Des enregistrements de potentiels évoqués visuels chez les souris en utilisant un multicanal Non invasif de la sec du cuir chevelu EEG capteur
Summary
Nous avons conçu un capteur de 16 canaux EEG de type sec qui est non invasif, déformable et ré-utilisable. Cet article décrit l’ensemble du processus de fabrication des signaux de l’électrode EEG proposée pour le traitement des potentiels évoqués visuels (VEP) du signal mesuré sur un cuir chevelu de souris en utilisant un capteur d’EEG multicanal non invasif sec.
Abstract
Pour les environnements de recherche du cuir chevelu EEG avec des souris de laboratoire, nous avons conçu un type sec 16 canaux EEG capteur non invasif, déformable et ré-utilisable à cause du piston-ressort-barrel facette structurel et des résistances mécaniques résultant de métal matériaux. L’ensemble du processus d’acquisition de la VEP responses in vivo d’une souris se compose de quatre étapes : ensemble de capteur (1), la préparation (2) animaux, VEP (3) mesure et traitement du signal (4). Ce document présente des mesures représentatives des réponses VEP de plusieurs souris avec une résolution de signal de tension submicro et la résolution temporelle des centaines de milliseconde. Bien que la méthode proposée est plus sûr et plus pratique par rapport à préalablement mesurées pour animaux méthodes absorbante de l’EEG, il reste des questions y compris comment améliorer le rapport signal-bruit et comment appliquer cette technique avec se déplaçant librement les animaux. La méthode proposée utilise des ressources facilement accessibles, montre une réponse VEP répétitive avec une qualité de signal satisfaisant. Par conséquent, cette méthode pourrait être utilisée pour des études expérimentales longitudinales et fiable recherche translationnelle exploitant les paradigmes non invasif.
Introduction
Comme le nombre de patients atteints de maladies cérébrales dégénératives séniles telles que la démence, Alzheimer, syndromes parkinsoniens et les AVC ont augmenté avec une population vieillissante et une espérance de vie croissante, le fardeau sociétal à long terme de ces maladies a 1,2,3a également augmenté. En outre, la plupart des maladies neurologiques, telles que la schizophrénie et l’autisme, sont accompagnés de troubles cognitifs et comportements qui affectent un patient toute vie2,3,4. Pour cette raison, les chercheurs ont lutté pour améliorer le diagnostic, prévention, compréhension pathologique, observation à long terme et traitement des maladies du cerveau. Toutefois, les problèmes restent provenant de maladie non révélés pathologies et la complexité du cerveau. Recherche translationnelle peut être un outil prometteur pour trouver des solutions car elle permet le transfert de la recherche fondamentale aux applications cliniques dans un laps de temps plus courte, à moindre coût et avec un taux de succès plus élevé en neuroscience champs5 ,6,7. Un autre objectif de la recherche translationnelle est d’examiner l’applicabilité chez des sujets humains, qui exige des approches expérimentales non invasive chez les animaux qui permettent des comparaisons avec la même méthode pour les humains. Ces conditions ont entraîné plusieurs besoins importants pour le développement de méthodes de préparation animaux non invasif. Une méthode est l’électroencéphalographie (EEG), qui révèle la connectivité corticale et activité en deux dimensions avec une haute résolution temporelle, et qui bénéficie d’un protocole non invasif. L’enregistrement de potentiel liés à l’événement (ERP) est l’un des paradigmes expérimentaux typiques qui utilisent l’EEG.
Nombreuses études indépendants non invasif EEG méthodes précédentes afin de cibler les sujets humains, tandis que les méthodes invasives, telles que l’implant vis et électrodes de type poteau, ont été utilisés dans les études animales8,9,10 , 11 , 12. la qualité du signal et les caractéristiques de ces méthodes dépendent significativement l’empiétement que constitue le placement du capteur. Recherche translationnelle réussie, Garner a souligné en utilisant les mêmes conditions d’étude animale que celles utilisées pour la recherche humaine13. Pour la recherche fondamentale à l’aide d’animaux, cependant, des méthodes non invasives EEG ne sont pas répandues. Une nouvelle approche à l’aide d’un système de capteur non invasif cuir chevelu EEG en se concentrant sur des souris de laboratoire serait un outil fiable et efficace de recherche translationnelle qui peut s’appliquer à des paradigmes non invasif pour les êtres humains, aussi bien.
De nombreuses études de souris EEG a montré la voie en commercialisant des PCB (printed circuit board) basé à canaux multiples électrodes14,15,16. Bien qu’ils ont adopté une méthode invasive, ils avaient un nombre limité de canaux (3-8), qui rend plus difficile d’observer la dynamique du cerveau à grande échelle. En outre, les applications peuvent être limitées par leur pouvoir invasif et le coût élevé. Dans une autre étude, le KIST (Korea Institute of Science and Technology) mis au point une électrode de minces 40 canaux axée sur le polyimide et attache à crâne17,18,19,20 d’une souris . Ce travail a acquis le plus grand nombre de canaux de souris EEG. Toutefois, c’est mécaniquement faible et pas facile à réutiliser ; par conséquent, il ne convenait pas pour les observations à long terme, menant à un signal affaibli, éventuellement, causé par une réaction immunitaire. Pendant ce temps, Troncoso et Mégevand acquis un potentiels évoqués sensitifs (SEP) sur les crânes des rongeurs avec électrodes en acier inoxydable de trente-deux garantis par une perforée Poly(methyl methacrylate) (PMMA, verre acrylique) grille21,22 , 23. en dépit de leur qualité de signal élevé, les électrodes ont été mécaniquement souple et tendre ; par conséquent, ils avaient difficultés appliquées aux expériences multiples. En outre, cette méthode a été toujours mini-invasive. Bien que ces méthodes offrent la qualité du signal est bonne, la surface du crâne de la souris est limitée, donc le nombre d’électrodes est limité à l’aide d’une électrode en acier inoxydable de type poteau. Un certain nombre d’études antérieures d’EEG pour souris a montré plusieurs limitations. Dans cette étude, nous montrerons une nouvelle méthode de mesure EEG applicable en recherche translationnelle pré-clinique en utilisant un capteur non invasif de multicanal type sec.
Afin de surmonter les limites des précédentes méthodes EEG animales, qui comprenait la complexité intrinsèque de la préparation animaux, effraction, coût élevé, gaspillage et faible résistance mécanique, nous avons cherché à développer une nouvelle électrode qui présente souplesse, statut de type sec, fonctionnalités multicanaux, caractère non invasif et réutilisation. Dans le protocole suivant, nous allons décrire le processus de mesure des enregistrements de (VEP) potentiels évoqués visuels sur un cuir chevelu de souris en utilisant un capteur de sec, non invasif, multicanaux EEG. Cette méthode utilise des ressources facilement disponibles, donc abaisser la barrière à l’entrée de l’expérimentation animale dans le domaine du génie biomédical.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tout d’abord, nous nous sommes concentrés sur la conception du capteur, de prioriser la praticité en réduisant au minimum les interventions chirurgicales complexes. Le capteur d’EEG déformable est composé de seize broches : quatorze ans d’enregistrement, un pour le sol et le dernier pour électrodes de référence. Chaque électrode a la structure de piston-ressort-barrel, qui s’applique sur la surface de contact de l’électrode, la déformabilité donc ils facilitent l’acquisition de signal homogène e…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu en partie par l’Institut de recherche GIST (GRI), le projet de Collaboration de recherche GIST-Caltech grâce à une subvention octroyée par GIST en 2017. Également soutenu par une subvention de recherche (FRO-2016R1A2B4015381) de la Fondation nationale recherche (NRF), financé par le gouvernement coréen (MEST) et par le programme de recherche fondamentale KBRI par le biais de Corée Brain Institute de recherche financé par le ministère de la Science, TIC et l’avenir Planification (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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