Poliimid-temelli Mikroelektrod kullanarak Serbestçe Hareketli Fare Yüksek yoğunluklu EEG Kayıtlar
11 Ocak 2011
Bu makalede, cerrahi prosedürü tarif ve ultra-ince bir fare modelinde yüksek yoğunluklu Ensefalografi (EEG) elde etmek için fare kafatası poliimid tabanlı mikroelektrot dizi (PBM dizi) implantasyonu için ipuçları ele.
Merhaba, ben Mina Lee, Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Sinirbilim Merkezi'ndeki Gen Choice Laboratuvarı'ndan. Bugün, poli bazlı mikro elektrot dizisi ile kütle modelinde yüksek yoğunluklu EG'nin durumunu göstereceğiz. Prosedür, aletlerin kurulmasını, hayvanların ameliyata hazırlanmasını ve stereo toksik cerrahinin gerçekleştirilmesini içerir.
Ameliyattan sonra EEG kaydı yapacağız ve ardından verileri analiz edeceğiz. Başlayalım. Ameliyata başlamadan önce stereo toksik aletleri ve gerekli tüm malzemeleri ayarlayın.
Ortamın temiz olması gerekir. Fareyi ameliyat için hazırlayın. Bugünkü ameliyatı 17 haftalık temel altı siyah altı J 1 29 s dört S-V-J-A-E hibrit fare kullanarak göstereceğim.
25 gramdan daha ağır fareler de kullanabiliriz. Fareyi, kilogram başına 120 miligram, ketamin ve kilogram başına altı miligram içeren bir IP kokteyl enjeksiyonu ile anize edin. Farenin ameliyata devam etmek için yeterince derin anestezi aldığından emin olmak için fare kuyruğunu veya kuyruğunu hafifçe sıkıştırın.
Ameliyata başlamak için, hayvanı stereo toksik ayırıcının üzerine monte edin. Hava çubuklarını fare konektörüne tek tek yerleştirin ve sıkı hale getirin. Kafasına biraz metanol koyun ve ardından başının uzak kısmını şekillendirin.
Enjekte edin, gözlerin arasından kulaklar ve kafatası arasına kadar ön arka kesi yapın. Kesi geniş tutmak için mikro kelepçeler kullanarak faredeki cildi sıkıştırın. Sterilize edilmiş kesik takaslarla kafatasından kalan doku veya zarı çıkarın.
İşaretleme kalemini başının üzerine koyun. BMA lambda noktalarını işaretleyin. Ardından işaretleme kalemini çıkarın ve eski bir en iyi kalem kullanarak noktaları işaretleyin.
Tam işaretin üzerinde. Mesele. Film elektrodunu başınızın üzerine getirin ve kafatasına bir damla T suyu koyun.
BMA'yı, poli en iyi mikro elektro dizisinin Ontario'nun beşinci katmanının ortasına yerleştirin. Filmi medialden daha sonraya kadar su yumuşak pamuklu takaslarla dikkatlice alt edin. Tamamen kuruyana kadar birkaç dakika verin.
Bu, daha iyi yapışmaya yardımcı olur. Kalan boşlukta yağ bazlı bir kalemle üç kalem işareti yapın. Bu işaretler deleceğiniz yerlerdir.
İç kısma dokunmamak için delikleri delerken çok dikkatli olun. Üç steril hat direksiyon vidasını kafatasının üzerine yerleştirin ve sıkıca kordon altına girene kadar yerleştirin. Kalın bir sıvı, sıvı, doğru diş çimentosu karıştırın ve film elektrot vidalarını ve kafatasının geri kalanını kapatın.
Başka bir parti yapın ve elektrodu tamamen kaplamak için kullanın. Sabitlemek için vidaları tekrar açın. Unutmayın, bu adam film elektrodunun altında olmamalıdır.
Konektör düzleminin arkasına bant bulunan çift imzayı yerleştirin. Güçlü bir yapıştırıcı kullanarak kafatasının ortasına kayış olarak sert bir çubuk yerleştirin. Bugünün deneyinde, bu çubuk adımı için bir kesme çubuğunun ucunu kullanıyorum, konektör konumunu kesme noktasının ucuyla temas edene kadar geriye doğru olacak şekilde manipüle ediyorum.
Kafatası ile konektör arasındaki mesafe beş milimetreden fazla olmalıdır. Güçlü yapıştırıcı ekleyerek konektör düzlemini pamuk takasının ucuna yapıştırın. Açık alanın geri kalanını akrilik ul çimento ile kaplayın.
Çimento sertleştikten sonra, kelepçeleri çıkarın ve cildi karıştırın. Fareyi parustan çıkarın ve fazla alanı kapatın. Akrilik diş çimentosu ile çimentonun ve dikiş bölgesinin etrafına antibiyotik sodyum yedik
.Fareyi kendi kafesine yerleştirin ve iyileşme için beş günlük bir liste verin. Fareyi EEG'ye bağlayın ve ateşi çekin ve yerleşim için bir saatten fazla süre verin. Bir saatlik EEG kaydı yaptıktan sonra, poli bazlı mikro elektrot dizisine sahip bir fare modelinde yüksek yoğunluklu EEG elde etme işlemini gerçekleştirdik.
Bu prosedürü yaparken, sadece yedi mikrometre kalınlığında olduğu için elektro Tri filmini nazikçe tutmayı unutmamak önemlidir. A, elektrodu yeniden düzenlerken bir damla musluk suyu gereklidir. Bu adımı atlarsanız, elektrot kolayca döndürülebilir ve yüksek viskoziteli akrilik dişlerin filmin altına nüfuz etmediğinden emin olun.
Kayıttan sonra, farelerdeki beyin aktivitelerini net bir şekilde görselleştirmek için birkaç beyin grafiği çizmek için metamfetamin laboratuvarını kullanarak çevrimdışı analiz yapıyoruz. Bu, GBL enjeksiyonundan sonra temsili çok kanallı EEG sinyalleridir. Sol panelde, sağ panelde GBL enjeksiyonundan sonra temsili çok kanallı e sinyallerini görebilirsiniz.
Ortalama güç, zaman gecikmesi, ortalama tepe gücü ve nöbet başlangıcının ortalama olasılık haritası gibi beyin topografisi haritaları sunulmaktadır. İşte bu kadar. İzlediğiniz için teşekkürler.
Genel Bakış
Bu makale, fare kafatasına poliimid tabanlı bir mikroelektrot dizisi (PBM-dizisi) implante etme cerrahi prosedürünü göstermekte ve fare modelinde yüksek yoğunluklu EEG alımını sağlamaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Elektrofizyoloji
- Biyomedikal Mühendisliği
Arka Plan
- Yüksek yoğunluklu EEG, beyin aktivitesini incelemek için çok önemlidir.
- Poliimid tabanlı mikroelektrot dizileri, kayıt kalitesinde avantajlar sunar.
- Cerrahi teknikleri anlamak, başarılı implantasyon için esastır.
- Fare modelleri, nörobilim araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çalışmanın Amacı
- PBM-dizisi implantasyonu için ayrıntılı bir cerrahi protokol sağlamak.
- Fare üzerinde yüksek yoğunluklu EEG kayıtlarını kolaylaştırmak.
- Nörobilim araştırmalarında veri alımı yöntemlerini geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Cerrahi aletlerin hazırlanması ve hayvan anestezisi.
- Stereotaktik cerrahi tekniklerinin uygulanması.
- Ultra ince mikroelektrot dizininin dikkatli kullanımı.
- Cerrahi sonrası iyileşme ve EEG veri alımı.
Ana Sonuçlar
- Fare kafatasına PBM-dizisinin başarılı implantasyonu.
- Cerrahi sonrası yüksek kaliteli EEG kayıtları elde edildi.
- Veri analizi önemli beyin aktivite modellerini ortaya çıkardı.
- Dikkatli cerrahi tekniklerinin önemini gösterdi.
Sonuçlar
- Açıklanan prosedür, yüksek yoğunluklu EEG alımı için etkilidir.
- Mikroelektrot dizininin uygun şekilde kullanılması kritiktir.
- Bu yöntem, beyin aktivite analizinde araştırmaları ilerletebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
High-density EEG in freely moving mice enables mechanistic de-risking of neural circuit hypotheses by linking electrophysiological signatures to behavior in genetically tractable models. This approach supports target validation in neuropsychiatric drug discovery by providing quantitative, reproducible readouts of network activity relevant to disease mechanisms. The polyimide-based microelectrode array enhances signal fidelity and chronic recording capacity, improving predictive confidence in preclinical efficacy assessments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through correlation of EEG rhythms with specific behavioral states in disease-relevant models.
- Operational Value: Provides a standardized platform for functional target validation using large-scale neural activity as a phenotypic readout.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable, multivariate EEG outputs suitable for assay development in CNS drug screening programs.
- Operational Value: Supports assay standardization through chronic, reusable electrode implants that reduce inter-session variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates translational biomarker identification by aligning mouse EEG signatures with human EEG correlates in neuropsychiatric disorders.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of target engagement and circuit modulation across preclinical study phases.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis generation through lead optimization by supplying dynamic, systems-level neural data that informs target selection and compound prioritization.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing how genetic or pharmacological manipulations affect large-scale brain network dynamics.
- Screening: Delivers high-dimensional, time-resolved EEG readouts that enhance compound screening resolution beyond single-neuron or bulk measures.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via spectral power, coherence, and seizure probability metrics derived from multichannel recordings.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies by capturing EEG phenotypes predictive of clinical outcomes in epilepsy and sleep disorder models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple CNS indication programs and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target mechanism through direct observation of network-level effects.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability of EEG experiments via standardized surgical protocols and chronic implant design.
- Strategic Value: Enhances go/no-go decision quality by providing objective, systems-level efficacy data early in the discovery pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying compounds with favorable network modulation profiles before costly preclinical investment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and microelectrode handling due to the array’s ultra-thin, bifurcated structure.
- Depends on access to electrophysiology instrumentation capable of high-density signal acquisition and synchronization with behavioral monitoring.
- Necessitates standardization of postoperative care and recovery timelines to ensure consistent signal quality across animals.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains and genetic backgrounds affecting skull thickness and surgical access.
- Limited by the technical challenge of preventing fluid permeation under the film electrode during dental cement application, as noted in the protocol.
