생체 내에서 마우스 뇌를 경두개로 자극하기 위해 밀리미터 크기의 코일과 결합된 저비용 뇌파 기록 시스템

Takahiro Yoshikawa; Hiromu Sato; Koki Kawakatsu; Takashi Tateno

doi:10.3791/65302

이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

생체 내에서 마우스 뇌를 경두개로 자극하기 위해 밀리미터 크기의 코일과 결합된 저비용 뇌파 기록 시스템

4.2K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/65302

⸱

2023년 5월 26일

Takahiro Yoshikawa^*¹ , Hiromu Sato^*¹ , Koki Kawakatsu¹ , Takashi Tateno²

¹Bioengineering and Bioinformatics, Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University, ²Bioengineering and Bioinformatics, Division of Information Science and Technology, Hokkaido University

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

밀리미터 크기의 코일과 결합된 저비용 뇌파 기록 시스템은 생체 내에서 마우스 뇌의 경두개 자기 자극을 유도하기 위해 제안되었습니다. 맞춤형의 유연한 다중 전극 어레이 기판이 있는 기존의 나사 전극을 사용하여 경두개 자기 자극에 대한 반응으로 마우스 뇌에서 다중 부위 기록을 수행할 수 있습니다.

초록

밀리미터 크기의 코일을 사용하여 생체 내에서 마우스 뇌의 경두개 자기 자극(TMS)을 구동하기 위해 저비용 뇌파(EEG) 기록 시스템이 여기에서 제안됩니다. 맞춤형의 유연한 다중 전극 어레이 기판과 결합된 기존의 나사 전극을 사용하여 마우스 뇌에서 다중 부위 기록을 수행할 수 있습니다. 또한 실험실에서 흔히 볼 수 있는 저비용 장비를 사용하여 밀리미터 크기의 코일을 생산하는 방법을 설명합니다. 플렉서블 다중전극 어레이 기판을 제조하기 위한 실용적인 절차와 저잡음 EEG 신호를 생성하는 데 필요한 나사 전극의 외과적 주입 기술도 제시됩니다. 이 방법론은 작은 동물의 뇌에서 기록하는 데 유용하지만 현재 보고서는 마취된 마우스 두개골의 전극 구현에 중점을 둡니다. 또한, 이 방법은 공통 어댑터를 통해 테더링된 케이블로 연결되고 녹음 중에 TMS 장치로 머리에 고정되는 깨어 있는 작은 동물로 쉽게 확장할 수 있습니다. 최대 32개의 EEG 채널(예: 16개의 채널을 가진 장치가 더 적은 채널을 갖는 장치가 제시됨)과 하나의 TMS 채널 장치를 포함할 수 있는 EEG-TMS 시스템의 현재 버전에 대해 설명한다. 또한 마취된 마우스에 EEG-TMS 시스템을 적용하여 얻은 일반적인 결과가 간략하게 보고됩니다.

서론

경두개 자기 자극(TMS)은 비침습성/낮은 침습성으로 인해 인간 뇌 과학, 임상 응용 및 동물 모델 연구를 위한 유망한 도구입니다. TMS 적용의 초기 단계에서 인간과 동물의 단일 및 쌍 펄스 TMS에 대한 반응으로 피질 효과의 측정은 운동 피질로 제한되었습니다. 쉽게 측정할 수 있는 출력은 운동 피질 ^1,2를 포함하는 운동 유발 전위 및 유도 근전 전위로 제한되었습니다. TMS 변조로 측정할 수 있는 뇌 영역을 확장하기 위해 뇌파(EEG) 기록은 전체 뇌 영역에 걸쳐 영역의 흥분성, 연결성 및 시공간 역학을 직접 검사하는 유용한 방법으로 단일 및 쌍 펄스 TMS와 통합되었습니다 ^3,4,5. 따라서 뇌에 TMS 및 EEG 기록(TMS-EEG)을 동시에 적용하는 것은 피질 내 신경 회로를 조사하기 위해 인간과 동물의 다양한 표재성 피질 뇌 영역을 조사하는 데 사용되었습니다(Tremblay et ^al.6 참조). 또한, TMS-EEG 시스템은 다른 피질 영역으로의 신호 전파 및 진동 ....