Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias Murata, la Fundación Suzuken Memorial, la Fundación Nakatani para el Avance de las Tecnologías de Medición en Ingeniería Biomédica, y una Subvención de Ayuda para Investigación Exploratoria (número de subvención 21K19755, Japón) y para Investigación Científica (B) (número de subvención 23H03416, Japón) a T.T.

Estimula el cerebro del ratón con un EEG de bajo costo y una bobina del tamaño de un milímetro

<ol>
	<li>Ilmoniemi, R. J., 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=Neuronal+responses+to+magnetic+stimulation+reveal+cortical+reactivity+and+connectivity.">Neuronal responses to magnetic stimulation reveal cortical reactivity and connectivity.</a> Neuroreport. 8 (16), 3537-3540 (1997).</li><li>Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation:+a+primer.">Transcranial magnetic stimulation: a primer.</a> Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).</li><li>Thut, G., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+TMS+with+EEG:+How+and+what+for.">Integrating TMS with EEG: How and what for.</a> Brain Topography. 22 (4), 215-218 (2010).</li><li>Ilmoniemi, R. J., Kicic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodology+for+combined+TMS+and+EEG.">Methodology for combined TMS and EEG.</a> Brain Topograpy. 22 (4), 233-248 (2010).</li><li>Daskalakis, Z. J., Farzan, F., Radhu, N., Fitzgerald, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+transcranial+magnetic+stimulation+and+electroencephalography:+its+past,+present+and+future.">Combined transcranial magnetic stimulation and electroencephalography: its past, present and future.</a> Brain Research. 1463, 93-107 (2012).</li><li>Tremblay, S., 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=Clinical+utility+and+prospective+of+TMS-EEG.">Clinical utility and prospective of TMS-EEG.</a> Clinical Neurophysiology. 130 (5), 802-844 (2019).</li><li>Pellicciari, M. C., Veniero, D., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+the+cortical+oscillatory+response+to+TMS+pulse.">Characterizing the cortical oscillatory response to TMS pulse.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 38 (2017).</li><li>Lin, Y. J., Shukla, L., Dugue, L., Valero-Cabre, A., Carrasco, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation+entrains+alpha+oscillatory+activity+in+occipital+cortex.">Transcranial magnetic stimulation entrains alpha oscillatory activity in occipital cortex.</a> Scientific Reports. 11 (1), 18562 (2021).</li><li>Takahashi, S., 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=Laminar+responses+in+the+auditory+cortex+using+a+multielectrode+array+substrate+for+simultaneous+stimulation+and+recording.">Laminar responses in the auditory cortex using a multielectrode array substrate for simultaneous stimulation and recording.</a> IEEJ Transactions Electrical and Electronic Engineering. 14 (2), 303-311 (2019).</li><li>Yoshikawa, T., Higuchi, H., Furukawa, R., Tateno, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+and+spatial+profiles+of+evoked+activity+induced+by+magnetic+stimulation+using+millimeter-sized+coils+in+the+mouse+auditory+cortex+in+vivo.">Temporal and spatial profiles of evoked activity induced by magnetic stimulation using millimeter-sized coils in the mouse auditory cortex in vivo.</a> Brain Research. 1796, 148092 (2022).</li><li>Tang, A. D., 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=Construction+and+evaluation+of+rodent-specific+rTMS+coils.">Construction and evaluation of rodent-specific rTMS coils.</a> Frontiers in Neural Circuits. 10, 47 (2016).</li><li>Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+annealing+and+magnetic+treatment+parameters+to+achieve+high+permeabilities+in+55+Ni-Fe+toroid+cores.">Controlling annealing and magnetic treatment parameters to achieve high permeabilities in 55 Ni-Fe toroid cores.</a> IEEE Transactions on Magnetics. 37 (4), 2315-2317 (2001).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Este estudio aborda un sistema de registro de EEG multisitio combinado con un sistema de estimulación magnética diseñado para animales pequeños, incluidos ratones. El sistema construido es de bajo costo y fácil de construir en laboratorios fisiológicos, y puede ampliar sus configuraciones de medición existentes. El procedimiento quirúrgico necesario para obtener datos del sistema de registro del ratón es profundamente simple si dichos laboratorios tienen experiencia previa con experimentos electrofisiológicos e...

La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una herramienta prometedora para la ciencia del cerebro humano, la aplicación clínica y la investigación de modelos animales debido a su no / baja invasividad. Durante la etapa temprana de las aplicaciones de TMS, la medición del efecto cortical en respuesta a TMS de pulso simple y pareado en humanos y animales se restringió a la corteza motora; La salida fácilmente medible se limitó a potenciales evocados motores y potenciales mioeléctricos inducidos que involucran la corteza motora 1,2. Para expandir las regiones cerebrales que pueden ser medidas por modulación TMS, el registro electroencefalográfico (EEG) se integró con TMS de pulso simple y pareado como un método útil para examinar directamente la excitabilidad, conectividad y dinámica espaciotemporal de áreas en todo el cerebro 3,4,5. Por lo tanto, la aplicación simultánea de TMS y registro de EEG (TMS-EEG) al cerebro se ha utilizado para sondear varias áreas superficiales del cerebro cortical de humanos y animales para investigar los circuitos neuronales intracorticales (ver Tremblay et al.6). Además, los sistemas TMS-EEG pueden ser utilizados para examinar características espaciotemporales corticales adicionales, incluyendo la propagación de señales a otras áreas corticales y la generación de actividad oscilatoria 7,8.
Sin embargo, el mecanismo de acción de TMS en el cerebro sigue siendo especulativo debido a la no invasividad de TMS, lo que limita nuestro conocimiento de cómo funciona el cerebro durante las aplicaciones de TMS. Por lo tanto, los estudios traslacionales invasivos en animales que van desde roedores hasta humanos son de crucial importancia para comprender el mecanismo de los efectos de TMS en los circuitos neuronales y su actividad. En particular, para experimentos combinados TMS-EEG en animales, no se ha desarrollado intensivamente un sistema simultáneo de estimulación y medición para animales pequeños. Por lo tanto, se requiere que los experimentalistas construyan dicho sistema por ensayo y error de acuerdo con sus requisitos experimentales específicos. Además, los modelos de ratón son útiles entre otros modelos de especies animales in vivo porque muchas cepas de ratones transgénicos y aislados están disponibles como recursos biológicos. Por lo tanto, un método conveniente para construir un sistema de medición combinado TMS-EEG para ratones sería deseable para muchos investigadores de neurociencia.
Este estudio propone un método combinado TMS-EEG que se puede aplicar para la estimulación y el registro simultáneos del cerebro del ratón, que es el principal tipo de animal transgénico utilizado en la investigación, y que se puede construir fácilmente en laboratorios típicos de neurociencia. Primero, se describe un sistema de registro de EEG de bajo costo utilizando electrodos de tornillo convencionales y un sustrato flexible para asignar de manera reproducible una posición de matriz de electrodos en cada experimento. En segundo lugar, un sistema de estimulación magnética se construye utilizando una bobina de tamaño milimétrico, que se puede hacer fácilmente a medida en laboratorios típicos. En tercer lugar, el sistema combinado TMS-EEG registra la actividad neuronal en respuesta al sonido y la estimulación magnética. El método presentado en este estudio puede revelar los mecanismos que generan trastornos específicos en animales pequeños, y los resultados obtenidos en los modelos animales se pueden traducir para comprender los trastornos humanos correspondientes.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Zhejiang Flashforge 3D Technology Co., Ltd</td>
			<td>FFD-101</td>
			<td>The printer used for 3D-printing the donut-shaped disks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ATROPINE SULFATE&#160; 0.5 mg</td>
			<td>NIPRO ES PHARMA CO., LTD.</td>
			<td>-</td>
			<td>Atropine sulfate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar amplifier</td>
			<td>NF Corp.</td>
			<td>KIT61380</td>
			<td>For amplifying waveforms for coil input</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butorphanol</td>
			<td>Meiji Seika Pharma 
			Co., Ltd., Tokyo, Japan</td>
			<td>-</td>
			<td>For anathesis of animals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commercial manufacturer of flexible 2D array</td>
			<td>p-ban.com Corp.</td>
			<td>-</td>
			<td>URL: https://www.p-ban.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer prograom to analyze output signals</td>
			<td>Natinal Instruments</td>
			<td>NI-DAQ and&#160; NI-DAQmx Python</td>
			<td>To analyze output signals from the hall-effect sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector</td>
			<td>Harwin Inc.</td>
			<td>G125-FV12005L0P</td>
			<td>For connector to conect to the measuring system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper pad</td>
			<td>p-ban.com Corp.</td>
			<td>copper</td>
			<td>Copper pad on each substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper wire</td>
			<td>Kyowa Harmonet Ltd.</td>
			<td>P644432</td>
			<td>The windings of the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAQ board</td>
			<td>National Instruments Corp.</td>
			<td>USB-6343</td>
			<td>For measuring the magnitic flux density of the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement</td>
			<td>SHOFU INC.</td>
			<td>Quick Resin</td>
			<td>Self-Curing Orthodontic Resin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECoG electrode</td>
			<td>NeuroNexus Inc.</td>
			<td>HC32</td>
			<td>For reference to design of the flexible 2D array</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy resin</td>
			<td>Konishi Co. Ltd.</td>
			<td>#16123</td>
			<td>For coil construction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Carbamate</td>
			<td>FUJIFILM Wako Pure Chemical Corp.</td>
			<td>050-05821</td>
			<td>For urethan anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flat ribbon cable</td>
			<td>Oki Electric Cable Co., Ltd.</td>
			<td>FLEX-B2(20)-7/0.1 20028 5m</td>
			<td>For cable to connect between surface-mount connector and measuring sysytem</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>flexible substrate</td>
			<td>p-ban.com Corp.</td>
			<td>polyimide</td>
			<td>Baseplate of flexible substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>NF Corp.</td>
			<td>WF1947</td>
			<td>For generating waveforms for coil input</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hall-effect sensor</td>
			<td>Honeywell International Inc.</td>
			<td>SS94A2D</td>
			<td>For measuring the magnitic flux density of the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IDC crimping tool</td>
			<td>Pro&#39;sKit Industries Co.</td>
			<td>6PK-214</td>
			<td>To crimp the IDC and one end of the flat ribbon cable; Flat cable connector crimping tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant glue</td>
			<td>Konishi Co. Ltd.</td>
			<td>#04612</td>
			<td>For coil construction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulation-displacement connector (IDC&#160;)</td>
			<td>Uxcell Japan</td>
			<td>B07GDDG3XG</td>
			<td>2 &#215; 10 pins and a 1.27 mm pitch&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LCR meter</td>
			<td>NF Corp.</td>
			<td>ZM2376</td>
			<td>For measuring the AC properties of the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manipulator</td>
			<td>NARISHIGE Group.</td>
			<td>SM-15L</td>
			<td>For manipulating the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medetomidine</td>
			<td>Kobayashi Kako, Fukui, Japan</td>
			<td>-</td>
			<td>For anathesis of animals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam</td>
			<td>Astellas Pharma, Tokyo, Japan</td>
			<td>-</td>
			<td>For anathesis of animals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniature screw</td>
			<td>KOFUSEIBYO Co., Ltd.</td>
			<td>S0.6*1.5</td>
			<td>For EEG-senseing and reference electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse</td>
			<td>Japan SLC, Inc.</td>
			<td>C57BL/6J&#160;(C57BL/6JJmsSlc)</td>
			<td>Experimental animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Permalloy-45 rod</td>
			<td>The Nilaco Corp.</td>
			<td>780544</td>
			<td>The core of the coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recording system</td>
			<td>Plexon Inc.</td>
			<td>OmniPlex</td>
			<td>For EEG data acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless wire</td>
			<td>Wakisangyo Co., Ltd.</td>
			<td>HW-136</td>
			<td>For grasp by manipulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic apparatus</td>
			<td>NARISHIGE Group.</td>
			<td>SR-5M-HT</td>
			<td>To fix a mouse head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface-mount connector</td>
			<td>Useconn Electronics Ltd.</td>
			<td>PH127-2x10MG</td>
			<td>For connector to mount on the flexible 2D array</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing equipment (LCR meter)</td>
			<td>NF Corp.</td>
			<td>ZM2372</td>
			<td>Contact check and impedance measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>White PLA filament</td>
			<td>Zhejiang Flashforge 3D Technology Co., Ltd</td>
			<td>PLA-F13</td>
			<td>The material used for 3D-printing the donut-shaped disks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine Jelly 2%</td>
			<td>Sandoz Pharma Co., Ltd.</td>
			<td>-</td>
			<td>lidocaine hydrochloride</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

low-cost electroencephalographic recording system combined with a millimeter-sized coil to transcranially stimulate the mouse brain in vivo

Aquí se propone un sistema de registro electroencefalográfico (EEG) de bajo costo para impulsar la estimulación magnética transcraneal (TMS) del cerebro del ratón in vivo, utilizando una bobina de tamaño milimétrico. Utilizando electrodos de tornillo convencionales combinados con un sustrato de matriz de múltiples electrodos flexible hecho a medida, se puede llevar a cabo la grabación de múltiples sitios desde el cerebro del ratón. Además, explicamos cómo se produce una bobina de tamaño milimétrico utilizando equipos de bajo costo que generalmente se encuentran en los laboratorios. También se presentan procedimientos prácticos para fabricar el sustrato flexible de matriz multielectrodo y la técnica de implantación quirúrgica para electrodos de tornillo, que son necesarios para producir señales de EEG de bajo ruido. Aunque la metodología es útil para registrar desde el cerebro de cualquier animal pequeño, el presente informe se centra en la aplicación de electrodos en un cráneo de ratón anestesiado. Además, este método se puede extender fácilmente a un animal pequeño despierto que está conectado con cables atados a través de un adaptador común y fijado con un dispositivo TMS a la cabeza durante la grabación. Se describe la versión actual del sistema EEG-TMS, que puede incluir un máximo de 32 canales EEG (un dispositivo con 16 canales se presenta como un ejemplo con menos canales) y un dispositivo de canal TMS. Además, se informan brevemente los resultados típicos obtenidos por la aplicación del sistema EEG-TMS a ratones anestesiados.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a promising tool for human brain science, clinical application, and animal model research because of its non-/low invasiveness. During the early stage of TMS applications, measurement of the cortical effect in response to single- and paired-pulse TMS in humans and animals was restricted to the motor cortex; easily measurable output was limited to motor evoked potentials and induced myoelectric potentials involving the motor cortex1,2. To expand the brain regions that can be measured by TMS modulation, electroencephalographic (EEG) recording was integrated with single- and paired-pulse TMS as a useful method to directly examine the excitability, connectivity, and spatiotemporal dynamics of areas throughout the whole brain3,4,5. Thus, the simultaneous application of TMS and EEG recording (TMS-EEG) to the brain has been used to probe various superficial cortical brain areas of humans and animals to investigate intracortical neural circuits (see Tremblay et al.6). Moreover, TMS-EEG systems can be used to examine additional cortical spatiotemporal characteristics, including the propagation of signals to other cortical areas and the generation of oscillatory activity7,8.
However, the mechanism of action of TMS in the brain remains speculative because of the non-invasiveness of TMS, which limits our knowledge of how the brain functions during TMS applications. Therefore, invasive translational studies in animals ranging from rodents to humans are of crucial importance to understand the mechanism of the effects of TMS on neural circuits and their activity. In particular, for combined TMS-EEG experiments in animals, a simultaneous stimulation and measurement system has not been intensively developed for small animals. Therefore, experimentalists are required to construct such a system by trial and error according to their specific experimental requirements. In addition, mouse models are useful among other in vivo animal species models because many transgenic and strain-isolated mice strains are available as biological resources. Thus, a convenient method to build a TMS-EEG-combined measurement system for mice would be desirable for many neuroscience researchers.
This study proposes a TMS-EEG-combined method that can be applied for simultaneous stimulation and recording of the mouse brain, which is the main type of transgenic animal used in research, and that can easily be constructed in typical neuroscience laboratories. First, a low-cost EEG recording system is described using conventional screw electrodes and a flexible substrate to reproducibly assign an electrode-array position in each experiment. Second, a magnetic stimulation system is constructed using a millimeter-sized coil, which can easily be custom-made in typical laboratories. Third, the TMS-EEG-combined system records neural activity in response to sound and magnetic stimulation. The method presented in this study can reveal the mechanisms that generate specific disorders in small animals, and the results obtained in the animal models can be translated to understand the corresponding human disorders.

Autor destacado: Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo  

Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo

In neuroscience, TMS and EEG recording are frequently used to advance our understanding of the brain. TMS is especially promising due to its non-invasiveness. Combining TMS with EEG recording enables researchers to explore excitability, connectivity, and spatiotemporal dynamics across various brain regions.This protocol aims to develop a simultaneous stimulation measurement system for TMS-EEG experiments with small animals. These system have not been extensively developed, forcing researchers to create a system to trial and error according to the unique experimental requirements. This easily adaptable approach can be set up in standard neuroscience labs, making it more accessible and practical for researchers.The findings of this study will advance research and elucidating mechanisms behind specific disorders in small animals, which are essential models for human candidates. Further, these models will improve their understanding of human conditions and help guide the creation of more effective treatments and interventions.

A continuación se presentan datos de EEG de muestra registrados en ratones C57BL / 6J anestesiados con el sustrato flexible combinado con los electrodos de tornillo.
Como ejemplo típico, las formas de onda de EEG promedio generadas en respuesta a la estimulación sonora (ráfaga de tono de 8 kHz, nivel de presión sonora [SPL] de 80 dB) se muestran en 60 ensayos con estímulos idénticos (Figura 4A). Un esquema de mapeo de canales de grabación también se prese...

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Se propone un sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para impulsar la estimulación magnética transcraneal del cerebro del ratón in vivo. Utilizando electrodos de tornillo convencionales con un sustrato de matriz de múltiples electrodos flexible hecho a medida, se puede llevar a cabo la grabación multisitio desde el cerebro del ratón en respuesta a la estimulación magnética transcraneal.

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, ...

En neurociencia, TMS y registro de EEG se utilizan con frecuencia para avanzar en nuestra comprensión del cerebro. TMS es especialmente prometedor debido a su no invasividad. La combinación de TMS con la grabación de EEG permite a los investigadores explorar la excitabilidad, la conectividad y la dinámica espaciotemporal en varias regiones del cerebro.Este protocolo tiene como objetivo desarrollar un sistema de medición de estimulación simultánea para experimentos TMS-EEG con animales pequeños. Estos sistemas no se han desarrollado ampliamente, lo que obliga a los investigadores a crear un sistema de prueba y error de acuerdo con los requisitos experimentales únicos. Este enfoque fácilmente adaptable se puede configurar en laboratorios de neurociencia estándar, lo que lo hace más accesible y práctico para los investigadores.Los hallazgos de este estudio avanzarán en la investigación y la elucidación de los mecanismos detrás de trastornos específicos en animales pequeños, que son modelos esenciales para los candidatos humanos. Además, estos modelos mejorarán su comprensión de las condiciones humanas y ayudarán a guiar la creación de tratamientos e intervenciones más efectivos.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Low-Cost Electroencephalographic Recording System Combined with a Millimeter-Sized Coil to Transcranially Stimulate the Mouse Brain In Vivo

1.8K vistas.  Hokkaido University. En neurociencia, TMS y registro de EEG se utilizan con frecuencia para avanzar en nuestra comprensión del cerebro. TMS es especialmente prometedor debido a su no invasividad. La combinación de TMS con la grabación de EEG permite a los investigadores explorar la excitabilidad, la conectividad y la dinámica espaciotemporal en varias regiones del cerebro.Este protocolo tiene como objetivo desarrollar un sistema de medición de estimulación simultánea para experimentos TMS-EEG con an...

Video: Autor destacado: Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo  

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, utilizing a millimeter-sized coil. Using conventional screw electrodes combined with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain. In addition, we explain how a millimeter-sized coil is produced using low-cost equipment usually found in laboratories. Practical procedures for fabricating the flexible multielectrode array substrate and the surgical implantation technique for screw electrodes are also presented, which are necessary to produce low-noise EEG signals. Although the methodology is useful for recording from the brain of any small animal, the present report focuses on electrode implementation in an anesthetized mouse skull. Furthermore, this method can be easily extended to an awake small animal that is connected with tethered cables via a common adapter and fixed with a TMS device to the head during recording.The present version of the EEG-TMS system, which can include a maximum of 32 EEG channels (a device with 16 channels is presented as an example with fewer channels) and one TMS channel device, is described. Additionally, typical results obtained by the application of the EEG-TMS system to anesthetized mice are briefly reported.

A low-cost electroencephalographic recording system combined with a millimeter-sized coil is proposed to drive transcranial magnetic stimulation of the mouse brain in vivo. Using conventional screw electrodes with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain in response to transcranial magnetic stimulation.

Investigación

Neurociencias

Electroencephalographic (EEG) Electrode Implantation on Mouse Brain

To begin, use an intraperitoneal anesthetized mouse and expose the skull Using standard surgical procedures. Attach the stainless steel rod mounted to the 2D electrode array on the backside of the flexible substrate to a manipulator. Then place the flexible substrate on the exposed skull.Adjust the location of channels 3 and 14 on the array to fit within the inferior colliculus. Draw four small circles at the locations of channels 3, 8, 9, and 14 on the skull with a permanent marker to serve as targeting landmarks. Next, dry the skull surface to improve the adherence of the dental cement and to electrically isolate the 2D electrode array on the flexible substrate from the mouse skull.Apply a layer of dental cement to the skull surface approximately one millimeter thick and allow the cement to cure for approximately 30 minutes. Align the flexible substrate in line with the small circular marks on the surface of the skull. Then position the tip of a dental drill on each electrode pad hole on the flexible substrate and carefully drill into the skull.Using a screwdriver, secure the miniature screw electrodes into the drill holes of the skull. Crimp the head of the screw electrode and the electrode pad firmly. Finally, measure the conductance between each screw electrode and the connector with testing equipment, such as an LCR meter to confirm electrical conductivity.