Высокая плотность ЭЭГ Записи свободно движущихся мышей использованием полиимида основе Микроэлектродные
11 января 2011 г.
В этой статье мы описали процедуру хирургии и обработки советы для имплантации ультратонкие полиимидные основе микроэлектрода массива (PBM-массива) на мыши череп на приобретение высокой плотности энцефалографии (ЭЭГ) в мышиной модели.
Здравствуйте, я Мина Ли из лаборатории Gen Choice в Центре нейронаук Корейского института науки и технологий. Сегодня мы продемонстрируем условия регистрации ЭЭГ высокой плотности на модели мыши с использованием полимерного микроэлектродного массива. Процедура включает настройку оборудования, подготовку животных к операции и проведение стереотаксической хирургии.
После операции мы проведем запись ЭЭГ, а затем проанализируем данные. Приступим. Перед началом операции подготовьте стереотаксические инструменты и все необходимые материалы.
Окружающая среда должна быть чистой. Подготовьте мышь к операции. Сегодня я продемонстрирую выполнение операции на 17-недельной гибридной мыши линии basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E.
Также можно использовать мышей с массой тела более 25 граммов. Анестезируйте мышь путем внутрибрюшинного введения коктейля, содержащего 120 mg/kg кетамина и 6 mg/kg ксилазина. Осторожно ущипните мышь за хвост или лапу, чтобы убедиться, что животное находится в достаточно глубоком состоянии наркоза для проведения операции.
Для начала операции закрепите животное в стереотаксическом аппарате. Поочередно установите ушные бары в ушные каналы мыши и плотно зафиксируйте их. Нанесите немного метанола на голову животного, после чего сбрейте шерсть с головы.
Сделайте инъекцию, затем проведите разрез в передне-заднем направлении от области между глаз до области между ушами и черепом. Зажмите кожу мыши микрозажимами, чтобы поддерживать разрез широко открытым. Удалите любые оставшиеся ткани или мембраны с черепа с помощью стерильных ватных тампонов.
Подведите маркер к голове. Отметьте лямбда-точки BMA. Затем уберите маркер и отметьте эти точки с помощью старого лучшего пера.
Точно в цель. В заданную точку. Поднесите пленочный электрод к голове и нанесите каплю воды T на череп.
Поместите BMA на середину пятого слоя Ontario полимерного многоэлектродного массива. Осторожно протрите пленку от медиальной к латеральной стороне ватными палочками, смоченными в мягкой воде. Подождите несколько минут до полного высыхания.
Это способствует лучшей адгезии. Поставьте три метки масляным маркером в свободном пространстве. В этих точках необходимо будет произвести сверление.
При сверлении отверстий будьте предельно осторожны, чтобы не повредить внутренние ткани. Установите три фиксирующих винта на череп и закручивайте их до плотной фиксации. Приготовьте густую смесь стоматологического цемента и покройте ею винты электродов и остальную часть черепа.
Приготовьте еще одну порцию и используйте ее, чтобы полностью покрыть электрод. Снова откройте доступ к винтам, чтобы закрепить его. Помните, что этот элемент не должен находиться под пленкой электрода.
Прикрепите двойной знак с лентой на заднюю часть плоскости коннектора. С помощью сильного клея зафиксируйте жесткую палочку в качестве стяжки посередине черепа. В сегодняшнем эксперименте для этого этапа с палочкой я использую кончик ватного тампона, перемещая коннектор назад до тех пор, пока он не соприкоснется с кончиком тампона.
Расстояние между черепом и коннектором должно составлять более пяти миллиметров. Приклейте плоскость коннектора к кончику ватной палочки, используя сильный клей. Остальную открытую область залейте акриловым цементом.
После отверждения цемента снимите зажимы и осторожно пошевелите кожей. Извлеките мышь из паруса и закройте свободное пространство. С помощью акрилового стоматологического цемента нанесите антибиотик натрия вокруг цемента и области шва.
Поместите мышь в отдельную клетку и предоставьте ей пять дней для восстановления. Подключите мышь к ЭЭГ, закрепите электроды и подождите более одного часа для привыкания. Через час проведите запись ЭЭГ; мы осуществили регистрацию ЭЭГ высокого разрешения на модели мыши с использованием полимерного микроэлектродного массива.
При выполнении данной процедуры важно помнить о необходимости бережного обращения с пленкой electro Tri, так как ее толщина составляет всего семь микрометров. При перемещении электрода необходимо использовать каплю водопроводной воды. Если пропустить этот шаг, электрод может легко повернуться; также следует убедиться, что акриловый герметик высокой вязкости не просочился под пленку.
После записи мы проводим офлайн-анализ с помощью meth lab для построения нескольких графиков активности мозга с целью четкой визуализации мозговой активности у мышей. Здесь представлены репрезентативные многоканальные сигналы ЭЭГ после инъекции GBL. На левой панели показаны репрезентативные многоканальные сигналы ЭЭГ, а на правой панели — сигналы после инъекции GBL.
Представлены карты топографии мозга, такие как средняя временная задержка мощности, средняя амплитуда пика и средняя карта вероятности начала приступа. На этом всё. Спасибо за просмотр.
Обзор
В данной статье демонстрируется хирургическая процедура имплантации микроэлектродной матрицы на основе полиимида (PBM-array) на череп мыши, что позволяет осуществлять высокоплотную регистрацию ЭЭГ на мышиной модели.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронауки
- Электрофизиология
- Биомедицинская инженерия
Теоретические основы
- ЭЭГ с высокой плотностью электродов имеет решающее значение для изучения активности мозга.
- Микроэлектродные матрицы на основе полиимида обеспечивают преимущества в качестве регистрации.
- Понимание хирургических методов необходимо для успешной имплантации.
- Модели мышей широко используются в нейробиологических исследованиях.
Цель исследования
- Предоставить детальный хирургический протокол имплантации PBM-массива.
- Обеспечить возможность регистрации ЭЭГ с высокой плотностью электродов у мышей.
- Усовершенствовать методы сбора данных в нейробиологических исследованиях.
Используемые методы
- Подготовка хирургических инструментов и анестезия животного.
- Применение методов стереотаксической хирургии.
- Осторожное обращение с ультратонкими микроэлектродными матрицами.
- Послеоперационное восстановление и сбор данных ЭЭГ.
Основные результаты
- Успешная имплантация PBM-массива в череп мыши.
- Получение высококачественных записей ЭЭГ после операции.
- Анализ данных выявил значимые паттерны мозговой активности.
- Продемонстрирована важность тщательного соблюдения хирургической техники.
Выводы
- Описанная процедура эффективна для регистрации ЭЭГ с высокой плотностью электродов.
- Правильное обращение с микроэлектродной матрицей имеет решающее значение.
- Данный метод может способствовать развитию исследований в области анализа мозговой активности.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
ЭЭГ с высокой плотностью электродов у свободно передвигающихся мышей позволяет снизить риски при проверке гипотез о нейронных цепях, связывая электрофизиологические признаки с поведением в генетически модифицируемых моделях. Данный подход способствует валидации мишеней при разработке нейропсихиатрических препаратов, обеспечивая количественные и воспроизводимые показатели сетевой активности, имеющие отношение к механизмам заболевания. Микроэлектродная матрица на основе полиимида повышает точность сигнала и возможность хронической записи, что увеличивает прогностическую достоверность при оценке эффективности на доклиническом этапе.
Стратегическое применение в исследованиях и разработках биофармацевтики
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы путем корреляции ритмов ЭЭГ с определенными поведенческими состояниями в моделях соответствующих заболеваний.
- Практическая ценность: предоставляет стандартизированную платформу для валидации функциональных мишеней с использованием крупномасштабной нейронной активности в качестве фенотипического показателя.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Позволяет получать количественные многомерные данные ЭЭГ, пригодные для разработки аналитических методов в программах скрининга препаратов для ЦНС.
- Практическая ценность: Обеспечивает стандартизацию анализа за счет использования хронических многоразовых электродных имплантатов, которые снижают вариабельность между сессиями.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: способствует идентификации трансляционных биомаркеров путем сопоставления сигнатур ЭЭГ мышей с соответствующими коррелятами ЭЭГ человека при нейропсихиатрических расстройствах.
- Практическая ценность: позволяет осуществлять лонгитюдный мониторинг взаимодействия с мишенью и модуляции нейронных цепей на различных этапах доклинического исследования.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в непрерывный процесс поиска лекарственных средств — от генерации гипотез до оптимизации соединений-лидеров — предоставляя динамические нейронные данные системного уровня, которые позволяют обосновать выбор мишени и приоритизацию соединений.
- Поисковая биология: способствует снижению рисков при изучении механизмов, выявляя влияние генетических или фармакологических манипуляций на динамику крупномасштабных сетей мозга.
- Скрининг: обеспечивает многомерные ЭЭГ-данные с высоким временным разрешением, что повышает точность скрининга соединений по сравнению с измерениями на уровне отдельных нейронов или общих показателей.
- Аналитика: позволяет проводить количественное сравнение условий с помощью показателей спектральной мощности, когерентности и вероятности возникновения приступов, полученных на основе многоканальных записей.
- Трансляционные исследования: согласуются со стратегиями поиска биомаркеров путем регистрации ЭЭГ-фенотипов, позволяющих прогнозировать клинические исходы в моделях эпилепсии и расстройств сна.
- Корпоративное повторное использование: представляет собой многократно используемую нейрофизиологическую платформу, применимую в различных программах по изучению показаний ЦНС и классов мишеней.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозов за счет уменьшения неопределенности в отношении целевого механизма путем прямого наблюдения эффектов на уровне сети.
- Операционная ценность: Улучшает воспроизводимость и масштабируемость экспериментов ЭЭГ благодаря стандартизированным хирургическим протоколам и конструкции хронических имплантатов.
- Стратегическая ценность: Повышает качество принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), предоставляя объективные данные об эффективности на системном уровне на ранних этапах процесса поиска.
- Влияние на портфель: Обеспечивает продвижение с учетом рисков за счет выявления соединений с благоприятными профилями сетевой модуляции до дорогостоящих доклинических инвестиций.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения стереотаксических операций и работы с микроэлектродами в связи со сверхтонкой раздвоенной структурой матрицы.
- Необходимо наличие электрофизиологического оборудования, способного осуществлять сбор сигналов высокой плотности и синхронизацию с мониторингом поведения.
- Требуется стандартизация послеоперационного ухода и сроков восстановления для обеспечения стабильного качества сигнала у всех животных.
- Требуется учитывать особенности адаптации для различных линий мышей и генетических фонов, влияющих на толщину черепа и доступ при хирургическом вмешательстве.
- Ограничено технической сложностью предотвращения проникновения жидкости под пленочный электрод во время нанесения стоматологического цемента, как указано в протоколе.
