Summary

Implantation chronique d’ensemble-corticale Electrocorticographic tableau dans l’ouistiti commun

Published: February 01, 2019
doi:

Summary

Nous avons développé une gamme d’electrocorticographic ensemble-corticale pour l’ouistiti commun qui couvre sans interruption presque totalité de la surface latérale du cortex, du pôle occipital pour le temporel et poteaux frontaux. Ce protocole décrit une procédure d’implantation chronique du tableau dans l’espace péridural de cerveau ouistiti.

Abstract

Expression (ECoG) permet le suivi des potentiels de champ électrique du cortex cérébral avec une haute résolution spatio-temporelle. Développement récent des électrodes ECoG minces et flexibles a permis à la conduction d’enregistrements stables de l’activité corticale à grande échelle. Nous avons développé une gamme d’ECoG ensemble-corticale pour l’ouistiti commun. Le tableau en permanence couvre presque la surface latérale de hémisphère cortical, du pôle occipital pour le temporel et poteaux frontaux, et il capte tout-cortical activité neuronale d’un seul coup. Ce protocole décrit une procédure d’implantation chronique du tableau dans l’espace péridural de cerveau ouistiti. Ouistitis possèdent deux avantages au sujet de l’ECoG enregistrements, une étant l’organisation homologue des structures anatomiques chez les humains et les macaques, y compris les complexes frontales, pariétales et temps. L’autre avantage est que le cerveau d’ouistiti est lissencephalic et contient un grand nombre de complexes, qui sont plus difficiles d’accès chez les macaques avec ECoG, qui affleurent à la surface du cerveau. Ces fonctionnalités permettent un accès direct à la plupart des régions corticales sous la surface du cerveau. Ce système fournit une occasion d’étudier global informatique corticale avec haute résolution à un ordre de la milliseconde sous dans le temps et l’ordre de millimètre dans l’espace.

Introduction

Cognition nécessite la coordination des ensembles neurones à travers les réseaux de cerveau généralisée, particulièrement le néocortex qui s’est surtout développée chez les humains et semble pour être impliqué dans les comportements cognitifs plus élevés. Cependant, comment le néocortex permet d’obtenir ce comportement cognitif est un problème non résolu dans le domaine des neurosciences. Développement récent des électrodes electrocorticographic mince et flexible (ECoG) permet la conduction d’enregistrements stables de l’activité corticale à grande échelle1. Fujii et ses collègues ont mis au point un tableau ECoG ensemble-cortical de macaque singe2,3. Le tableau en permanence couvre presque l’ensemble cortex latéral, du pôle occipital vers les pôles temporale et frontales et capture l’activité neuronale corticale-ensemble d’un seul coup. Nous avons développé davantage ce système pour application dans l’ouistiti commun4,5, un singe petit, nouveau monde avec manipulation génétique6,7. Cet animal a plusieurs avantages par rapport aux autres espèces. Les visuels, auditifs, somesthésiques, moteur et les aires corticales frontales de cette espèce ont été précédemment mappé et auraient organisation homologue de base pour les mêmes secteurs dans les humains et les macaques8,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. leurs cerveaux est lisses, et les aires corticales plus latérales affleurent à la surface du cortex, qui est plus difficile d’accès avec ECoG chez les macaques. Se fondant sur ces fonctionnalités, l’ouistiti est adapté aux études electrocorticographic. En outre, les ouistitis manifester des comportements sociaux et ont été proposées pour servir de modèle de comportements sociaux humains17candidats.

Ce protocole décrit une procédure d’implantation péridurale du tableau ECoG sur la surface entière latérale du cortex dans un ouistiti commun. Il offre la possibilité de surveiller l’activité corticale à grande échelle des neurosciences corticale primates, y compris les sensorielles, motrices, les domaines cognitifs et sociales plus élevés.

Protocol

Ce protocole a été effectué sur 6 ouistitis (4 mâles, 2 femelles ; poids corporel = 320-470 g ; âge = 53-14 mois). Toutes les procédures ont été réalisées conformément aux recommandations de la National Institutes of Health Guidelines pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Le protocole a été approuvé par le Comité d’éthique RIKEN (No. H28-2-221(3)). Toutes les interventions chirurgicales ont été réalisées sous anesthésie, et tous les efforts ont été faits pour réduire au m…

Representative Results

Le tableau ECoG ensemble-corticale peut capturer simultanément l’activité neuronale de l’intégralité d’un hémisphère. La figure 4 montre des exemples de potentiels évoqués auditifs (SPEA) de multiples zones auditives dans un ouistiti éveillé. ECoG enregistrements ont été effectués dans des conditions d’écoute passives. Chaque ouistiti a été exposé à des stimuli auditifs, qui se composait de sons purs randomisés avec 20 types de fré…

Discussion

Pour une implantation réussie, animaux devrait être fourni avec une nutrition adéquate avant et après la chirurgie. Courte durée de fonctionnement est également important d’optimiser la récupération de l’animal. Préparations devraient être terminées au moins une journée avant la chirurgie. Pour réduire le temps de fonctionnement, une formation préalable de craniotomie avec insertion de tableau des électrodes chez les animaux terminés à d’autres fins expérimentales est recommandée. Le tab…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Yuri Shinomoto pour fournir des soins aux animaux, la formation et les enregistrements éveillés. Les baies ECoG ont été fabriqués par Cir-Tech (www.cir-tech.co.jp). En outre, nous tenons à remercier Editage (www.editage.jp) pour l’édition de langue anglaise. Ce travail a été soutenu par le Brain Mapping par Neurotechnologies intégrée pour les études de la maladie (cerveau/esprit), l’Agence japonaise pour la recherche médicale et le développement (AMED) (JP18dm0207001), le projet de Science du cerveau du centre pour les Initiatives scientifiques roman ( CNSI), les instituts nationaux des Sciences naturelles (Nikita) (BS291004, M.K.) et par la société japonaise pour la Promotion de la Science (JSPS) KAKENHI (JP17H06034, M.K.).

Materials

Beaker (100 cc) Outocrave
Cotton ball Outocrave
Absorption triangles Fine Science Tools Inc. 18105-03 Outocrave
Cotton swab with fine tip Clean Cross Co., Ltd. HUBY340 BB-013 Outocrave
Gauze Outocrave
Towel forceps Outocrave
Scalpel handle Outocrave
Needle Holder Outocrave
Iris Scissor Outocrave
Micro-Mosquito Forceps Outocrave
Adson, 1×2 teeth Outocrave
Bone Curette Outocrave
Micro spatura Fine Science Tools Inc. 10091-12 Outocrave
Needle Holders, 12.5cm, Curved, Smooth Jaws World Precision Instruments 14132 Outocrave
Vessel Dilator, 12cm, 0.1mm tip Fine Science Tools Inc. 18131-12 Outocrave
Vessel Dilator, 12cm, 0.2 mm tip Fine Science Tools Inc. 18132-12 Outocrave
Fine-tipped rongeur Fine Science Tools Inc. 16221-14 Outocrave
Manipurator of a stereotaxic frame Gas sterilization
Wrench for the manipurator Gas sterilization
Hand-made fixture for the connector Gas sterilization
Silicon cup for dental acril Gas sterilization
Silicon cup hlder Gas sterilization
Paintbrush Gas sterilization
Pencil Gas sterilization
Micro screw, 1.4 mm x 2.0 mm Nippon Chemical Screw Co., Ltd. PEEK/MPH-M1.4-L2 Gas sterilization
Screw driver for the micro screw Gas sterilization
Micromotor handpiece of a drill Gas sterilization
Stainless steel burr, 1.4 mm Gas sterilization
Stainless steel burr, 1.0 mm Gas sterilization
Drill bit, 1.2 mm Gas sterilization
Rubber air blower Gas sterilization

References

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Cite This Article
Komatsu, M., Kaneko, T., Okano, H., Ichinohe, N. Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset. J. Vis. Exp. (144), e58980, doi:10.3791/58980 (2019).

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