Le registrazioni EEG ad alta densità dei Topi muoversi liberamente utilizzando Polyimide a base di microelettrodi
11 gennaio 2011
In questo articolo, abbiamo descritto la procedura di chirurgia e la movimentazione suggerimenti per l'impianto di ultra-sottile a base di poliammide array di microelettrodi (PBM-array) sul cranio del mouse per l'acquisizione ad alta densità encefalografia (EEG) in un modello murino.
Ciao, sono Mina Lee del Gen Choice Laboratory presso il Centro di Neuroscienze dell'Istituto Coreano di Scienza e Tecnologia. Oggi illustreremo le condizioni di alta densità di EG nel modello di massa con microarray elettrodico a base polimerica. La procedura prevede l'allestimento degli strumenti, la preparazione degli animali per l'intervento chirurgico e l'esecuzione di una chirurgia stereotassica.
Dopo l'intervento chirurgico, eseguiremo la registrazione dell'EEG e quindi analizzeremo i dati. Cominciamo. Prima di iniziare l'intervento chirurgico, preparare gli strumenti stereotassici e tutti i materiali necessari.
L'ambiente deve essere pulito. Preparare il topo per l'intervento chirurgico. Oggi dimostrerò l'intervento chirurgico utilizzando un topo ibrido di 17 settimane di età, ceppo basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E.
È possibile utilizzare anche topi con un peso superiore a 25 grammi. Anestetizzare il topo mediante iniezione intraperitoneale di un cocktail contenente 120 milligrammi per chilogrammo di ketamina e 6 milligrammi per chilogrammo di xilazina. Pinzare delicatamente la coda del topo o un dito della zampa per verificare che l'anestesia sia sufficientemente profonda da poter procedere con l'intervento chirurgico.
Per iniziare l'intervento chirurgico, posizionare l'animale sullo stereotassico. Inserire le barre d'aria una alla volta nel canale del mouse e fissarle saldamente. Applicare un po' di metanolo sulla sua testa, quindi modellare la forma del cranio.
Iniettare, eseguire un'incisione anteriore-posteriore tra gli occhi e tra le orecchie e il cranio. Pinzare la pelle del topo utilizzando micropinze per mantenere l'incisione ben aperta. Rimuovere eventuali tessuti o membrane residue dal cranio con gli applicatori sterili.
Posizionare la penna marcata sopra la testa. Segnare i punti BMA lambda. Successivamente, rimuovere la penna marcata e segnare i punti utilizzando una vecchia penna migliore.
Esattamente sul segno. Il punto. Portare l'elettrodo a film sopra la testa e applicare una goccia di acqua T sul cranio.
Posizionare il BMA al centro del quinto strato dell'Ontario dell'array poli micro elettro ottimale. Rimuovere con attenzione il filmato da mediale a laterale utilizzando bastoncini di cotone morbido bagnati. Attendere alcuni minuti finché non sia completamente asciutto.
Questo favorisce un migliore aderente. Effettuare tre segni a penna con una penna a base oleosa nello spazio residuo. Questi segni indicano i punti in cui si eseguirà la foratura.
Siate molto attenti durante la foratura dei fori, evitando di toccare l'interno. Posizionare le tre viti di guida delle linee sterili sul cranio e inserirle fino a quando non sono saldamente in posizione. Preparare un composto denso di cemento dentale liquido e ricoprire con esso le viti degli elettrodi a film e il resto del cranio.
Preparare un altro lotto e utilizzarlo per coprire completamente l'elettrodo. Scoprire nuovamente le viti per fissarlo. Ricordare che quest'uomo non deve trovarsi sotto l'elettrodo a film.
Posizionare un segno doppio che ha del nastro adesivo sul retro del piano del connettore. Posizionare un'asta rigida come fascia al centro del cranio utilizzando una colla resistente. Nell'esperimento di oggi, utilizzo la punta di un bastoncino da taglio per questo passaggio dell'asta; regolare la posizione del connettore verso la parte posteriore finché non entra in contatto con la punta del punto di taglio.
La distanza tra il cranio e il connettore deve essere superiore a cinque millimetri. Attaccare il piano del connettore sulla punta dello stick di cotone applicando una colla resistente. Coprire il resto della zona esposta con cemento acrilico.
Dopo la polimerizzazione del cemento, rimuovere le pinze e mescolare la cute. Rimuovere il mouse dal parus e coprire lo spazio extra. Applicare con il cemento acrilico dentale l'antibiotico sodico attorno al cemento e alla zona della sutura.
Posizionare il topo nella sua gabbia individuale e concedere un periodo di recupero di cinque giorni. Collegare il topo all'EEG e permettere un'adattamento di oltre un'ora. Dopo un'ora procedere alla registrazione dell'EEG; abbiamo effettuato l'acquisizione di un EEG ad alta densità in un modello murino mediante un array polimerico di microelettrodi.
Quando si esegue questa procedura, è importante ricordare di maneggiare con cura il film elettrodo Tri, poiché ha uno spessore di soli sette micrometri. A, è necessaria una goccia di acqua di rubinetto quando si riorganizza l'elettrodo. Se si salta questo passaggio, l'elettrodo potrebbe ruotare facilmente; assicurarsi che i denti acrilici realizzati con viscosità elevata non penetrino sotto il film.
Dopo la registrazione, eseguiamo un'analisi offline utilizzando meth lab per generare diversi grafici cerebrali che visualizzano chiaramente le attività cerebrali nei topi. Questi sono i segnali rappresentativi di EEG multicanale dopo l'iniezione di GBL. Nel riquadro di sinistra, è possibile osservare i segnali rappresentativi multicanale dopo l'iniezione di GBL mostrati nel riquadro di destra.
Vengono presentate mappe di topografia cerebrale come il ritardo temporale della potenza media, la forza media del picco e la mappa della probabilità media di insorgenza della crisi epilettica. È tutto. Grazie per aver guardato.
Panoramica
In questo articolo viene illustrata la procedura chirurgica per l'impianto di un array di microelettrodi basato su poliimide (PBM-array) sul cranio del topo, consentendo l'acquisizione di EEG ad alta densità in un modello murino.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Elettrofisiologia
- Ingegneria biomedica
Sfondo
- L'elettroencefalografia ad alta densità è fondamentale per lo studio dell'attività cerebrale.
- Le matrici di microelettrodi a base di poliimide offrono vantaggi in termini di qualità della registrazione.
- Comprendere le tecniche chirurgiche è essenziale per un impianto riuscito.
- I modelli murini sono comunemente utilizzati nella ricerca neuroscientifica.
Scopo dello studio
- Fornire un protocollo chirurgico dettagliato per l’impianto di array PBM.
- Facilitare la registrazione di EEG ad alta densità nei topi.
- Migliorare i metodi di acquisizione dati nella ricerca neuroscientifica.
Metodi Utilizzati
- Preparazione degli strumenti chirurgici e anestesia animale.
- Applicazione delle tecniche di chirurgia stereotassica.
- Maneggiamento accurato dell'array di microelettrodi ultra-sottile.
- Ripresa post-operatoria e acquisizione dei dati EEG.
Risultati principali
- Impianto riuscito dell'array PBM sul cranio del topo.
- Registrazioni EEG di alta qualità ottenute dopo l'intervento chirurgico.
- L'analisi dei dati ha rivelato schemi significativi di attività cerebrale.
- Dimostrata l'importanza di tecniche chirurgiche accurate.
Conclusioni
- La procedura descritta è efficace per l'acquisizione di EEG ad alta densità.
- Una corretta manipolazione dell'array di microelettrodi è fondamentale.
- Questo metodo può favorire l'avanzamento della ricerca nell'analisi dell'attività cerebrale.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Contenuto
L'elettroencefalografia ad alta densità in topi liberamente mobili permette di ridurre i rischi meccanicistici delle ipotesi sui circuiti neurali collegando le firme elettrofisiologiche al comportamento in modelli geneticamente modificabili. Questo approccio supporta la validazione degli obiettivi nella scoperta di farmaci neuropsichiatrici fornendo letture quantitative e riproducibili dell'attività della rete nervosa rilevante per i meccanismi della malattia. L'array di microelettrodi basato su poliimide migliora la fedeltà del segnale e la capacità di registrazione cronica, aumentando la sicurezza predittiva nelle valutazioni dell'efficacia preclinica.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche attraverso la correlazione tra ritmi EEG e specifici stati comportamentali in modelli rilevanti per la malattia.
- Valore operativo: Fornisce una piattaforma standardizzata per la validazione funzionale di bersagli utilizzando l'attività neurale su larga scala come lettura fenotipica.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera output EEG quantificabili e multivariati adatti allo sviluppo di saggi nei programmi di screening di farmaci per il sistema nervoso centrale.
- Valore operativo: Favorisce la standardizzazione dei saggi mediante impianti cronici di elettrodi riutilizzabili che riducono la variabilità tra le sessioni.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Facilita l'identificazione di biomarcatori traslazionali allineando le firme EEG nei topi con i correlati EEG umani nei disturbi neuropsichiatrici.
- Valore operativo: Consente il monitoraggio longitudinale dell'engagement del bersaglio e della modulazione del circuito attraverso le fasi dello studio preclinico.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nel percorso di scoperta, dalla generazione dell'ipotesi all'ottimizzazione del composto leader, fornendo dati neurali dinamici a livello di sistema che guidano la selezione delle target e la priorizzazione dei composti.
- Biologia della scoperta: Supporta la riduzione del rischio meccanicistica rivelando come manipolazioni genetiche o farmacologiche influenzino la dinamica delle reti cerebrali su larga scala.
- Screening: Fornisce letture EEG ad alta dimensionalità e risoluzione temporale che migliorano la risoluzione dello screening di composti rispetto a misure singole di neuroni o misure aggregate.
- Analisi: Permette il confronto quantitativo tra condizioni mediante parametri di potenza spettrale, coerenza e probabilità di crisi epilettiche derivati da registrazioni multicanale.
- Ricerca traslazionale: Si allinea alle strategie per i biomarcatori catturando fenotipi EEG predittivi degli esiti clinici nei modelli di epilessia e disturbi del sonno.
- Riutilizzo aziendale: Rappresenta una piattaforma neurofisiologica riutilizzabile applicabile a diversi programmi terapeutici per indicazioni del sistema nervoso centrale e a diverse classi di bersagli.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riducendo l'ambiguità riguardo al meccanismo d'azione attraverso l'osservazione diretta degli effetti a livello di rete.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità e la scalabilità degli esperimenti con EEG grazie a protocolli chirurgici standardizzati e a un design impiantabile cronico.
- Valore strategico: Migliora la qualità delle decisioni di proseguimento o interruzione fornendo dati oggettivi sull'efficacia a livello di sistema già nelle fasi iniziali del processo di scoperta.
- Impatto sul portafoglio: Consente un avanzamento calibrato sui rischi identificando composti con profili favorevoli di modulazione della rete prima di investimenti preclinici onerosi.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze in chirurgia stereotassica e nella manipolazione di microelettrodi a causa della struttura ultra-sottile e biforcuta dell'array.
- Richiede l'accesso a strumentazione di elettrofisiologia in grado di acquisire segnali ad alta densità e di sincronizzarli con il monitoraggio del comportamento.
- Necessita della standardizzazione delle cure postoperatorie e dei tempi di recupero per garantire una qualità del segnale costante tra gli animali.
- Comporta considerazioni di adattamento per diverse linee di topi e background genetici che influenzano lo spessore del cranio e l'accesso chirurgico.
- È limitato dalla difficoltà tecnica di prevenire la permeazione di liquidi sotto l'elettrodo a film durante l'applicazione del cemento dentale, come indicato nel protocollo.
