Summary
Hemos desarrollado una técnica que registra simultáneamente la electrocorticografía y los potenciales de campo local en respuesta a estímulos nociceptivos laser se mueva libremente las ratas. Esta técnica ayuda a establecer una relación directa de señales electrocortical mesoscópicos y macroscópicos, que facilita la investigación de procesamiento en el cerebro de la información nociceptiva.
Abstract
Respuesta electrocortical, sacado por los pulsos de láser térmico que activan selectivamente las terminaciones nerviosas libres nociceptivas, es ampliamente utilizado en muchos estudios animales y humanos para investigar el procesamiento cortical de información nociceptiva. Estos potenciales cerebrales evocados por láser (LEPs) consisten en varias respuestas transitorias que son tiempo-bloqueada la aparición de estímulos de láser. Sin embargo, todavía son en gran parte desconocidas, debido a la falta de una técnica de muestreo que puede grabar simultáneamente las actividades neuronales en la superficie de la corteza (es decir, hallazgos [ECoG] y el cuero cabelludo las propiedades funcionales de las respuestas de la LEP el electroencefalograma [cuero cabelludo EEG]) y dentro del cerebro (es decir, potenciales de campo local [LFP]). Para tratar este tema, presentamos aquí un protocolo de animales utilizando ratas libremente móviles. Este protocolo se compone de tres procedimientos principales: preparación (1) animal y procedimientos quirúrgicos (2) un registro simultáneo de ECoG y LFP en respuesta a estímulos nociceptivos de láser y (3) datos análisis y función de la extracción. Específicamente, con la ayuda de una concha protectora 3D impreso, ECoG y LFP electrodos implantados en el cráneo de la rata segura celebraron juntos. Durante la recolección de datos, pulsos de láser fueron entregados en patas delanteras de la rata a través de huecos en la parte inferior de la cámara cuando el animal estaba en quietud espontánea. Constante ruido blanco fue jugado para evitar la activación del sistema auditivo de los ultrasonidos generados por láser. En consecuencia, sólo las respuestas nociceptivas se registraron selectivamente. Utilizando los procedimientos analíticos estándar (p. ej., band-pass filtrado, extracción de época y corrección de línea base) para extraer las respuestas cerebrales relacionados con el estímulo, se obtuvieron resultados demostrando que eran LEPs con un alto cociente signal-to-noise al mismo tiempo registrado de electrodos ECoG y LFP. Esta metodología permite la grabación simultánea de actividades ECoG y la LFP, que proporciona un puente de señales electrocortical mesoscópicos y macroscópicos, facilitando así la investigación del procesamiento de la información nociceptiva en el cerebro.
Introduction
EEG es una técnica para registrar los potenciales eléctricos y actividades del cerebro oscilatorios generadas por las actividades sincronizadas de miles de neuronas en el cerebro. Popularmente se utiliza en muchos estudios básicos y aplicaciones clínicas1,2. Por ejemplo, las respuestas EEG a láser intenso calientan pulsos (es decir, LEPs) son ampliamente adoptadas para investigar el procesamiento periférico y central de entrada sensorial nociceptiva3,4,5. En los seres humanos, LEPs consisten en principalmente tres desviaciones distintas: el componente temprano (N1) que se somatotopically organizada y capaces de reflejar la actividad de la corteza somatosensorial primaria (S1)6y los últimos componentes (N2 y P2) que son centralmente distribuida y más probabilidades de reflejar la actividad de la corteza somatosensorial secundaria, ínsula y corteza anterior del cingulate7,8. En anteriores estudios9,10, hemos demostrado eso rata LEPs, muestreado usando ECoG (un tipo de EEG intracraneal) de electrodos colocados directamente sobre la superficie expuesta del cerebro, también constan de tres distintas desviaciones ( es decir,, somatotopically organizado N1 y el N2 centralizada distribuida y P2). La polaridad, el orden y la topografía de los componentes LEP de rata son similares a humanos LEPs11. Sin embargo, debido a la limitada resolución espacial de la cuero cabelludo EEG subdural ECoG grabaciones12, así como la naturaleza inexacta de EEG fuente análisis técnicas13, la contribución detallada de las actividades neuronales a los componentes de la LEP se discute mucho. Por ejemplo, es confuso si y la medida en que S1 contribuye a la primera parte de la respuesta cortical (N1) sacada por los estímulos de láser6.
Diferente de la técnica de grabación en el macroscópicos directos, nivel intracraneales grabaciones cronometradas usando microhilos los arreglos de discos con la ayuda de un aparato de estereotáctica y microdrives14,15 podría medir actividades neurales (p. ej., LFPs ) de regiones específicas. LFPs reflejan principalmente la sumación de potenciales postsinápticos excitatorios o inhibitorios de las poblaciones neuronales locales16. Desde actividades neuronales muestreados LFP reflejan procesos neuronales que ocurren dentro de cientos de micrómetros alrededor del electrodo de la grabación, esta técnica de grabación es ampliamente utilizada para investigar la información que se procesa en el cerebro a nivel mesoscópico. Sin embargo, sólo se centra en los cambios locales precisa de actividades del cerebro y no puede responder a la pregunta de cómo se integran las señales de múltiples regiones (por ejemplo, cómo se integran componentes LEP en múltiples regiones del cerebro).
Cabe destacar que el registro simultáneo de un ECoG y corticales LFPs mueva libremente las ratas podría facilitar la investigación de procesamiento tanto macroscópico de información cortical y mesoscópica. Además, esta metodología proporciona una excelente oportunidad para investigar la medida en que las actividades neuronales de las regiones del cerebro predefinidos contribuyan a las LEPs. De hecho, varios estudios han evaluado la coherencia entre picos, LFP cortical, y ECoG señales17,18 y demostró que la LFP19,20 adyacente al electrodo de EEG contribuye a la formación de las respuestas cerebrales relacionados con estímulos. Sin embargo, la técnica existente se utiliza generalmente para grabar las respuestas cerebrales de los animales anestesiados debido a la falta de una cubierta protectora para evitar que los electrodos están dañados por la colisión. En otras palabras, la técnica que podría construir el puente de señales electrocortical a nivel mesoscópico (LFP cortical) y macroscópica (EEG y ECoG) en mover libremente las ratas todavía está careciendo.
Para solucionar este problema, hemos desarrollado una técnica que podría registrar una ECoG y LFPs corticales en múltiples regiones del cerebro al mismo tiempo se mueva libremente las ratas. Esta técnica ayuda a establecer la relación directa de señales electrocortical mesoscópicos y macroscópicos, facilitando así la investigación del procesamiento en el cerebro de la información nociceptiva.
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Protocol
Se utilizaron ratas Sprague-Dawley macho adultas (400-450 g de peso) en el experimento. Todos los procedimientos quirúrgicos y experimentales habían seguido a la guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio de los institutos nacionales de salud. Los procedimientos fueron aprobados por el Comité de ética de investigación en el Instituto de Psicología de la Academia China de Ciencias.
1. implantación del electrodo
- Anestesiar la rata en una cámara con isoflurano 5% y una tasa de flujo de aire de 1 L/min antes de la cirugía.
- Usar un aparato estereotáxicas, fijar la cabeza de la rata con su nariz en la máscara anestésica. Administrar isoflurano a través de la máscara anestésica en una concentración del 2% con una tasa de flujo de aire de 0.5 L/min para mantener la profundidad anestésica durante la cirugía. Tenga en cuenta que la tolerancia quirúrgica se logra cuando la rata no responde a pellizcos del dedo del pie.
- Aplicar pomada oftálmica en los ojos para evitar la sequedad corneal.
- Cepille la parte superior del cuero cabelludo de rata utilizando un estándar máquina de afeitar.
- Esterilizar el cuero cabelludo usando el yodoforo médica desinfectante solución y 75% de alcohol para quitar el yodo.
- Inyectar la lidocaína (2%) en el cuero cabelludo para analgesia local. Administrar atropina (i.p. 0.2 mL) para inhibir la hipersecreción respiratoria.
- Haga una incisión de línea media de aproximadamente 2-3 cm en el cuero cabelludo con un bisturí. Cortar y eliminar parte del cuero cabelludo a lo largo de la línea media y exponer el cráneo. Utilice el electrocoagulator para detener el sangrado, cuando sea necesario.
- Marque la ubicación de los electrodos ECoG basados en las coordenadas estereotáxicas predefinidas (colocadas según la posición de Bregma) y la ubicación de los electrodos de referencia y de la tierra en la línea media (a 2 y 4 mm caudalmente a la Lambda, respectivamente).
- Perfore los agujeros (diámetro: 0.5m m) para los tornillos de ECoG, usando un taladro eléctrico craneal del cráneo en los sitios marcados, sin destruir la dura.
- Un tornillo de acero inoxidable (diámetro exterior: 0,6 mm), que conecta con el alambre de cobre recubierto de aislante, en el orificio de aproximadamente 1 mm de profundidad sin penetrar la duramadre subyacente. Los tornillos actúan como ECoG, referencia y electrodos de tierra durante el experimento.
- Lugar una cáscara protectora base de cráneo. Fijar la base con los tornillos adyacentes en el cráneo usando acrílico dental. Usar el algodón médico que podría ser quitado posteriormente para proteger el área que se pretende utilizar para la implantación de alambre profundidad de ser cubierto.
Nota: La cáscara protectora es un producto de diseño personalizado impreso en 3D poliláctico, que consta de tres partes: una base, una pared y una tapa. La pared está recubierta por cobre formas cónicas para la construcción de una jaula de Faraday. - Marque la ubicación de los electrodos de alambre profundidad basadas en las coordenadas estereotáxicas predefinidas.
- Perfore pequeños agujeros (diámetro: 0,2 mm) en el cráneo alrededor de los sitios marcados para la implantación de alambre y con cuidado retire la aleta de hueso para exponer la duramadre. Lave la craneotomía con frecuencia, con solución salina normal. La figura 1 describe la configuración antes de la implantación de los electrodos de alambre de profundidad.
- Utilizando una aguja, levantar y cortar la dura sin dañar el mater del pia, vasos y la superficie del neocórtex.
- Baje los electrodos de alambre de la profundidad a la superficie del neocórtex y, entonces, penetrar lentamente el cerebro a la profundidad del objetivo. Con frecuencia se detiene a los electrodos para la resiliencia cortical. En el presente estudio, la profundidad de la punta del cable es 0,5 mm bajo la superficie cortical.
- Sello de la craneotomía con una mezcla de cera y parafina aceite para asegurar que los electrodos de alambre de profundidad se pueden mover para posteriores manipulaciones experimentales.
- Fijar el aparato de electrodos con acrílico dental en el cráneo.
- Soldar cada cable de cobre que se conecta al tornillo ECoG para el canal correspondiente en el módulo del conector. Cubrir los puntos de la soldadura con arcilla para evitar el contacto potencial entre los diferentes canales.
- Montar la pared de la cáscara protectora a la base y soldar los electrodos de referencia y de la tierra a los canales correspondientes.
- Fijar la tapa a la cáscara protectora utilizando cintas para evitar la contaminación.
- La rata se inyectan con penicilina (60.000 U, i.p.) inmediatamente después de la cirugía para prevenir las infecciones posquirúrgicas.
- Solo-casa de la rata en una temperatura y humedad controladas - de la jaula y mantener en un ciclo de día/noche 12 h después de la cirugía, con comida y agua ad libitum durante al menos una semana antes el experimento LEP.
Nota: Para grabar de manera simultánea corticales actividades LFP y ECoG, un aparato se utilizó aquí que fue montado con dos tipos de electrodos ligados a un módulo del conector, que contenía varios microdrives conectados a los arreglos de discos de alambre de tungsteno. Los pasadores de oro fueron utilizados para conectar los cables de tungsteno a la tarjeta de interfaz de electrodo (BEI) del módulo conector presionando los cables en los agujeros pequeños de metal en el BEI. Dos agujeros de metal en el BEI fueron soldados con alambres de cobre revestidos, y el extremo abierto de cada alambre de cobre fue soldado con el correspondiente alambre de cobre conectado al tornillo de ECoG. Los detalles de fabricación han sido descritos en otra parte21.
2. recolección de datos
- Cosquillas en la rata por lo menos 1 x al día durante tres o más días consecutivos antes del experimento para asegurar que la rata obtiene familiarizada con el experimentador22.
- Colocar la rata en la cámara de comportamiento durante al menos 1 h antes del experimento para que la rata se aclimata al ambiente de grabación.
Nota: La cámara es un cubo de plástico con una longitud lateral de 30 cm. La parte inferior de la cámara está hecha de una reja de hierro con huecos de ~ 8 mm. - Conectar la headstage de grabación con el módulo de electrodo suavemente, para evitar asustar a la rata y dañar el módulo de electrodo.
- Configurar el generador del laser, conectar la fibra óptica y ajuste el tamaño del punto del láser según el manual de equipos. Conectar la salida digital de la activación al puerto de entrada digital de la Junta de la grabación.
Nota: tenga cuidado de no enrollamiento de la fibra óptica excesivamente para evitar la rotura de la fibra. Antes de grabar, asegúrese de que las señales de disparo se muestran y grabadas por el software de grabación. En este protocolo, estímulos de calor radiante son generados por una perovskita de aluminio neodimio infrarrojo itrio (Nd: YAP) láser con una longitud de onda del μm 1.34. El diámetro del tamaño del punto láser se encuentra a aproximadamente 5 mm por los lentes de enfoque. Un láser He-Ne se refirió a la zona estimulada, que se define según el objetivo del experimento. También, la energía del estímulo de los pulsos del láser se determina según el diseño experimental. La duración del pulso del laser es de 4 ms. - Ajuste la cámara de vídeo debajo de la esquina de la cámara experimental para registrar continuamente los comportamientos nociceptivos de la rata cuando su pata recibe estímulos nociceptivos láser. Ajustar la posición y dirección de la cámara para asegurarse de que los comportamientos nociceptivos se registran completamente durante todo el experimento.
Nota: Una cámara de alta velocidad dispositivo de carga acoplada (CCD) es muy recomendable, como pueden entregar las señales de funcionamiento a la placa principal del sistema de grabación para registrar el tiempo de inicio y la duración de la conducta nociceptiva precisamente. Comportamientos nociceptivos son evaluados por el experimentador después de cada estímulo láser, según criterios previamente definidos basados en el movimiento animal23,24, del modo siguiente: no hay movimiento (puntuación = 0), girar la cabeza (incluyendo temblores o elevación de la cabeza; Puntuación = 1), vacilar (es decir, un pequeño cuerpo de brusco movimientos bruscos movimiento; puntuación = 2), retiro (es decir, retracción de la pata desde el estímulo láser; puntuación = 3), movimiento lamer y todo el cuerpo (puntaje = 4). - Brindar constante ruido blanco (50 dB SPL) a través de un altavoz en la parte superior de la cámara.
Nota: Como se indica en anteriores estudios10,25, estimulación láser sobre la piel genera ultrasonidos que pueden ser detectados por el sistema auditivo de la rata. Por esta razón, constante ruido blanco se juega durante todo el experimento para evitar la activación del sistema auditivo en respuesta a los ultrasonidos generados por láser. Este procedimiento permite la grabación selectiva de las respuestas cerebrales relacionadas con la activación del sistema nociceptivo. - Recoge los datos electrofisiológicos de la ECoG y los electrodos de alambre de profundidad, utilizando el sistema de grabación según el manual del equipo.
Nota: Las señales de funcionamiento de la cámara y el disparador de las señales de los pulsos del láser son muestreadas simultáneamente con los datos electrofisiológicos al mismo velocidad de muestreo (todos los datos son amplificados y digitalizan utilizando una tasa de muestreo de 20.000 Hz), que asegura todos los datos son sincronizados en tiempo. - Entregar los pulsos del láser a la plantar de forepaw la rata a través de los huecos en la parte inferior de la cámara.
Nota: El estímulo del laser se entrega solamente cuando la rata es espontánea quietud durante más de 2 s basado en la observación del experimentador, para reducir al mínimo la contaminación de la señal de los artefactos relacionados con el movimiento. Para evitar la fatiga del nociceptor o sensibilización, el objetivo del haz láser se desplaza manualmente después de cada estímulo y el intervalo del interstimulus nunca es menor de 40 s. ECoG y señales de la LFP pueden grabarse varias veces de cada rata. La rata necesita ser puesto en la cámara experimental 1 h antes de cada sesión de grabación. Después de todo las sesiones de grabación, la rata fue profundamente anestesiada y perfusión transcardially con solución salina tamponada con fosfato helada seguida de paraformaldehído al 4%. El cerebro fue quitado del cráneo y seccionado para identificar las posiciones de los electrodos.
3. Análisis de los datos
- Filtrar los datos continuos con un filtro band-pass entre 1 y 30 Hz.
- Época los datos utilizando una ventana de análisis de 3 s, extendido de 1 s antes a 2 s después de la aparición de estímulos de láser. Corrección de línea base se realiza restando la amplitud media dentro del intervalo de prestimulus.
- Rechazar manualmente las épocas que están contaminadas por los artefactos brutos.
- Calcular la media onda LEP que son tiempo-bloqueada la aparición de los estímulos de láser para cada condición experimental.
- Calcular que la coherencia de transformación wavelet (WTC) de formas de onda LEP grabado de ECoGs y profundidad alambre de electrodos.
Nota: WTC es una técnica para llevar a cabo la coherencia entre pares de electrodos en función de tiempo y frecuencia. El WTC entre dos señales se puede calcular para cualquier punto de la frecuencia de tiempo, que tiene la ventaja de generar valores de la coherencia de todo el espectro de frecuencia de tiempo. Los detalles de la metodología han sido descritos en otra parte26.
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Representative Results
En el experimento representativo, se registraron los datos electrofisiológicos de cinco ratas. Los estímulos de láser fueron entregados a la derecha forepaw de cada rata por 20 veces con > 40 intervalos interstimulus de s. El cerebro evocado laser las respuestas fueron registradas usando ECoG tornillos y cables de profundidad y los cables de profundidad fueron implantados en bilaterales cortezas somatosensoriales primarias (S1) y cortezas de motor principal (M1).
Como se resume en la figura 1, dos ECoGs (marcado en negro) y profundidad de alambre (marcados en color, cinco hilos de cada una de las cuatro regiones) los electrodos se colocan según coordenadas estereotáxicas en las posiciones siguientes (expresadas en referencia el Bregma, en mm; positivos valores de ejes X e Y indican lugares derecha y anteriores, respectivamente): en la izquierda ECoG, X = -1,5 e Y = 1.75; en la ECoG derecha X = 1,5 e Y = 1.75; la izquierda S1, X = -4 y Y = 0.5; en el S1 derecha, X = 4 e Y = 0,5; en la izquierda M1, X = -3 e Y = 3; en la derecha M1, X = 3 e Y = 3.
La figura 2 muestra los datos electrofisiológicos de todos los electrodos (dos tornillos de ECoG y a cuatro de cinco hilos de tungsteno, cinco hilos de tungsteno en cada región del cerebro), con la aparición del estímulo láser marcada por una línea de puntos vertical. Tenga en cuenta que las respuestas LEP claro son detectables después de la aparición del estímulo láser.
La figura 3 muestra las formas de onda para LEP grupo nivel promedio de seis electrodos (dos tornillos de ECoG y tungsteno de cuatro hilos, un alambre de tungsteno representativos en cada región del cerebro) de cinco ratas. Sin importar el sitio de grabación, las respuestas LEP consisten en una deflexión negativa dominante (onda N1). La latencia y la amplitud de la onda N1 son los siguientes (media ± SEM): para la izquierda ECoG, 143 ± 9 ms y-51 ± 4 μV; para la derecha ECoG, 145 ± 9 ms y -47 ± 4 μV; para el S1 izquierda, 149 ± 9 ms y -86 ± 7 μV; para el S1 derecha, 168 ± 10 ms y -71 ± 6 μV; para la izquierda M1, 179 ± 12 ms y -74 ± 7 μV; para la derecha M1, 185 ± 11 ms y -63 ± 6 μV. importante, N1 latencias en las señales de ECoG y LFP bilaterales registradas en el S1 contralateral son similares, que son claramente más cortos que los grabados de la ipsolateral S1 y M1 bilateral. Por el contrario, N1 amplitudes son mayor contralateral S1 y más pequeño de ECoGs bilateral.
La figura 4 muestra el WTC entre LEPs muestreados usando los tornillos de ECoG (las señales de ECoG tornillos un promedio) y los alambres de la profundidad en regiones diferentes del cerebro (derecho M1, S1 derecha, izquierda M1 y S1 izquierda). Tenga en cuenta que la contralateral (izquierda) S1 y M1 mostraron una mayor coherencia que la ipsilateral (derecha) S1 y M1 en la banda de frecuencia gamma (50-100 Hz).
Figura 1: instalación de implante de electrodo. Antes de la implantación de los electrodos de alambre de profundidad, a base de cáscara protectora se coloca en el cráneo, y los tornillos utilizados como electrodos ECoG son insertados en los agujeros predefinidos y fijos de acrílico dental. Cuatro agujeros son perforados para la implantación de electrodos de alambre de profundidad (por ejemplo, matrices de alambre de tungsteno) en las posiciones en la parte superior de la izquierda y derecha S1 y M1, respectivamente. Los tornillos utilizados como electrodos de referencia y de la tierra se colocan 2 y 4 mm caudalmente a la Lambda y se fija con la cáscara protectora base. El panel de la izquierda muestra la foto de la cirugía después de la implantación de una cáscara protectora base. El panel de la derecha muestra el esquema de la cirugía, que demostró la forma general de la base de la cáscara protectora. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: datos electrofisiológicos de una rata representante. Se registran muestra señales de una representativa rata con dos ECoGs y 20 profundidad alambre de electrodos (electrodos de cinco en cada región del cerebro), usando el electrodo localizado 2 mm caudalmente a la Lambda como referencia. La aparición del estímulo láser está marcada con una línea de puntos vertical. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: formas de onda de grupo nivel promedio LEP. Se registran las señales promedio muestra de cinco ratas de dos ECoGs y cuatro profundidad alambre de electrodos (un electrodo representante en cada región del cerebro), utilizando el electrodo situado a 2 mm caudalmente a la Lambda como referencia. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: la coherencia de transformación wavelet. Los resultados mostrados muestran la coherencia de transformación wavelet entre LEPs muestreados usando ECoG tornillos y alambres de profundidad en regiones diferentes del cerebro (derecho M1, S1 derecha, izquierda M1 y S1 izquierda). La coherencia fue normalizada para la respectiva línea de base (0,5 s antes de la aparición de estímulos de láser). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
En el presente estudio, describimos una técnica para registrar simultáneamente ECoGs y respuestas LFP corticales provocadas por estímulos nociceptivos laser se mueva libremente las ratas. Los resultados mostraron que las respuestas LEP se pudieran detectar claramente después de la aparición de estímulos de láser en las señales de ECoG y LFP. La grabación simultánea de ECoG y cortical LFP permitirá a los científicos investigar su relación para comprender mejor la contribución de las actividades neuronales a los componentes de la LEP.
Cabe señalar cinco pasos críticos en la propuesta técnica. En primer lugar, es importante asegurarse de que la superficie del cráneo esté limpia y seca antes de fijar la base cáscara protectora, utilizando acrílico dental. Este paso permite que la base de la cáscara protectora estable es fijo. En segundo lugar, puesto que el diámetro de los tornillos de la ECoG es ligeramente mayor que de los agujeros, el atornillado inicial agrandará el agujero para formar la rosca. En el presente estudio, la distancia entre el orificio para cables de tungsteno y el agujero para el tornillo de ECoG es muy pequeña (p. ej., inferior a 0,3 mm). Si se perforan todos los agujeros antes de la ECoG tornillo conducción e inserción de alambre de profundidad, el cráneo alrededor de los orificios de la ECoG es frágil, y no aguantaría la carga mecánica de la ampliación del agujero durante el apriete del tornillo. Por esta razón, los tornillos de ECoG necesitan ser conducido dentro de los orificios para formar la rosca antes de la perforación para la inserción de alambre de tungsteno. Si los tornillos insertados de ECoG obstruyan la vista cuando taladre los orificios para los cables de tungsteno, se recomienda que deben ser expulsados y conducido en otra vez después de paso 1.14 del protocolo. En tercer lugar, al insertar los electrodos de alambre de profundidad, el experimentador tiene que para prestar atención a la resistencia en la punta de los alambres de tungsteno, que generalmente indica que los cables de profundidad son bloqueados por el borde del agujero en el cráneo o la dura que no ha sido completamente removido. Si este es el caso, los cables de la profundidad deben ser levantados y los posibles obstáculos deben limpiarse antes de reinsertar los electrodos20. En cuarto lugar, al llenar los agujeros de la craneotomía con la mezcla de cera y parafina aceite después de la implantación de electrodos, alambres implantados disolvente por fuerzas externas. Por lo tanto, es preferible derretir la mezcla cerca colocada con electrocoagulator. En quinto lugar, es importante asegurarse de que la distancia entre la pieza del extremo del láser y el sitio de destino en la rata se mantiene aproximadamente a 1 cm para garantizar que las energías del laser percibida son consistentes entre diferentes ensayos10,25.
De hecho, para asegurarse de que la cáscara protectora puede cubrir y proteger todo el aparato, del tamaño de la cáscara está diseñado para ser relativamente grande (un cubo con una longitud lateral de 3,5 mm) en comparación con la cabeza de la rata. Para minimizar la influencia del dispositivo sobre la cabeza en movimiento de la rata, se recomienda utilizar ratas que pesaba más de 400 g en el experimento. Por esta razón, esta técnica no puede utilizarse para estudiar comportamientos sofisticados en el modelo de rata y no debería adoptarse otros modelos de animales más pequeños (p. ej., ratones). En particular, la propuesta técnica se puede utilizar para combinar con otras técnicas ampliando así a muchas otras aplicaciones. Por ejemplo, esta técnica se puede aplicar fácilmente a las respuestas de registro cerebrales evocadas por estímulos de diferentes sensaciones (p. ej., auditivas y visuales)27,28 y aplicada en cerebro señas de enfermedades psiquiátricas ( por ejemplo, epilepsia)29 en mover libremente las ratas, que promuevan la investigación de sus respectivos mecanismos de los nervios. Además, la implantación del electrodo puede soportar la prueba de cerca de un mes, lo que proporciona la posibilidad de realizar un estudio longitudinal en el futuro.
En conjunto, ofrecemos una técnica válida para grabar simultáneamente actividades de ECoG y LFP mueva libremente las ratas. Esta técnica nos permite investigar la información que se procesa en el cerebro a nivel macroscópico y mesoscópica. Esto es importante para estudios traslacionales a resultados experimentales de animales documento, para una mejor comprensión de la fisiología humana y de la patofisiología.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que declarar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por CAS laboratorio clave de Salud Mental, Instituto de psicología, la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (31671141 y 31822025), el 13th Plan de informatización de cinco años de la Academia China de Ciencias (XXH13506), y el proyecto de la Fundación científica del Instituto de Psicología de la Academia China de Ciencias (Y6CX021008).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Male Sprague-Drawley rats | Vital River | ||
| Isoflurane | RWD Life Science | ||
| Small animal isoflurane anaesthetic system | RWD Life Science | Including the anesthesia gas mask for rats | |
| Stereotaxic apparatus | RWD Life Science | ||
| The apparatus with combined ECoG and LFP electrodes | The apparatus is home-made, which assembles the ECoG and depth wire electrodes to a connector module | ||
| 3D-printed protective shell | The texture of shell is polylactic, and the shell is home-made and contains three parts: a base, a wall and a cap. The wall is covered by copper tapers to construct as a Faraday cage | ||
| Tungsten wires (diameter: 50 mm) | California Fine Wires Company | The electrodes for cortical LFP recording | |
| Stainless steel screws (diameter: 0.6 mm) |
The electrodes for ECoG recording | ||
| Electric cranial drill | RWD Life Science | ||
| Drill bit (diameter: 0.5 mm) | RWD Life Science | The drill is used for drilling the holes of ECoG screws | |
| Drill bit (diameter: 0.2 mm) | RWD Life Science | The drill is used for drilling the holes of depth wires | |
| Dental arylic powder | SNC dental | ||
| Dental arylic liquid | SNC dental | ||
| Paraffin | Fisher Scientific | The mixture is used for seal the craniotomy to ensure the following movement of micro-wire arrays | |
| Mineral Oil | Fisher Scientific | ||
| Electrocoagulator | Bovie medical Corporation | ||
| RHD2132 Amplifier Boards | Intan Technologies | A 32-channel headstage | |
| RHD2000 systerm | Intan Technologies | The data acquisition systerm | |
| Infrared neodymium yttrium aluminum perovskite (Nd:YAP) laser generator | Electronical Engineering | ||
| Matlab R2016b | The MathWorks |
References
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