Method Article

Метод микродисковой матрицы для электрофизиологической записи из нескольких областей мозга

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

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

Источник: Shikano, Y., et al. Одновременная запись потенциалов локального поля коры, электрокардиограммы, электромиограммы и ритма дыхания от свободно движущейся крысы. J. Vis. Exp. (2018).

Видео демонстрирует одновременную электрофизиологическую запись из нескольких областей мозга крысы с использованием интегративного микродискового массива. Записывающие электроды размещаются в обонятельной луковице, электроды сравнения — в лобной коре, а микроприводные матричные электроды — в гиппокампе. Крысе разрешается свободно добывать пищу, а одновременная запись со всех имплантированных электродов записывается с помощью матрицы.

Protocol

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

Все процедуры, связанные с животными, были проверены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным наблюдательным советом JoVE.

1. Подготовка интегративного массива микродисков

  1. Создание массива микродисков для записи коркового локального полевого потенциала (LFP), как описано в другом месте. Оставьте открытыми не менее 6 металлических отверстий на плате интерфейса электродов (EIB) для использования в качестве каналов электрокардиографии/электромиографии/частоты дыхания (ECG/EMG/BR), подключенных к проводам bioflex, как описано в пункте 1.2.
  2. Разрежьте проволоку биофлекс на 6 частей длиной 5,0 см. Снимите покрытие из политетрафторэтилена (ПТФЭ) с обоих концов всех отрезков проволоки длиной ~5,0 мм. Соедините по одному концу каждого из отрезков проволоки с одним из открытых металлических отверстий (каналы ЭКГ/ЭМГ/БР) на ЭИБ с помощью золотого штифта.
  3. Разрежьте эмалированную проволоку на два кусочка по 5,0 см. Припаяйте по одному концу каждого из этих проводов к каналам заземления/опорного напряжения (g/r) на EIB (Рисунок 1).
  4. Для приготовления электродов ЭКГ разрежьте провод биофлекс на две части по 16 см. Снимите покрытие из ПТФЭ с концов этих отрезков проволоки длиной ~5,0 мм на одном конце (короткий конец) и ~15 мм на другом конце (длинный конец).
  5. Сформировать проволочное кольцо диаметром 2,0 мм путем согнуть длинный конец проволоки и зафиксировать форму кольца пайкой.
  6. Для приготовления электродов ЭМГ разрежьте проволоку биофлекс на 2 части длиной 8 см. Снимите покрытие из ПТФЭ с обоих концов этих отрезков проволоки длиной ~5,0 мм.
  7. Для изготовления электродов BR разрежьте проволоку биофлекс на 2 части длиной 6,0 см. Снимите эмалевое покрытие с обоих концов этих отрезков провода длиной ~5,0 мм. Припаяйте по одному концу каждого из этих отрезков проволоки к головке винта из нержавеющей стали (диаметр штока: 1,0 мм, длина стебля: 4,0 мм).
  8. Для изготовления заземляющих/опорных электродов разрежьте эмалированный провод на 2 части длиной 6,0 см. Снимите эмалированное покрытие с обоих концов этих отрезков провода длиной ~5,0 мм. Припаяйте по одному концу каждого из этих отрезков провода к головке винта из нержавеющей стали (диаметр штока: 1,4 мм, длина стебля: 3,0 мм).
  9. Газ стерилизует все электроды и нержавеющие винты и сохраняет их в чистом месте.

2. Имплантация интегративного микроприводного массива и электродов BR

  1. Закрепите крысу на стереотаксическом приборе. Сделайте разрез ~3,0 см на голове по средней линии от точки между глазами до области шеи. Обнажите череп.
  2. С помощью высокоскоростного сверла сделайте две круговые краниотомии диаметром 0,7-1,0 мм над обонятельной луковицей, на 11,0 мм спереди и на 1 мм двусторонне до брегмы. Вживите два электрода BR в череп до тех пор, пока кончики винтовых стержней не прикрепятся к поверхности мозга.
  3. Делают две круговые краниотомии диаметром 0,7-1,0 мм над лобной корой, на 2,7 мм спереди и на 2,7 мм двусторонне с брегмой. Имплантируйте два g/r электрода в череп до тех пор, пока кончик винтового стержня не прикрепится к поверхности мозга.
  4. Сделайте шесть-восемь отверстий диаметром 1,0 мм в области, окружающей большой трепанацию черепа. Анкерные винты имплантата (диаметр стержня: 1,4 мм, длина стержня: 3,0 мм) в черепе.
  5. Сделайте большую круговую трепанацию черепа диаметром ~2,0 мм над гиппокампом, на 3,8 мм сзади и на 2,5 мм двустороннее по отношению к брегме. Разместите интегративную микродисковую решетку таким образом, чтобы кончик канюли дисковой решетки располагался над большим трепанацией черепа
  6. Заполните пространство между кончиком канюли и поверхностью мозга ~100 мкл двух растворов, т.е. 0,5% (по массе) альгината натрия и 10% (по массе><) хлорида кальция. заметка: Этот процесс образует прозрачный гель за ~5 минут, после того как два раствора смешиваются на черепе.
  7. Покройте канюлю, электроды BR, г/р электроды и анкерные винты стоматологическим цементом толщиной 0,5 см. Будьте осторожны, НЕ закрывайте открытые концы BR и г/р электродов цементом на этом этапе.
  8. Припаяйте открытые концы электродов ЭКГ, ЭМГ, БР и г/р к отдельным наконечникам проводов, которые ранее были подключены к ЭИБ (см. шаги 1.2 и 1.3).
  9. Покройте нижнюю часть интегративного массива микроприводов и все электродные провода стоматологическим цементом. Убедитесь, что все электродные провода полностью закрыты, чтобы крыса не могла выцарапать их после имплантации.
  10. После прихода в сознание, достаточное для поддержания лежачего положения на грудине, верните животное в его прозрачную домашнюю клетку из плексигласа, и держите его в одиночестве, имея свободный доступ к воде и пище. После операции обработайте животное антибиотиками (гентамицином).

3. Записи in vivo

ПРИМЕЧАНИЕ: Все сигналы усиливаются, дискретизируются на частоте 2 кГц и фильтруются полосой пропускания (0,1 - 500 Гц), за исключением активностей единиц (дискретизация на 30 кГц и полосовая фильтрация (500 - 6 кГц)).

  1. Подключите EIB интегративного массива микродисков к головному устройству записывающего устройства.
  2. Продвигайте тетроды, поворачивая винты в течение нескольких недель после операции. Как только тетроды примыкают к целевым областям мозга, расселите тетроды в этих областях в течение нескольких дней для стабильных записей.
  3. Следите за электрическими сигналами, в то время как животное свободно перемещается в записывающей камере.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

figure-results-1
Рисунок 1: Вид ЕИБ сверху. EIB включает в себя 24 корковых канала LFP (LFP), которые соединены с тетродами, 2 канала ЭКГ, 2 канала ЭМГ, 2 канала BR и 2 наземных (Gr) канала. Все каналы, кроме каналов LFP, были подключены к изолированным проводам.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Конфликт интересов не декларируется.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
FEP Соединительный провод многожильный из нержавеющей сталиКомпания Cooner Wire, Чатсуорт, КалифорнияАС 633Проволока Биофлекс
ЭИБ-36-ПТБNeuralynx, Inc., Bozeman, MTЭИБ-36-ПТБЕиб
Церплекс МBlackrock Microsystems, Солт-Лейк-Сити, ЮтаЦифровая сцена
Цеплекс ДиректBlackrock Microsystems, Солт-Лейк-Сити, ЮтаСистема сбора данных
Полиуретановая магнитная проволока UEWOyaide.com, Токио, ЯпонияUEW 0.14мм 20мЭмалированная проволока
СД-102Нарисигэ, Токио, ЯпонияСД-102Высокоскоростное сверло
Minimo ONE SERIES версия 2Minitor Co.,Ltd, Токио, ЯпонияС2012 гИсточник питания для бура с высокой долей ущелья
Provinice 250 млShofu Inc., Киото, Япония213620136Стоматологический цемент
Обезболивание мелких животныхБиомашиностроение, Тиба, ЯпонияТК-7Обезболивание
Бупренорфина гидрохлоридСигма-Олдрич, Сент-Луис, МиссуриВ7536-1МЛанальгетик
ИзофлуранDS Pharma Animal Health, Осака, ЯпонияИзофлю 250 мл
Вазелин, БелыйWako Pure Chemical Industries, Ltd., Осака, Япония224-00165 (АнглийскийВетеринарная мазь
Альгинат натрияNacalai tesque, Киото, Япония31131-85
Дигидрат хлорида кальцияWako Pure Chemical Industries, Ltd., Осака, Япония031-00435 (Английский
Винт из нержавеющей стали M1.0×4.0MonotaRO, Хёго, Япония42617504Винт из нержавеющей стали для электродов BR
Винт из нержавеющей стали M1.4×3.0MonotaRO, Хёго, Япония42617687Винт из нержавеющей стали для g/r электродов и анкеров
. ) )

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Micro drive ArrayElectrophysiological RecordingBrain Region RecordingStereotaxic SurgeryElectrode ImplantationDental Cement ApplicationCraniotomy ProcedureAnchor Screw PlacementSignal StabilizationFreely Moving Rat

Related Articles