Soutenu par le KIST Grant (2E21510), programme national scientifique d&#39;honneur du ministère de l&#39;Éducation et le Programme de technologie originale de recherche des sciences du cerveau à travers la recherche de la Fondation nationale de Corée financé par le ministère de l&#39;Education, la Science et la Technologie (de 2010 à 0018944).

1. Résumé C57BL/6J - souris 129S4/SvJae hybrides (12 ~ 15 semaines) sont anesthésiés à la kétamine (120 mg / kg ip) et de xylazine (6 mg / kg, ip) de cocktail. Pincer la queue ou de l&#39;orteil précède la chirurgie pour inspecter la profondeur de l&#39;anesthésie. La souris est fixé par un appareil de stéréotaxie (David Kopf Instruments, modèle 902, Calif, USA). Le cuir chevelu est incisé sur la ligne médiane d&#39;environ 25 mm pour exposer le crâne sous le traitement de lidocaïne pour réduire la douleur. Tous les débris sur le crâne est rayé par les conseils de coton imbibé de sérum physiologique pour améliorer l&#39;adhérence de l&#39;électrode sur le crâne. Les points bregma et lambda sont marqués et mis dans le même plan horizontal. Le tableau de polyimide microélectrode base (PBM-array) est placé de sorte que sa ligne médiane verticale rencontre la ligne médiane du crâne. Le point bregma doit être situé au milieu de la couche 5 ème de la partie antérieure de la PBM-tableau. Deux ou trois microscrews sont utilisés à l&#39;espace nul dans le bord du crâne pour aider à sécuriser la position de l&#39;électrode avec du ciment dentaire. Pour étayer le connecteur PBM-array, nous positionnons une jambe sur le milieu de la tête, et le couvrir avec du ciment dentaire. Après durcissement, la peau est suturée incisées, et au moins 5 jours sont donnés pour la récupération. Pendant la récupération, les souris sont logés dans des cages individuelles avec un accès libre à la nourriture et l&#39;eau. Après la récupération, l&#39;enregistrement EEG est effectué. Procédures de soins des animaux, de chirurgie et d&#39;enregistrement ont été en conformité avec les directives pour la protection des animaux et du Comité institutionnel en oeuvre, suivant la loi de 1992 du Règlement de la Corée du Laboratoire de protection des animaux et des lignes directrices connexes. Les tableaux PBM-dans ce manuscrit ont été fabriqués comme décrit par Choi. et al. al. 1 S&#39;il vous plaît contacter les auteurs à utiliser les mêmes PBM-array dans la vidéo. 2. Procédure <ol><li> Préparer les instruments chirurgicaux et stérilisés appareil stéréotaxique. </li><li> Anesthésier la souris avec l&#39;anesthésie (par exemple, la kétamine / xylazine avec une dose de 120 mg et 60 mg / kg ip, repectively). Pincer la queue ou de l&#39;orteil précède la chirurgie pour inspecter la profondeur de l&#39;anesthésie. </li><li> Montez la souris sur l&#39;appareil de stéréotaxie en plaçant les barres d&#39;oreille dans le canal auditif de la souris et en le serrant à la place. Les yeux peuvent être recouverts de gelée biocompatible (par exemple, la gelée de pétrole) pour garder les yeux de sécher par la lumière chirurgie. Après hydratant la tête de la souris avec de l&#39;éthanol à 70%, se raser la fourrure de sa tête. </li><li> Inciser la tête d&#39;environ 25 mm avec un cuir chevelu. Il est recommandé d&#39;appliquer une petite quantité de chlorhydrate de lidocaïne 2% sous le cuir chevelu. Pincer la peau avec des pinces micro (Outils Fine Science (USA), Inc, 18052-03, Calif, USA) pour garder l&#39;incision ouverte. </li><li> Essuyez tous les débris de tissu restant sur le crâne avec des cotons-tiges imbibé de sérum physiologique renforcer l&#39;adhésion de la PBM-array au crâne. L&#39;utilisation du peroxyde pour enlever le résidu de la membrane est également efficace. </li><li> Trouver le bregma et les points lambda sur le crâne, et les marquer avec un marqueur à base d&#39;huile. Placez le PBM-array de telle sorte que sa ligne médiane verticale rencontre la ligne médiane du crâne comme le montre la figure 1. Position du bregma au milieu de la couche 5 e de la partie antérieure de la PBM-tableau avec une goutte d&#39;eau du robinet. Swab l&#39;électrode film du dedans en dehors soigneusement pour une meilleure adhérence. Afin d&#39;aider le resserrement bâton de film d&#39;électrode sur le crâne, l&#39;électrode de film doit être complètement sec sur le crâne. L&#39;électrode de film reste à être fixé sur le crâne par la force de van der Waals. Lorsque re-positionnement de l&#39;électrode, une autre goutte d&#39;eau du robinet est nécessaire pour empêcher l&#39;électrode d&#39;être déchiré. <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig1.jpg" alt="Figure 1" /> Figure 1. (Gauche) Un PBM-array sur le crâne de la souris. L&#39;axe antéro-postérieure de PBM-tableau correspond à la ligne entre bregma (BP) et les points lambda (LP). (À droite) La position des électrodes putatif sur la surface du cerveau de souris. L&#39;anatomie de la souris sont segmentés de la 3-D IRM base de données atlas numérique d&#39;un cerveau de souris C57BL/6J adulte produites au Brookhaven National Lab et les emplacements des électrodes sont marqués conformément à la mesure de stéréotaxie. Sol (G) et de référence (Ref) électrodes sont marqués dans la figure de droite. </li><li> Marquer au moins trois positions sur la zone ouverte du crâne, puis faire des trous dans ces endroits en utilisant une fraise de dentiste pour le positionnement de la microscrews appui. Ces microscrews ont un rôle de chandelier et mécaniquement soutenir le ciment dentaire sur le crâne. Précautions supplémentaires sont nécessaires pendant le forage. Depuis le crâne de la souris se compose de couches minces, l&#39;hémorragie peut se produire facilement pendant le forage. Lorsque le saignement se produit, arrêter le forage et d&#39;appliquer petite quantité de poudre hémostatique dans le trou. </li><li> Appliquer le ciment acrylique dentaire (Vertex-Dental, Vertex auto-durcissement, les Pays-Bas) pour couvrir le PBM-tableau, vis d&#39;ancrage, et le reste du crâne. Préparer le ciment dentaire dans un c gluantes et visqueusesondition. </li><li> Position d&#39;un bâton rigide comme une jambe de force sur le milieu de la tête avec de la colle forte (par exemple, Loctite, Henkel Loctite Corp, Dublin, Irlande). Mettez du ruban adhésif double-face sur le dos de l&#39;avion connecteur. Modifiez la position du connecteur PBM-array de se connecter avec la pointe du mât. La distance verticale entre le crâne et le connecteur doit être supérieur à 5 mm. Bâton de l&#39;avion connecteur et le bout du bâton à l&#39;aide de la colle forte pour une meilleure adhérence. </li><li> Assurez-vous que le ciment dentaire est complètement guérie. Ensuite, appliquez le ciment dentaire acrylique sur le crâne et la face arrière de l&#39;avion connecteur pour fixer le connecteur sur le crâne. </li><li> Retirer les pinces micro. Suture incisé la peau avec des fibres coutures stérilisé. Retirez la souris de l&#39;appareil. Vous pouvez demander supplémentaires ciment acrylique dentaires pour protéger le crâne exposé. Appliquez un antibiotique (onguent Fucidin, Dong Wha pharmacie, la Corée du Sud) autour de la cimenterie et la peau suturée. </li><li> Placez la souris dans une cage jusqu&#39;à ce qu&#39;il récupère stérilisés son poids corporel initial (environ 5 à 7 jours). Il est recommandé de ne pas introduire de compagnons de cage. </li><li> Après la récupération, connectez la souris par un léger circuit imprimé (PCB) connecteur à la caisse de tête d&#39;un système amplificateur EEG multicanal (Synamps 2, Caroline du Nord, USA) dans sa propre cage. Les lignes de raccordement doit être traité avec soin afin de ne pas s&#39;emmêler. </li><li> Après 1 heure d&#39;accoutumance, effectuer un enregistrement EEG. Balayage 4.4. (Caroline du Nord, USA) a été utilisé un logiciel d&#39;acquisition de cette expérience. Un jeu de temps typique des traces de la souris EEG est montré dans la figure 2. Il est recommandé de connecter la vidéo pour relier le comportement de la souris. </li><li> Signal obtenu peut être analysé par MATLAB (The MathWorks, Natick, MA, USA) pour produire la carte topographique du cerveau. Topographies échantillon de carte puissance de l&#39;EEG de cerveau de souris sont indiquées dans la figure 3. </li></ol> 3. Les résultats représentatifs Si au-dessus de procédures chirurgicales sont correctement réalisées, l&#39;enregistrement de la souris 40 canaux EEG sera réalisée avec succès, sans canaux mauvais. Chiffres suivants montrent le représentant premières traces de l&#39;EEG et des cartes topographiques. <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig2.jpg" alt="Figure 2" /> Figure 2. Une trace de l&#39;échantillon de la saisie l&#39;absence d&#39;EEG induites par injection connaît γ-butyrolactone (GBL, 50mg/kg, ip). Barre rouge indique pointes-ondes et les rejets (SDDS) pendant la saisie d&#39;absence. Les axes horizontaux et verticaux indiquent le temps et la tension, respectivement. Le nombre qui suit le montage de canaux définis dans la figure. 1 (à droite). <img src="/files/ftp_upload/2562/2562fig3.jpg" alt="Figure 3" /> Figure 3. Les cartes topographiques montrent la distribution 2-6 Hz. La valeur de la barre de couleurs représente l&#39;échelle de couleur de la carte de puissance. Pendant pointes-ondes et les rejets (SDDS) induit par γ-butyrolactone (GBL, 50mg/kg, ip), la puissance dans les régions corticales frontopariétale grandes augmenter de manière significative par rapport à l&#39;alimentation avant l&#39;injection de GBL (Baseline).

<ol>
	<li>Choi, J. H., Koch, K. P., Poppendieck, W., Lee, M., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+Electroencephalography+in+Freely+Moving+Mice.">High resolution Electroencephalography in Freely Moving Mice.</a> J Neurophysiol. , .</li><li>Lee, M., Shin, H. S., Choi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+recording+of+brain+activity+and+functional+connectivity+in+the+mouse+brain.">Simultaneous recording of brain activity and functional connectivity in the mouse brain.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2934-2936 (2009).</li></ol>

Nous rapportons ici les procédures chirurgicales et l&#39;enregistrement d&#39;acquérir de haute densité EEG en se déplaçant librement souris. Cette méthode nous permet d&#39;obtenir des cartes fonctionnelles du cerveau à partir du modèle de souris pour étudier les mécanismes moléculaires de 1,2 rythmiques spontanées ou activités de l&#39;événement du cerveau liées. Acquisition de l&#39;ensemble des canaux de la PBM-tableau est une condition nécessaire pour obtenir la cartographie du cerveau entier, toutefois en faire un contact sécurisé pour chaque canal est très difficile. Pour maintenir un contact constant de la chaîne sur le crâne, les procédures suivantes sont jugées importantes. Tout d&#39;abord, tous les débris de tissu sur le crâne peut réserver l&#39;électrode sur le crâne. Il est donc très important d&#39;enlever tous les débris de tissus avec des tampons de coton stérilisé et sec jusqu&#39;à la surface du crâne. Deuxièmement, la capacité des PBM-tableau qui peut coller à la surface du crâne est la force de van der Waals. Il est suggéré d&#39;appliquer une goutte d&#39;eau du robinet sur le crâne de construire la couche d&#39;eau avant que l&#39;on demande PBM-array au crâne. Troisièmement, la viscosité droit de ciment dentaire est très importante. Si elle est trop liquide, il peut construire une couche isolante sous la PBM-tableau. Si elle est trop dense, le ciment dentaire sera facilement s&#39;effondrer à partir du crâne due à son propre poids. Enfin, au moins trois microscrews soutien devrait être implantée sur le crâne pour faire le ciment dentaire étroitement liée à la boîte crânienne. Le soutien microscrews retarder le ciment dentaire et sécuriser les headstage, qui est essentiel pour étude à long terme. L&#39;application de la PBM-array sera limitée à l&#39;étude chronique avec des souris adultes en raison de sa taille et son poids. Basé sur notre expérience, les souris pesant plus de 25 g sont adéquats à utiliser. Comme d&#39;autres applications, à travers l&#39;espace nul entre les branches de nos PBM-tableau, on peut introduire des électrodes secondaires pour l&#39;enregistrement ou l&#39;objectif de stimulation.

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		<tr>
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		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>&gamma;&#x2013;butyrolactone</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>H7629-500G</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

high-density eeg recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode

L&#39;électroencéphalogramme (EEG) indique l&#39;activité moyenne d&#39;électricité des populations neuronales à un niveau de grande envergure. Il est largement utilisé comme un outil de surveillance non invasive du cerveau en neurosciences cognitives ainsi que d&#39;un outil de diagnostic des troubles du sommeil et de l&#39;épilepsie en neurologie. Cependant, le mécanisme sous-jacent de la génération du rythme EEG est encore sous le voile. Récemment introduite à base de polyimide microélectrode (PBM-array) pour la souris haute résolution EEG 1 est l&#39;un des procès de répondre aux questions sur les signaux EEG neurophysiologique basé sur une riche ressource génétique qui contient le modèle de souris pour l&#39;analyse des processus de génération de complexes EEG. Cette application de PBM-array nanofabricated au crâne de la souris est un outil efficace pour la collecte de l&#39;activité cérébrale à grande échelle de souris transgéniques et accueille à identifier les corrélats neuraux de certains rythmes EEG en conjonction avec le comportement. Cependant, son ultra-mince épaisseur et la structure bifurqué provoquer une difficulté à la manipulation et l&#39;implantation de PBM-tableau. Dans la vidéo présentée, les étapes de préparation et de la chirurgie pour l&#39;implantation de PBM-array sur un crâne de souris sont décrites étape par étape. Conseils pour la manipulation et la chirurgie pour aider les chercheurs réussissent à l&#39;implantation sont également fournis.

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

Dans cet article, nous avons décrit la procédure de chirurgie et de la manutention des conseils pour l&#39;implantation de l&#39;ultra-mince matrice de microélectrodes à base de polyimide (PBM-array) sur le crâne de la souris pour l&#39;acquisition de haute densité encéphalographie (EEG) dans un modèle murin.

Haute densité enregistrements EEG des souris se déplacent librement à l&#39;aide à base de polyimide microélectrodes

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

high-density-eeg-recordings-freely-moving-mice-using-polyimide-based

Research

JoVE Journal

Neuroscience

36.9K vues.  Korea Institute of Science and Technology (KIST). Dans cet article, nous avons décrit la procédure de chirurgie et de la manutention des conseils pour l'implantation de l'ultra-mince matrice de microélectrodes à base de polyimide (PBM-array) sur le crâne de la souris pour l'acquisition de haute densité encéphalographie (EEG) dans un modèle murin.

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

Combining Computer Game-Based Behavioural Experiments With High-Density EEG and Infrared Gaze Tracking

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they yield data relevant to the cognitive processing that occurs under ecologically valid conditions. These two goals often are at odds, since well controlled stimuli often are too repetitive to sustain subjects' motivation. Studies employing electroencephalography (EEG) are often especially sensitive to this dilemma between ecological validity and experimental control: attaining sufficient signal-to-noise in physiological averages demands large numbers of repeated trials within lengthy recording sessions, limiting the subject pool to individuals with the ability and patience to perform a set task over and over again. This constraint severely limits researchers' ability to investigate younger populations as well as clinical populations associated with heightened anxiety or attentional abnormalities. Even adult, non-clinical subjects may not be able to achieve their typical levels of performance or cognitive engagement: an unmotivated subject for whom an experimental task is little more than a chore is not the same, behaviourally, cognitively, or neurally, as a subject who is intrinsically motivated and engaged with the task. A growing body of literature demonstrates that embedding experiments within video games may provide a way between the horns of this dilemma between experimental control and ecological validity. The narrative of a game provides a more realistic context in which tasks occur, enhancing their ecological validity (Chaytor &amp; Schmitter-Edgecombe, 2003). Moreover, this context provides motivation to complete tasks. In our game, subjects perform various missions to collect resources, fend off pirates, intercept communications or facilitate diplomatic relations. In so doing, they also perform an array of cognitive tasks, including a Posner attention-shifting paradigm (Posner, 1980), a go/no-go test of motor inhibition, a psychophysical motion coherence threshold task, the Embedded Figures Test (Witkin, 1950, 1954) and a theory-of-mind (Wimmer &amp; Perner, 1983) task. The game software automatically registers game stimuli and subjects' actions and responses in a log file, and sends event codes to synchronise with physiological data recorders. Thus the game can be combined with physiological measures such as EEG or fMRI, and with moment-to-moment tracking of gaze. Gaze tracking can verify subjects' compliance with behavioural tasks (e.g. fixation) and overt attention to experimental stimuli, and also physiological arousal as reflected in pupil dilation (Bradley et al., 2008). At great enough sampling frequencies, gaze tracking may also help assess covert attention as reflected in microsaccades - eye movements that are too small to foveate a new object, but are as rapid in onset and have the same relationship between angular distance and peak velocity as do saccades that traverse greater distances. The distribution of directions of microsaccades correlates with the (otherwise) covert direction of attention (Hafed &amp; Clark, 2002).

Procedures for recording high-density EEG and gaze data during computer game-based cognitive tasks are described. Using a video game to present cognitive tasks enhances ecological validity without sacrificing experimental control.

Jeu-Based Computer combinant les expériences comportementales à haute densité Suivi Gaze EEG et infrarouge

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they ...

Recherche

Neurosciences

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

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 as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Enregistrement d&#39;EEG dans des rats néonatals à déplacement libre à l&#39;aide d&#39;une nouvelle méthode

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 ...

Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable because of the plunger-spring-barrel structural facet and mechanical strengths resulting from metal materials. The whole process for acquiring the VEP responses in vivo from a mouse consists of four steps: (1) sensor assembly, (2) animal preparation, (3) VEP measurement, and (4) signal processing. This paper presents representative measurements of VEP responses from multiple mice with a submicro-voltage signal resolution and sub-hundred millisecond temporal resolution. Although the proposed method is safer and more convenient compared to other previously reported animal EEG acquiring methods, there are remaining issues including how to enhance the signal-to-noise ratio and how to apply this technique with freely moving animals. The proposed method utilizes easily available resources and shows a repetitive VEP response with a satisfactory signal quality. Therefore, this method could be utilized for longitudinal experimental studies and reliable translational research exploiting non-invasive paradigms.

We designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable. This paper describes the whole process from manufacturing the proposed EEG electrode to signal processing of visual evoked potential (VEP) signals measured on a mouse scalp using a dry non-invasive multi-channel EEG sensor.

Des enregistrements de potentiels évoqués visuels chez les souris en utilisant un multicanal Non invasif de la sec du cuir chevelu EEG capteur

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls body functions and internal organ rhythms when animals are exposed to emotional challenges and changes in their living environments. In general experiments, signals from different organs, such as the brain and the heart, are recorded by independent recording systems that require multiple recording devices and different procedures for processing the data files. This study describes a new method that can simultaneously monitor electrical biosignals, including tens of local field potentials in multiple brain regions, electrocardiograms that represent the cardiac rhythm, electromyograms that represent awake/sleep-related muscle contraction, and breathing signals, in a freely moving rat. The recording configuration of this method is based on a conventional micro-drive array for cortical local field potential recordings in which tens of electrodes are accommodated, and the signals obtained from these electrodes are integrated into a single electrical board mounted on the animal's head. Here, this recording system was improved so that signals from the peripheral organs are also transferred to an electrical interface board. In a single surgery, electrodes are first separately implanted into the appropriate body parts and the target brain areas. The open ends of all of these electrodes are then soldered to individual channels of the electrical board above the animal's head so that all of the signals can be integrated into the single electrical board. Connecting this board to a recording device allows for the collection of all of the signals into a single device, which reduces experimental costs and simplifies data processing, because all data can be handled in the same data file. This technique will aid the understanding of the neurophysiological correlates of the associations between central and peripheral organs.

This study introduces a method for the simultaneous recording of local field potentials in the brain, electrocardiograms, electromyograms, and breathing signals of a freely moving rat. This technique, which reduces experimental costs and simplifies data analysis, will contribute to the understanding of the interactions between the brain and peripheral organs.

Enregistrements simultanés des potentiels corticaux champ Local, électrocardiogramme, électromyogramme et respiration rythmique d’un Rat librement mobile

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

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.

Enregistrements EEG non invasive de bouger librement des porcelets

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.

Microdialyse d’acides aminés excitateurs durant les enregistrements EEG en se déplaçant librement des Rats

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.

Système hybride de micropropulsion avec sonde opto-Silicon récupérable et tetrode pour l'enregistrement à haute densité de dual-Site dans les souris en mouvement libre

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

Intracerebroventricular Delivery of Gut-Derived Microbial Metabolites in Freely Moving Mice

The impact of gut microbiota and their metabolites on host physiology and behavior has been extensively investigated in this decade. Numerous studies have revealed that gut microbiota-derived metabolites modulate brain-mediated physiological functions through intricate gut-brain pathways in the host. Short-chain fatty acids (SCFAs) are the major bacteria-derived metabolites produced during dietary fiber fermentation by the gut microbiome. Secreted SCFAs from the gut can act at multiple sites in the periphery, affecting the immune, endocrine, and neural responses due to the vast distribution of SCFAs receptors. Therefore, it is challenging to differentiate the central and peripheral effects of SCFAs through oral and intraperitoneal administration of SCFAs. This paper presents a video-based method to interrogate the functional role of SCFAs in the brain via a guide cannula in freely moving mice. The amount and type of SCFAs in the brain can be adjusted by controlling the infusion volume and rate. This method can provide scientists with a way to appreciate the role of gut-derived metabolites in the brain.

Gut-derived microbial metabolites have multifaceted effects leading to complex behavior in animals. We aim to provide a step-by-step method to delineate the effects of gut-derived microbial metabolites in the brain via intracerebroventricular delivery via a guide cannula.

Livraison intrarébroventriculaire de métabolites microbiens dérivés de l’intestin chez des souris en mouvement libre

The impact of gut microbiota and their metabolites on host physiology and behavior has been extensively investigated in this decade. Numerous studies have ...

Enregistrement électrophysiologique extracellulaire dans le cortex moteur de souris

Multichannel Extracellular Recording in Freely Moving Mice

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signals with spontaneous and/or specific behavior. This technique represents a valuable tool in studying the neuronal network activity underlying these behaviors. The article provides a detailed and complete procedure for electrode implantation and consequent extracellular recording in free-moving conscious mice. The study includes a detailed method for implanting the microelectrode arrays, capturing the LFP and neuronal spiking signals in the motor cortex (MC) using a multichannel system, and the subsequent offline data analysis. The advantage of multichannel recording in conscious animals is that a greater number of spiking neurons and neuronal subtypes can be obtained and compared, which allows the evaluation of the relationship between a specific behavior and the associated electrophysiological signals. Notably, the multichannel extracellular recording technique and the data analysis procedure described in the present study can be applied to other brain areas when conducting experiments in behaving mice.

Pleins feux sur l’auteur : Progrès de l’enregistrement extracellulaire multicanal pour l’étude de l’activité neuronale chez les souris se déplaçant librement 

The protocol describes the methodology of extracellular recording in the motor cortex (MC) to reveal extracellular electrophysiological properties in freely moving conscious mice, as well as the data analysis of local field potentials (LFPs) and spikes, which is useful for evaluating the network neural activity underlying behaviors of interest.

Enregistrement extracellulaire multicanal chez des souris se déplaçant librement

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by ...