השרשה כרונית של מערך שלם-קורטיקליים Electrocorticographic ב המרמוסט נפוצות
Summary
פיתחנו מערך שלם-קורטיקליים electrocorticographic עבור המרמוסט נפוצות שמכסה כמעט לרוחב השטח של קליפת המוח, מן המוט העורפית כדי הזמני הפולנים פרונטלי ללא הרף. פרוטוקול זה מתאר הליך ההשתלה כרונית של המערך בחלל אפידורלי של המוח מרמוסט.
Abstract
Electrocorticography (ECoG) מאפשר בקרה של השדה החשמלי פוטנציאל מ קליפת עם רזולוציה גבוהה ייתכן. התפתחות של אלקטרודות ECoG רזה, גמיש אפשרה הולכה של הקלטות יציבה של פעילות קורטיקלית בקנה מידה גדול. פיתחנו מערך שלם-קורטיקלית ECoG עבור המרמוסט נפוצות. המערך ברציפות מכסה כמעט לרוחב השטח של האונה בקליפת המוח, מן המוט העורפית כדי הזמני הפולנים חזיתית, היא לוכדת כל-קורטיקלית פעילות עצבית במכה אחת. פרוטוקול זה מתאר הליך ההשתלה כרונית של המערך בחלל אפידורלי של המוח מרמוסט. מרמוסטיים יש שני יתרונות ביחס ECoG הקלטות, אחד להיות ארגון הומולוגיים של מבנים אנטומיים בני האדם, קופי מקוק, כולל מתחמי חזיתית, הקודקוד ואת זמני. היתרון השני הוא כי המוח מרמוסט lissencephalic והוא מכיל מספר רב של קומפלקסים, אשר קשה יותר לגשת בקופי מקוק עם ECoG, הנחשפות על פני השטח של המוח. תכונות אלה מאפשרות גישה ישירה אל אזורים קורטיקליים רוב מתחת לפני השטח של המוח. מערכת זו מספקת הזדמנות לחקור מידע בקליפת המוח הגלובלי עיבוד עם רזולוציות גבוהות ב סדר משנה מילי-שניות זמן וסדר מילימטר בחלל.
Introduction
קוגניציה דורש התיאום של הרכבים עצבית ברשתות המוח נפוצה, במיוחד קליפת מפותח אצל בני אדם, האמין להיות מעורבים בהתנהגויות קוגניטיבית גבוהה יותר. עם זאת, איך קליפת משיגה את התנהגות קוגניטיבית זו היא בעיה לא פתורה בתחום מדעי המוח. התפתחות של אלקטרודות electrocorticographic רזה, גמיש (ECoG) מאפשרת הולכה של הקלטות יציב בין פעילות קורטיקלית בקנה מידה גדול1. Fujii ועמיתיו פיתחו מערך שלם-קורטיקלית ECoG עבור2,קופי מקוק3. המערך ברציפות מכסה כמעט את כל לרוחב cortex, מהקוטב העורפית לקטבים הטמפורלי, חזיתית, ו לוכדת כל-קורטיקלית פעילות עצבית במכה אחת. בהמשך פיתחנו מערכת זו עבור יישומים נפוצים מרמוסט4,5, קוף קטן, העולם החדש עם6,manipulability גנטית7. חיה זו יש מספר יתרונות בהשוואה למינים אחרים. חזותי, שמיעתי, המגע, מנוע, ואזורים בקליפת המוח חזיתית של מין זה יש כבר בעבר ממופה ודיווח חייב הארגון הומולוגי הבסיסי בין אותם אזורים של בני האדם, קופי מקוק8,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. במוחם החלקה, ביותר לרוחב אזורים קורטיקליים נחשפים השטח של קליפת המוח, אשר קשה לגשת עם ECoG ב קופי מקוק. על סמך תכונות אלה, המרמוסט מתאים ללימודי electrocorticographic. יתר על כן, מרמוסטיים שהפגינו התנהגויות חברתיות, הוצעו כדי לשמש מודל המועמד של התנהגויות חברתיות האדם17.
פרוטוקול זה מתאר הליך ההשתלה אפידורל של המערך ECoG על פני כל לרוחב של קליפת בקוף נפוצות. היא מספקת הזדמנות לעקוב אחר פעילות קורטיקלית בקנה מידה גדול עבור neuroscience בקליפת המוח בקופים, כולל חושית, מוטוריים, תחומים קוגניטיבי וחברתי גבוה יותר.
Protocol
Representative Results
Discussion
עבור השתלה מוצלחת, חיות צריך להינתן עם תזונה נאותה לפני ואחרי הניתוח. קיצור משך הפעולה חשוב גם לייעל את השחזור של החיה. ההכנות להסתיים לפחות יום אחד לפני הניתוח. כדי לצמצם את זמן הפעולה, מומלץ הכשרה קודמת גולגולת עם אלקטרודה מערך הכניסה שהופסקו בבעלי חיים למטרות ניסוי אחר. טבלה 1 מ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים יורי Shinomoto על מתן טיפול בבעלי חיים, אימון, הקלטות ער. מערכי ECoG של יוצרו על ידי Cir-טק (www.cir-tech.co.jp). יתר על כן, ברצוננו להודות Editage (www.editage.jp) עבור עריכה בשפה האנגלית. עבודה זו נתמך על ידי מיפוי מוח על-ידי Neurotechnologies משולב ללימודי המחלה (המוח/מחשבות), הסוכנות יפן מחקר רפואי ופיתוח (AMED) (JP18dm0207001), פרויקט המדע המוח המרכז (רומן מדע יוזמות CNSI), המכונים הלאומיים של מדעי הטבע (NINS) (BS291004, מ. ק), ועל ידי האגודה יפן לקידום המדע (JSPS) KAKENHI (JP17H06034, מ. ק).
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).
