Kronik yaygın Marmoset bütün kortikal Electrocorticographic dizide implantasyonu
Summary
Biz bir bütün-kortikal electrocorticographic dizi sürekli korteks, şakak oksipital kutup ve frontal direkleri neredeyse tüm yan yüzeyine kapsayan ortak marmoset için geliştirdik. Bu iletişim kuralı dizinin marmoset beyin epidural uzayda bir kronik implantasyon yordam açıklanır.
Abstract
Electrocorticography (ECoG) elektrik alan potansiyelleri kronolojik zamanmekansal yüksek çözünürlüklü serebral korteks üzerinden izleme sağlar. İnce, esnek ECoG elektrot son geliştirme iletim istikrarlı kayıtları büyük ölçekli Kortikal faaliyet sağlamıştır. Biz bir bütün-kortikal ECoG dizi ortak marmoset için geliştirdik. Dizi sürekli kortikal yarımküreden, şakak oksipital kutup ve frontal Polonyalılar, neredeyse tüm yan yüzeyine kapsar ve bütün kortikal sinirsel aktivite bir çekimde yakalar. Bu iletişim kuralı dizinin marmoset beyin epidural uzayda bir kronik implantasyon yordam açıklanır. Marmosets ECoG kayıtları, bir insan ve maymunların frontal parietal ve geçici konut projeleri de dahil olmak üzere, anatomik yapılar homolog organizasyonu varlık ile ilgili iki avantajı vardır. Diğer avantaj marmoset beyin lissencephalic ve kompleksleri, beyin yüzeyine sunulan makak ECoG ile ulaşılması daha zor olan çok sayıda içerir olduğunu. Bu özelliklerin çoğu kortikal alanlarda beyin yüzeyinin altında doğrudan erişmesine izin vermek. Bu sistemi küresel kortikal bilgi ile yüksek çözünürlüklerde alt milisaniyelik siparişi zaman ve uzayda milimetre siparişi işleme araştırmak için bir fırsat sağlar.
Introduction
Biliş yaygın beyin ağlarda, insanlarda iyi gelişmiş ve daha yüksek bilişsel davranış içinde yer olduğuna inanılan özellikle yeni korteksimiz sinirsel topluluğu koordinasyon gerektirir. Ancak, nasıl yeni korteksimiz Bu bilişsel davranış elde nörolojik alan faili meçhul bir sorundur. İnce, esnek electrocorticographic (ECoG) elektrotlar son geliştirme iletim istikrarlı kayıtları büyük ölçekli Kortikal faaliyet1sağlar. Fujii ve iş arkadaşları bir bütün-kortikal ECoG dizi makak maymunları2,3için geliştirdik. Dizi sürekli olarak neredeyse tüm lateral korteksi, zamansal ve frontal Polonyalılar için oksipital kutbu üzerinden kapsar ve bütün kortikal sinirsel aktivite bir çekimde yakalar. Biz daha fazla ortak marmoset4,5uygulamada, genetik manipulability6,7ile küçük, dünya yeni bir maymun için bu sistemi geliştirdik. Bu hayvan diğer türlere göre birçok avantajı vardır. Görsel, işitsel, somatosensor, motor ve bu türün frontal kortikal alanlarda önceden eşlenmiş ve insan ve maymunların8,9, aynı alanda temel homolog organizasyon zorunda bildirdi 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. beyinleri düzgündür ve en yanal kortikal alanlarda ECoG ile Access’te makak zordur korteks yüzeyine maruz. Bu temel, marmoset electrocorticographic çalışmalar için uygundur. Ayrıca, marmosets sosyal davranışlar sergilemek ve insan sosyal davranışları17aday modeli olarak hizmet etmek için önerilmiştir.
Bu iletişim kuralı ortak bir marmoset korteksin bütün yan yüzeyindeki ECoG dizinin bir epidural implantasyon yordamı açıklar. Primat kortikal neuroscience, duyusal, motor, dahil olmak üzere için büyük ölçekli kortikal etkinliğini izlemek için bir fırsat sağlar yüksek bilişsel ve sosyal etki alanları.
Protocol
Representative Results
Discussion
Başarılı implantasyonu, hayvanlar ile yeterli beslenme öncesi ve ameliyat sonrası sağlanmalıdır. Kısa çalışma süresi de hayvan kurtarma optimize etmek önemlidir. En az bir gün ameliyat öncesi hazırlıklar bitmiş olmalıdır. Çalışma süresini azaltmak için önceki kranyotomi eğitim elektrot dizi ekleme deneysel başka amaçlar için işten çıkarılan hayvanlarda ile tavsiye edilir. Tablo 1 saat ders bu iletişim kuralı için bir örneği gösterilir.
<p class="jove_content"…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yuri Shinomoto hayvan bakımı, eğitim ve uyanık kayıtlarını verdiğiniz için teşekkür ederiz. ECoG diziler CIR-Tech (www.cir-tech.co.jp) tarafından üretildi. Ayrıca, Editage (www.editage.jp) İngilizce dil düzenleme için teşekkür etmek istiyorum. Bu eser hastalık çalışmalar (beyin/zihinleri), tıbbi araştırma ve geliştirme (AMED) (JP18dm0207001), beyin bilim projesi roman bilim girişimleri (Merkezi Japonya ajansı için entegre Neurotechnologies beyin eşleyerek tarafından desteklenmiştir CNSI), ulusal kurumları Doğal Bilimler (NINS) (BS291004, mk) ve bilim (JSP’ler) tanıtımı için Japonya Derneği tarafından KAKENHI (JP17H06034, mk).
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
- Fukushima, M., Chao, Z. C., Fujii, N. Studying brain functions with mesoscopic measurements: Advances in electrocorticography for non-human primates. Current Opinion in Neurobiology. 32, 124-131 (2015).
- Nagasaka, Y., Shimoda, K., Fujii, N. Multidimensional recording (MDR) and data sharing: an ecological open research and educational platform for neuroscience. PLoS One. 6 (7), e22561 (2011).
- Fukushima, M., et al. An electrocorticographic electrode array for simultaneous recording from medial, lateral, and intrasulcal surface of the cortex in macaque monkeys. Journal of Neuroscience Methods. 233, 155-165 (2014).
- Komatsu, M., Sugano, E., Tomita, H., Fujii, N. A Chronically Implantable Bidirectional Neural Interface for Non-human Primates. Frontiers in Neuroscience. 11, 514 (2017).
- Komatsu, M., Takaura, K., Fujii, N. Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms. Scientific Reports. 5, 15006 (2015).
- Sasaki, E., et al. Generation of transgenic non-human primates with germline transmission. Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).
- Okano, H., et al. Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience. Neuron. 92 (3), 582-590 (2016).
- de la Mothe, L. A., Blumell, S., Kajikawa, Y., Hackett, T. A. Cortical connections of auditory cortex in marmoset monkeys: lateral belt and parabelt regions. Anatomical Record. 295 (5), 800-821 (2012).
- Kaas, J. H., Hackett, T. A. Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11793-11799 (2000).
- Ghahremani, M., Hutchison, R. M., Menon, R. S., Everling, S. Frontoparietal Functional Connectivity in the Common Marmoset. Cerebral Cortex. , (2016).
- Belcher, A. M., et al. Functional Connectivity Hubs and Networks in the Awake Marmoset Brain. Frontiers in Integrative Neuroscience. 10, 9 (2016).
- Mitchell, J. F., Leopold, D. A. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience. Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).
- Solomon, S. G., Rosa, M. G. A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey. Frontiers in Neural Circuits. 8, 96 (2014).
- Burman, K. J., Palmer, S. M., Gamberini, M., Rosa, M. G. Cytoarchitectonic subdivisions of the dorsolateral frontal cortex of the marmoset monkey (Callithrix jacchus), and their projections to dorsal visual areas. Journals of Comparative Neurology. 495 (2), 149-172 (2006).
- Bakola, S., Burman, K. J., Rosa, M. G. The cortical motor system of the marmoset monkey (Callithrix jacchus). Neuroscience Research. 93, 72-81 (2015).
- Krubitzer, L. A., Kaas, J. H. The organization and connections of somatosensory cortex in marmosets. Journal of Neuroscience. 10 (3), 952-974 (1990).
- Miller, C. T., et al. Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior. Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).
- Cox, R. W. AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).
- Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
- Hashikawa, T., Nakatomi, R., Iriki, A. Current models of the marmoset brain. Neuroscience Research. 93, 116-127 (2015).
