Экономически эффективный и минимально инвазивный протокол регистрации хронической многоцентровой электроэнцефалографии у свободно движущихся мышей

Этот протокол обеспечивает экономичные, минимально инвазивные и высококачественные ЭЭГ-записи мышей, делая долгосрочный нейронный мониторинг доступным для доклинических исследований. Основные проблемы хронической ЭЭГ-записи включают нестабильность имплантов и долговечность головного колпака, ухудшение сигнала, масштабный анализ данных и недоступность дорогих коммерциализированных систем. Для начала используйте USB-разъём типа B с пятью контактами и припаяйте его платиновым иридиевым проводом диаметром 0,003 дюйма.

Не используйте четвёртый контакт, так как это заземляющий контакт, а вместо этого используйте остальные четыре контакта для подключения электродов. Согните контакты примерно на 45 градусов и обмотайте провода вокруг каждого контакта дважды, чтобы обеспечить прочное соединение, которое не оторвётся. Теперь нанесите небольшое количество пасты из паяной смолы на каждый штифт, чтобы очистить поверхность и эффективно пайка.

Затем приложите небольшой кусочек паяльного провода на каждый контакт. Используя паяльник, расплавите паяльный провод, чтобы навсегда прикрепить платиновый иридий провод к контактам. После подтверждения глубокой анестезии запустите изофлурановый кислородный вентилятор на нос со скоростью 1,5% объёма на объём.

Теперь введите мыши карпрофен в концентрации 5 миллиграммов на килограмм, чтобы уменьшить воспаление и боль. Вводите дексаметазон в дозе 0,1 миллиграмма на килограмм внутримышечно, чтобы уменьшить воспаление и отёк мозга. Нанесите глазную мазь, чтобы предотвратить высыхание глаз во время наркоза.

После удаления шерсти очистите разрезную сторону черепа 70% этанолом, затем используйте йодные прокладки, применяя септическую технику. Затем скальпелем сделайте один прозрачный разрез посередине головы. Разрезайте вокруг разреза, чтобы обнажить место имплантации электрода, убедившись, что мышцы не будут открыты.

Промой поверхность черепа раствором 0,9% хлорида натрия. Высушите поверхность и почистите череп ватными палочками, обмакнутыми в перекись водорода. Используйте скальпель, чтобы удалить оставшуюся соединительной ткани с кости.

Через минуту снова промыйте поверхность раствором хлорида натрия 0,9% и высушите перед сверлением. Используйте стоматологическую дрель, чтобы сделать поверхность черепа шероховатыми и улучшить склеивание акрила. Измерьте и отметьте участки имплантации электродов в передних/задних позициях, плюс два и минус четыре, а медиальные латеральные позиции — плюс-минус 1,5.

Просверлите поверхность черепа 1,4-миллиметровыми сверлами и вставьте четыре костяных винта диаметром 1,5 миллиметра в просверленные места с помощью точных отверток. Убедитесь, что винты касаются только поверхности и не попадают в мозг. Обмотайте провода от USB-разъёма вокруг каждого винта два-четыре раза и отрежьте лишний провод.

Нанесите небольшую каплю суперклея на верхнюю часть каждого винта и дайте ему высохнуть, чтобы укрепить соединение. Убедитесь, что разъём расположен в центре черепа, не касаясь черепа или электродов. Затем медленно наносите головку с помощью цианоакрилата, нанося тонкие слои, чтобы предотвратить перегрев кости.

Используя зубной цемент, прикрепите большой винт к плоской поверхности разъёма для облегчения подключения USB-кабеля. Дайте головке высохнуть не менее двух минут, прежде чем снимать мышь с стереотаксичного этапа. Положите мышь на грелку и наблюдайте за ней 24 часа.

Обрабатывайте мышь карфеном по пять миллиграмм на килограмм каждые 12 часов в течение семи дней. Подождите две недели, чтобы кость выросла на акриловом интерфейсе, прежде чем приступать к электроэнцефалографии или ЭЭГ-записи. Записывайте сигнал ЭЭГ каждой мыши в течение одного часа, включая 30 минут до обработки пентиленетразолом и 30 минут после введения 20 миллиграммов на килограмм пентиленетразола.

Подключите USB-кабель к разъёму мыши. Подключите USB-кабель к дифференциальному усилителю переменного тока с помощью зажимов аллигатора. Установить усиление на 10 000 и отфильтровать между 0,1 и 250 герц.

Возьмите электроэнцефалографический сигнал на частоте 1 000 герц. Записывайте выходы усилителя одновременно на компьютере и отображайте сигналы в реальном времени на осциллографе. Подключите выходы усилителя к USB-устройству для сбора данных и кондиционирования сигнала, подключённого к компьютеру.

Наконец, запишите сигнал ЭЭГ с помощью кода на Python, отфильтруйте его между 0,1 и 250 герцами, визуализируя данные. Электроды были имплантированы 20 фоновым мышам C57BL/6J, включая пять диких мышей с послеоперационной выживаемостью 85%, поддерживаемой до шести месяцев после операции. Записи ЭЭГ зафиксировали электрофизиологические изменения, вызванные пентиленетразолом, что подтверждается увеличением числа интериктальных разрядов у мышей после инъекции пентиленетразола.

Амплитуда интериктальных разрядов после введения пентиленетразола была заметно выше на трёх разных электродах, что показано на репрезентативных следах ЭЭГ. В нашем исследовании была установлена простая стабильная система ЭЭГ у свободно движущихся мышей, показывая надёжные долгосрочные записи на чётких серийных разрядах. Этот протокол способствует развитию нейронауки, предоставляя доступные долгосрочные записи ЭЭГ у свободно перемещающихся грызунов, поддерживая более широкие исследования заболеваний мозга и методов лечения.

Будущие исследования будут сосредоточены на совершенствовании конструкции электродов, расширении многорегиональных записей и интеграции ЭЭГ с поведенческими, фармакологическими и генетическими манипуляциями.