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

O objetivo geral desta metodologia é demonstrar um protocolo alternativo de baixo custo para construção e registro a partir de um feixe de eletrodos transcranianos crônicos de alta densidade. Este método pode ajudar a responder a questões-chave nas neurociências, como organização em larga escala de redes neuronais e características espaciais e temporais de respostas evocadas sensoriais. As principais vantagens dessa técnica são seu baixo custo, reprodutibilidade e facilidade para personalização específica do experimento.

Embora esse método possa fornecer informações sobre as análises complexas de dados eletroencefalográficos, sua aplicação é ideal para estudos em anestesiologia, epilepsia e neurobiologia do sono. Para fazer o capacete, comece isolando os pinos de um tijolo de dois por cinquenta pinos com uma camada muito leve de esmalte. Em seguida, com uma pinça, remova cada oitava fileira de alfinetes empurrando a extremidade do receptáculo através do tijolo.

Assim que o polidor secar completamente, remova o revestimento das pontas dos pinos com um pequeno pano e acetona. Em seguida, usando uma lâmina de barbear ou alicate, apare os blocos para fazer tijolos de dois por sete pinos. Dois desses tijolos funcionarão como eletrodos de EEG transcranianos.

Em seguida, de cada extremidade de um tijolo de dois por cinquenta, prepare dois tijolos de um por dois pinos para registrar o sinal EMG usando o mesmo processo. Cada tijolo um por dois deve reter um dos lados lisos externos do tijolo dois por cinquenta. Para completar as duas metades da matriz completa, alinhe os orifícios e pinos de um por dois pinos de um tijolo com a fileira de pinos mais posterior de um tijolo de dois por sete.

Em seguida, use um epóxi de duas partes para prender suas superfícies lisas e reforçar a conexão com mais epóxi, se necessário. Deixe as duas metades curarem durante a noite. Para fazer dois fios EMG torácicos, comece com um fio de prata isolado de 3 cm.

Remova 1 cm de isolamento de uma extremidade e adicione dois laços no fio desencapado, enrolando-o em torno de uma pinça. Em seguida, remova 25 mm de isolamento da outra extremidade. Agora, faça os dois fios EMG cervicais semelhantes, começando com um fio de 1,5 cm.

De cada metade do capacete, remova o pino lateral na fileira anterior mais distante, porque este pino não entrará em contato com os tecidos relevantes. Para prender os fios, corte os pinos dos tijolos um a dois a 3 mm de suas pontas. Em seguida, solde um fio EMG cervical ao pino anterior e um fio EMG torácico ao pino posterior.

Antes de prosseguir, use um multímetro no modo de continuidade para garantir que cada pino seja isolado eletricamente. Conecte os fios a diferentes combinações de pinos e, se um par estiver acoplado eletricamente, o medidor produzirá um bipe audível. Depois de secos, dobre os fios EMG até que fiquem paralelos ao eixo AP com deslocamento lateral mínimo.

Em seguida, cubra as juntas soldadas com esmalte. Agora, ajuste os comprimentos dos pinos usando um alicate e a ajuda de um atlas cerebral. Encontre o pino cuja distância ventral do bregma será a maior.

Não apare este pino, mas apare todos os outros pinos em relação a este pino. Para completar os adereços de cabeça, cubra todas as pontas dos alfinetes com uma solução de prata usando uma caneta aplicadora. Para preparar um adaptador, comece com um conector nano macho de duas fileiras de 36 posições.

Primeiro, corte os fios do conector até um comprimento uniforme de 2 cm. E então descasque 2,5 mm de fio da extremidade de cada fio. Por fim, estanhe os fios de arame fino e corte o isolamento descascado do arame estanhado.

Em seguida, crie um conector macho-macho correspondente ao capacete a partir de um bloco de dois por cinquenta pinos de cabeçalho de tira de con. Como antes, prepare dois por sete e dois dois por um. Agora, solde um dos fios terra do nanoconector ao pino que é 0,6 mm anterior e 1 mm lateral do bregma.

Este pino funciona como referência e como terra ao usar um chip amplificador RHD 2132. Em seguida, solde os fios do nanoconector estanhado no mesmo lado da conexão do pino de aterramento. Como cada fio é mapeado para um canal específico, consulte um diagrama de mapa de canal do ampestágio da cabeça do amplificador e mapeie os canais.

Depois que todos os fios estiverem soldados ao respectivo pino, corte todos os fios não utilizados. Em seguida, use um voltímetro para garantir que cada pino seja isolado eletricamente dos outros pinos. Assim que o isolamento elétrico for confirmado, aplique uma fina camada de esmalte ao redor de cada junta de solda para isolar ainda mais cada pino.

Em seguida, usando um epóxi de duas partes, reforce o nano-adaptador correspondente às matrizes de pinos bilaterais nos tijolos macho-macho. Não pode haver excesso de epóxi nas porções mediais dos adaptadores, pois isso impedirá que os capacetes sejam conectados simultaneamente. Para maior durabilidade, epóxi a base do nanoconector.

Certifique-se de cobrir todas as juntas de solda com epóxi. Depois que o epóxi secar, confirme o mapeamento do canal usando medições de impedância. Depois que o mouse estiver configurado com segurança e o bregma for definido como a origem do sistema de coordenadas estereotáxicas, nivele o crânio no eixo lateral medial e no eixo ântero-posterior.

Em seguida, usando uma microbroca de 0,5 mm de diâmetro, faça furos com 1,3 mm de distância e 1 mm da linha média, começando 3,3 mm antes do bregma e terminando 4,5 mm posterior do bregma. Faça duas linhas bilateralmente. Em seguida, faça furos em ambos os lados da linha média com 1,3 mm de distância, começando 2 mm antes do bregma e terminando 4,5 mm posterior do bregma.

Agora, implante os capacetes. Com pinças retas, prepare túneis de fios EMG para os fios EMG torácicos. Na parte de trás do mouse, faça um túnel 2,5 cm abaixo da pele e coloque os fios EMG na cavidade.

Em seguida, manobre o tijolo de EEG com uma pinça curva de modo que os pinos se alinhem com os orifícios das rebarbas. Aplique uma leve pressão e mexa os pinos no crânio. O EEG ficará estável uma vez inserido corretamente.

Em seguida, ajuste os fios EMG para suas posições finais. Uma vez colocado no lugar, prepare uma mistura um-para-um de metacrilato de metila com seu composto de reticulação. Em seguida, cubra o crânio exposto, as partes polidas com unhas dos eletrodos dos pinos e a porção proximal dos fios EMG com cimento.

Não cubra os receptáculos femininos do capacete nem coloque cimento no pelo do animal. Assim que o cimento secar, o procedimento de montagem está concluído. Remova o mouse do quadro estereotáxico e deixe-o se recuperar enquanto monitora os sinais vitais.

Duas semanas após a cirurgia, um camundongo totalmente recuperado pode ser amarrado a um cabo de gravação por meio do adaptador para habituação. Depois que os camundongos são habituados, eles podem ser usados em experimentos. Depois de conectar um mouse à placa de aquisição por meio de um adaptador, amplifier e cabo de interface padrão, abra o software de gravação Open E-Fizz.

Nele, crie uma cadeia de sinal de ritmo FPGA e LFP viewer arrastando os módulos para a cadeia de sinal. Em seguida, obtenha valores de impedância do eletrodo de 30,0 kilo-amostras por segundo. Em seguida, selecione a taxa de amostragem desejada para gravação.

Os filtros também podem ser arrastados para a cadeia de sinal, se desejado. Continue selecionando um caminho de salvamento para os dados e a taxa de amostragem desejada. Em seguida, clique na janela do visualizador LFP e pressione o botão play.

Agora, usando 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 que estejam em uso. Depois que todas as configurações forem ajustadas, comece a fazer gravações. Os dados foram coletados de um camundongo em movimento livre implantado com um capacete de EEG de alta densidade.

O registro EMG torácico contém atividade elétrica incorporada, originada do coração. A EMG cervical contém informações sobre o tônus muscular. As formas de onda individuais do EEG correspondem ao esquema de mapeamento de canais.

Com esta gravação, é possível calcular a frequência cardíaca do camundongo medindo o tempo entre os picos eletrocardiográficos do QRS. Da mesma forma, é possível medir a frequência respiratória do camundongo calculando a variabilidade fásica do pico do QRS à medida que a cavidade torácica se expande e se contrai a cada respiração. Portanto, essa 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, as respostas clássicas são registradas no córtex visual primário contralateral, seguidas por uma resposta tardia no córtex visual secundário contralateral. Isso é facilmente visto nos potenciais elétricos variáveis no tempo em toda a superfície cortical em V1 e V2 contralaterais. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como construir matrizes de microeletrodos de alta densidade para um modelo de roedor e gravar a partir da matriz implantada.

Uma vez dominada, as partes de construção e implantação dessa técnica podem ser feitas em duas horas, se executadas corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de criar o contato adequado do eletrodo epidural sem penetrar na dura-máter. O corte dos pinos e a atenção durante a implantação dos capacetes criarão as melhores chances de contato adequado com o eletrodo.

Boa sorte!