Haute densité enregistrements EEG des souris se déplacent librement à l'aide à base de polyimide microélectrodes
11 janvier 2011
Dans cet article, nous avons décrit la procédure de chirurgie et de la manutention des conseils pour l'implantation de l'ultra-mince matrice de microélectrodes à base de polyimide (PBM-array) sur le crâne de la souris pour l'acquisition de haute densité encéphalographie (EEG) dans un modèle murin.
Bonjour, je suis Mina Lee du laboratoire Gen Choice au Centre de neurosciences de l'Institut coréen des sciences et de la technologie. Aujourd'hui, nous allons démontrer la condition de forte densité de l'EG dans le modèle massif à l'aide d'un réseau microélectrode polybasique. La procédure comprend la mise en place des instruments, la préparation des animaux pour la chirurgie et la réalisation d'une chirurgie stéréotoxique.
Après la chirurgie, nous effectuerons un enregistrement d'EEG, puis analyserons les données. Commençons. Avant de commencer la chirurgie, préparez les instruments stéréotaxiques et tous les matériaux nécessaires.
L’environnement doit être propre. Préparez la souris pour la chirurgie. J’effectuerai aujourd’hui la chirurgie sur une souris hybride de 17 semaines de souche basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E.
Nous pouvons également utiliser des souris pesant plus de 25 grammes. Anesthésier la souris par une injection intrapéritonéale d'un cocktail contenant 120 milligrammes par kilogramme de kétamine et 6 milligrammes par kilogramme d'xylazine. Pincer doucement la queue de la souris ou la pince pour s'assurer que l'anesthésie est suffisamment profonde afin de procéder à la chirurgie.
Pour commencer la chirurgie, fixez l'animal sur l'appareil stéréotaxique. Insérez les barres d'air une par une dans les canaux auditifs de la souris et serrez-les bien. Appliquez un peu de méthanol sur sa tête, puis modélisez le crâne de l'animal.
Injecter, réaliser une incision antéropostérieure entre les yeux jusqu'entre les oreilles et le crâne. Pincer la peau de la souris à l'aide de pinces microchirurgicales afin de maintenir l'incision bien ouverte. Retirer tout tissu ou membrane résiduelle du crâne à l'aide de brochettes stérilisées.
Placez le stylo de marquage au-dessus de sa tête. Marquez les points BMA lambda. Ensuite, retirez le stylo de marquage et marquez les points à l’aide d’un ancien stylo de qualité supérieure.
Exactement sur le point visé. Placez l'électrode en film au-dessus du crâne et déposez une goutte d'eau T sur le crâne.
Placer le BMA au milieu de la cinquième couche de l'Ontario du poly microélectrode array. Retirer délicatement le film de la partie médiale vers la latérale à l'aide de bâtonnets de coton doux humidifiés. Laisser quelques minutes jusqu'à ce qu'il soit complètement sec.
Cela facilite une meilleure adhérence. Effectuez trois marques au stylo à encre huileuse sur l'espace résiduel. Ces marques indiquent les emplacements où vous effectuerez les perçages.
Soit très prudent lors du perçage des trous afin de ne pas toucher l'intérieur. Placez les trois vis de fixation des lignes stériles sur le crâne et vissez-les jusqu'à ce qu'elles soient bien serrées en cordon. Mélangez une pâte épaisse de ciment dentaire liquide, précisément dosée, puis recouvrez les vis des électrodes à film et le reste du crâne.
Préparez une autre fournée et utilisez-la pour recouvrir complètement l'électrode. Découvrez à nouveau les vis pour la fixer. N'oubliez pas, cet homme ne doit pas se trouver sous l'électrode en film.
Placez un double signe qui a du ruban adhésif sur le dos du plan du connecteur. Placez un bâton rigide en guise de sangle au milieu du crâne à l'aide d'une colle forte. Dans l'expérience d'aujourd'hui, j'utilise l'extrémité d'un écouvillon coupant pour cette étape du bâtonnet ; manipulez la position du connecteur vers l'arrière jusqu'à ce qu'il entre en contact avec l'extrémité du point de coupe.
La distance entre le crâne et le connecteur doit être supérieure à cinq millimètres. Fixez le plan du connecteur à l'extrémité du coton-tige en ajoutant une colle forte. Recouvrez le reste de la zone exposée avec du ciment acrylique.
Après la polymérisation du ciment, retirez les pinces et touillez la peau. Retirez la souris du parus et comblez l'espace supplémentaire. Appliquez de l'acide antibiotique sodique autour du ciment et de la zone de suture à l'aide d'un ciment dentaire acrylique.
Placer la souris dans sa propre cage et prévoir une période de cinq jours pour la récupération. Connecter la souris à l'EEG et lui laisser plus d'une heure pour s'habituer. Après une heure d'acclimatation, effectuer l'enregistrement de l'EEG ; nous avons réalisé l'acquisition d'un EEG à haute densité chez un modèle murin à l'aide d'un réseau microélectrode polyvalent.
Lorsque vous effectuez cette procédure, il est important de manipuler délicatement le film électro Tri, car il n'a qu'une épaisseur de sept micromètres. A, une goutte d'eau du robinet est nécessaire lorsque vous réorganisez l'électrode. Si vous sautez cette étape, l'électrode peut facilement tourner ; veillez à ce que les acryliques dentaires réalisés avec une viscosité élevée ne pénètrent pas sous le film.
Après l'enregistrement, nous effectuons une analyse hors ligne à l'aide de meth lab afin de tracer plusieurs graphiques cérébraux permettant de visualiser clairement les activités cérébrales chez les souris. Voici les signaux EEG multicanal représentatifs après injection de GBL. Sur le panneau gauche, vous pouvez observer les signaux multicanal représentatifs après injection de GBL, affichés sur le panneau droit.
Des cartes de topographie cérébrale telles que le délai temporel de la puissance moyenne, la force maximale moyenne et la carte de probabilité moyenne du début de la crise sont présentées. Voilà tout. Merci d'avoir regardé.
Aperçu
Cet article démontre la procédure chirurgicale pour implanter un réseau de microélectrodes à base de polyimide (PBM-array) sur le crâne de la souris, permettant l'acquisition d'un EEG haute densité dans un modèle murin.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Génie biomédical
Contexte
- L'EEG à haute densité est essentiel pour l'étude de l'activité cérébrale.
- Les réseaux de microélectrodes à base de polyimide offrent des avantages en termes de qualité d'enregistrement.
- La compréhension des techniques chirurgicales est essentielle pour une implantation réussie.
- Les modèles murins sont couramment utilisés dans la recherche en neurosciences.
Objectif de l'étude
- Fournir un protocole chirurgical détaillé pour l’implantation d’un réseau PBM.
- Faciliter l’enregistrement d’EEG à haute densité chez la souris.
- Améliorer les méthodes d’acquisition de données en recherche en neurosciences.
Méthodes utilisées
- Préparation du matériel chirurgical et anesthésie animale.
- Mise en œuvre des techniques de chirurgie stéréotaxique.
- Manipulation minutieuse du réseau d'électrodes microscopiques ultra-fines.
- Récupération postopératoire et acquisition des données d'EEG.
Résultats principaux
- Implantation réussie du réseau PBM sur le crâne de la souris.
- Enregistrements EEG de haute qualité obtenus après la chirurgie.
- L'analyse des données a révélé des schémas d'activité cérébrale significatifs.
- Mise en évidence de l'importance de techniques chirurgicales minutieuses.
Conclusions
- La procédure décrite est efficace pour l'acquisition d'EEG à haute densité.
- Une manipulation adéquate du réseau de microélectrodes est essentielle.
- Cette méthode peut faire progresser la recherche dans l'analyse de l'activité cérébrale.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
L'EEG à haute densité chez des souris librement mobiles permet une dépréciation mécanistique des hypothèses concernant les circuits neuronaux en reliant des signatures électrophysiologiques au comportement dans des modèles génétiquement accessibles. Cette approche soutient la validation de cibles en découverte de médicaments neuropsychiatriques en fournissant des lectures quantitatives et reproductibles de l'activité du réseau liée aux mécanismes de la maladie. Le réseau de microélectrodes à base de polyimide améliore la fidélité du signal et la capacité d'enregistrement chronique, renforçant ainsi la confiance prédictive dans les évaluations de l'efficacité préclinique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Valeur scientifique : Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques en corrélant les rythmes EEG à des états comportementaux spécifiques dans des modèles pertinents pour la maladie.
- Valeur opérationnelle : Fournit une plateforme standardisée pour la validation fonctionnelle de cibles à l'aide de l'activité neuronale à grande échelle comme indicateur phénotypique.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Génère des sorties EEG quantifiables et multivariées adaptées au développement de tests dans les programmes de criblage de médicaments du système nerveux central.
- Valeur opérationnelle : Favorise la standardisation des tests grâce à des implants d'électrodes chroniques et réutilisables qui réduisent la variabilité entre les séances.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Facilite l'identification de biomarqueurs translationnels en alignant les signatures EEG de la souris sur les corrélats EEG humains dans les troubles neuropsychiatriques.
- Valeur opérationnelle : Permet une surveillance longitudinale de l'engagement de la cible et de la modulation des circuits au cours des différentes phases des études précliniques.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode s'intègre dans le continuum de la découverte, de la génération d'hypothèses à l'optimisation des composés, en fournissant des données neuronales dynamiques à l'échelle des systèmes qui orientent le choix des cibles et la priorisation des composés.
- Biologie de la découverte : Soutient la réduction des risques mécanistiques en révélant comment des manipulations génétiques ou pharmacologiques affectent la dynamique des réseaux cérébraux à grande échelle.
- Criblage : Fournit des lectures EEG multidimensionnelles et résolues dans le temps, améliorant ainsi la résolution du criblage de composés par rapport aux mesures unitaires ou globales.
- Analytique : Permet une comparaison quantitative des conditions grâce à des métriques de puissance spectrale, de cohérence et de probabilité de crises, dérivées d'enregistrements multicanal.
- Recherche translationnelle : S'aligne sur les stratégies de biomarqueurs en capturant des phénotypes EEG prédictifs des résultats cliniques dans les modèles d'épilepsie et de troubles du sommeil.
- Réutilisation en entreprise : Constitue une plateforme neurophysiologique réutilisable, applicable à plusieurs programmes thérapeutiques du SNC et à diverses classes de cibles.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive en réduisant l'ambiguïté concernant le mécanisme ciblé grâce à l'observation directe des effets au niveau du réseau.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité et l'évolutivité des expériences d'EEG grâce à des protocoles chirurgicaux standardisés et un design d'implants chroniques.
- Valeur stratégique : Renforce la qualité des décisions d'orientation (go/no-go) en fournissant dès les premières étapes du processus de découverte des données objectives sur l'efficacité à l'échelle du système.
- Impact sur le portefeuille : Permet une progression ajustée au risque en identifiant les composés présentant des profils favorables de modulation du réseau avant des investissements précliniques coûteux.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie stéréotaxique et en manipulation des microélectrodes en raison de la structure ultra-fine et bifurquée du réseau.
- Dépend de l'accès à un équipement d'électrophysiologie capable d'acquérir des signaux à haute densité et de les synchroniser avec la surveillance du comportement.
- Exige une standardisation des soins postopératoires et des délais de récupération afin d'assurer une qualité de signal constante entre les animaux.
- Implique des adaptations selon les souches de souris et les fonds génétiques, qui influencent l'épaisseur du crâne et l'accès chirurgical.
- Est limité par la difficulté technique de prévenir la pénétration de liquide sous l'électrode en film lors de l'application du ciment dentaire, comme indiqué dans le protocole.
