Système d’enregistrement électroencéphalographique à faible coût combiné à une bobine de taille millimétrique pour stimuler transcrânalement le cerveau de la souris in vivo

Résumé

Un système d’enregistrement électroencéphalographique à faible coût combiné à une bobine de taille millimétrique est proposé pour stimuler la stimulation magnétique transcrânienne du cerveau de la souris in vivo. En utilisant des électrodes à vis conventionnelles avec un substrat multi-électrodes flexible sur mesure, l’enregistrement multisite peut être effectué à partir du cerveau de la souris en réponse à la stimulation magnétique transcrânienne.

Résumé

Un système d’enregistrement électroencéphalographique (EEG) à faible coût est proposé ici pour piloter la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) du cerveau de la souris in vivo, en utilisant une bobine de taille millimétrique. À l’aide d’électrodes à vis conventionnelles combinées à un substrat multi-électrodes flexible sur mesure, l’enregistrement multisite peut être effectué à partir du cerveau de la souris. De plus, nous expliquons comment une bobine de taille millimétrique est produite à l’aide d’équipements à faible coût que l’on trouve généralement dans les laboratoires. Les procédures pratiques pour la fabrication du substrat flexible multiélectrodes et la technique d’implantation chirurgicale pour les électrodes à vis sont également présentées, qui sont nécessaires pour produire des signaux EEG à faible bruit. Bien que la méthodologie soit utile pour enregistrer à partir du cerveau de tout petit animal, le présent rapport se concentre sur la mise en œuvre d’électrodes dans un crâne de souris anesthésié. De plus, cette méthode peut être facilement étendue à un petit animal éveillé qui est connecté avec des câbles attachés via un adaptateur commun et fixé avec un dispositif TMS à la tête pendant l’enregistrement. La version actuelle du système EEG-TMS, qui peut inclure un maximum de 32 canaux EEG (un dispositif avec 16 canaux est présenté comme un exemple avec moins de canaux) et un dispositif TMS canal, est décrite. De plus, les résultats typiques obtenus par l’application du système EEG-TMS à des souris anesthésiées sont brièvement rapportés.

Introduction

La stimulation magnétique transcrânienne (SMT) est un outil prometteur pour la science du cerveau humain, l’application clinique et la recherche sur les modèles animaux en raison de son caractère non / peu invasif. Au début des applications de la SMT, la mesure de l’effet cortical en réponse à la SMT à impulsion unique et par paires chez les humains et les animaux était limitée au cortex moteur; La production facilement mesurable était limitée aux potentiels évoqués moteurs et aux potentiels myoélectriques induits impliquant le cortex moteur ^1,2. Pour élargir les régions du cerveau qui peuvent être mesurées pa....

Protocole

Dans la présente étude, toutes les expériences sur les animaux ont été réalisées conformément au Guide des National Institutes of Health pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire et avec l’approbation du Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Université d’Hokkaido. Des souris C57BL/6J, deux mâles et trois femelles, âgées de 8 à 10 semaines, ont été utilisées pour la présente étude. Il s’agit d’une procédure terminale. Les animaux ont été obtenus d’une source commerciale (voir le tableau des matériaux).

1. Conception et construction flexibles de réseaux bidimensionnels

Discussion

Cette étude porte sur un système d’enregistrement EEG multisite combiné à un système de stimulation magnétique conçu pour les petits animaux, y compris les souris. Le système construit est peu coûteux et facile à construire dans les laboratoires physiologiques, et peut étendre leurs installations de mesure existantes. La procédure chirurgicale nécessaire pour obtenir des données du système d’enregistrement de la souris est profondément simple si ces laboratoires ont une expérience préalable des exp?.......

matériels

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