Grabaciones de potenciales evocadas visuales en ratones usando un multicanal no invasivo seco del cuero cabelludo EEG Sensor
Summary
Hemos diseñado un sensor de 16 canales de EEG de tipo seco que es no invasivo, deformable y reutilizables. Este papel describe todo el proceso de fabricación el electrodo EEG propuesto para procesamiento de potenciales evocados visuales (VEP) de señales señales medido en un cuero cabelludo de ratón utilizando un seco sensor de EEG no invasivo de multicanal.
Abstract
Para entornos de investigación del cuero cabelludo EEG con ratones de laboratorio, se diseñó un tipo seco 16 canales EEG sensor no invasivo, deformable y reutilizables debido a la faceta estructural émbolo resorte de barril y fuerzas mecánicas resultantes de metal materiales. Todo el proceso para adquirir el VEP respuestas en vivo de un ratón consta de cuatro pasos: montaje del sensor (1), preparación (2) animal, (3) VEP medición y procesamiento de señales (4). Este papel presenta mediciones representativas de las respuestas de la VEP de varios ratones con una resolución de la señal de voltaje submicro y resolución temporal de milisegundos el cien. Aunque el método propuesto es más seguro y más conveniente en comparación con otros divulgados previamente animal métodos de adquisición de EEG, se quedan temas como cómo mejorar la relación señal a ruido y cómo aplicar esta técnica con animales en libre movimiento. El método propuesto utiliza recursos fácilmente disponibles y muestra una respuesta repetitiva del VEP con una calidad de señal satisfactoria. Por lo tanto, este método podría utilizarse para estudios experimentales longitudinales y confiable investigación traslacional explotando paradigmas no invasivo.
Introduction
Como el número de pacientes con enfermedades seniles degenerativas como demencia, Alzheimer, síndromes parkinsonianos y tiempos han aumentado con un envejecimiento de la población y una creciente esperanza de vida, la carga social a largo plazo de estas enfermedades ha también aumentó1,2,3. Además, enfermedades del neurodesarrollo más, como la esquizofrenia y el autismo, se acompañan de trastornos cognitivos y conductuales que afectan toda la vida de2,3,4 de un paciente. Por esta razón, los investigadores han estado luchando para mejorar el diagnóstico, prevención, comprensión patológica, observación de largo plazo y tratamiento de enfermedades del cerebro. Sin embargo, siguen existiendo problemas derivados de la complejidad del cerebro y las patologías de enfermedad no revelada. Investigación traslacional puede ser una herramienta prometedora para la identificación de soluciones ya que permite a la transferencia de la investigación básica a aplicaciones clínicas dentro de un marco de tiempo más corto, a un costo menor y con una tasa de éxito superior en Neurociencia campos5 ,6,7. Otro de los objetivos de la investigación traslacional es examinar la aplicabilidad en seres humanos, que requiere no invasivos abordajes experimentales en animales que permiten las comparaciones con el mismo método para los seres humanos. Estas condiciones han llevado a varias necesidades importantes para el desarrollo de métodos de preparación de animales no invasivo. Un método es la electroencefalografía (EEG), que revela la conectividad cortical cerebral y actividad representan con alta resolución temporal, y que se beneficia de un protocolo no invasivo. La grabación de potenciales relacionados con eventos (ERP) es uno de los paradigmas experimentales típicos que utilizan el EEG.
Se han utilizado numerosos anteriores estudios empleados métodos no invasivos EEG para dirigir temas de los seres humanos, mientras que los métodos invasivos, tales como implantes de tornillos y electrodos de tipo poste, en estudios con animales8,9,10 , 11 , 12. la calidad de la señal y las características de estos métodos dependen significativamente la invasividad de la colocación del sensor. Exitosa investigación traslacional, Garner destacó con las mismas condiciones para los estudios en animales como los utilizados para la investigación en humanos13. Sin embargo, para la investigación básica con animales, metodologías de EEG no invasivo no son frecuentes. Un nuevo enfoque utilizando un sistema de sensores no invasivos del cuero cabelludo EEG centrándose en ratones de laboratorio sería una herramienta confiable y eficiente para la investigación traslacional que se puede aplicar a los paradigmas no invasivo para los seres humanos, también.
Numerosos estudios de EEG del ratón condujeron la manera de comercialización de PCB (placa de circuito impreso) basado en electrodos multicanal14,15,16. Aunque adoptaron un método invasivo, tenían un número limitado de canales (3-8), que hizo más difícil observar dinámica cerebral a gran escala. Además, aplicaciones pueden ser restringidas por su invasividad y alto costo. En otro estudio de investigación, el KIST (Instituto Coreano de ciencia y tecnología) desarrolló un electrodo de película delgada basadas en poliamida de 40 canal y conectado a cráneo17,18,19,20 de un ratón . Este trabajo adquirió el mayor número de canales de EEG del ratón. Era, sin embargo, mecánicamente débil y no es fácil reutilizar; por lo tanto, era inadecuado para las observaciones a largo plazo, a una señal débil, posiblemente causada por una reacción inmune. Mientras tanto, Troncoso y Mégevand adquieren un potencial evocado sensorial (SEP) en cráneos de roedores con treinta y dos electrodos de acero inoxidable garantizados por un Poly(methyl methacrylate) (PMMA, vidrio acrílico) perforada red21,22 , 23. a pesar de su calidad de señal de alto, los electrodos fueron mecánicamente flexible y tierna; por lo tanto, tenía dificultades para ser aplicadas a múltiples experimentos. Además, este método era todavía mínimamente invasiva. Aunque estos métodos proporcionan la calidad de señal buena, la superficie del cráneo de un ratón es limitada, por lo tanto el número de electrodos es restringido usando un electrodo de acero inoxidable de tipo polo. Un número de estudios EEG previos para los ratones mostraron varias limitaciones. En este estudio, mostramos un nuevo método para la medición de EEG aplicable en investigación traslacional preclínica usando un sensor no invasivo de multicanal de tipo seco.
Con el fin de superar las limitaciones del anterior animal metodologías de EEG, que incluyó a la intrínseca complejidad de preparación animal, invasividad, alto costo, desperdicio y débil resistencia mecánica, se intentó desarrollar un nuevo electrodo que exhibe flexibilidad, tipo seco estado, capacidades multicanales, no invasividad y reutilización. En el siguiente protocolo, describimos el proceso de medición grabaciones de (VEP) potenciales evocadas visuales en un cuero cabelludo de ratón utilizando un sensor seco, no invasivo, varios canales de EEG. Este método utiliza recursos fácilmente disponibles, por lo tanto reducir la barrera a la entrada en animal de experimentación en el campo de la ingeniería biomédica.
Protocol
Representative Results
Discussion
En primer lugar nos centramos en el diseño del sensor, priorizando la practicidad reduciendo procedimientos quirúrgicos complejos. El sensor de EEG deformable se compone de dieciséis pines: catorce años de grabación, uno para la tierra y el último para electrodos de referencia. Cada electrodo tiene la estructura de barril de resorte de émbolo, que se aplica la deformabilidad en la superficie de contacto del electrodo, para facilitar la adquisición de señal homogénea y estable desde el cuero cabelludo curvado y …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado en parte por el Instituto de investigación de GIST (GRI), el proyecto de colaboración de investigación esencial-Caltech a través de una beca proporcionada por GIST en el 2017. También el apoyo de beca de investigación (NRF-2016R1A2B4015381) de la Fundación Nacional de investigación (NRF) financiado por el gobierno coreano (MEST) y por el programa de investigación básica KBRI a través de Corea cerebro Instituto de investigación financiado por el Ministerio de ciencia, TIC y futuro Planificación (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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