ويصف هذا البروتوكول طريقة بسيطة لتسجيل متزامنة شارك المترجمة المخ (EEG) ومتعدد الصفحي الميدانية المحلية المحتملة في الفئران أنيسثيتيزيد. ويرد لدغ ثقب حفر في الجمجمة بإدراج ميكروليكترودي لإنتاج التشويه لا تذكر من إشارة EEG.
على الرغم من أن المخ (EEG) يستخدم على نطاق واسع كأسلوب غير الغازية لتسجيل الأنشطة العصبية للدماغ، أن فهمنا للخلايا EEG ما زال محدودا جداً. يمكن أن توفر الإمكانات الميدانية المحلية (لفبس) سجلت عن طريق ميكروليكترودي متعدد الصفحي عرضاً أكثر تفصيلاً للنشاط العصبي متزامنة عبر مختلف الطبقات القشرية في اللحاء الجديد، ولكن هذه التقنية الغازية. الجمع بين القياسات EEG وطابعات الحجم الكبير في نموذج ما قبل سريرية يمكن إلى حد كبير تعزيز فهم الآليات العصبية التي تشارك في توليد إشارات EEG، وتيسير اشتقاق نموذج رياضي أكثر واقعية ودقيقة بيولوجيا للتخطيط الدماغي. ويرد هنا إجراء بسيط للحصول على التخطيط الدماغي المتزامنة وشارك المترجمة ومتعدد الصفحي إشارات طابعات الحجم الكبير في مكافحة القوارض أنيسثيتيزيد. نحن التحقيق أيضا في ما إذا كانت إشارات EEG كانت تأثرا كبيرا لدغ ثقب حفر في الجمجمة للإدراج من ميكروليكترودي. نتائجنا تشير إلى أن ثقب لدغ له تأثير ضئيل على تسجيلات التخطيط الدماغي.
من المقبول عموما أن لفبس سجلت عن طريق ميكرويليكتروديس في المقام الأول يعكس المجموع المرجح لأنشطة السكان المحليين العصبية الهرمية1،،من23 متشابك متزامنة ضادات والمثبطة , 4-أن البحوث التي أجريت مؤخرا أثبتت أنه يمكن فصل التشكيل الجانبي للإشارة طابعات الحجم الكبير إلى عناصر الإثارة وتثبيط5،6. ومع ذلك، كما طابعات الحجم الكبير يقاس عادة عن طريق إجراء جائر، هو لا يناسب لمعظم الدراسات للدماغ البشري.
من ناحية أخرى، التخطيط الدماغي أسلوب غير الغازية لقياس النشاط الكهربائي للمخ. ويستخدم على نطاق واسع كأداة تشخيصية لأنواع معينة من الأمراض العصبية مثل الصرع، وكأداة لبحث في الدراسات المعرفية البشرية. على الرغم من شعبيتها، قيداً رئيسيا من التخطيط الدماغي هو عدم القدرة على تفسير ما الملامح الزمنية تحديداً من حيث الكامنة وراء الإشارات العصبية7،،من89.
متزايدة، يتم وضع النماذج الرياضية للتخطيط الدماغي لتعزيز فهم الدماغ الدالة10،11،12،13،،من1415. معظم النماذج EEG القائمة هي وضعت استناداً إلى تركيب التردد المجال خصائص النموذج تنبأ الإخراج إلى نطاق بيانات التخطيط الدماغي أثناء النشاط العفوي، ونماذج التخطيط الدماغي قليلة جداً يمكن أن تولد إمكانات مقولة حسية واقعية. وفي هذا السياق، ستوفر المتزامنة تسجيلات التخطيط الدماغي وطابعات الحجم الكبير فكرة هامة والقيود لتطوير نماذج حسابية أكثر دقة من التخطيط الدماغي.
لمعالجة هذه الحاجة للتسجيلات المتزامنة لمواصلة استكشاف أصل العصبية EEG، قمنا بتطوير منهجية لتسجيل EEG ومتعدد الصفحي طابعات الحجم الكبير إشارات في وقت واحد في اللحاء الجديد الفئران أنيسثيتيزيد. يشبه الإعداد لدراسات التخطيط الدماغي/طابعات الحجم الكبير المتزامنة السابقة التي أجريت في الرئيسات16،17. نحن مزيدا من التحقيق أثر حفرة لدغ حفرت في الجمجمة في تسجيلات التخطيط الدماغي المحيطة بالحفرة، بمقارنة ثنائية تسجيلات التخطيط الدماغي (أي، واحد نصف الكرة الأرضية مع وجود ثقب لدغ، الكرة أخرى سليمة) في غياب الحسية التحفيز. وتبين النتائج التي توصلنا إليها أن المتزامنة تسجيلات التخطيط الدماغي/طابعات الحجم الكبير يمكن أن يجري ببساطة وفعالية، مع تشويه إشارة EEG قليلاً من لدغ ثقب في الجمجمة.
لقد قمنا بوصف إجراء تجريبي لتسجيل متزامنة شارك مترجمة إشارات EEG وطابعات الحجم الكبير من هو الجرذ أنيسثيتيزيد إيسوفلوراني استجابة لتنشيط لوحة الخط الطولي. تم إدراجه ميكرويليكترودي في اللحاء الجديد من خلال فتحه في التخطيط الدماغي الكهربائي العنكبوت الذي يتماشى مع وجود ثقب لدغ حفرت في الجمجمة. مسرى مضموناً للجمجمة موصل ولصقه لاصقة EEG23. تم تعديل مخروط الآنف المستخدمة لإدارة إيسوفلوراني حيث أن تحفيز كهربائي يمكن إدراجها في لوحة الخط الطولي بسهولة.
قم بلصق التخطيط الدماغي كان فعالاً في تصاعد مسرى العنكبوت بشكل أمن إلى الجمجمة، بينما توفر ممتازة الموصلية الكهربائية طوال اليوم التجريبية دون الحاجة لتطبيقات إضافية للصق. وحل محل استخدام الغراء لإصلاح محيط القطب العنكبوت في الجمجمة، كما الغراء غير موصل ويمكن زيادة مقاومة القطب إذا كان يعمل بين الجمجمة ومسرى غير مرغوب فيها. لصق التخطيط الدماغي يحتوي على عدد من المزايا على جل EEG، التي من الصعب حول حفرة لدغ الشكل ويمكن أن تجف خلال التجربة، أدى إلى سوء التخطيط الدماغي الإشارات.
كما وضعت الفئران داخل قفص فاراداي، كان يخفف الضوضاء الكهربائية بسبب البيئة إلى حد كبير. ومع ذلك، في بعض الأحيان الإشارة العصبية لا تزال صاخبة جداً. في معظم الحالات، وهذا ناجم عن مسرى مرجع لا أمن المتمركزة و ولذلك يلزم إعادة تعديلها أو التخطيط الدماغي أكثر لصق المستخدمة. مشكلة شائعة أخرى أن طابعات الحجم الكبير مقولة صغيرة في السعة. يمكن أن يكون هذا بسبب ميكروليكترودي غير المتمركزة في وسط المنطقة القشرية تنشيطه بواسطة أقطاب كهربائية محفزة. بدلاً من إعادة إدراج ميكروليكترودي، الذي يمكن أن يسبب المزيد من الضرر للخلايا العصبية المحلية، ونحن عادة تعديل وضع أقطاب كهربائية محفزة في لوحة الخط الطولي حتى سعة معقولة من طابعات الحجم الكبير (> 3 mV) يمكن ملاحظة.
أحد أوجه قصور الأسلوب الذي هو القرار المكانية الفقيرة القطب العنكبوت، التي قد يبلغ قطرها 6 مم. هذا كبير بالمقارنة مع حجم الجمجمة في الفئران. ولسوء الحظ، مسرى العنكبوت المستخدمة هنا هي أصغر متاحة للشراء. أنه سوف يكون من المستصوب لتقليل قطر مسرى العنكبوت إلى 2-4 مم، مما يزيد من خصوصية تسجيلات التخطيط الدماغي، مما يجعل المقارنة بين إشارة EEG وسوبراجرانولار المكانية طابعات الحجم الكبير إشارة أقل غموضاً.
العديد من الخطوات الهامة في البروتوكول بحاجة إلى اهتمام خاص. الأول هو إدراج ميكروليكترودي من خلال ثقب لدغ. كما دوراً غير سليمة، من المهم دقة الإدراج. عادة ما يعني مقاومة طفيفة على طرف القطب الكهربائي لا يتم وضع بشكل صحيح. يجب أن تثار، موضع تعديل، وإعادة إدراجها. والثاني هو موقف مخروط الآنف في الفئران. يجب إلا تكون فضفاضة جداً، كما إيسوفلوراني وسوف الهروب من المخروط. كما يجب إلا تكون ضيقة جداً، وهذا يمكن أن يعرقل الخياشيم الفئران ويسبب صعوبة في التنفس. ومطلوب أيضا اهتماما خاصا لضمان أن السعة لتسجيل EEG أصغر بكثير (عادة 5 إلى 10 مرات أصغر) من تسجيل أعلى قناة طابعات الحجم الكبير. إذا كانت متشابهة، أنها إشارة إلى أن المسبار EEG قد حان في الاتصال المباشر أو غير المباشر مع ميكروليكترودي. جهة اتصال غير مباشر هو عادة عن طريق السائل الدماغي النخاعي (CSF) التي تملأ أحياناً الثقب حفر في الجمجمة. الموصلية من السائل الدماغي النخاعي هي عادة 100 مرة24،الجمجمة25. وهكذا، إذا كان مستوى الخدمات القطرية داخل الحفرة لدغ مرتفع بما فيه الكفاية، يمكن أن تجعل الاتصال مع مسرى العنكبوت. لتجنب هذا، يجب تنظيف الحفرة كثيرا مع الأسفنج السوبر ماصة القطن مثل سبيرز الاستيعاب.
أثر حفرة لدغ (قطر < 2 مم) في الجمجمة في التخطيط الدماغي درس تسجيل المحيطة بالحفرة بوضع آخر العنكبوت القطب في الجمجمة سليمة فوق قشرة إشارتكم الجانبية للبرميل حيث أنه يمكن مقارنة ثنائية EEG التسجيلات. توحي النتائج هو موضح في الشكل 9 و الرقم 10، أثر أن يكون ضئيلا في من مستوى الأهمية 0.05. وتشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على السعة للتخطيط الدماغي جيدا كيف تم لصق التخطيط الدماغي على اتصال بالجمجمة، وكيف شركة تم الضغط الكهربائي اللصق، ومدى المكانية للصق التخطيط الدماغي في الجمجمة.
كما أنها جديرة بالاهتمام ملاحظة أن البروتوكول هو موضح هنا سجلت EEG الجمجمة، وتختلف عن فروة الرأس EEG المستخدمة في الدراسات الإنسانية في التخطيط الدماغي. أعمال فروة الرأس مثل مقاوم أو مرشح تمرير المنخفضة، مما سيقلل من نسبة الإشارة إلى الضوضاء EEG تسجيل المزيد.
وأخيراً، نقترح مقارنة ديناميات الزمانية لتخطيط موارد المؤسسات ومن طابعات الحجم الكبير أحدثت عبر الطبقات القشرية أن إمكانات مقولة somatosensory يعكس على نحو أفضل طابعات الحجم الكبير في طبقة سوبراجرانولار من القشرة من ذلك في الحبيبية وطبقات إينفراجرانولار. وهذا ما يتفق مع لدينا سابقة أعمال6، مما يدل على أن الجزء الأول (P1) لتخطيط موارد المؤسسات تتعلق العودة الحالية الناجمة عن تدفق ضادات متشابك الحالية التي تحدث في الطبقة الحبيبية، في حين ينخفض بعد ذلك ( N1) في نظام تخطيط موارد المؤسسات قد تكون مرتبطة بتأخر وصول إشارات طبقات الزبائ إلى القشرية ثالاميك الثاني/الثالث و/أو فيدفوروارد من أعمق الطبقات القشرية. وفي الختام، يمكن تعزيز فهم نشأة التخطيط الدماغي العصبية المتزامنة تسجيلات التخطيط الدماغي/طابعات الحجم الكبير، وتيسير النمذجة الرياضية للتخطيط الدماغي من حيث الإشارات العصبية عبر الطبقات القشرية.
The authors have nothing to disclose.
نود أن نشكر كريبس أندرو ووحدة بيوريسورسي في جامعة ريدينغ. ومولت هذا البحث بسرك (منح عدد: BB/K010123/1). تتوفر البيانات المقترنة بهذا العمل بحرية من Y.Z. (ying.zheng@reading.ac.uk).
Female Lister Hood rats | Charles Rivers | ||
Spider electrode | Unimed Electrode Supplies Ltd | SCS24-426 | |
EEG paste: Ten20 | Unimed Electrode Supplies Ltd | 10-20-S | |
Stereotaxic holder with dual micromanipulator arms: Dual Manipulator Stereotaxic Frame with 18° Ear Bars | WPI (World Precision Instruments) | 502603 | |
Isoflurane | National Vet Services Limited | 50878 | |
Hard plastic nose cone: Anasthesia Gas Mask for Rat | WPI | 502054 | |
Small animal isoflurane anaesthetic system | WPI | EZ-B800A | |
Thermostatic heating pad: Rat Blanket System 230V | Harvard Apparatus UK | 50-7221-F | |
Ophthalmic ointment: Optixcare eye lube | Viovet | 203865 | |
Lidocaine Hydrochloride (Injection 2%) | Larkmead Vets | ||
Jacquette Scaler #1SSE, 18cm, Hollow | WPI | 503421 | |
Serrated and curved dissecting forceps | WPI | 15915 | |
Braided silk, non-absorbable suture: Mersilk Suture W502H | National Vet Services Limited | 153746 | |
Dental drill: BONE MICRO DRILL SYST 230 VAC | Harvard Apparatus UK | 72-4860 | |
Sterile Saline: Sodium chloride 0.9% | Animalcare Ltd | 14K26BT | |
Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #4 | Harvard Apparatus UK | 72-4958 | |
Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #1/4 | Harvard Apparatus UK | 72-4962 | |
Faraday cage | Newport Corporation | VIS-FDC-3600 | |
Vibration isolation workstation: Vision IsoStation | Newport Corporation | M-VIS3660-RG4-325A | |
Oximeter Control Unit and sensor: MouseOxPlus, Starr Life Sciences Corp. | WPI | O15001 | |
Transparent soft nose cone: Microflex Non-Rebreathing Unit with a Rat Nosecone | WPI | EZ-103A | |
Stainless steel stimulating electrodes | PlasticsOne | E363/1/SPC | |
Isolated current stimulator | Made in House | ||
16-channel micro-electrode, 100 μm spacing, area of each site 177 μm2 | NeuroNexus | A1x16-10mm-100-177-A16 | |
16-channel acute headstage | Tucker David Technologies Inc., TDT | RA16AC-Z | |
Pre-Amplifier: Z-Series 64-Channel Neuro-Digitizing Preamp | TDT | PZ5-64 | |
Passive signal splitter: 32-Channel Splitter Box for PZ5 | TDT | S-BOX_PZ5 | |
Data acquisition unit: RZ2 BioAmp Processor. Z-Series 4-DSP ultra high performance processor | TDT | RZ2-4 | |
Software for Neurophysiology: OpenEX | TDT | ||
Matlab | MathWorks | ||
Absorption spears | Fine Sicence Tools | 18105-01 |