드라이 비-침략 적 멀티 채널을 사용 하 여 마우스에 비주얼 갖는 잠재적인 녹음 두 피 뇌 파 센서
Summary
우리는 비-침략 적, 변형, 그리고 재사용 가능한 드라이 타입 16 채널 EEG 센서를 설계. 이 종이 생산 신호 비주얼 갖는 잠재력 (VEP)의 처리를 제안 된 뇌 파 전극 건조 비-침략 적 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여 마우스 두 피 측정 신호 전체 프로세스를 설명 합니다.
Abstract
실험실 쥐와 두 피 뇌 파 연구 환경, 우리는 플런저 스프링 배럴 구조 면과 금속에서 발생 하는 기계적 힘 때문에 비-침략 적, 변형, 그리고 다시 사용할 수 있는 드라이 타입 16 채널 EEG 센서 설계 재료입니다. VEP 응답에는 vivo에서 마우스에서 획득을 위한 전체 프로세스 4 단계로 구성 됩니다: (1) 센서 어셈블리, (2) 동물 준비, VEP (3) 측정, 및 (4) 신호 처리. 이 종이 VEP 응답 submicro 전압 신호 해상도와 여러 생쥐에서의 대표적인 측정와 하위 수백 밀리초 시간 해상도 제공합니다. 제안된 된 방법에 비해 더 편리 하 고 안전은 이전에 보고 된 다른 동물 뇌 파 인수 방법, 신호 대 잡음 비율을 강화 하는 방법을 자유롭게 동물 이동로이 기술을 적용 하는 방법 등의 문제 남아 있다. 제안된 된 방법 쉽게 사용 가능한 리소스를 활용 하 고 만족 스러운 신호 품질 반복적인 VEP 응답을 보여 줍니다. 따라서,이 메서드 경도 실험 연구 및 비-침략 적 패러다임을 이용 하는 믿을 수 있는 변환 연구 활용 될 수 있습니다.
Introduction
치 매 퇴행 성 뇌 질환 환자 수가 치 매, 알츠하이머병, Parkinsonian 증후군, 그리고 스트로크는 노후화 인구와 증가 수명 증가 같은이 질병의 장기 사회 부담이 또한1,2,3증가. 또한, 정신 분열 증, 자폐증, 등 대부분 neurodevelopmental 질병, 인지 및 행동 장애 환자의 인생2,,34에 영향을 함께 제공 됩니다. 이러한 이유로, 연구원은 진단, 예방, 병 적인 이해, 장기 관측 및 뇌 질환의 치료를 개선 하기 위해 고군분투 하고있다. 그러나, 문제가 남아 두뇌의 복잡성과 한다 질병 병 리에서 형태소 분석. 변환 연구 기초 연구는 짧은 시간 내, 저렴 한 비용, 그리고 신경 과학 분야5 에서에서 높은 성공률 임상 응용 프로그램 전송 수 있기 때문에 솔루션을 식별 하는 데 유망한 도구가 될 수 있습니다. 6,7. 변환 연구의 또 다른 목표는 인 간에 대 한 동일한 방법에 대 한 비교를 허용 하는 동물에 비-침략 적 실험 방법 인간 주제에 적용을 살펴보는 것입니다. 이러한 조건이 비-침략 적 동물 준비 방법 개발에 대 한 여러 가지 중요 한 요구를 끌고있다. 한 가지 방법은 electroencephalography (뇌 파)는 대뇌 피 질의 뇌 연결 및 활동 높은 시간 분해능으로 2 차원적으로 계시 하 고는 비-침략 적 프로토콜에서 혜택입니다. 이벤트와 관련 된 잠재적인 기록 (ERP) 뇌 파를 활용 하는 전형적인 실험 패러다임 중 하나입니다.
수많은 이전 연구 고용된 비-침략 적 뇌 파 방법 침략 적 방법와 같은 임 플 란 트 나사와 극 형식 전극, 반면 인간 주제를 대상으로 동물 연구8,,910 에서 사용 된 , 11 , 12. 신호 품질과 이러한 메서드의 특성은 센서 배치의 침입에 크게 의존. 대 한 성공적인 변환 연구, 인간의 연구13에 사용한 것과 동물 연구에 대 한 동일한 조건을 사용 하 여 강조 하는 가너. 그러나 동물을 사용 하 여 기본 연구,, 비-침략 적 뇌 파 방법론 되어 있습니다 하지. 실험실 쥐에 초점을 맞추고 비-침략 적 두 피 뇌 파 센서 시스템을 사용 하 여 새로운 접근 방식을 인 간에 대 한 비-침략 적 패러다임에 적용 될 수 있는 변환 연구에 대 한 안정적이 고 효율적인 도구 것입니다.
다 수의 마우스 뇌 파 연구의 PCB의 상용화 방법을 이끄는 (인쇄 회로 기판) 기반 멀티 채널 전극14,,1516. 그들은 침략 적 방법을 채택, 그들은 채널 (3-8), 대규모 두뇌 역학 관찰 하기 어렵게 만든 수가 제한 했다. 또한, 응용 프로그램 그들의 침입 및 높은 비용에 의해 제한 될 수 있습니다. 또 다른 연구, KIST (한국 과학 및 기술) 40 채널 구체의 기반 박막 전극 개발 하 고 마우스의 두개골17,,1819,20에 그것을 연결 . 이 작품 인수 마우스 뇌 파 채널의 가장 높은 번호. 그러나 그것은,, 기계적으로 약하고 쉽게 재사용; 따라서, 선도 약화 신호를 가능 하 게 한 면역 반응에 의해 발생 하는 장기 관측에 적합 했다. 한편, Troncoso 및 Mégevand 획득 감각 evoked 가능성 (9 월) 설치류의 두개골에 천공된 (PMMA, 아크릴 유리) Poly(methyl methacrylate) 그리드21,22 에 의해 보안 32 스테인리스 전극 , 23. 그들의 높은 신호 품질에도 불구 하 고 전극은 기계적으로 유연 하 고 부드러운; 따라서, 그들은 여러 실험에 적용 되 고 어려움을 했다. 또한,이 방법은 여전히 최소한 침략 적 이었다. 이러한 방법은 좋은 신호 품질을 제공 하지만 마우스의 두개골의 표면적이 제한, 따라서 전극의 수는 스테인리스 극 형 전극 사용 하 여 제한. 마우스에 대 한 이전 뇌 파 연구의 숫자 몇 가지 제한 했다. 이 연구에서 우리는 비-침략 적 드라이 타입 멀티 채널 센서를 사용 하 여 전 임상 변환 연구에 적용 가능한 뇌 파 측정 하는 새로운 방법을 보여줍니다.
이전 동물 뇌 파 방법론 동물 준비, 침해, 높은 비용, 낭비, 및 약한 기계적 강도의 본질적인 복잡성을 포함의 한계를 극복 하기 위해 우리는 전시 하는 새로운 전극 개발 하고자 유연성, 건식 상태, 다중 채널 기능, 비-침해, 및 재사용. 다음 프로토콜에서 마우스 두 피 건조, 비-침략 적, 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여에 비주얼 갖는 잠재력 (VEP) 녹음을 측정 하는 과정을 설명 합니다. 이 방법은 따라서 공학 분야에서 동물 실험으로 진입 장벽을 낮추는 쉽게 사용할 수 있는 리소스를 사용 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리 첫째 복잡 한 수술 과정을 최소화 하 여 실용성을 우선 순위는 센서의 디자인에 집중. 변형 뇌 파 센서는 16 핀을 이루어져 있다: 녹음, 한 지상, 및 마지막 한 14 참조 전극. 각 전극 플런저-봄-배럴 구조, 그래서 그들은 곡선과 부드러운 마우스의 두 피에서 균일 하 고 안정적인 신호 수집을 용이 하 게 전극의 접촉면에 deformability를 적용 하는 있다. 동물의 복지를 고려 하 고 우리는 스프링 힘에…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 GIST 연구소 (GRI), 2017 년에서 GIST 제공한 교부 금을 통해 GIST-대학원생 연구 협업 프로젝트 부분에 지원 했다. 또한 연구 그랜트 (NRF-2016R1A2B4015381)의 국립 연구 재단 (NRF) (MEST), 한국 정부 및 한국 뇌 연구원 과학의 부, 정보 통신, 및 미래 투자를 통해 KBRI 연구 프로그램을 자금 지원 계획 (17-BR-04).
Materials
| Ketamine 50 Inj. (Vial) | Yuhan | – | Ketamine HCl 57.68 mg |
| Zoletil 50 Inj. | Virbac | – | Tiletamina 125 mg/ Zolazepam 125 mg |
| Rompun 2% Inj. | BAYER | – | Xylazine hydrochloride 23.32mg/mL |
| Hycell solution 2% | Samil | – | Hydroxypropylmethylcellulose 20 mg |
| Puralube Vet Ointment 3.5 mg | Pharmaderm | – | |
| Saline solution Inj. | JW Pharmaceutical | – | NaCl 9 g/1000 mL |
| Veet Hair Removal Cream – Legs & Body – Sensitive Skin | Reckitt Benckiser | – | depilatory |
| Skins – Surgical Skin Marker | Surgmed | S-3000 | STERILE – Multi-Tip Fine Marker with ruler and label set |
| Stainless Steel Micro Spatulas | HEATHROW SCIENTIFIC | HS15907 | One Round Flat End, 2L x 5/16W" |
| cotton swap | |||
| Stereotaxic, Desktop Digi Single | RWD Life Science | 68025 | |
| Mouse Adapter | RWD Life Science | 68010 | |
| Ear Bar for Mouse Non-Rupture | RWD Life Science | 68306 | |
| Mitsar-EEG 202-24 | MITSAR | amplifier | |
| EEGStudio EEG acquisition software | MITSAR | ||
| White flash stimulator | MITSAR | MITSAR Flash stimulator | |
| BCI2000 software | Schalk lab | ||
| g.USBamp | g.tec | 0216 | |
| g.Power-g.USBamp | g.tec | 0247 | |
| 441 style straight body Touch Proof connector | PlasticsOne | 441000PSW080001 | 441 – 000 PSW 80" (BLACK) |
| Standard probe | LEENO | SK100CSW | http://www.globalinterpark.com/detail/detail?prdNo=2114277241&dispNo=001851006012 |
| Precision engraving machine tools | TINYROBO | TinyCNC-6060C | |
| Heat shirink | 3M | FP301 |
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