일반적인 마모 셋에 전체 피 질 Electrocorticographic 배열의 만성 이식
Summary
우리는 지속적으로 피 질 측 두 엽에 후 두 극과 정면 기둥에서의 거의 전체 측면 표면 커버 일반적인 마모 셋에 대 한 전체 피 질 electrocorticographic 배열을 개발 했습니다. 이 프로토콜의 비단 뇌 경 막 외 공간에 배열의 만성 이식 절차를 설명합니다.
Abstract
Electrocorticography (ECoG) 고해상도 spatiotemporal 대뇌 피 질에서 전기 분야 잠재력의 모니터링 가능 얇고, 유연한 ECoG 전극의 최근 발전은 대규모 대뇌 피 질의 활동의 안정적인 녹음의 전도 활성화 하 고 있다. 일반적인 마모 셋에 대 한 전체 외피 ECoG 배열을 개발 했습니다. 배열은 지속적으로 후 두 극 측 두 엽에 정면 기둥에서 대뇌 반구의 옆 표면 전체 거의 커버 하 고 그것은 한 번에 전체 대뇌 피 질의 신경 활동을 캡처합니다. 이 프로토콜의 비단 뇌 경 막 외 공간에 배열의 만성 이식 절차를 설명합니다. 자그마한은 ECoG 녹음, 하나 되는 해 부 구조 인간과 원숭이, 정면, 정수 리, 그리고 시간적 복합물을 포함 하 여에서 동종 조직에 관한 두 가지 장점이 있다. 다른 장점은 비단 뇌 lissencephalic 이며, 더 어려운 뇌 표면에 노출 되는 ECoG와 원숭이에 액세스 하는 단지의 많은 수를 포함 되어 있습니다. 이러한 기능 대부분 대뇌 피 질의 영역 두뇌의 표면 아래에 직접 액세스할을 수 있습니다. 이 시스템 글로벌 대뇌 피 질의 정보 및 공간에서 밀리미터 순서 시간에 하위 밀리초 순서에 높은 해상도와 처리를 조사 하는 기회를 제공 한다.
Introduction
인식은 광범위 한 뇌 네트워크, 인간에서 발달 및 더 높은 인지에 관한 행동에 관련 된 것으로 특히 피 질에서 신경 앙상블의 조화를 요구 한다. 그러나,는 피 질이 인지 행동을 달성 하는 방법을 신경 과학 분야에서 미해결된 문제 이다. 얇고, 유연한 electrocorticographic (ECoG) 전극의 최근 개발 대규모 대뇌 피 질의 활동1에서 안정적인 녹음의 전도 수 있습니다. 후 지와 동료 마 카 크 원숭이2,3에 대 한 전체 외피 ECoG 배열을 개발 했습니다. 배열은 지속적으로 거의 전체 측면 피 질, 시간적, 정면 기둥을 후 두 극에서 커버 하 고 한 번에 전체 대뇌 피 질의 신경 활동을 캡처합니다. 우리는 더 일반적인 마모 셋4,5에서 응용, 유전 manipulability6,7, 새로운 세계 작은 원숭이 대 한이 시스템을 개발 했습니다. 이 동물의 다른 종에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 시각, 청각, somatosensory, 모터, 및이 종족의 정면 대뇌 피 질의 영역 이전 매핑된 되었고 인간과 원숭이8,9, 같은 분야에 기본적인 동종 조직을 보고 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. 그들의 머리는 부드러운, 그리고 가장 측면 대뇌 피 질의 영역 ECoG 원숭이에 액세스 하 고 어렵게 피 질 표면에 노출 되는. 이러한 기능을 바탕으로는 마모 셋은 electrocorticographic 연구에 적합 합니다. 또한, 자그마한 사회적 행동을 전시 하 고 인간의 사회적 행동17의 후보 모델 역할을 제안 되었습니다.
이 프로토콜 일반적인 마모 셋 피 전체 측면 표면에 ECoG 배열의 경 막 외 주입 절차를 설명합니다. 그것은 감각, 모터, 영장류 대뇌 피 질의 신경 과학에 대 한 대규모 대뇌 피 질의 활동을 모니터링 하는 기회를 제공 한다 더 높은 인식과 사회 도메인.
Protocol
Representative Results
Discussion
수술 전후 성공적인 이식에 대 한 동물 적절 한 영양 섭취와 함께 제공 한다. 짧은 시간 운영은 또한 동물의 복구를 최적화 하는 것이 중요입니다. 준비는 최소 1 일 전에 수술 완료 되어야 합니다. 작동 시간을 줄이기 위해 이전 craniotomy 훈련 종료 동물 다른 실험적인 목적을 위한 전극 배열 삽입 된 것이 좋습니다. 표 1 이 프로토콜에 대 한 시간 코스의 한 예를 보여 줍니다.
<p class=…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
유리 Shinomoto는 동물 보호, 교육, 그리고 깨어 녹음을 제공 하는 감사 합니다. ECoG 배열 Cir-테크 (www.cir-tech.co.jp)에 의해 제조 되었다. 또한, 우리는 영어 편집 Editage (www.editage.jp)를 감사 하 고 싶습니다. 이 작품 질병 연구 (뇌/마음), 의료 연구 및 개발 (아메드) (JP18dm0207001), 소설 과학 이니셔티브 (센터의 뇌 과학 프로젝트에 대 한 일본 기관에 대 한 통합 된 Neurotechnologies에 의해 뇌 매핑 지원 했다 CNSI), 자연과학 (NINS) (BS291004, M.K.), 그리고 일본 사회 과학 (JSP)의 승진을 위한 국가 학회 (JP17H06034, M.K.) KAKENHI.
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).
