High-density EEG-registraties van de vrij bewegende muizen met behulp van Polyimide op basis van micro-elektrode
11 januari 2011
In dit artikel beschrijven we de chirurgische ingreep en behandeling tips voor implantatie van ultra-dunne polyimide-op basis van micro-elektrode array (PBM-array) in de muis schedel voor de aankoop van high-density encefalografie (EEG) in een muismodel.
Hallo, ik ben Mina Lee van het Gen Choice Laboratory in het Center for Neuroscience bij het Korea Institute of Science and Technology. Vandaag demonstreer we de conditie van high density EG in het mass model met een poly-gebaseerde micro-elektrodearray. De procedure omvat het klaarmaken van de instrumenten, het voorbereiden van de dieren voor de chirurgie en het uitvoeren van stereotactische chirurgie.
Na de operatie voeren we een EEG-registratie uit en analyseren we vervolgens de gegevens. Laten we beginnen. Stel vóór aanvang van de operatie de stereotactische instrumenten en alle benodigde materialen klaar.
De omgeving moet schoon zijn. Bereid de muis voor op de operatie. Ik zal de operatie van vandaag demonstreren met een 17 weken oude basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E hybride muis.
We kunnen ook muizen gebruiken die zwaarder zijn dan 25 gram. Anestheseer de muis via een IP-injectie van een cocktail bestaande uit 120 milligram per kilogram ketamine en zes milligram per kilogram xylazine. Knijp voorzichtig in de staart van de muis om te controleren of de muis voldoende diep geanestheseerd is om met de operatie te beginnen.
Om de operatie te beginnen, monteer het dier in het stereotaxische apparaat. Plaats de oorstaven één voor één in de gehoorgang van de muis en draai deze vast. Breng wat methanol aan op de kop en scheer vervolgens het haar van de kop.
Injecteer en maak een anterieur-posterieure incisie van tussen de ogen tot tussen de oren en de schedel. Knijp de huid van de muis samen met microklemmen om de incisie wijd open te houden. Verwijder alle resterende weefsels of membranen van de schedel met de gesteriliseerde wattenstaafjes.
Plaats de markeerstift boven het hoofd. Markeer de BMA-lambdapunten. Verwijder vervolgens de markeerstift en markeer de punten met een fijne pen.
Precies op het juiste punt. De kern. Breng de filmelektrode boven het hoofd en breng een druppel T-water aan op de schedel.
Plaats de BMA in het midden van de vijfde laag van de Ontario van de poly best micro-elektrode array. Verwijder de film voorzichtig van mediaal naar lateraal met wattenstaafjes gedrenkt in gedestilleerd water. Wacht enkele minuten tot het volledig is gedroogd.
Dit helpt bij een betere hechting. Zet drie markeringen met een pen op oliebasis in de overgebleven ruimte. Op deze markeringen zullen worden geboord.
Wees zeer voorzichtig bij het boren van de gaten om te voorkomen dat de binnenkant wordt geraakt. Plaats de drie steriele stelschroeven op de schedel en draai ze aan tot ze stevig vastzitten. Meng een dikke batch vloeibaar tandcement en bedek hiermee de schroeven van de filmelektroden en de rest van de schedel.
Maak een nieuwe batch en gebruik deze om de elektrode volledig te bedekken. Maak de schroeven opnieuw vrij om deze vast te zetten. Onthoud dat deze man zich niet onder de filmelektrode mag bevinden.
Plaats een dubbele markering met tape op de achterkant van het connectorvlak. Bevestig een stevige stok als beugel op het midden van de schedel met een sterke lijm. In het experiment van vandaag gebruik ik de punt van een wattenstaafje voor deze stap met de stok; manipuleer de positie van de connector naar achteren tot deze contact maakt met de punt van het wattenstaafje.
De afstand tussen de schedel en de connector moet meer dan vijf millimeter zijn. Bevestig het vlak van de connector aan de punt van het wattenstaafje met een sterke lijm. Bedek het overige open oppervlak met acrylaatcement.
Verwijder na het uitharden van het cement de klemmen en roer aan de huid. Haal de muis uit de parus en dek de extra ruimte af. Breng met acrylaat tandcement antibiotisch natrium-ate aan rondom het cement en het hechtingsgebied.
Plaats de muis in een eigen kooi en laat het dier vijf dagen herstellen. Sluit de muis aan op het EEG, start de opstelling en geef meer dan een uur de tijd voor habituatie. Voer na een uur de EEG-registratie uit; wij voerden de acquisitie van high-density EEG in een muismodel uit met een poly-gebaseerde micro-elektrodenarray.
Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de film electro Tri voorzichtig moet worden gehanteerd, omdat deze slechts zeven micrometer dik is. A, een druppel kraanwater is noodzakelijk wanneer u de elektrode herplaatst. Als u deze stap overslaat, kan de elektrode gemakkelijk draaien; zorg er bovendien voor dat acryl dentals met een hoge viscositeit niet onder de film doordringt.
Na de opname voeren we een offline analyse uit met meth lab om verschillende hersengrafieken te tekenen voor een duidelijke visualisatie van de hersenactiviteit bij muizen. Dit zijn de representatieve multichannel EEG-signalen na GBL-injectie. Op het linkerpaneel ziet u de representatieve multichannel EEG-signalen na GBL-injectie op het rechterpaneel.
Er worden hersentopografische kaarten gepresenteerd, zoals de gemiddelde vermogenstijdsvertraging, de gemiddelde pieksterkte en de gemiddelde waarschijnlijkheidskaart van het begin van de insulten. Dat is alles. Bedankt voor het kijken.
Overzicht
Dit artikel demonstreert de chirurgische procedure voor het implanteren van een op polyimide gebaseerde micro-elektrodenmatrix (PBM-matrix) op de schedel van een muis, waardoor EEG-acquisitie met een hoge dichtheid in een muismodel mogelijk wordt.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschap
- Elektrofysiologie
- Biomedische Techniek
Achtergrond
- EEG met hoge dichtheid is cruciaal voor het bestuderen van hersenactiviteit.
- Micro-elektrodearrays op basis van polyimide bieden voordelen op het gebied van opnamekwaliteit.
- Kennis van chirurgische technieken is essentieel voor een succesvolle implantatie.
- Muismodellen worden veelvuldig gebruikt in neurowetenschappelijk onderzoek.
Doel van de studie
- Om een gedetailleerd chirurgisch protocol te bieden voor de implantatie van een PBM-array.
- Om EEG-registraties met een hoge dichtheid bij muizen te faciliteren.
- Om methoden voor gegevensverwerving in neurowetenschappelijk onderzoek te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van chirurgische instrumenten en anesthesie van het dier.
- Toepassing van stereotactische chirurgische technieken.
- Voorzichtige hantering van de ultradunne microelektrode-array.
- Herstel na de operatie en acquisitie van EEG-gegevens.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle implantatie van de PBM-array op de schedel van de muis.
- Hoogwaardige EEG-registraties verkregen na de operatie.
- Data-analyse onthulde significante patronen in de hersenactiviteit.
- De belangrijkheid van zorgvuldige chirurgische technieken is aangetoond.
Conclusies
- De beschreven procedure is effectief voor high-density EEG-acquisitie.
- Een juiste behandeling van de microelektrode-array is cruciaal.
- Deze methode kan onderzoek naar de analyse van hersenactiviteit bevorderen.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
EEG met hoge dichtheid bij vrij bewegende muizen maakt mechanische risicoreductie van hypothesen over neurale circuits mogelijk door elektrofysiologische kenmerken te koppelen aan gedrag in genetisch hanteerbare modellen. Deze aanpak ondersteunt doelwitvalidatie bij de ontdekking van neuropsychiatrische geneesmiddelen door kwantitatieve, reproduceerbare meetwaarden van netwerkactiviteit te leveren die relevant zijn voor ziektemechanismen. De op polyimide gebaseerde microelektrode-array verbetert de signaaltrouw en de capaciteit voor chronische registratie, waardoor het voorspellende vertrouwen bij preklinische beoordelingen van de effectiviteit toeneemt.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken door EEG-ritmes te correleren met specifieke gedragsstaten in ziekterelevante modellen.
- Operationele waarde: Biedt een gestandaardiseerd platform voor functionele targetvalidatie met grootschalige neurale activiteit als fenotypische readout.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare, multivariate EEG-outputs die geschikt zijn voor de ontwikkeling van assays in drugscreeningprogramma's voor het centraal zenuwstelsel.
- Operationele waarde: Ondersteunt de standaardisatie van assays via chronische, herbruikbare elektrode-implantaten die de variabiliteit tussen sessies verminderen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Vergemakkelijkt de identificatie van translationele biomarkers door muis-EEG-signaturen af te stemmen op menselijke EEG-correlaten bij neuropsychiatrische aandoeningen.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale monitoring van target-engagement en circuitmodulatie mogelijk gedurende verschillende fasen van de preklinische studie.
Integratie van pipeline en workflow
De methode integreert in het ontdekkingscontinuüm, van hypothesevorming tot leadoptimalisatie, door dynamische neurale gegevens op systeemsniveau te leveren die de selectie van targets en de prioritisering van verbindingen informeren.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door te onthullen hoe genetische of farmacologische manipulaties de dynamiek van grootschalige hersennetwerken beïnvloeden.
- Screening: Levert hoogdimensionale, tijdopgeloste EEG-uitlezingen die de resolutie van verbindingen-screening verbeteren ten opzichte van enkelvoudige neuronale of bulkmetingen.
- Analytics: Maakt kwantitatieve vergelijking van condities mogelijk via spectrale vermogens, coherentie en waarschijnlijkheidsmetrieken voor epileptische aanvallen, afgeleid van multichannel-opnames.
- Translationeel onderzoek: Sluit aan bij biomarkerstrategieën door EEG-fenotypen vast te leggen die voorspellend zijn voor klinische uitkomsten in modellen voor epilepsie en slaapstoornissen.
- Enterprise-hergebruik: Vormt een herbruikbaar neurofysiologisch platform dat toepasbaar is op meerdere programma's voor CNS-indicaties en doelwitklassen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door ambiguïteit in het doelmechanisme te verminderen via directe observatie van effecten op netwerkniveau.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van EEG-experimenten via gestandaardiseerde chirurgische protocollen en het ontwerp van chronische implantaten.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen door objectieve werkzaamheidsgegevens op systeemongeval vroeg in de discovery-pipeline te leveren.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde voortgang mogelijk door verbindingen met gunstige netwerkmodulatieprofielen te identificeren vóór kostbare preklinische investeringen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in stereotaxische chirurgie en het hanteren van micro-elektroden vanwege de ultradunne, vertakte structuur van de array.
- Is afhankelijk van toegang tot electrofysiologische instrumentatie die in staat is tot signaalacquisitie met een hoge dichtheid en synchronisatie met gedragsmonitoring.
- Maakt standaardisatie van de postoperatieve zorg en herstelperioden noodzakelijk om een consistente signaalkwaliteit tussen de dieren te waarborgen.
- Houdt rekening met aanpassingen voor verschillende muizenstammen en genetische achtergronden die de schedeldikte en chirurgische toegang beïnvloeden.
- Wordt beperkt door de technische uitdaging om vloeistofpermeatie onder de filmelektrode tijdens het aanbrengen van tandcement te voorkomen, zoals vermeld in het protocol.
