e de código aberto Recursos

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

O objetivo geral desta metodologia é demonstrar um protocolo alternativo de baixo custo para a construção e gravação a partir de um arranjo crônico de eletrodos transcranianos de alta densidade. Este método pode ajudar a responder questões fundamentais nas neurociências, como a organização em larga escala de redes neuronais e as características espaciais e temporais das respostas evocadas sensorialmente. As principais vantagens desta técnica são seu baixo custo, reprodutibilidade e facilidade de personalização específica para o experimento.Embora este método possa fornecer subsídios para as análises complexas de dados eletrencefalográficos, sua aplicação é ideal para estudos em anestesiologia, epilepsia e neurobiologia do sono. Para confeccionar a peça craniana, comece isolando os pinos de um bloco de pinos 2x50 com uma camada muito fina de esmalte de unha. Em seguida, com um par de pinças, remova a cada oitava fileira de pinos empurrando a extremidade do respectivo encaixe através do bloco.Uma vez que o esmalte tenha secado completamente, remova o revestimento das pontas dos pinos com um pequeno pedaço de pano e acetona. Em seguida, usando uma lâmina de barbear ou alicate de corte, corte os blocos para formar tijolos de pinos de dois por sete. Dois desses tijolos funcionarão como eletrodos de EEG transcraniano.Em seguida, a partir de cada extremidade de um tijolo dois-por-cinquenta, prepare dois tijolos de pino um-por-dois para registrar o sinal de EMG usando o mesmo processo. Cada tijolo um-por-dois deve manter um dos lados lisos externos do tijolo dois-por-cinquenta. Para completar as duas metades da matriz completa, alinhe os orifícios e pinos um-por-dois de um tijolo com a fileira mais posterior dos pinos de um tijolo dois-por-sete.Em seguida, utilize um epóxi de duas partes para unir suas superfícies lisas e reforçar a conexão com mais epóxi, se necessário. Deixe as duas metades curarem durante a noite. Para fabricar dois fios de EMG torácico, comece com um fio de prata isolado de 3 cm.Remova 1 cm da isolação de uma extremidade e adicione duas alças no fio descoberto enrolando-o ao redor de um par de pinças. Em seguida, remova 25 mm da isolação da outra extremidade. Agora, prepare mais dois fios semelhantes para EMG cervical, começando com um fio de 1,5 cm.De cada metade da peça craniana, remova o pino lateral da fileira mais anterior, pois este pino não entrará em contato com os tecidos relevantes. Para fixar os fios, corte os pinos dos tijolos um-por-dois a 3 mm de suas pontas. Em seguida, solde um fio de EMG cervical ao pino anterior e um fio de EMG torácico ao pino posterior.Antes de prosseguir, utilize um multímetro no modo de continuidade para garantir que cada pino esteja eletricamente isolado. Conecte as pontas de prova a diferentes combinações de pinos e, se um par estiver eletricamente acoplado, o medidor emitirá um sinal sonoro. Após secar, dobre os fios de EMG até que fiquem paralelos ao eixo AP com deslocamento lateral mínimo.Em seguida, cubra as juntas soldadas com esmalte para unhas. Agora, ajuste os comprimentos dos pinos usando alicate de corte e com auxílio de um atlas cerebral. Localize o pino cuja distância ventral do bregma será a maior.Não corte este pino, mas corte todos os outros pinos em relação a este. Para finalizar as peças, cubra todas as pontas dos pinos com uma solução de prata usando uma caneta aplicadora. Para preparar um adaptador, comece com um conector nano macho de duas fileiras com 36 posições.Primeiro, corte os fios do conector para um comprimento uniforme de 2 cm. Em seguida, descasque 2,5 mm de isolamento de cada extremidade dos fios. Por fim, estanhe os filamentos do fio fino e corte o isolamento removido do fio estanhado.Em seguida, crie um conector macho-macho correspondente à peça craniana a partir de um bloco de cabeçote con-strip com duas fileiras de cinquenta pinos. Como antes, prepare dois blocos de duas por sete e dois blocos de duas por um. Agora, solde um dos fios de terra do conector nano ao pino que está 0,6 mm anterior e 1 mm lateral ao bregma.Este pino funciona como referência e como terra ao usar um chip amplificador RHD 2132. Em seguida, solde os fios do conector nano estanhados no mesmo lado da conexão do pino de terra. Como cada fio corresponde a um canal específico, consulte um diagrama de mapa de canais do estágio inicial do amplificador e mapeie os canais.Após soldar todos os fios aos respectivos pinos, corte os fios não utilizados. Em seguida, utilize um voltímetro para garantir que cada pino esteja eletricamente isolado dos demais. Após confirmar o isolamento elétrico, aplique uma camada fina de esmalte ao redor de cada junção soldada para isolar ainda mais cada pino.Em seguida, utilizando um epóxi de duas partes, reforce o nanoconector correspondente nos conjuntos bilaterais de pinos nas peças macho-macho. Não pode haver epóxi em excesso nas partes mediais dos conectores, pois isso impedirá que os conectores cranianos sejam inseridos simultaneamente. Para maior durabilidade, aplique epóxi na base do nanoconector.Certifique-se de cobrir todas as juntas de solda com epóxi. Após a secagem do epóxi, confirme o mapeamento do canal por meio de medições de impedância. Depois que o camundongo estiver devidamente posicionado e o bregma for definido como a origem do sistema de coordenadas estereotáxicas, nivele o crânio no eixo medial lateral e no eixo anterior posterior.Em seguida, utilizando uma broca microscópica de diâmetro 0,5 mm, faça furos de trepanação com 1,3 mm de distância entre si e a 1 mm da linha média, começando a 3,3 mm anteriormente à bregma e terminando a 4,5 mm posteriormente à bregma. Faça duas fileiras bilateralmente. A seguir, faça furos de trepanação em ambos os lados da linha média com 1,3 mm de distância entre si, começando a 2 mm anteriormente à bregma e terminando a 4,5 mm posteriormente à bregma.Agora, implante as peças cranianas. Com pin&ccedil;as retas, prepare t&uacute;neis para os fios de EMG destinados aos fios tor&aacute;cicos de EMG. A partir da parte traseira do camundongo, fa&ccedil;a um t&uacute;nel a 2,5 cm abaixo da pele e posicione os fios de EMG na cavidade.Em seguida, manobre o bloco de EEG com pin&ccedil;as curvas de modo que os pinos se alinhem com os orif&iacute;cios de trepana&ccedil;&atilde;o. Aplique uma leve press&atilde;o e movimente levemente os pinos para dentro do cr&acirc;nio. O EEG ficar&aacute; est&aacute;vel ap&oacute;s a inser&ccedil;&atilde;o adequada.Em seguida, ajuste os fios de EMG para suas posições finais. Uma vez fixados, prepare uma mistura um para um de metil metacrilato com seu composto reticulante. Em seguida, cubra o crânio exposto, as partes dos eletrodos de pino com esmalte, e a porção proximal dos fios de EMG com cimento.Não cubra os receptáculos femininos da peça craniana nem coloque cimento no pelo do animal. Uma vez que o cimento seque, o procedimento de fixação estará concluído. Remova o camundongo do estereotáxico e deixe-o se recuperar, monitorando os sinais vitais.Duas semanas após a cirurgia, um camundongo totalmente recuperado pode ser conectado a um cabo de gravação por meio do adaptador para habituação. Após os camundongos serem habituados, eles podem ser utilizados em experimentos. Após conectar um camundongo à placa de aquisição por meio de um adaptador, amplificador e cabo de interface padrão, abra o software de gravação Open E-Fizz.Ali, crie uma cadeia de sinal de FPGA de ritmo e visualizador de LFP arrastando os módulos para a cadeia de sinal. Em seguida, obtenha os valores de impedância do eletrodo de 30,0 mil amostras por segundo. Depois, selecione a taxa de amostragem desejada para a gravação.Os filtros também podem ser arrastados para a cadeia de sinal, se desejado. Em seguida, selecione um caminho para salvar os dados e a taxa de amostragem desejada. Depois, clique na janela do visualizador de LFP e pressione o botão de reprodução.Agora, utilizando o método de desenho para visualizar o EEG, ajuste a visualização alterando a amplitude do sinal, a velocidade de varredura e as configurações de quaisquer filtros em uso. Após todos os ajustes terem sido realizados, inicie as gravações. Os dados foram coletados de um camundongo em movimento livre implantado com uma peça craniana de EEG de alta densidade.A gravação de EMG torácico contém atividade elétrica embutida, originada do coração. O EMG cervical contém informações sobre o tônus muscular. As formas de onda individuais de EEG correspondem ao esquema de mapeamento dos canais.Com este registro, é possível calcular a frequência cardíaca do camundongo medindo o intervalo entre os picos eletrocardiográficos QRS. De maneira semelhante, é possível medir a frequência respiratória do camundongo calculando a variabilidade fásica do pico QRS à medida que a cavidade torácica se expande e contrai a cada respiração. Assim, esta configuração permite a aquisição de polissonografia murina.Essa configuração permite o mapeamento cortical de potenciais evocados visuais. Quando um pulso de luz de dez milissegundos é entregue apenas ao olho esquerdo, respostas clássicas são registradas na córtex visual primária contralateral, seguidas por uma resposta tardia na córtex visual secundária contralateral. Isso é facilmente observado nos potenciais elétricos variáveis no tempo ao longo de toda a superfície cortical em V1 e V2 contralaterais. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como construir matrizes de microeletrodos de alta densidade para um modelo roedor e registrar a partir da matriz implantada.Uma vez dominadas, as etapas de construção e implantação desta técnica podem ser realizadas em duas horas, se executadas corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de estabelecer um contato adequado com o eletrodo epidural sem penetrar a dura-máter. O ajuste preciso dos pinos e a atenção durante a implantação das peças cranianas proporcionarão as melhores chances de um contato adequado com o eletrodo.Boa sorte!

high-density-electroencephalographic-acquisition-rodent-model-using

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Neste artigo, descrevemos o procedimento de cirurgia e tratamento de dicas para implantação de ultra-fina matriz de microeletrodos poliimida-based (PBM-array) no crânio do rato para a aquisição de alta densidade encefalografia (EEG) em um modelo de mouse.

Gravações de alta densidade EEG dos Ratos movimentando-se livremente usando Polyimide baseado microeletrodos

Um procedimento é descrito para manipular a actividade de neurónios piramidais corticais cerebrais optogenetically enquanto o electroencefalograma, electromiograma, e concentração do lactato cerebral são monitorados. Gravações experimentais são realizados em ratinhos de cabo-cativos, enquanto eles sofrem espontâneas do sono / vigília ciclos. Optogenética equipamento é montado no nosso laboratório, o equipamento de gravação encontra-se comercialmente disponível.

Eletroencefalografia simultânea, em tempo real de medição da concentração de lactato e Manipulação optogenética da atividade neuronal do córtex cerebral de roedores

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

Este protocolo foi desenvolvido para criar um sistema confiável e de fácil acesso para registrar EEG de roedores em movimento livre.

Um protocolo econômico e minimamente invasivo para gravação crônica de eletroencefalografia em vários locais em camundongos que se movem livremente

Aprenda a construir e implantar uma matriz de eletrodos de alta densidade para EEG em camundongos usando um protocolo de baixo custo e código aberto. Este método permite registrar sinais eletroencefalográficos crônicos em neurociência.

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