التسجيلات المتزامنة الإمكانات الميدانية المحلية القشرية، ورسم القلب، اليكتروميوجرام وإيقاع من الفئران تتحرك بحرية في التنفس

الهدف العام من هذا الزرع الجراحي للأقطاب الكهربائية هو تسجيل الإشارات الكهربائية الحيوية المركزية والطرفية في وقت واحد من فأر يتحرك بحرية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب ، مثل الذاكرة والإدراك والعاطفة والتفاعلات بين الدماغ والجسم. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن جهاز تسجيل واحد يجمع جميع الإشارات الكهربائية الحيوية من مجموعة واسعة من مناطق الجسم.

خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما لاحظنا أن أنشطة العضلات والقلب يتم تمثيلها بإشارات كهربائية مشابهة لإشارات الدماغ خارج الخلية. لذلك اعتبرنا أنه يمكن تسجيل جميع الإشارات بواسطة جهاز تسجيل واحد متعدد القنوات. للبدء ، قم بإعداد مصفوفة محرك أقراص صغيرة قياسية لتسجيلات LFP القشرية.

اترك ستة ثقوب معدنية على الأقل مفتوحة على لوحة واجهة القطب الكهربائي لقنوات الإشارة. بعد ذلك ، قم بعمل ستة أطوال خمسة سنتيمترات من سلك Bioflex لحمل الإشارات. انزع حوالي خمسة ملليمترات من طلاء PFTE على كلا الطرفين.

بعد ذلك ، قم بتوصيل سلك واحد بكل ثقب معدني في اللوحة باستخدام دبوس ذهبي. بعد ذلك ، قم بعمل طولين بطول خمسة سنتيمترات من سلك المينا ، وقم بلحامهما على القناتين الأرضيتين / المرجعيتين على السبورة. لصنع أقطاب تخطيط القلب ، قم بقص طولين بطول 16 سم من سلك Bioflex وقم بتقشير 0.5 ملم من الطلاء من أحد طرفيه و 15 ملم من الطلاء من الطرف الآخر.

بعد ذلك ، قم بتشكيل كل قسم طويل مجرد في دائرة قطرها ملليمترين ، وقم بتأمين الحلقة باللحام. لصنع أقطاب مخطط كهربية العضل ، قم بقص طولين بطول ثمانية سنتيمترات من سلك Bioflex وانزع حوالي خمسة ملليمترات من الطلاء من كلا الطرفين. لصنع أقطاب BR ، قم بقص طولين بطول ستة سنتيمترات من سلك Bioflex وانزع حوالي خمسة ملليمترات من الطلاء من طرفي كل سلك.

لكل من قطبي BR ، قم بلحام أحد طرفي كل سلك برأس برغي من الفولاذ المقاوم للصدأ. لعمل الأقطاب الكهربائية الأرضية / المرجعية ، قم بقص طولين بطول ستة سنتيمترات من سلك المينا. لكل من القطبين المرجعيين الأرضيين ، قم بلحام أحد طرفي السلك ببرغي أكبر قليلا.

الآن قم بتعقيم جميع الأقطاب الكهربائية ، ثم تعامل معها في ظروف معقمة. للبدء ، قم بتثبيت فأر مخدر على ظهره على وسادة حرارة مسطحة. توفير البوبرينورفين كمسكن ، وتطبيق مرهم العين لمنع الجفاف.

بعد ذلك ، نظف الصدر والرقبة بمقشرات متناوبة من 70٪ من الإيثانول والبيتادين. ثم ثنى لترك منطقة الصدر مكشوفة فقط. أولا ، قم بزرع أقطاب تخطيط القلب.

ابدأ بشق بطول سنتيمترين في منطقة الصدر الإنسي. ثم قم بكشف العضلات الوربية عن طريق فصل عضلات الصدر. الآن ، قم بخياطة حلقات أقطاب تخطيط القلب على العضلات الوربية.

افعل ذلك بإحكام بحيث تكون الأقطاب الكهربائية آمنة للغاية وهناك نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية. بعد ذلك ، قم بعمل شق بطول سنتيمتر واحد في منطقة الرقبة الظهرية ، وقم بعمل نفق أقطاب تخطيط القلب تحت الجلد إلى الشق ، تاركا ارتخاء من الأسلاك تحت الجلد لتقليل الضغط البدني في القطب. ثم أغلقت الخيط شق الصدر.

بعد ذلك ، قم بتغيير موضع وتثبيته لتوصيل أقطاب مخطط كهربية العضل. أدخل أحد طرفي كل قطب كهربائي تحت الجلد حوالي سنتيمتر واحد في شق الرقبة وفي عضلات الرقبة. ثم قم بخياطة هذه الأقطاب الكهربائية في مكانها.

بعد زرع القطب الكهربائي ، قم بتأمين الجرذ بجهاز تجسيم. بعد ذلك ، قم بحلق وتنظيف الجمجمة ، وابدأ زرع المصفوفة بشق ثلاثة سنتيمترات على طول خط الوسط من النقطة بين العينين إلى الرقبة. باستخدام مثقاب عالي السرعة ، قم بعمل زوج من قطع القحف الدائري يتراوح قطره بين 0.7 و 1.0 ملم فوق البصلة الشمية ، والتي تكون 11.0 ملم أمام وملليمتر واحد ثنائي من البريجما.

بعد ذلك ، قم بزرع قطبي BR بعمق كاف لأطراف البراغي للتلامس مع الدماغ ، الذي يبلغ عمقه حوالي ملليمترين. استخدم ما بين ستة إلى ثمانية لفات كاملة من المسمار. بعد ذلك ، قم بعمل زوج آخر من قطع القحف فوق القشرة الأمامية ، 2.7 ملم أمامي و 2.7 ملم ثنائي إلى بريجما.

في هذه الثقوب ، قم بتأمين القطبين الأرضيين / المرجعيين بحيث يتصلان أيضا بالدماغ بعمق حوالي 1.6 ملليمتر. يستغرق هذا من أربعة إلى خمس لفات كاملة من المسمار. الآن ، خطط لبضع قحف دائري كبير بقطر حوالي 2.0 ملم فوق الحصين ، و 3.8 ملم خلف و 2.5 ملم ثنائي إلى بريجما.

بعد ذلك ، قم بعمل ستة إلى ثمانية ثقوب بحجم 1.0 ملم في المنطقة التي تحيط بحج القحف. في كل من هذه الثقوب ، قم بزرع مسامير التثبيت. ثم قم بإجراء حج القحف المخطط له بين البراغي.

فوق الفتحة الكبيرة ، ضع مجموعة محرك الأقراص الصغيرة التكاملية بحيث يكون طرف القنية فوق حج القحف الكبير مباشرة. املأ مساحة الفجوة بين طرف القنية وسطح الدماغ بحوالي 100 ميكرولتر من الإيبوكسي المكون من جزأين. خلال الدقائق الخمس التالية ، اترك الخليط يتحول إلى هلام شفاف.

بعد ذلك ، قم بتغطية القنية ، وأقطاب BR ، والأقطاب الكهربائية الأرضية / المرجعية ، ومسامير التثبيت بأسمنت الأسنان. ضع حوالي خمسة ملليمترات من الأسمنت دون تغطية الأطراف المفتوحة ل BR أو الأقطاب الكهربائية الأرضية / المرجعية. الآن ، قم بلحام جميع الأطراف المفتوحة للأقطاب الكهربائية إلى حيث تتصل باللوحة.

بعد ذلك ، قم بتغطية الجزء السفلي من مجموعة محركات الأقراص الصغيرة التكاملية وجميع أسلاك القطب الكهربائي بالأسمنت الأسنان. من المهم تغطية أسلاك القطب بالكامل حتى لا يتمكن الجرذ من خدشها بعد الزرع. الآن ، اسمح للفأر بالتعافي.

بعد استعادة الوعي الكافي للحفاظ على الاستلقاء القصي ، قم بإيوائه بمفرده دون أي رفقاء في القفص ، وامنحه حرية الوصول إلى الطعام والماء. بعد الجراحة ، قم بدفع الرباعيات تدريجيا عن طريق دفع البراغي يوميا. بمجرد أن تكون الرباعية مجاورة لمناطق الدماغ المستهدفة ، اتركها تستقر لعدة أيام ، حيث ستستقر الإشارات.

باستخدام الطرق الموصوفة ، يمكن التقاط الإشارات الكهربائية الحيوية من الدماغ والقلب والرئتين وعضلات الهيكل العظمي في وقت واحد وربطها. على سبيل المثال ، يوفر الجرذ الذي يتحرك بحرية ويخضع لسلوك البحث عن الطعام مجموعة بيانات مع انتقالات بين الحالات النشطة والراحة. تم حساب طيف الطاقة من أثر LFP الحصين باستخدام تحليل المويجة.

تم استخدام إشارة BR المسجلة من مساحة سطح البصلة الشمية لتقدير التغيرات النسبية في ترددات التنفس تقريبا ، مثل تلك التي تحدث أثناء سلوك الاستنشاق الاستكشافي. بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في ثلاث ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب لاستكشاف العلاقة بين الأعضاء المركزية والطرفية ذات الدقة الزمنية العالية في القوارض.