Diese Arbeit wurde von der Naturwissenschaftlichen Stiftung von China (31171355) und der Naturwissenschaftlichen Stiftung von Guangdong (S2011010003403, 2014A030313440) unterstützt.

Tierpflege, chirurgische Verfahren und Aufzeichnungsverfahren wurden im Einklang mit den Richtlinien für die South China Normal University Animal Care and Use Committee. 1. Elektrodenherstellung (Abbildung 1A-C) ANMERKUNG: Computer-Pin-Loci ist einfach ein markierter Kontakt als Teil der Signalschnittstelle in Kommunikationsgeräten. Es besteht aus einem Steckverbinder, der in die Buchse steckt. <ol><li> Trennen Sie die männlichen und weiblichen Stifte vorsichtig von den Computerstiften ( Abb. 1A ) mit Hilfe einer Zange. Verbinden Sie die männlichen und weiblichen Stifte zusammen, um eine Elektrode zu bilden, und wenden Sie Cyanacrylat an, um eine starke Klebeverbindung zu erzeugen (Abbildung 1C ). </li><li> Setzen Sie die Elektroden in ein mit destilliertem Wasser gefülltes Becherglas und legen Sie es 10 min auf Ultraschallreiniger. Bewegen Sie sie zu einem Trockenofen bei 45 ° C für 30 min. Sterilisieren Sie die Elektroden mit UV-Licht für 30 min. </li></ol> 2. Chirurgisches Verfahren (Abbildung 1D-F) <ol><li> Bereiten Sie die sterilisierten chirurgischen Instrumente und stereotaxischen Apparate vor. Anästhesieren des neonatalen Rattenwelpen mit Isoflurananästhesie (2,5%) mit Luft. Wenn der Welpe tief betäubt ist, stellen Sie die Dosis von Isofluran auf 1,0% ein. Führen Sie eine Schwanz-oder Zehen-Prise vor der Operation, um die richtige Tiefe der Anästhesie zu gewährleisten. </li><li> Fixieren Sie den Kopf des Welpen in den stereotaxischen Apparat, indem Sie die Ohrbügel in die Ohrkanäle legen und sie leicht anziehen. HINWEIS: Die Ohrbügel nicht zu stark anziehen, da der Neugeborenenschädel sehr weich ist. </li><li> Halten Sie das sterile chirurgische Feld durch Sprühen aller Geräte mit 70% Ethanol. Machen Sie einen 15-mm-Einschnitt auf den Kopf mit einem Skalpell. Mit Pinzette, ziehen Sie die Kopfhaut vorsichtig von der Mittellinie an den vier Ecken ab. Setzen Sie etwas mit Salzlösung getränkte Baumwolle unter die Haut, um den Einschnitt weit offen zu halten ( Abbildung 1D ). </li><li> Finde die Bregma und Lambda Punkte auf dem SchädelUnd markiere sie mit einem Bleistift. Verwenden Sie eine Spritzen-Nadel (26 G), um zwei Gratlöcher in die präfrontale Kortex (PFC) und Hippocampus zu machen. HINWEIS: Der PFC befindet sich bei +1,8 mm hinter dem Bregma und -0,5 mm seitlich zur Mittellinie, während der Hippocampus bei -2,0 mm anterior bis bregma und ± 0,5 mm seitlich zur Mittellinie liegt (Abbildung 1D und E ). Die Tiefe der Elektrode sollte nicht mehr als 2 mm unterhalb der kortikalen Oberfläche liegen, um Hirnschäden zu minimieren. </li><li> Verwenden Sie Pinzette, um die Elektroden zu halten und legen Sie die Referenz- und Aufzeichnungselektroden in die PFC und den Hippocampus ein. Tragen Sie Erythromycin-Salbe um die Elektrode, um eine mögliche Infektion zu vermeiden. Fixieren Sie die Elektrode mit Cyanacrylat. </li><li> Bereiten Sie Zahn-Acryl-Zement, so dass es eine klebrige und viskose Konsistenz hat. Tragen Sie den Zahnzement auf, um die Elektroden und den Rest des Schädels zu bedecken. HINWEIS: Den Schädel vor dem Auftragen des Zahnzements gründlich trocknen. </liAufrechtzuerhalten <li> 5% Pikrinsäure auf die Elektroden auftragen, um sie zu schützen. HINWEIS: Das gesamte Verfahren sollte in einer Biosicherheitshaube durchgeführt werden, um sterile Bedingungen zu erhalten. </li><li> Entfernen Sie das Tier aus dem stereotaxischen Rahmen und injizieren Sie 300 μl 10% Glukose subkutan. Legen Sie es auf eine beheizte Decke für die Erholung. Stellen Sie sicher, dass das Tier warm ist (37 ° C) und ambulant ( dh vollständig wiederhergestellt). Verabreichung von Buprenorphin intraperitoneal (0,05 mg / kg) für postoperative Schmerzen HINWEIS: Lassen Sie ein Tier nicht unbeaufsichtigt, bis es genügend Bewusstsein (dh normales Verhalten und Bewegung) wiedererlangt hat. </li><li> Bring den Welpen zu seinem Hauskäfig mit ihrem Damm zurück, nachdem er das Bewusstsein wiedererlangt hat. Warten Sie zwei Tage, bis das Tier vollständig erholt ist. </li></ol> 3. EEG-Aufzeichnung <ol><li> Nach vollständiger Wiederherstellung die Elektroden, die auf den Schädel des Welpen implantiert sind, an den Verstärker im eigenen Käfig anschließen. Verbinden Sie den Verstärker mit einem Analog-Digital-COnverter und den Konverter an einen Computer anschließen; Die Verbindungslinien sollten sorgfältig behandelt werden, damit sie sich nicht verheddern. </li><li> Wählen Sie für die Aufzeichnung mindestens 10.000 Hz Abtastrate auf der Datenerfassungseinheit (die Bandbreite des Senders beträgt 1-100 Hz). Stellen Sie sicher, dass die Daten ordnungsgemäß abgetastet werden. </li><li> Nach dem Erfassen der Baseline-Aufnahme injizieren Sie den Welpen intraperitoneal mit Kainsäure (KA) (2 mg / kg), um epileptische Anfälle zu induzieren. 15 min nach der KA-Injektion beobachten und aufzeichnen die epileptischen Entladungen. Beschlagnahme durch KA sind meist körperlich. HINWEIS: Die ictal-tonische Dauer beträgt etwa 15,2 ± 0,9 s, die Anfallsdauer beträgt etwa 62 ± 5 s. Krampfanfälle können in der Neugeborenen-Ratte durch die IP-Injektion von Chloralhydrat (400 mg / kg) verhindert werden. </li><li> Speichern Sie die digitalisierten Daten und analysieren Sie sie mit Signalverarbeitungs-Softwarepaketen wie spike2. Zeigen Sie den Leistungspegel der verschiedenen Frequenzkomponenten im neonatalen EEG-Signal per perf anOrming eine Leistungsspektrumanalyse. Berechnen Sie die Leistung in einem 1-min-Zeitrahmen, indem Sie die mittlere quadratische Amplitude von 1 bis 100 Hz (EEG-Band) 9 finden . </li></ol>

<ol>
	<li>Pereda, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+synapses+and+their+functional+interactions+with+chemical+synapses.">Electrical synapses and their functional interactions with chemical synapses.</a> Nat Rev Neurosci. 15 (4), 250-263 (2014).</li><li>Chorev, E., Epsztein, J., Houweling, A. R., Lee, A. K., Brecht, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+recordings+from+behaving+animals--going+beyond+spikes.">Electrophysiological recordings from behaving animals--going beyond spikes.</a> Curr Opin Neurobiol. 19 (5), 513-519 (2009).</li><li>Freeborn, D. L., McDaniel, K. L., Moser, V. C., Herr, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electroencephalography+(EEG)+to+assess+CNS+changes+produced+by+pesticides+with+different+modes+of+action:+effects+of+permethrin,+deltamethrin,+fipronil,+imidacloprid,+carbaryl,+and+triadimefon.">Use of electroencephalography (EEG) to assess CNS changes produced by pesticides with different modes of action: effects of permethrin, deltamethrin, fipronil, imidacloprid, carbaryl, and triadimefon.</a> Toxicol Appl Pharmacol. 282 (2), 184-194 (2015).</li><li>Werhahn, K. J., Hartl, E., Hamann, K., Breimhorst, M., Noachtar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Latency+of+interictal+epileptiform+discharges+in+long-term+EEG+recordings+in+epilepsy+patients.">Latency of interictal epileptiform discharges in long-term EEG recordings in epilepsy patients.</a> Seizure. 29, 20-25 (2015).</li><li>Staba, R. J., Stead, M., Worrell, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+biomarkers+of+epilepsy.">Electrophysiological biomarkers of epilepsy.</a> Neurotherapeutics. 11 (2), 334-346 (2014).</li><li>Nimmrich, V., Draguhn, A., Axmacher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+Network+Oscillations+in+Neurodegenerative+Diseases.">Neuronal Network Oscillations in Neurodegenerative Diseases.</a> Neuromolecular Med. 17 (3), 270-284 (2015).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Continuous+EEG+Monitoring+in+Small+Rodent+Models+of+Human+Disease+Using+the+Epoch+Wireless+Transmitter+System.">Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System.</a> J Vis Exp. (101), e52554 (2015).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Fisher, J. H., Ekstrand, J. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+EEG+in+immature+rats+with+a+novel+miniature+telemetry+system.">Recording EEG in immature rats with a novel miniature telemetry system.</a> J Neurophysiol. 109 (3), 900-911 (2013).</li><li>Dzhala, V. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NKCC1+transporter+facilitates+seizures+in+the+developing+brain.">NKCC1 transporter facilitates seizures in the developing brain.</a> Nat Med. 11 (11), 1205-1213 (2005).</li><li>Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+amplitude-integrated+electroencephalography+and+interburst+interval+in+the+rat.">Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat.</a> Pediatr Res. 65 (1), 62-66 (2009).</li><li>Savard, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+neuronal+IL-1beta+in+acquired+brain+lesions+in+a+rat+model+of+neonatal+encephalopathy.">Involvement of neuronal IL-1beta in acquired brain lesions in a rat model of neonatal encephalopathy.</a> J Neuroinflammation. 10, 110 (2013).</li><li>Cuaycong, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+approach+to+the+study+of+hypoxia-ischemia-induced+clinical+and+subclinical+seizures+in+the+neonatal+rat.">A novel approach to the study of hypoxia-ischemia-induced clinical and subclinical seizures in the neonatal rat.</a> Dev Neurosci. 33 (3-4), 241-250 (2011).</li></ol>

Die Autoren erklären keinen Interessenkonflikt.

Hier berichten wir über chirurgische und Aufzeichnungsverfahren, um EEG in frei bewegten neonatalen Rattenwelpen durch verdrahtete Methode zu erwerben (Abbildung 3 ). Es wurde vorgeschlagen, dass der P7-P12 Rattenwelpe im Entwicklungsalter ist, der einem Vollzeit-menschlichen Neonat 10 , 11 entspricht. Es ist technisch schwierig, bei der Arbeit mit Rattenwelpen in dieser Altersgruppe qualitativ hochwertige EEG-Aufzeichnungsdaten zu erhalten. Da...

Es ist gut etabliert, dass eine kontinuierliche Kommunikation zwischen Neuronen erforderlich ist, um eine normale Hirnfunktion zu erhalten. Die interneuronale Kommunikation findet primär bei Synapsen statt, wo Informationen von einem Neuron zu einem zweiten Neuron vermittelt werden. Diese synaptische Übertragung wird durch zwei Arten von speziellen Strukturanordnungen vermittelt: elektrische oder chemische Synapsen 1 . Die Elektrophysiologie ist das Feld, das das bei der interneuronalen Kommunikation erzeugte elektrische Potential erfasst, das die Gesamtkörperfunktionen und das Verhalten 2 kontrolliert. EEG ist die am häufigsten verwendete Methode unter vielen elektrophysiologischen Techniken. EEG ist eine Technik, die verwendet wird, um Änderungen in elektrischen Signalen zu erkennen, die durch interne oder externe Reize erzeugt werden. Darüber hinaus ist es ein wesentlicher Test für die klinische Diagnose und Ergebnis Vorhersage der verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson und Alzheimer-ErkrankungenE, sowie Wirkungen von pharmakologischen und toxikologischen Wirkstoffen 3 . Im Allgemeinen zeigt ein epileptischer Patient eine Übererregbarkeit und eine beeinträchtigte funktionelle Konnektivität im Gehirn; Diese werden als interictale epileptiforme Entladungen (IEDs) zusammengefasst und können von EEG in Form von scharfen, vorübergehenden Spikes aufgezeichnet werden; Scharfe Wellen; Spike-Wave-Komplexe; Oder polyspikes 4 Das Hauptmerkmal des epileptischen Gehirns ist das spontane Auftreten epileptischer Anfälle, die entweder aus der Kopfhaut oder aus dem Hirnparenchym aufgezeichnet werden können, um den für die Krampfanfälle verantwortlichen Gehirnbereich zu lokalisieren. Darüber hinaus hat EEG auch sehr wichtige Implikationen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit (AD). Forschung deutet darauf hin, dass veränderte EEG-Aufnahmen und beeinträchtigte Oszillationsnetze bei AD-Patienten häufig sind. Allerdings ist unser Wissen über die Pathophysiologie von Netzoszillationen bei neurodegenerativen Erkrankungen iS überraschend unvollständig und muss weiter erforscht werden 6 . In diesem Protokoll haben wir eine einfache Elektrode entworfen, mit der man EEG aufzeichnen kann, um die elektrische Kommunikation sowohl im normalen als auch im pathologischen Gehirn zu verstehen. Die chirurgische Implantation in dieser Methode ist günstiger als andere verfügbare Verfahren 7 . Darüber hinaus kann mit dieser Methode qualitativ hochwertige und stabile EEG-Signale für längere Zeiträume ( dh 2-4 h jeden Tag für 1 Woche) aufgezeichnet werden. Darüber hinaus verwendeten wir leichtere Elektroden (mit einem Gewicht von ca. 26 mg), die es den Tieren ermöglichen, sich natürlicher zu verhalten 8 . Diese Methode ist weithin anwendbar auf die Untersuchung von EEG bei neonatalen Rattenwelpen, die den Verstärker und den Digitalisierer benötigen, die üblicherweise im Elektrophysiologie-Labor verwendet werden und keine zusätzlichen Vorrichtungen benötigen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Computer pin</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pincer</td>
			<td>DELI Group Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>502 super glue</td>
			<td>DELI Group Co., Ltd.</td>
			<td>7144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying oven</td>
			<td>Boxun</td>
			<td>GZX-9140MBE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluorane</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>902-0000-522</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic apparatus</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>900-0068-507</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia apparatus</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>902-0000-510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic Heating Device</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>K 024509</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier Model 3000&#160;</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>61558</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro1401 Analog Digital converter</td>
			<td>Cambridge Electronic Design Ltd.</td>
			<td>4383</td>
			<td>Data acquisition unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spike2</td>
			<td>Cambridge Electronic Design Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording eeg in freely moving neonatal rats using a novel method

EEG ist eine nützliche Methode, um elektrische Aktivität im Gehirn zu erkennen. Darüber hinaus ist es ein weit verbreitetes Diagnosewerkzeug für verschiedene neurologische Erkrankungen wie Epilepsie und neurodegenerative Erkrankungen. Allerdings ist es technisch schwierig, EEG-Aufnahmen bei Neugeborenen zu erhalten, da es eine spezialisierte Handhabung und große Sorgfalt erfordert. Hier präsentieren wir eine neuartige Methode zur Aufzeichnung von EEG bei neonatalen Rattenwelpen (P8-P15). Wir haben eine einfache und zuverlässige Elektrode mit Computer Pin Loci; Es kann leicht in den Schädel eines Ratten-Welpen implantiert werden, um qualitativ hochwertige EEG-Signale im normalen und epileptischen Gehirn aufzuzeichnen. Pups erhielten eine intraperitoneale (ip) Injektion der Neurotoxin-Kaininsäure (KA), um epileptische Anfälle zu induzieren. Die in diesem Verfahren durchgeführte chirurgische Implantation ist weniger teuer als andere EEG-Verfahren für Neugeborene. Mit dieser Methode können Sie qualitativ hochwertige und stabile EEG-Signale für mehr als 1 Woche aufzeichnen. Darüber hinaus kann dieses Verfahren auch auf erwachsene ra angewendet werdenTs und Mäuse, um Epilepsie oder andere neurologische Störungen zu untersuchen.

<html> Wenn die obigen chirurgischen Eingriffe ordnungsgemäß durchgeführt werden, wird eine Neuzugriffs-EEG-Aufzeichnung mit einer Kanal-Ratte erfolgreich durchgeführt. 10 min nach der KA-Injektion entstand ein regelmäßiges Muster von Verhaltenszeichen in Form von unregelmäßigen Bewegungen und Kratzen, Zittern und Verlust des Gleichgewichts. Abbildung 2 zeigt die repräsentativen Roh-EEG-Spuren und interictalen, ictal-tonischen und ictal-clonic-expandierten Spuren. Wiederkehrende ...

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Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

Hier stellen wir eine neuartige Technik vor, die für die Aufzeichnung der Elektroenzephalographie (EEG) in frei bewegten neonatalen epileptischen Welpen und deren Beschreibung, Funktionen und Anwendungen entwickelt wurde. Diese Methode erlaubt es, EEG für mehr als 1 Woche aufzunehmen.

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.1K Aufrufe.  South China Normal University.  Hier stellen wir eine neuartige Technik vor, die für die Aufzeichnung der Elektroenzephalographie (EEG) in frei bewegten neonatalen epileptischen Welpen und deren Beschreibung, Funktionen und Anwendungen entwickelt wurde. Diese Methode erlaubt es, EEG für mehr als 1 Woche aufzunehmen. 

Serie: Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement

Animal models of reinforcement have proven to be useful for understanding the neurobiological mechanisms underlying drug addiction. Operant drug self-administration and conditioned place preference (CPP) procedures are expansively used in animal research to model various components of drug reinforcement, consumption, and addiction in humans. For this study, we used a novel approach to studying drug reinforcement in rats by combining traditional CPP and self-administration methodologies. We assembled an apparatus using two Med Associate operant chambers, sensory stimuli, and a Plexiglas-constructed neutral zone. These modifications allowed our experiments to encompass motivational aspects of drug intake through self-administration and drug-free assessment of drug/cue conditioning strength with the CPP test. In our experiments, rats self-administered cocaine (0.75 mg/kg/inj, i.v.) during either four (e.g., the "short-term") or eight (e.g., the "long-term") alternating-day sessions in an operant environment containing distinctive sensory cues (e.g., olfactory and visual). On the alternate days, in the other (differently-cued) operant environment, saline was available for self-infusion (0.1 ml, i.v.). Twenty-four hours after the last self-administration/cue-pairing session, a CPP test was conducted. Consistent with typical CPP findings, there was a significant preference for the chamber associated with cocaine self-administration. In addition, in animals undergoing the long-term experiment, a significant positive correlation between CPP magnitude and the number of cocaine-reinforced lever responses. In conclusion, this apparatus and approach is time and cost effective, can be used to examine a wide array of topics pertaining to drug abuse, and provides more flexibility in experimental design than CPP or self-administration methods alone.

Operant drug self-administration and conditioned place preference (CPP) procedures are expansively used in research to model various components of drug reinforcement, consumption, and addiction in humans. In this report, we combined traditional CPP and self-administration methods as a novel approach to studying drug reinforcement and addiction in rats.

Neuartige Geräte und Verfahren zur Drug Reinforcement

Animal models of reinforcement have proven to be useful for understanding the neurobiological mechanisms underlying drug addiction.  Operant drug ...

Forschung

Neurowissenschaften

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a noninvasive brain monitoring tool in cognitive neuroscience as well as a diagnostic tool for epilepsy and sleep disorders in neurology. However, the underlying mechanism of EEG rhythm generation is still under the veil. Recently introduced polyimide-based microelectrode (PBM-array) for high resolution mouse EEG1 is one of the trials to answer the neurophysiological questions on EEG signals based on a rich genetic resource that the mouse model contains for the analysis of complex EEG generation process. This application of nanofabricated PBM-array to mouse skull is an efficient tool for collecting large-scale brain activity of transgenic mice and accommodates to identify the neural correlates to certain EEG rhythms in conjunction with behavior. However its ultra-thin thickness and bifurcated structure cause a trouble in handling and implantation of PBM-array. In the presented video, the preparation and surgery steps for the implantation of PBM-array on a mouse skull are described step by step. Handling and surgery tips to help researchers succeed in implantation are also provided.

In this article, we described the surgery procedure and handling tips for implantation of ultra-thin polyimide-based microelectrode array (PBM-array) on the mouse skull for acquisition of high-density encephalography (EEG) in a mouse model.

High-Density-EEG-Aufzeichnungen der sich frei bewegenden Mäusen mit Polyimid-Basis Mikroelektroden

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

A General Method for Evaluating Incubation of Sucrose Craving in Rats

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and relapse to food taking 1. Food craving conceptualized in this way is akin to drug craving in response to drug-paired cues. A rich literature has been developed around understanding the behavioral and neurobiological determinants of drug craving; we and others have been focusing recently on translating techniques from basic addiction research to better understand addiction-like behaviors related to food 2-4.
As done in previous studies of drug craving, we examine sucrose craving behavior by utilizing a rat model of relapse. In this model, rats self-administer either drug or food in sessions over several days. In a session, lever responding delivers the reward along with a tone+light stimulus. Craving behavior is then operationally defined as responding in a subsequent session where the reward is not available. Rats will reliably respond for the tone+light stimulus, likely due to its acquired conditioned reinforcing properties 5. This behavior is sometimes referred to as sucrose seeking or cue reactivity. In the present discussion we will use the term "sucrose craving" to subsume both of these constructs.
In the past decade, we have focused on how the length of time following reward self-administration influences reward craving. Interestingly, rats increase responding for the reward-paired cue over the course of several weeks of a period of forced-abstinence. This "incubation of craving" is observed in rats that have self-administered either food or drugs of abuse 4,6. This time-dependent increase in craving we have identified in the animal model may have great potential relevance to human drug and food addiction behaviors.
Here we present a protocol for assessing incubation of sucrose craving in rats. Variants of the procedure will be indicated where craving is assessed as responding for a discrete sucrose-paired cue following extinction of lever pressing within the sucrose self-administration context (Extinction without cues) or as responding for sucrose-paired cues in a general extinction context (Extinction with cues).

Responding for food or drug-paired cues increases over the course of a period of abstinence and this may relate to an increased susceptibility to relapse behaviors. Here we detail a procedure for evaluating this "incubation of craving" in rats that have self-administered sucrose.

Eine allgemeine Methode zur Bewertung der Inkubation von Saccharose Craving in Ratten

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed single-neuron activity while animals are acquiring an operantly conditioned response, or when that response is extinguished. But even in these cases, observation periods usually encompass only a single stage of learning, i.e. acquisition or extinction, but not both (exceptions include protocols employing reversal learning; see Bingman&#160;et al.1 for an example). However, acquisition and extinction entail different learning mechanisms and are therefore expected to be accompanied by different types and/or loci of neural plasticity.
Accordingly, we developed a behavioral paradigm which institutes three stages of learning in a single behavioral session and which is well suited for the simultaneous recording of single neurons&#39; action potentials. Animals are trained on a single-interval forced choice task which requires mapping each of two possible choice responses to the presentation of different novel visual stimuli (acquisition). After having reached a predefined performance criterion, one of the two choice responses is no longer reinforced (extinction). Following a certain decrement in performance level, correct responses are reinforced again (reacquisition). By using a new set of stimuli in every session, animals can undergo the acquisition-extinction-reacquisition process repeatedly. Because all three stages of learning occur in a single behavioral session, the paradigm is ideal for the simultaneous observation of the spiking output of multiple single neurons. We use pigeons as model systems, but the task can easily be adapted to any other species capable of conditioned discrimination learning.

Learning new stimulus-response associations engages a wide range of neural processes which are ultimately reflected in changing spike output of individual neurons. Here we describe a behavioral protocol allowing for the continuous registration of single-neuron activity while animals acquire, extinguish, and reacquire a conditioned response within a single experimental session.

Aufnahme von Aktionspotentialen einzelner Neuronen &quot;sich frei zu bewegen Tauben auf drei Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

Extracellular Wire Tetrode Recording in Brain of Freely Walking Insects

Increasing interest in the role of brain activity in insect motor control requires that we be able to monitor neural activity while insects perform natural behavior. We previously developed a technique for implanting tetrode wires into the central complex of cockroach brains that allowed us to record activity from multiple neurons simultaneously while a tethered cockroach turned or altered walking speed. While a major advance, tethered preparations provide access to limited behaviors and often lack feedback processes that occur in freely moving animals. We now present a modified version of that technique that allows us to record from the central complex of freely moving cockroaches as they walk in an arena and deal with barriers by turning, climbing or tunneling. Coupled with high speed video and cluster cutting, we can now relate brain activity to various parameters of the movement of freely behaving insects.

We previously developed a technique for implanting tetrode wires into the central complex of cockroach brains that allows us to monitor activity in individual units of tethered cockroaches. Here we present a modified version of that technique that allows us to also record brain activity in freely moving insects.

Extrazelluläre Draht Tetrode Aufnahme im Gehirn frei zu gehen Insekten

Increasing interest in the role of brain activity in insect motor control requires that we be able to monitor neural activity while insects perform ...

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from flowering plants. Only a few studies have described the gustatory responses of bees toward toxins in food, and these experiments have mainly used the proboscis extension response on restrained honey bees. Here, a new behavioral assay is presented for measuring the feeding responses of freely-moving, individual worker bumble bees to nutrients and toxins. This assay measures the amount of solution ingested by each bumble bee and identifies how tastants in food influence the microstructure of the feeding behavior.
The solutions are presented in a microcapillary tube to individual bumble bees that have been previously starved for 2-4 hr. The behavior is captured on digital video. The fine structure of the feeding behavior is analyzed by continuously scoring the position of the proboscis (mouthparts) from video recordings using event logging software. The position of the proboscis is defined by three different behavioral categories: (1) proboscis is extended and in contact with the solution, (2) proboscis is extended but not in contact with the solution and (3) proboscis is stowed under the head. Furthermore the speed of the proboscis retracting away from the solution is also estimated.
In the present assay the volume of solution consumed, the number of feeding bouts, the duration of the feeding bouts and the speed of the proboscis retraction after the first contact is used to evaluate the phagostimulatory or the deterrent activity of the compounds tested.
This new taste assay will allow researchers to measure how compounds found in nectar influence the feeding behavior of bees and will also be useful to pollination biologists, toxicologists and neuroethologists studying the bumble bee&#39;s taste system.

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.

A Novel Verhaltenstest Gustatory Antworten einzelner, frei beweglichen Bumble Bees zur Untersuchung (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel telemetric electroencephalography system in combination with standard self-adhesive hydrogel electrodes. The piglets are calmed down without the use of sedatives. After their release into the pigpen, the piglets behave normally&#8212;they drink and sleep in the same cycle as their siblings. Their sleep phases are used for the EEG recordings.

Here, we present a protocol to record telemetric electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen without the use of a sedative, making it possible to record typical EEG patterns during non-REM sleep, like spindle bursts.

Nicht-invasive EEG-Ableitungen von frei beweglichen Ferkel

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain interstitial space with the behavior and/or with the specific outcome of a pathology (e.g., seizures for epilepsy). When studying epilepsy, the microdialysis technique is often combined with short-term or even long-term video-electroencephalography (EEG) monitoring to assess spontaneous seizure frequency, severity, progression and clustering. The combined microdialysis-EEG is based on the use of several methods and instruments. Here, we performed in vivo microdialysis and continuous video-EEG recording to monitor glutamate and aspartate outflow over time, in different phases of the natural history of epilepsy in a rat model. This combined approach allows the pairing of changes in the neurotransmitter release with specific stages of the disease development and progression. The amino acid concentration in the dialysate was determined by liquid chromatography. Here, we describe the methods and outline the principal precautionary measures one should take during in vivo microdialysis-EEG, with particular attention to the stereotaxic surgery, basal and high potassium stimulation during microdialysis, depth electrode EEG recording and high-performance liquid chromatography analysis of aspartate and glutamate in the dialysate. This approach may be adapted to test a variety of drug or disease induced changes of the physiological concentrations of aspartate and glutamate in the brain. Depending on the availability of an appropriate analytical assay, it may be further used to test different soluble molecules when employing EEG recording at the same time.

Here, we describe a method for in vivo microdialysis to analyze aspartate and glutamate release in the ventral hippocampus of epileptic and non-epileptic rats, in combination with EEG recordings. Extracellular concentrations of aspartate and glutamate may be correlated with the different phases of the disease.

Mikrodialyse exzitatorischen Aminosäuren während der EEG-Ableitungen in Ratten frei beweglich

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, conventional microdrive designs often only allow use of one type of electrode to record from single or multiple regions, limiting the yield of single-unit or depth profile recordings. It also often limits the ability to combine electrode recordings with optogenetic tools to target pathway and/or cell type specific activity. Presented here is a hybrid microdrive array for freely moving mice to optimize yield and a description of its fabrication and reuse of the microdrive array. The current design employs nine tetrodes and one opto-silicon probe implanted in two different brain areas simultaneously in freely moving mice. The tetrodes and the opto-silicon probe are independently adjustable along the dorsoventral axis in the brain to maximize the yield of unit and oscillatory activities. This microdrive array also incorporates a set-up for light, mediating optogenetic manipulation to investigate the regional- or cell type-specific responses and functions of long-range neural circuits. In addition, the opto-silicon probe can be safely recovered and reused after each experiment. Because the microdrive array consists of 3D-printed parts, the design of microdrives can be easily modified to accommodate various settings. First described is the design of the microdrive array and how to attach the optical fiber to a silicon probe for optogenetics experiments, followed by fabrication of the tetrode bundle and implantation of the array into a mouse brain. The recording of local field potentials and unit spiking combined with optogenetic stimulation also demonstrate feasibility of the microdrive array system in freely moving mice.

This protocol describes the construction of a hybrid microdrive array that allows implantation of nine independently adjustable tetrodes and one adjustable opto-silicon probe in two brain regions in freely moving mice. Also demonstrated is a method for safely recovering and reusing the opto-silicon probe for multiple purposes.

Hybrid Microdrive System mit wiederherstellbarer Opto-Silikon-Sonde und Tetrode für Dual-Site High Density Recording in frei beweglichen Mäusen

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, ...

Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals

Recording the activity of a group of neurons in a freely-moving animal is a challenging undertaking. Moreover, as the brain is dissected into smaller and smaller functional subgroups, it becomes paramount to record from projections and/or genetically-defined subpopulations of neurons. Fiber photometry is an accessible and powerful approach that can overcome these challenges. By combining optical and genetic methodologies, neural activity can be measured in deep brain structures by expressing genetically-encoded calcium indicators, which translate neural activity into an optical signal that can be easily measured. The current protocol details the components of a multi-fiber photometry system, how to access deep brain structures to deliver and collect light, a method to account for motion artifacts, and how to process and analyze fluorescent signals. The protocol details experimental considerations when performing single and dual color imaging, from either single or multiple implanted optic fibers.

This protocol details how to implement and perform multi-fiber photometry recordings, how to correct for calcium-independent artifacts, and important considerations for dual-color photometry imaging.

Multi-Fiber Photometrie zur Aufzeichnung neuronaler Aktivität bei frei beweglichen Tieren

Recording the activity of a group of neurons in a freely-moving animal is a challenging undertaking. Moreover, as the brain is dissected into smaller and ...