Gravações de alta densidade EEG dos Ratos movimentando-se livremente usando Polyimide baseado microeletrodos
11 de janeiro de 2011
Neste artigo, descrevemos o procedimento de cirurgia e tratamento de dicas para implantação de ultra-fina matriz de microeletrodos poliimida-based (PBM-array) no crânio do rato para a aquisição de alta densidade encefalografia (EEG) em um modelo de mouse.
Olá, sou Mina Lee do Laboratório Gen Choice no Centro de Neurociência do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia. Hoje demonstraremos a condição de alta densidade de EG no modelo de massa com matriz de microeletrodos baseada em polímero. O procedimento envolve a configuração dos instrumentos, a preparação dos animais para cirurgia e a realização de cirurgia estereotáxica.
Após a cirurgia, realizaremos a gravação de EEG e depois analisaremos os dados. Vamos começar. Antes de iniciar a cirurgia, prepare os instrumentos estereotáxicos e todos os materiais necessários.
O ambiente deve ser limpo. Prepare o camundongo para a cirurgia. Demonstrarei hoje a cirurgia utilizando um camundongo híbrido de 17 semanas de idade, da linhagem basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E.
Também podemos usar camundongos com peso superior a 25 gramas. Anestesie o camundongo com uma injeção intraperitoneal de um coquetel contendo 120 miligramas por quilograma de ketamina e seis miligramas por quilograma de xilazina. Pince suavemente a cauda do camundongo para verificar se a anestesia está suficientemente profunda antes de prosseguir com a cirurgia.
Para iniciar a cirurgia, posicione o animal no estereotáxico. Insira as barras de ar no canal auditivo do camundongo uma a uma e aperte bem. Coloque um pouco de metanol na cabeça dele e, em seguida, modele o formato do crânio.
Injecte, faça uma incisão anteroposterior do espaço entre os olhos até o espaço entre as orelhas e o crânio. Segure a pele do camundongo usando grampos microcirúrgicos para manter a incisão amplamente aberta. Remova qualquer tecido ou membrana remanescente do crânio com os cotonetes esterilizados.
Coloque a caneta marcadora acima da cabeça. Marque os pontos BMA lambda. Em seguida, remova a caneta marcadora e marque os pontos usando uma caneta fina antiga.
Exatamente no alvo. No ponto. Posicione o eletrodo de filme acima da cabeça e coloque uma gota de água T sobre o crânio.
Coloque o BMA no centro da quinta camada do Ontario do poli melhor micro arranjo eletro. Remova o filme cuidadosamente do meio para a lateral com os cotonetes umedecidos em água. Aguarde alguns minutos até que sequem completamente.
Isso ajuda a melhorar a aderência. Faça três marcas com caneta a óleo no espaço residual. Essas marcas são os pontos onde você fará a perfuração.
Tenha muito cuidado ao furar os orifícios para não tocar o interior. Coloque os três parafusos de fixação estéreos nos ossos do crânio e posicione-os até que estejam firmemente ajustados. Misture uma quantidade espessa de cimento dental líquido e cubra os parafusos dos eletrodos de filme e o restante do crânio.
Prepare outro lote e use-o para cobrir completamente o eletrodo. Descubra novamente os parafusos para fixá-lo. Lembre-se, esse homem não deve ficar sob o eletrodo de filme.
Coloque um sinal duplo que tenha fita na parte traseira do plano do conector. Posicione um bastão rígido como uma tira no meio do crânio usando cola forte. No experimento de hoje, utilizo a ponta de um cotonete cortante para esta etapa do bastão, manipulando a posição do conector para trás até que entre em contato com a ponta do local de corte.
A distância entre o crânio e o conector deve ser superior a cinco milímetros. Cole o plano do conector na ponta do cotonete usando cola forte. Cubra a área aberta restante com cimento acrílico.
Após a cura do cimento, remova as presilhas e mexa a pele. Remova o camundongo do parus e cubra o espaço extra. Com cimento dental acrílico, aplique o antibiótico sódio ate ao redor do cimento e da área de sutura.
Coloque o camundongo em sua própria gaiola e forneça um período de recuperação de cinco dias. Conecte o camundongo ao EEG e aguarde mais de uma hora para habituação. Após uma hora, realize a gravação do EEG; realizamos a aquisição de EEG de alta densidade em um modelo de camundongo com um arranjo de microeletrodos baseado em polímero.
Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de manipular o filme eletro Tri com cuidado, pois ele tem apenas sete micrômetros de espessura. Uma gota de água da torneira é necessária ao reposicionar o eletrodo. Se você omitir este passo, o eletrodo pode girar facilmente; certifique-se de que os acrílicos dentais feitos com alta viscosidade não permeiem sob o filme.
Após a gravação, realizamos a análise off-line utilizando o meth lab para gerar diversos gráficos cerebrais com a finalidade de visualizar claramente as atividades cerebrais em camundongos. Este é o sinal representativo de EEG multicanal após injeção de GBL. No painel esquerdo, é possível observar os sinais representativos multicanal de e após injeção de GBL no painel direito.
Apresentam-se mapas de topografia cerebral, como atraso temporal da potência média, força de pico média e mapa de probabilidade média de início da crise epiléptica. É isso. Obrigado por assistir.
Visão Geral
Este artigo demonstra o procedimento cirúrgico para implante de um arranjo de microeletrodos baseado em politrimida (arranjo PBM) sobre o crânio de camundongo, permitindo a aquisição de EEG de alta densidade em um modelo murino.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Neurociência
- Eletrfisiologia
- Engenharia Biomédica
Antecedentes
- A EEG de alta densidade é essencial para estudar a atividade cerebral.
- As matrizes de microeletrodos baseadas em poliimida oferecem vantagens na qualidade de gravação.
- Compreender as técnicas cirúrgicas é fundamental para o implante bem-sucedido.
- Modelos de camundongos são comumente usados na pesquisa em neurociência.
Objetivo do Estudo
- Fornecer um protocolo cirúrgico detalhado para a implantação de matrizes PBM.
- Facilitar a aquisição de registros de EEG de alta densidade em camundongos.
- Aprimorar os métodos de aquisição de dados na pesquisa em neurociência.
Métodos Utilizados
- Preparação dos instrumentos cirúrgicos e anestesia do animal.
- Aplicação de técnicas de cirurgia estereotáxica.
- Manuseio cuidadoso do arranjo de microeletrodos ultrafinos.
- Recuperação pós-cirúrgica e aquisição de dados de EEG.
Resultados Principais
- Implante bem-sucedido do arranjo de PBM no crânio de camundongo.
- Gravações de EEG de alta qualidade obtidas após a cirurgia.
- A análise dos dados revelou padrões significativos de atividade cerebral.
- Demonstrou a importância de técnicas cirúrgicas cuidadosas.
Conclusões
- O procedimento descrito é eficaz para a aquisição de EEG de alta densidade.
- O manuseio adequado do arranjo de microeletrodos é essencial.
- Este método pode avançar a pesquisa na análise da atividade cerebral.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O EEG de alta densidade em camundongos livres para se mover permite a desvinculação mecanicista de hipóteses sobre circuitos neurais ao associar assinaturas eletrofisiológicas ao comportamento em modelos geneticamente manipuláveis. Essa abordagem apoia a validação de alvos na descoberta de fármacos neuropsiquiátricos, fornecendo leituras quantitativas e reprodutíveis da atividade em redes neurais relevantes para mecanismos da doença. A matriz de microeletrodos baseada em poliimida aumenta a fidelidade do sinal e a capacidade de gravação crônica, melhorando a confiança preditiva nas avaliações de eficácia pré-clínicas.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas por meio da correlação de ritmos de EEG com estados comportamentais específicos em modelos relevantes para doenças.
- Valor Operacional: Fornece uma plataforma padronizada para validação funcional de alvos utilizando atividade neural em larga escala como leitura fenotípica.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Gera saídas quantificáveis e multivariadas de EEG adequadas para o desenvolvimento de ensaios em programas de triagem de fármacos do sistema nervoso central.
- Valor Operacional: Apoia a padronização de ensaios por meio de implantes crônicos e reutilizáveis de eletrodos que reduzem a variabilidade entre sessões.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Facilita a identificação de biomarcadores translacionais ao alinhar assinaturas de EEG de camundongos com correlatos de EEG humanos em transtornos neuropsiquiátricos.
- Valor Operacional: Permite o monitoramento longitudinal do engajamento de alvos e da modulação de circuitos ao longo das fases do estudo pré-clínico.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método se integra ao continuum de descoberta, desde a geração de hipóteses até a otimização de compostos líderes, fornecendo dados neurais dinâmicos em nível de sistemas que orientam a seleção de alvos e a priorização de compostos.
- Biologia da Descoberta: Apoia a redução de riscos mecanicistas ao revelar como manipulações genéticas ou farmacológicas afetam a dinâmica de redes cerebrais em larga escala.
- Triagem: Fornece leituras de EEG com alta dimensão e resolução temporal que aprimoram a precisão da triagem de compostos, indo além de medidas de neurônios individuais ou de massa.
- Análises: Permite a comparação quantitativa de condições por meio de métricas de potência espectral, coerência e probabilidade de convulsão derivadas de gravações multicanal.
- Pesquisa Translacional: Alinha-se a estratégias de biomarcadores ao capturar fenótipos de EEG preditivos de desfechos clínicos em modelos de epilepsia e distúrbios do sono.
- Reutilização Corporativa: Representa uma plataforma neurofisiológica reutilizável, aplicável em diversos programas terapêuticos do SNC e classes de alvos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva ao reduzir ambiguidades no mecanismo-alvo por meio da observação direta de efeitos em nível de rede.
- Valor Operacional: Melhora a reprodutibilidade e escalabilidade de experimentos de EEG por meio de protocolos cirúrgicos padronizados e design de implantes crônicos.
- Valor Estratégico: Aprimora a qualidade da decisão de avançar ou interromper ao fornecer dados objetivos de eficácia em nível sistêmico no início do processo de descoberta.
- Impacto no Portfólio: Permite o avanço com ajuste de risco ao identificar compostos com perfis favoráveis de modulação da rede antes de investimentos pré-clínicos onerosos.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em cirurgia estereotáxica e manipulação de microeletrodos devido à estrutura ultrafina e bifurcada do arranjo.
- Depende do acesso a instrumentação de eletrofisiologia capaz de aquisição de sinais de alta densidade e sincronização com o monitoramento comportamental.
- Necessita padronização dos cuidados pós-operatórios e dos períodos de recuperação para garantir qualidade consistente do sinal entre os animais.
- Envolve considerações de adaptação para diferentes linhagens de camundongos e fundos genéticos que afetam a espessura do crânio e o acesso cirúrgico.
- Limitado pelo desafio técnico de prevenir a permeação de fluidos sob o eletrodo de filme durante a aplicação de cimento dental, conforme observado no protocolo.
