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Neuroscience

जीर्ण-cortical Electrocorticographic सरणी के आम Marmoset में पुरानी आरोपण

doi: 10.3791/58980 Published: February 1, 2019

Summary

हम आम marmoset के लिए एक पूरी-cortical electrocorticographic सरणी है कि लगातार प्रांतस्था के लगभग पूरे पार्श्व सतह, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है विकसित की है । इस प्रोटोकॉल marmoset मस्तिष्क के एपीड्यूरल अंतरिक्ष में सरणी के एक पुराने आरोपण प्रक्रिया का वर्णन ।

Abstract

Electrocorticography (ECoG) उच्च spatiotemporal संकल्प के साथ सेरेब्रल प्रांतस्था से विद्युत क्षेत्र क्षमता की निगरानी की अनुमति देता है. पतली, लचीला ECoG इलेक्ट्रोड के हाल के विकास के बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि के स्थिर रिकॉर्डिंग के संचालन सक्षम है. हम आम marmoset के लिए एक पूरी-cortical ECoG सरणी विकसित की है । सरणी लगातार cortical गोलार्द्ध के लगभग पूरे पार्श्व सतह, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है, और यह एक शॉट में पूरे cortical तंत्रिका गतिविधि कब्जा । इस प्रोटोकॉल marmoset मस्तिष्क के एपीड्यूरल अंतरिक्ष में सरणी के एक पुराने आरोपण प्रक्रिया का वर्णन । Marmosets ECoG रिकॉर्डिंग के बारे में दो फायदे हैं, एक मानव और मकाक में शारीरिक संरचनाओं के मुताबिक़ संगठन जा रहा है, ललाट सहित, पार्श्विका, और लौकिक परिसरों । अंय लाभ यह है कि marmoset मस्तिष्क lissencephalic है और परिसरों की एक बड़ी संख्या में शामिल है, जो ECoG के साथ मकाक में प्रवेश करने के लिए और अधिक कठिन है, कि मस्तिष्क की सतह के संपर्क में हैं । इन सुविधाओं मस्तिष्क की सतह के नीचे सबसे cortical क्षेत्रों के लिए सीधी पहुंच की अनुमति । यह सिस्टम समय और मिलीमीटर क्रम में स्थान में एक उप-मिलीसेकंड क्रम पर उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ वैश्विक cortical सूचना संसाधन की जांच करने का अवसर प्रदान करता है ।

Introduction

अनुभूति व्यापक मस्तिष्क नेटवर्क भर में तंत्रिका पहनावा के समंवय की आवश्यकता है, विशेष रूप से neocortex है कि अच्छी तरह से मनुष्यों में विकसित की है और उच्च संज्ञानात्मक व्यवहार में शामिल माना जाता है । हालांकि, कैसे neocortex इस संज्ञानात्मक व्यवहार प्राप्त तंत्रिका विज्ञान क्षेत्र में एक अनसुलझे मुद्दा है । पतले, लचीले electrocorticographic (ECoG) इलेक्ट्रोड के हाल के विकास बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि1से स्थिर रिकॉर्डिंग के संचालन में सक्षम बनाता है । फुजी और सहकर्मियों ने समूल वानरों के लिए एक सम्पूर्ण cortical ECoG सरणी विकसित की है2,3. सरणी लगातार लगभग पूरे पार्श्व प्रांतस्था, पश्चकपाल पोल से लौकिक और ललाट डंडे को शामिल किया गया है, और एक शॉट में पूरे cortical तंत्रिका गतिविधि कब्जा । हम आगे आम marmoset4,5में आवेदन के लिए इस प्रणाली को विकसित किया है, आनुवंशिक manipulability6,7के साथ एक छोटी सी, नई दुनिया बंदर । इस जानवर अन्य प्रजातियों की तुलना में कई फायदे हैं । दृश्य, श्रवण, somatosensory, मोटर, और इस प्रजाति के ललाट cortical क्षेत्रों पहले से मैप किया गया है और मानव और मकाक8,9में एक ही क्षेत्रों के लिए बुनियादी मुताबिक़ संगठन है की सूचना दी, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. उनके दिमाग चिकनी हैं, और सबसे पार्श्व cortical क्षेत्रों प्रांतस्था की सतह को उजागर कर रहे हैं, जो मकाक में ECoG के साथ उपयोग करने के लिए कठिन है । इन सुविधाओं के आधार पर marmoset electrocorticographic अध्ययन के लिए उपयुक्त है । इसके अलावा, marmosets सामाजिक व्यवहार प्रदर्शन और मानव सामाजिक व्यवहार17के एक उंमीदवार मॉडल के रूप में सेवा करने का प्रस्ताव किया गया है ।

इस प्रोटोकॉल एक आम marmoset में प्रांतस्था की पूरी पार्श्व सतह पर ECoG सरणी के एक एपीड्यूरल आरोपण प्रक्रिया का वर्णन । यह एक के लिए बड़े पैमाने पर cortical गतिविधि की निगरानी करने का अवसर प्रदान करता है रहनुमा cortical तंत्रिका विज्ञान, सहित संवेदी, मोटर, उच्च संज्ञानात्मक, और सामाजिक डोमेन ।

Protocol

इस प्रोटोकॉल 6 आम marmosets पर प्रदर्शन किया गया है (4 पुरुषों, 2 महिलाओं; शारीरिक वजन = 320-470 g; आयु = 14-53 माह) । सभी प्रक्रियाओं प्रयोगशाला पशुओं की देखभाल और उपयोग के लिए स्वास्थ्य दिशानिर्देश के राष्ट्रीय संस्थानों की सिफारिशों के अनुसार किए गए थे । प्रोटोकॉल आरआईकेईएन एथिकल कमेटी द्वारा अनुमोदित किया गया था (सं. H28-2-221 (3)). सभी शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं संज्ञाहरण के तहत प्रदर्शन किया गया, और सभी प्रयासों के रूप में अच्छी तरह से उनकी परेशानी का इस्तेमाल जानवरों की संख्या को कम करने के लिए किए गए थे.

1. तैयारी

  1. प्रत्येक व्यक्ति के मस्तिष्क के एक संरचनात्मक चुंबकीय अनुनाद छवि (एमआरआई) प्राप्त करें । यह एक marmoset ब्रेन एटलस और कंप्यूटर टोमोग्राफी (सीटी) के साथ पंजीकरण के माध्यम से इलेक्ट्रोड पदों की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा ।
  2. ECoG सरणी की तैयारी: एक स्वनिर्धारित मल्टीचैनल ECoG सरणी (आंकड़ा 1a) तैयार करें । एक 96ch ECoG सरणी दो चादरें के साथ ३२ और ६४ इलेक्ट्रोड के होते हैं । मस्तिष्क के आकार में व्यक्तिगत मतभेदों को समायोजित करने के लिए, ECoG सरणी एक लचीला हाथ है । हाथ लौकिक ध्रुव को कवर कर सकते हैं, व्यक्तिगत मस्तिष्क आकार पर निर्भर करता है । ECoG इलेक्ट्रोड और एक ही दिशा का सामना करना पड़ जमीन इलेक्ट्रोड के विपरीत का सामना करना पड़ संदर्भ इलेक्ट्रोड प्लेस.
    1. एक संबंधक मामले के साथ ECoG सरणी इकट्ठा (आंकड़ा 1b) और संबंधक की सील अंतराल (चित्रा 1C) एक्रिलिक गोंद का उपयोग करने के लिए शल्य चिकित्सा के दौरान तरल के प्रवाह को रोकने के । ईथीलीन ऑक्साइड गैस के साथ सरणी निष्फल ।
  3. उपकरणों को तैयार और निष्फल ।
    नोट: इस्तेमाल सभी उपकरणों सामग्री की तालिकामें सूचीबद्ध हैं ।

2. ECoG सरणी का आरोपण

नोट: भोजन और तरल पदार्थ से अधिक 4 एच सर्जरी करने से पहले की घूस ले लो । निष्फल दस्ताने और उपकरणों का उपयोग कर अपूतित तकनीक के साथ सभी सर्जिकल कदम प्रदर्शन ।

  1. पूर्व प्रत्यारोपण प्रक्रियाओं
    1. इंट्रामस्क्युलर (आइएमएस) ketamine के इंजेक्शन (15 मिलीग्राम/5 मिनट के बाद marmoset में संज्ञाहरण के लिए प्रेरित आइएमएस atropine (०.०८ मिलीग्राम/
    2. Anesthetize और isoflurane का उपयोग संज्ञाहरण बनाए रखने (1-3% ऑक्सीजन का एक मिश्रण के साथ पतला/नाइट्रस ऑक्साइड) जानवर की शारीरिक स्थिति पर निर्भर करता है, जो लगातार निगरानी की जानी चाहिए. सुनिश्चित करें कि हृदय की दर 130-180 BPM और निगरानी शरीर का तापमान और धमनी रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (SpO2) लगातार पशु की हालत ंयायाधीश है ।
    3. कतरनी और एक बाल हटानेवाला के साथ पशु के सिर के ऊपर दाढ़ी । पूरी तरह से कुल्ला बालों को गीला धुंध के साथ त्वचा को हटाने क्रीम, या यह त्वचा को नुकसान का कारण होगा ।
    4. प्रशासन एक एंटीबायोटिक (cefovecin; 16 मिलीग्राम/केजी एस॰सी॰), antihypertensive (furosemide; २.० मिलीग्राम/केजी आइएमएस), और antihemorrhagic (carbazochrome सोडियम sulfonate हाइड्रेट; ०.२ मिलीग्राम/आइएमएस) ।
    5. एक stereotaxic फ्रेम पर जानवर रखें । इस समय, कान सलाखों के लिए 2% lidocaine जेली लागू करें और आंखों के लिए नेत्र मरहम सूखापन और पश्चात दर्द को रोकने के लिए ।
    6. आयोडीन समाधान के साथ शल्य क्षेत्र को संक्रमित और निष्फल पर्दे के साथ इसे कवर किया । त्वचा चीरा के स्थान पर 2% lidocaine जेली लागू करें ।
  2. आरोपण प्रक्रिया
    1. Incise त्वचा के बारे में 4 सेमी एक स्केलपेल के साथ खोपड़ी के midline के माध्यम से । जब तक शल्य क्षेत्र के सभी उजागर है एक curette के साथ खोपड़ी से लौकिक मांसपेशी अलग । खोपड़ी की सतह पर ऊतकों को साफ और दबाव रक्तस्तम्भन के साथ पूरी तरह से रक्तस्राव को रोकने के लिए, और हड्डी मोम के साथ, यदि आवश्यक हो । गीला धुंध के साथ त्वचा और मांसपेशियों के किनारे लपेटें । धुंध रखें सर्जरी के दौरान गीला ।
    2. ललाट पोल के किनारे पर सरणी के ललाट किनारे जगह है । craniotomy, slits, और एक बाँझ पेंसिल के साथ खोपड़ी पर छेद के लिए एक योजना बनाई क्षेत्र चिह्नित करें । craniotomy स्थान सरणी (चित्रा 2) के डिजाइन पर निर्भर करेगा ।
    3. 1 चिह्न के साथ craniotomy ड्रिल, के रूप में चित्रा 2में दिखाया गया है । जबकि हड्डी ड्रिलिंग, काटने के किनारे पर हवा उड़ा सर्जन के लिए एक स्पष्ट दृश्य बनाए रखने के लिए । अगले, निशान 2 के चारों ओर सभी तरह की हड्डी में कटौती, के रूप में हड्डी टुकड़ा अभी भी केंद्र में बाडी से जुड़ा होगा । एक किनारे से धीरे से टुकड़ा उठा और एक रंग के साथ बाडी बंद छील । यह प्रक्रिया धीरे और ध्यान से आयोजित किया जाना चाहिए, या यह बाडी आसानी से फाड़ देगा ।
      1. हड्डी के टुकड़े से हड्डी युक्तियां निकालें और गीला धुंध के साथ टुकड़ा लपेटो, के रूप में इस टुकड़े सरणी प्रत्यारोपण के बाद लौट जाएगा ।
    4. आरेख 2में दर्शाए अनुसार craniotomy 3 और 4 निष्पादित करें । ये क्रमशः orbitofrontal और पश्चकपाल क्षेत्रों में इलेक्ट्रोड के सम्मिलन की अनुमति देते हैं.
    5. चित्र 2में दर्शाए अनुसार मार्क 5 पर ड्रिल slits । ये slits सरणी के परीक्षा की अनुमति के लिए सुनिश्चित करें कि यह ठीक से डाला गया है ।
    6. अब बाडी को भी उजागर किया जाएगा । खारा के साथ क्षेत्र धो और दबाव रक्तस्तम्भन और एक जिलेटिन स्पंज के साथ खून बह रहा है, यदि आवश्यक हो तो बंद करो । खुले craniotomy के किनारे किसी curette या बोन rongeur से सफाई करना पड़ सकता है ।
    7. slits ( चित्रा 2में 6 के रूप में चिह्नित) जिसमें संदर्भ इलेक्ट्रोड रखा जाता है बनाओ । संदर्भ इलेक्ट्रोड एपीड्यूरल अंतरिक्ष में विपरीत पार्श्व ज्ञानेंद्रिय और पश्चकपाल क्षेत्रों में रखें । स्थिति विशिष्ट प्रयोगात्मक आवश्यकताओं के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए ।
    8. एक १.० mm पेंच के साथ कनेक्टर के प्रत्येक स्टेम के आसपास चार बिंदुओं पर पेंच छेद ड्रिल ( चित्रा 2में काटता है) । बाडी मैटर को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए खोपड़ी के नीचे एक रंग डालें । ये छिद्र खोपड़ी के ओर्थोगोनल होने चाहिए । फिर, झांकना शिकंजा (१.४ x २.५ mm) लंगर के रूप में स्थापित करने के लिए खोपड़ी के लिए संबंधक ठीक ।
    9. एपीड्यूरल स्थान में ECoG सरणी संमिलित करें । सरणी को दबाए रखने के लिए flathead संदंश का उपयोग करें ।
      नोट: सरणी झुकने के बिना डाला जाना चाहिए । यदि सरणी तुला है, तो खोपड़ी और बाडी के बीच एक रंग डालने के द्वारा एक उपयुक्त स्थान बनाएं । झुकने मस्तिष्क के अपेक्षाकृत छोटे आकार के कारण होता था, तो कुछ इलेक्ट्रोड से काट दिया ।
    10. एक दंत एक्रिलिक के साथ संदर्भ और जमीन इलेक्ट्रोड को ठीक करें । एपीड्यूरल स्थान और कपाल सतह पर जमीन इलेक्ट्रोड में संदर्भ इलेक्ट्रोड रखें । दोनों संपर्कों को खोपड़ी का सामना करना चाहिए ।
    11. हड्डी टुकड़ा वापस रखो और शिकंजा पर दंत एक्रिलिक के साथ खोपड़ी के लिए कनेक्टर और सिर के बाद ठीक ।
    12. सीवन माथे और पीछे सिर पर 6-0 नायलॉन के साथ त्वचा, और त्वचा बंद करने का उपयोग कर संबंधक के पक्ष को त्वचा को ठीक ।
  3. प्रत्यारोपण के बाद प्रक्रियाओं
    1. stereotaxic फ्रेम से पशु निकालें । सुनिश्चित करें कि पशु गर्म रखा है और निंनलिखित चरणों के दौरान ऑक्सीजन के साथ प्रदान की है ।
    2. सर्जरी के तुरंत बाद, meloxicam के साथ पशु इंजेक्षन (०.३ मिलीग्राम/आइएमएस) पश्चात के दर्द को कम करने के लिए । प्रशासन एक विरोधी भड़काऊ corticosteroid (डेक्समेतएसॉनी; २.० मिलीग्राम/kg आइएमएस) और चमड़े के नीचे अर्क (स्तनपान कराने वाली घंटी के समाधान; ५.० एमएल), सहित famotidine (०.५ मिलीग्राम/gastroprotectant) के रूप में ।
      नोट: स्टेरॉयड के साथ एनएसएआईडी का एक समवर्ती उपयोग जठरांत्र साइड इफेक्ट के लिए एक संभावित है.
    3. पशु (हृदय गति और SpO2 द्वारा पुष्टि) बरामद कर लिया है के बाद, महत्वपूर्ण हस्ताक्षर निगरानी हटाने और 2-3 दिनों के लिए आईसीयू में पशु हस्तांतरण ।

3. पश्चात उपचार

नोट: यह आमतौर पर सर्जरी से पूरी तरह से ठीक करने के लिए पशुओं के लिए 5 दिन लगते हैं ।

  1. मस्तिष्क की सूजन को रोकने के लिए, प्रशासन विरोधी भड़काऊ corticosteroid डेक्समेतएसॉनी (२.० मिलीग्राम/सर्जरी के बाद पहले दिन एक दिन में दो बार । फिर, खुराक को कम करने के लिए १.५ मिलीग्राम/kg दिन में दो बार दूसरे और तीसरे दिन, और चौथे दिन पर एक दिन में दो बार 1 मिलीग्राम/।
  2. प्रशासन दर्द राहत (meloxicam; ०.१ मिलीग्राम/मौखिक; दिन में एक बार) और एक antihemorrhagic (carbazochrome सोडियम sulfonate हाइड्रेट; ०.२ मिलीग्राम/आइएमएस एक दिन में दो बार) सर्जरी के बाद 5 दिनों के लिए ।
    नोट: हमारे मामले में, सर्जरी के बाद 1-2 दिन, कुछ marmosets (6 में से 3) कम सक्रिय और उल्टी हो गया । यह एक खून का थक्का के कारण बढ़ी intracranial दबाव की वजह से किया गया हो सकता है । जब marmosets इन लक्षणों को प्रस्तुत किया, हम सिर को फिर से खोल और सामांय संज्ञाहरण (alfaxalone) के तहत थक्का हटा दिया । यदि आरोपण के दौरान ECoG सरणी का कोई झुका हुआ नहीं था, तो सरणी के बीच की रिक्ति में रक्त का थक्का होने की संभावना थी और जहाँ हड्डी का टुकड़ा लौटाया गया था. इस मामले में, रक्त का थक्का एक कैथेटर का उपयोग कर अंतरिक्ष में खारा चलाकर दूर धोया जा सकता है । इस प्रक्रिया को आमतौर पर पशु में वसूली की ओर जाता है ।
  3. इलेक्ट्रोड स्थानों की पहचान
    1. लगभग 1 सप्ताह सर्जरी के बाद, एक कंप्यूटर टोमोग्राफी प्रदर्शन (सीटी) पशु के सिर के स्कैन ।
      नोट: यह एक अच्छा मौका है अगर संकेत ठीक से दर्ज किया जा सकता है की जांच करने के लिए है । कनेक्टर मामले खोलें और वे मौजूद हैं, तो किसी भी रक्त के थक्के को हटा दें ।
    2. टी 2-भारित एमआरआई stereotaxic के लिए संरेखित करें अफनी सॉफ्टवेयर18 (https://afni.nimh.nih.gov) (चित्रा 3ए) का उपयोग निर्देशांक । अफनी (चित्र बी) के साथ टी-2 भारित संरचनात्मक चुंबकीय अनुनाद छवियों के लिए सीटी छवि संरेखित करें । अफनी और19चींटियों के साथ एमआरआई (चित्रा 3सी) के लिए एक marmoset ब्रेन एटलस रजिस्टर ।

Representative Results

पूरे-cortical ECoG सरणी एक साथ एक गोलार्द्ध की संपूर्णता से ंयूरॉन गतिविधि पर कब्जा कर सकते हैं । चित्रा 4 एक जाग marmoset में कई श्रवण क्षेत्रों से श्रवणीय पैदा की क्षमता (AEPs) के उदाहरण से पता चलता है. ECoG रिकॉर्डिंग निष्क्रिय सुन स्थितियों में आयोजित किया गया । प्रत्येक marmoset श्रवण उत्तेजनाओं, जो आवृत्ति के 20 प्रकार के साथ यादृच्छिक शुद्ध टन के शामिल करने के लिए उजागर किया गया था । फिर, हम औसत ECoGs टन की शुरुआत के साथ गठबंधन द्वारा AEPs की गणना । विभिंन तरंग रूपों कम और उच्च श्रवण क्षेत्रों, जो इंगित करता है कि हमारे ECoG सरणी के स्थानिक संकल्प विभिंन cortical क्षेत्रों में विभिंन जानकारी के प्रसंस्करण पर कब्जा कर सकते है से मनाया गया ।

Figure 1
चित्रा 1: एक ECoG सरणी की तैयारी । (एक) ३२ और ६४ ECoG arrays (नीचे बाएं और दाएं), एक संबंधक मामले (ऊपर बाएं), और एक सामने के लिए रिकॉर्डिंग सिस्टम के लिए अंत (ऊपर सही) । प्रत्येक सरणी के "G" और "R", क्रमश: ग्रांड और संदर्भ इलेक्ट्रोड का संकेत देते हैं । () इकट्ठे ECoG सरणी । () सभी अंतराल (लाल आयत) को सील कर देना चाहिए । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: craniotomy का एक उदाहरण । () पतली धूसर और मोटी काली रेखाएं ECoG सरणी की रूपरेखा और craniotomy के योजनाबद्ध क्षेत्र, क्रमशः इंगित करती हैं. पार लंगर छेद करने के लिए अनुरूप । वृत्तित संख्या ड्रिलिंग के क्रम को इंगित करती है । () craniotomy की एक उदाहरण सीटी छवि । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3: प्रत्येक इलेक्ट्रोड के स्थानीयकरण. () टी 2-भारित एमआरआई, (बी) सीटी, और (सी) एटलस पर इलेक्ट्रोड स्थानों । इस पांडुलिपि में प्रयुक्त एटलस Hashikawa-एटलस20पर आधारित वुडवर्ड 3-डी संस्करण है, जो एमआरआई-cytoarchitectual का नक्शा है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: श्रवण क्षमता पैदा की उदाहरण । () बंदर जे के श्रवण क्षेत्र () AEPs के उदाहरण. विभिंन श्रवण क्षेत्रों में स्थित इलेक्ट्रोड अलग लहर रूपों दिखा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

9:00 a.m. तैयारियां शुरू
10:00 a.m. Incise त्वचा
खोपड़ी के एक्सपोजर (10 मिनट)
Craniotomy (30 min)
11:00 a.m. सरणी संमिलित करना प्रारंभ करें
सरणी संमिलित करें (६० min)
12:30 बजे बंद त्वचा

तालिका 1: सर्जरी के समय पाठ्यक्रम की सिफारिश की ।

Discussion

सफल प्रत्यारोपण के लिए, पशुओं के पहले और सर्जरी के बाद पर्याप्त पोषण के साथ प्रदान किया जाना चाहिए । लघु ऑपरेटिंग समय भी है जानवर वसूली का अनुकूलन महत्वपूर्ण है । तैयारियां सर्जरी से पहले एक दिन में समाप्त हो जाना चाहिए । ऑपरेटिंग समय को कम करने के लिए, अन्य प्रयोगात्मक प्रयोजनों के लिए समाप्त जानवरों में इलेक्ट्रोड सरणी प्रविष्टि के साथ पिछले craniotomy प्रशिक्षण की सिफारिश की है. तालिका 1 इस प्रोटोकॉल के लिए समय पाठ्यक्रम का एक उदाहरण दिखाता है ।

हम संज्ञाहरण प्रक्रिया और बाद में एक मामले पर ऑपरेटिव उपचार के आधार पर संशोधित किया । इस वीडियो प्रोटोकॉल में, पशुओं anesthetized थे और isoflurane और सांस इंटुबैषेण के माध्यम से दिया ऑक्सीजन का एक मिश्रण का उपयोग कर बनाए रखा । Isoflurane sevoflurane के साथ प्रतिस्थापित किया जा सकता है, और सांस इंटुबैषेण एक मुखौटा के साथ प्रतिस्थापित किया जा सकता है । अन्य मामलों में, हम ketamine और medetomidine के एक मिश्रण के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन के साथ जानवरों anesthetized. इस मामले में, पशु शुरू में butorphanol के साथ बेहोश थे (०.२ मिलीग्राम/आइएमएस), और शल्य चिकित्सा संज्ञाहरण ketamine के मिश्रण के साथ प्राप्त किया गया था (30 मिलीग्राम/kg आइएमएस) और medetomidine (०.३५ मिलीग्राम/आइएमएस) ।

क्योंकि ECoG सीधे बिजली के क्षेत्रों में परिवर्तन रिकॉर्ड, अपने लौकिक संकल्प रिकॉर्डिंग प्रणाली द्वारा सीमित है । हमारे रिकॉर्डिंग प्रणाली के अधिकतम समय संकल्प 30 kHz है. हम आम तौर पर एक 1 kHz नमूना दर पर संकेतों का नमूना है और इस पाया है संवेदी/मोटर जानकारी के निष्कर्षण के लिए पर्याप्त है ।

स्थानिक संकल्प इलेक्ट्रोड डिजाइन पर निर्भर है । इस प्रोटोकॉल में, प्रत्येक इलेक्ट्रोड संपर्क ०.८ मिमी व्यास में था और २.५ मिमी की एक अंतर इलेक्ट्रोड दूरी था. हम अलग अनुश्रवण क्षेत्रों में स्थित तीन इलेक्ट्रोड से अलग waveforms मनाया और २.५ मिमी (ch18, ch19, 4 चित्रामें ch20) द्वारा अलग किया. इस प्रकार, हमारे इलेक्ट्रोड के स्थानिक संकल्प २.५ मिमी से कम होने का अनुमान है. कुछ मामलों में, इलेक्ट्रोड संपर्क अधिक निकटता से एक दूसरे के लिए स्थित थे । इन मामलों में, स्थानिक संकल्प महीन था ।

हम सफलतापूर्वक अच्छी गुणवत्ता के साथ लंबी अवधि, न्यूरॉन संकेत दर्ज की गई. एक मामले में, संबंधक और दंत एक्रिलिक खोपड़ी से अलग थे, और इलेक्ट्रोड सर्जरी के बाद 4 महीने टूट गया था । इस ऊतक के कारण रक्त की वृद्धि की वजह से सर्जरी के दौरान दंत एक्रिलिक और खोपड़ी के बीच समाहित किया जा रहा था । एक अन्य marmoset प्रयोगात्मक आवश्यकता के कारण 5 महीने सर्जरी के बाद समाप्त किया गया था । चार जानवरों अभी भी प्रयोगों में भाग ले रहे हैं (1 साल, 7 महीने, 4 महीने, और सर्जरी के बाद 4 महीने, क्रमशः).

ECoG arrays आमतौर पर मनुष्य और मकाक में अवदृढ़तानिकी अंतरिक्ष में प्रत्यारोपित कर रहे हैं । हालांकि, कम इनवेसिव एपीड्यूरल प्रत्यारोपण अधिक marmosets के लिए अनुकूल हैं, क्योंकि वे नाजुक जानवर हैं । marmosets की पतली बाडी मैटर ने हमें हाई-फ्रीक्वेंसी ब्रेन सिग्नल्स पर नजर रखने की इजाजत दी, भले ही ECoG सरणी को बाडी पर प्रत्यारोपित किया गया हो । एपीड्यूरल आरोपण के नुकसान में से एक एक sulcus के भीतर midline प्रांतस्था और किसी भी प्रांतस्था तक पहुंचने में कठिनाई है । इन cortices निकट बाडी मामले का चीरा की आवश्यकता है । इसके अलावा, क्योंकि ECoG arrays सतह इलेक्ट्रोड हैं, यह cortical गहराई के संदर्भ में संकेत स्रोत निर्दिष्ट करने के लिए मुश्किल है । प्रांतस्था में सटीक जानकारी संसाधित करने के लिए समझने के लिए, यह अन्य विधियों, जैसे गहराई इलेक्ट्रोड या ऑप्टिकल इमेजिंग शामिल करने के लिए आवश्यक है । इन सीमाओं के बावजूद, हमारे विधि cortical सूचना प्रसंस्करण में नई अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, संवेदी एजेंसी ललाट और संवेदी क्षेत्रों के बीच तेजी से बातचीत के माध्यम से उभरने के लिए माना गया है; हालांकि, उनके तंत्र यह तेजी से, बड़े पैमाने पर, cortical जानकारी के प्रवाह के बाद से स्पष्ट नहीं रह विधि यहां प्रस्तुत बिना निगरानी मुश्किल है ।

Disclosures

एमके पूरे पर एक पेटेंट के लिए आवेदन कर रहा है-cortical ECoG सरणी वह इस प्रोटोकॉल में इस्तेमाल किया है (No. 2018-210975) ।

Acknowledgments

हम पशु देखभाल, प्रशिक्षण, और जाग रिकॉर्डिंग प्रदान करने के लिए यूरी Shinomoto धंयवाद । ECoG arrays द्वारा निर्मित किया गया सीआईआर-टेक (www.cir-tech.co.jp) । इसके अलावा, हम अंग्रेजी भाषा संपादन के लिए संपादन (www.editage.jp) शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । इस कार्य के लिए एकीकृत Neurotechnologies द्वारा ब्रेन मैपिंग द्वारा समर्थित रोग अध्ययन (ब्रेन/, जापान एजेंसी फॉर मेडिकल रिसर्च एंड डेवलपमेंट (एमएड) (JP18dm0207001), उपन्यास विज्ञान पहलों के लिए केंद्र की मस्तिष्क विज्ञान परियोजना ( CNSI), राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान संस्थान (NINS) (BS291004, महात्मा), और जापान सोसायटी द्वारा विज्ञान के संवर्धन के लिए (JSPS) KAKENHI (JP17H06034, महात्मा) ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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, 1x2 teeth Outocrave
Bone Curette Outocrave
Micro spatura Fine Science Tools Inc. 10091-12 Outocrave
Needle Holders, 12.5 cm, Curved, Smooth Jaws World Precision Instruments 14132 Outocrave
Vessel Dilator, 12 cm, 0.1 mm tip Fine Science Tools Inc. 18131-12 Outocrave
Vessel Dilator, 12 cm, 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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जीर्ण-cortical Electrocorticographic सरणी के आम Marmoset में पुरानी आरोपण
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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).More

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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