Name: concurrent recording of co-localized electroencephalography and local field potential in rodent
Uploaded: 2017-11-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
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Vorremmo ringraziare Andrew Cripps e l'unità di BioResource presso l'Università di Reading. Questa ricerca è stata finanziata dal BBSRC (concessione numero: BB/K010123/1). Dati associati a questo lavoro sono liberamente disponibili da Y.Z., (ying.zheng@reading.ac.uk).

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Abbiamo descritto una procedura sperimentale per la registrazione simultanea dei segnali EEG e LFP co-localizzati di un ratto anestetizzato isoflurano in risposta alla stimolazione di whisker pad. Un microelettrodo è stato inserito nella neocorteccia attraverso un'apertura nell'elettrodo di ragno di EEG che è stata stata allineata con un foro della bava nel cranio. L'elettrodo è stato fissato al cranio da un conduttivo e incollare adesivo EEG23. Il cono di naso utilizzato per l'amministrazione di isoflurane è stato modificato in modo che gli elettrodi di stimolazione potrebbero essere inserito nel riquadro whisker con facilità.
La pasta di EEG era efficace a montaggio elettrodo ragno saldamente al cranio, fornendo al contempo eccellente conduttività elettrica per tutta la giornata sperimentale senza la necessità di ulteriore applicazione della pasta. Ha sostituito l'uso indesiderabile di colla per fissare la periferia dell'elettrodo ragno al cranio, come colla è non conduttivo e può aumentare l'impedenza dell'elettrodo se corre tra il cranio e l'elettrodo. Pasta di EEG ha un numero di vantaggi sopra gel di EEG, che è difficile forma intorno al foro della bava e può seccare durante l'esperimento, con conseguente scarso segnali EEG.
Il ratto è stato inserito all'interno di una gabbia di Faraday, rumore elettrico a causa dell'ambiente era notevolmente attenuata. Tuttavia, a volte il segnale neurale era ancora piuttosto rumoroso. Nella maggior parte dei casi, questo è stato causato dall'elettrodo di riferimento non saldamente posizionato e pertanto dovevano essere ri-regolato o EEG più pasta usata. Un altro problema comune era che la LFP evocate era piccola in ampiezza. Questo potrebbe essere dovuto il microelettrodo non posizionato al centro della regione corticale attivata dagli elettrodi stimolanti. Invece di re-inserire il microelettrodo, che poteva causare più danni ai neuroni locali, ci siamo adattati solitamente la posizione degli elettrodi stimolanti del tampone whisker fino ad un'ampiezza ragionevole la LFP (> 3 mV) ha potuto essere osservato.
Uno dei limiti della tecnica è la scarsa risoluzione spaziale dell'elettrodo ragno, che ha un diametro di 6 mm. Questo è grande rispetto alle dimensioni del cranio del ratto. Purtroppo, l'elettrodo di ragno usato qui è il più piccolo disponibile per l'acquisto. Sarebbe auspicabile ridurre il diametro dell'elettrodo ragno per 2-4 mm, aumentando così la specificità spazio delle registrazioni di EEG, facendo il confronto tra il segnale EEG e la supragranular LFP segnale meno ambiguo.
Diversi passaggi critici nel protocollo necessitano di particolare attenzione. La prima è l'inserimento del microelettrodo attraverso il foro della bava. Come la dura madre altrimenti è intatta, la precisione dell'inserimento è cruciale. Una leggera resistenza alla punta dell'elettrodo di solito significa che l'elettrodo non è posizionato correttamente. Essa deve essere sollevata, posizione regolata e reinserito. Il secondo è la posizione del cono di naso il ratto. Non deve essere troppo allentato, come isoflurano scapperà dal cono. Esso inoltre non deve essere troppo stretto, poiché ciò può ostruire le narici del ratto e causare difficoltà di respirazione. Particolare attenzione è necessaria anche per garantire che l'ampiezza della registrazione EEG è molto più piccolo (solitamente 5-10 volte più piccolo) che la registrazione del canale superiore LFP. Se sono simili, è un'indicazione che la sonda di EEG è entrato in contatto diretto o indiretto con il microelettrodo. Un contatto indiretto è solitamente attraverso il liquido spinale cerebrale (CSF) che a volte si riempie il foro praticato nel cranio. La conducibilità del CSF è in genere 100 volte quella del cranio24,25. Così, se il livello di CSF all'interno del foro della bava è sufficientemente elevato, può fare contatto con l'elettrodo di ragno. Per evitare questo problema, il foro deve essere pulito frequentemente con spugne di cotone super assorbente come la spears di assorbimento.
L'effetto di un foro della bava (diametro < 2 mm) nel cranio sull'EEG registrazione che circonda il buco è stato studiato da un altro elettrodo di ragno sul cranio intatto in cima la corteccia barile ipsi-laterale per poter effettuare registrazioni EEG bilaterale potrebbero essere paragonate. I risultati mostrati in Figura 9 e Figura 10, suggeriscono l'effetto di essere insignificante presso il livello di significatività 0,05. Altri fattori che influenzano l'ampiezza del EEG comprendono quanto bene la pasta di EEG era in contatto con il cranio, come ditta l'elettrodo è stato premuto per la pasta e l'estensione spaziale della pasta EEG sul cranio.
Vale anche la pena notare che il protocollo descritto qui registrato EEG del cranio, che è diverso dal cuoio capelluto EEG utilizzato negli studi umani di EEG. Il cuoio capelluto agisce come un resistore o un filtro passa-basso, che consentirà di ridurre il rapporto segnale-rumore del EEG registrazione ulteriormente.
Infine, il confronto tra la dinamica temporale del ERP e che la LFP evocati attraverso strati corticali suggeriscono che potenziali evocati somatosensoriali riflettano meglio la LFP nello strato supragranular della corteccia di quello nel granulare e infragranular strati. Questo è in accordo con il nostro precedente lavoro6, dimostrando che il segmento iniziale (P1) di ERP è imparentato con l'attuale ritorno derivanti dall'afflusso dell'avvenimento della corrente sinaptica eccitatoria nello strato granulare, mentre la successiva diminuzione ( N1) in ERP può essere collegata l'arrivo in ritardo dei segnali II/III e/o feedforward thalamic strati afferente alla corticale da strati corticali più profondi. In conclusione, le registrazioni simultanee di EEG/LFP possono migliorare la comprensione della Genesi neurale dell'EEG e facilitare la modellizzazione matematica di EEG in termini di segnali neurali attraverso strati corticali.

È generalmente accettato che LFPs registrato tramite microelettrodi principalmente riflettono la somma ponderata dei sincronizzato attività sinaptica eccitatoria e inibitoria di popolazioni neurali piramidale locali1,2,3 , 4. la nostra recente ricerca ha dimostrato che il profilo del segnale LFP potrebbe essere suddiviso in componenti di eccitazione ed inibizione5,6. Tuttavia, come LFP è normalmente misurato tramite una procedura invasiva, non è adatto per la maggior parte degli studi del cervello umano.
D'altra parte, l'EEG è una tecnica non invasiva per misurare l'attività elettrica del cervello. È ampiamente usato come uno strumento diagnostico per alcuni tipi di malattie neurologiche come l'epilessia e come strumento di ricerca in studi cognitivi umani. Nonostante la sua popolarità, una limitazione importante di EEG è l'incapacità di interpretare i suoi profili temporali proprio in termini di segnali neurali sottostanti7,8,9.
Sempre più, modelli matematici di EEG sono stati sviluppati per migliorare la comprensione del cervello funzione10,11,12,13,14,15. La maggior parte dei modelli esistenti di EEG sono sviluppata basata su montaggio caratteristiche del dominio di frequenza del modello preveduto uscita allo spettro di dati EEG durante attività spontanea, e pochissimi modelli di EEG possono generare potenziali evocati sensitivi realistici. In questo contesto, registrazioni simultanee di EEG e LFP fornirà importanti informazioni e vincoli per lo sviluppo di modelli matematici più accurata del EEG.
Per soddisfare questa esigenza per registrazioni simultanee di esplorare ulteriormente l'origine neurale di EEG, abbiamo sviluppato una metodologia per registrare simultaneamente EEG e precomposto LFP segnali nella neocorteccia di ratto anestetizzato. L'installazione è simile al precedente simultanee EEG/LFP studi condotti in primati16,17. Abbiamo studiato ulteriormente l'effetto di un foro della bava trapanato il cranio su registrazioni di EEG che circonda il buco, confrontando bilaterale registrazioni di EEG (cioè, un emisfero con un foro della bava, l'altro emisfero intatto) in assenza di sensoriale stimolazione. I nostri risultati dimostrano che le registrazioni simultanee di EEG/LFP possono essere condotta semplice ed efficace, con poca distorsione del segnale EEG dal foro della bava nel cranio.

<table><tbody><tr><td>Female Lister Hood rats</td><td>Charles Rivers</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spider electrode</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>SCS24-426</td><td></td></tr><tr><td>EEG paste: Ten20</td><td>Unimed Electrode Supplies Ltd</td><td>10-20-S</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxic holder with dual micromanipulator arms: Dual Manipulator Stereotaxic Frame with 18&amp;deg; Ear Bars</td><td>WPI (World Precision Instruments)</td><td>502603</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>National Vet Services Limited</td><td>50878</td><td></td></tr><tr><td>Hard plastic nose cone: Anasthesia Gas Mask for Rat</td><td>WPI</td><td>502054</td><td></td></tr><tr><td>Small animal isoflurane anaesthetic system</td><td>WPI</td><td>EZ-B800A</td><td></td></tr><tr><td>Thermostatic heating pad: Rat Blanket System 230V</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>50-7221-F</td><td></td></tr><tr><td>Ophthalmic ointment: Optixcare eye lube</td><td>Viovet</td><td>203865</td><td></td></tr><tr><td>Lidocaine Hydrochloride (Injection 2%)</td><td>Larkmead Vets</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jacquette Scaler #1SSE, 18cm, Hollow</td><td>WPI</td><td>503421</td><td></td></tr><tr><td>Serrated and curved dissecting forceps</td><td>WPI</td><td>15915</td><td></td></tr><tr><td>Braided silk, non-absorbable suture: Mersilk Suture W502H</td><td>National Vet Services Limited</td><td>153746</td><td></td></tr><tr><td>Dental drill: BONE MICRO DRILL SYST 230 VAC</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4860</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Saline: Sodium chloride 0.9%</td><td>Animalcare Ltd</td><td>14K26BT</td><td></td></tr><tr><td>Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4958</td><td></td></tr><tr><td>Drill bit #4 : Ball Mill, Carbide, #1/4</td><td>Harvard Apparatus UK</td><td>72-4962</td><td></td></tr><tr><td>Faraday cage</td><td>Newport Corporation</td><td>VIS-FDC-3600</td><td></td></tr><tr><td>Vibration isolation workstation: Vision IsoStation</td><td>Newport Corporation</td><td>M-VIS3660-RG4-325A</td><td></td></tr><tr><td>Oximeter Control Unit and sensor: MouseOxPlus, Starr Life Sciences Corp.</td><td>WPI</td><td>O15001</td><td></td></tr><tr><td>Transparent soft nose cone: Microflex Non-Rebreathing Unit with a Rat Nosecone</td><td>WPI</td><td>EZ-103A</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel stimulating electrodes</td><td>PlasticsOne</td><td>E363/1/SPC</td><td></td></tr><tr><td>Isolated current stimulator</td><td>Made in House</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16-channel micro-electrode, 100 &amp;mu;m spacing, area of each site 177 &amp;mu;m&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-10mm-100-177-A16</td><td></td></tr><tr><td>16-channel acute headstage</td><td>Tucker David Technologies Inc., TDT</td><td>RA16AC-Z</td><td></td></tr><tr><td>Pre-Amplifier: Z-Series 64-Channel Neuro-Digitizing Preamp</td><td>TDT</td><td>PZ5-64</td><td></td></tr><tr><td>Passive signal splitter: 32-Channel Splitter Box for PZ5</td><td>TDT</td><td>S-BOX_PZ5</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition unit: RZ2 BioAmp Processor. Z-Series 4-DSP ultra high performance processor</td><td>TDT</td><td>RZ2-4</td><td></td></tr><tr><td>Software for Neurophysiology: OpenEX</td><td>TDT</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Absorption spears</td><td>Fine Sicence Tools</td><td>18105-01</td><td></td></tr></tbody></table>

concurrent recording of co-localized electroencephalography and local field potential in rodent

Sebbene l'elettroencefalografia (EEG) è ampiamente usato come una tecnica non invasiva per la registrazione di attività neurale del cervello, la nostra comprensione della neurogenesi di EEG è ancora molto limitata. Potenziali di campo locale (LFPs) registrati tramite un microelettrodo precomposto in grado di fornire un resoconto più dettagliato dell'attività neurale simultanea attraverso diversi strati corticali nella neocorteccia, ma la tecnica è dilagante. Combinando misurazioni EEG e LFP in un modello preclinico può notevolmente migliorare la comprensione dei meccanismi neurali coinvolti nella generazione dei segnali EEG e facilitare la derivazione di un modello matematico più realistico e biologicamente accurata di EEG. Una procedura semplice per l'acquisizione di EEG simultanee e co-localizzati e precomposto LFP segnali nel roditore anestetizzato è presentata qui. Inoltre abbiamo studiato se i segnali EEG sono stati influenzati significativamente da un foro della bava nel cranio per l'inserimento di un microelettrodo. I nostri risultati indicano che il foro della bava ha un impatto trascurabile sulle registrazioni di EEG.

Dati da 4 ratti erano in media per ottenere tempo medio serie ove applicabile. L'ampiezza della risposta evocata EEG, noto anche come l'evento relativo potenziale (ERP), è in genere molto inferiore a quella della LFP. Figura 6 Mostra la media ERP e LFP in supragranular, granulare e infragranular strati della corteccia barile, rispettivamente. La band di errore in ogni trama è l'errore standard corrispondente. Si vede che ERP è circa 10 volte più piccolo della LFP evocate.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig6.jpg"> Figura 6: dire (n = 4) segnali neurali di ERP, supragranular, granulare e infragranular LFP. Ombra indica errore standard. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Confronti delle dinamiche temporali di ERP e LFP sono mostrati nella Figura 7. Sovrapposizione diretta di ERP e la supragranular LFP in figura 7A illustra l'ordine delle differenze di ampiezza tra questi due tipi di segnali neurali. Per confrontare la dinamica temporale, sia ERP e LFP sono normalizzati rispetto alla loro ampiezza di picco negativo. Figura 7B e 7C mostrano che l'ERP normalizzato sovrapposto con il supragranular normalizzato LFP e normalizzato LFP granulare, rispettivamente.
Si vede dalla figura 7B che i picchi di P1 e N1 per ERP sono più in ritardo rispetto i picchi corrispondenti della LFP nello strato supragranular. Tuttavia, i profili temporali di questi due segnali neurali sono simili, con P1 precedente N1. D'altra parte, il profilo temporale di ERP è nettamente diverso da quello del granulare (livello IV della corteccia barile) LFP (Figura 7). La cosa importante non sono immagini speculari uno da altro, con granulare LFP dominato da un singolo picco negativo (che riflette un grande lavandino in strato corticale IV), mentre ERP consisteva principalmente di due picchi con polarità opposta.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig7.jpg"> Figura 7: confronto tra la dinamica temporale di ERP e LFP. (A) ERP (linea continua) sovrapposto con supragranular LFP (linea tratteggiata). Ombra indica errore standard. (B) normalizzato ERP (linea continua) sovrapposto con normalizzato supragranular LFP (linea tratteggiata). (C) normalizzato ERP (linea continua) sovrapposto con LFP granulare normalizzato (linea tratteggiata). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Il segnale ERP è stato misurato tramite un elettrodo di ragno collocato sul cranio con un foro della bava perforato in esso. Per studiare l'effetto del foro su registrazioni EEG, un altro elettrodo di ragno è stato disposto sul cranio intatto sopra la corteccia barile ipsi-laterale. Cura è stata presa per garantire che le impedenze degli elettrodi due spider erano comparabili in grandezza regolando la quantità di pasta di EEG utilizzato. Dati da quattro ratti (che erano non i ratti stessi usati in precedenza) sono presentati qui.
Figura 8 Mostra le registrazioni di EEG stato riposa simultanee da entrambi gli elettrodi di un ratto, con 100 s i dati visualizzati in Figura 8Ae i dati nel riquadro rettangolare (20 s) vengono espansi in Figura 8B. I due segnali EEG in gran parte co-variano, all'interno di una gamma simile di ampiezza. Figura 9 Mostra il PSD dei quattro ratti, con la riga superiore utilizzando una scala lineare sull'asse di frequenza e la riga inferiore utilizzando una scala logaritmica sull'asse frequenza per fornire una visualizzazione espansa nella gamma di frequenza più bassa. Dalla Figura 9, non sembra essere coerente bias in PSD attraverso gli oggetti. Ciò è stata confermata effettuando uno-campione t-test sulle differenze normalizzate in PSD media nelle bande di cinque frequenza, illustrato nella Figura 10. Nessuno delle differenze PSD normalizzate in queste bande di frequenza sono stati significativamente diverso da zero (p = 0.32, 0.46, 0.85, 0,69 e 0,97, rispettivamente).
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig8.jpg"> Figura 8: registrazioni EEG bilaterale. (A) cranio EEG registrazione durante il riposo dello stato con un foro della bava nel cranio (nero) e una registrazione simultanea di EEG nell'emisfero opposto con il cranio intatto (grigio). (B) espansa Mostra delle forme d'onda all'interno della cornice rettangolare in (A). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig9.jpg"> Figura 9: densità spettrale (PSD) di potenza del contra-(blu) e l'EEG ipsi-laterale (rosso). Ogni colonna Mostra il PSD per un ratto. Il pannello superiore utilizza la scala di frequenza lineare, mentre i pannelli di fondo utilizzano scala logaritmica frequenza per consentire il PSD nella gamma di frequenza inferiore possano essere visualizzati. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56447/56447fig10.jpg"> Figura 10: analisi di gruppo. Normalizzata la differenza tra la contra - e il PSD ipsi-laterale con le bande di cinque frequenza: Delta, Theta, Alpha, Beta e Gamma. Ogni barra Mostra le differenze medie normalizzate all'interno della banda di frequenza, con l'errore standard indicato come barra di errore. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56447/56447fig10large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Questo protocollo descrive un metodo semplice per la registrazione simultanea di co-localizzato l'elettroencefalografia (EEG) e multi-laminare locale campo potenziale in un ratto anestetizzato. Un foro della bava nel cranio per l'inserimento di un microelettrodo è indicato per produrre distorsione trascurabile del segnale EEG.

Registrazione simultanea di co-localizzato elettroencefalografia e potenziali di campo locale nel roditore

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.2K Views.  University of Reading. Questo protocollo descrive un metodo semplice per la registrazione simultanea di co-localizzato l'elettroencefalografia (EEG) e multi-laminare locale campo potenziale in un ratto anestetizzato. Un foro della bava nel cranio per l'inserimento di un microelettrodo è indicato per produrre distorsione trascurabile del segnale EEG.

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Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in which functional MRI data and in vivo intracortical recording can be performed simultaneously. The combination of MRI and electrical recording is technically challenging because the electrodes used for recording distort the MRI images and the MRI acquisition induces noise in the electrical recording. To minimize the mutual interference of the two modalities, glass microelectrodes were used rather than metal and a noise removal algorithm was implemented for the electrophysiology data. In our studies, two microelectrodes were separately implanted in bilateral primary somatosensory cortices (SI) of the rat and fixed in place. One coronal slice covering the electrode tips was selected for functional MRI. Electrode shafts and fixation positions were not included in the image slice to avoid imaging artifacts. The removed scalp was replaced with toothpaste to reduce susceptibility mismatch and prevent Gibbs ringing artifacts in the images. The artifact structure induced in the electrical recordings by the rapidly-switching magnetic fields during image acquisition was characterized by averaging all cycles of scans for each run. The noise structure during imaging was then subtracted from original recordings. The denoised time courses were then used for further analysis in combination with the fMRI data. As an example, the simultaneous acquisition was used to determine the relationship between spontaneous fMRI BOLD signals and band-limited intracortical electrical activity. Simultaneous fMRI and electrophysiological recording in the rodent will provide a platform for many exciting applications in neuroscience in addition to elucidating the relationship between the fMRI BOLD signal and neuronal activity.

We have developed a method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording in the rodent brain, providing a platform for the investigation of the relationship between neural activity and the blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signal.

FMRI simultanea ed Elettrofisiologia nel cervello roditori

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Ricerca

Neuroscienze

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and human studies to investigate the cortical processing of nociceptive information. These laser-evoked brain potentials (LEPs) consist of several transient responses that are time-locked to the onset of laser stimuli. However, the functional properties of the LEP responses are still largely unknown, due to the lack of a sampling technique that can simultaneously record neural activities at the surface of the cortex (i.e., electrocorticogram [ECoG] and scalp electroencephalogram [scalp EEG]) and inside the brain (i.e., local field potential [LFP]). To address this issue, we present here an animal protocol using freely moving rats. This protocol is composed of three main procedures: (1) animal preparation and surgical procedures, (2) a simultaneous recording of ECoG and LFP in response to nociceptive laser stimuli, and (3) data analysis and feature extraction. Specifically, with the help of a 3D-printed protective shell, both ECoG and LFP electrodes implanted on the rat&#39;s skull were securely held together. During data collection, laser pulses were delivered on the rat&#39;s forepaws through gaps in the bottom of the chamber when the animal was in spontaneous stillness. Ongoing white noise was played to avoid the activation of the auditory system by the laser-generated ultrasounds. As a consequence, only nociceptive responses were selectively recorded. Using the standard analytical procedures (e.g., band-pass filtering, epoch extraction, and baseline correction) to extract stimulus-related brain responses, we obtained results showing that LEPs with a high signal-to-noise ratio were simultaneously recorded from ECoG and LFP electrodes. This methodology makes the simultaneous recording of ECoG and LFP activities possible, which provides a bridge of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, thereby facilitating the investigation of nociceptive information processing in the brain.

We developed a technique that simultaneously records both electrocorticography and local field potentials in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats. This technique helps establish a direct relationship of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, which facilitates the investigation of nociceptive information processing in the brain.

Registrazioni simultanee di potenziali di campo locale corticale ed Electrocorticograms in risposta a stimoli nocicettivi Laser da liberi di muoversi

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...

Comportamento

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.

Registrazioni simultanee di potenziali di campo locale corticale, elettrocardiogramma, elettromiogramma e respirazione ritmo da un ratto liberamente commovente

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

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

Registrazione spazialmente limitate oscillazioni nell'ippocampo dei topi di comportarsi

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical areas of mice, which are useful for evaluating possible laterality deficits, as well as for assessing brain connectivity and coupling of neural network activities in rodents. The pathological mechanisms underlying Alzheimer&#39;s disease (AD), a common neurodegenerative disease, remain largely unknown. Altered brain laterality has been demonstrated in aging people, but whether or not abnormal lateralization is one of the early signs of AD has not been determined. To investigate this, we recorded bilateral LFPs in 3-5-month-old AD model mice, APP/PS1, together with littermate wild type (WT) controls. The LFPs of the left and right secondary motor cortex (M2), specifically in the gamma band, were more synchronized in APP/PS1 mice than in WT controls, suggesting a declined hemispheric asymmetry of bilateral M2 in this AD mouse model. Notably, the recording and data analysis processes are flexible and easy to carry out, and can also be applied to other brain pathways when conducting experiments that focus on neuronal circuits.

We present in vivo electrophysiological recording of the local field potential (LFP) in bilateral secondary motor cortex (M2) of mice, which can be applied to evaluate hemisphere lateralization. The study revealed altered levels of synchronization between the left and right M2 in APP/PS1 mice compared to WT controls.

Valutazione della lateralizzazione dell'emisfero con la registrazione del potenziale sul campo locale bilaterale nella corteccia motoria secondaria dei topi

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical ...

Registrazione elettrofisiologica extracellulare nella corteccia motoria dei topi

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.

Autore in primo piano: Progressi nella registrazione extracellulare multicanale per lo studio dell'attività neuronale nei topi che si muovono liberamente 

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.

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

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

Registrazione LFP nel cervello di topo per la ricerca cognitiva e l'analisi dei farmaci

Dual Extracellular Recordings in the Mouse Hippocampus and Prefrontal Cortex

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal populations. It serves as a crucial tool in cognitive research, particularly in brain regions like the hippocampus and prefrontal cortex. Dual LFP recordings between these areas are of particular interest as they allow the exploration of interregional signal communication. However, methods for performing these recordings are rarely described, and most commercial recording devices are either expensive or lack adaptability to accommodate specific experimental designs. This study presents a comprehensive protocol for performing dual-electrode LFP recordings in the mouse hippocampus and the prefrontal cortex to investigate the effects of antipsychotic drugs and potassium channel modulators on LFP properties in these areas. The technique enables the measurement of LFP properties, including power spectra within each brain region and coherence between the two. Additionally, a low-cost, custom-designed recording device has been developed for these experiments. In summary, this protocol provides a means to record signals with high signal-to-noise ratios in different brain regions, facilitating the investigation of interregional information communication within the brain.

Autore in primo piano: Studio dell'impatto dei farmaci sui segnali cerebrali utilizzando il protocollo di registrazione a doppio LFP nei topi

This protocol outlines the use of a custom-designed recording device and electrodes to record local field potentials and investigate information flow in the mouse hippocampus and prefrontal cortex.

Doppie registrazioni extracellulari nell'ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal ...

Registrazione simultanea di co-localizzato elettroencefalografia e potenziali di campo locale nel roditore

Riepilogo

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Capitoli in questo video

FMRI simultanea ed Elettrofisiologia nel cervello roditori

Registrazioni simultanee di potenziali di campo locale corticale ed Electrocorticograms in risposta a stimoli nocicettivi Laser da liberi di muoversi

Registrazioni simultanee di potenziali di campo locale corticale, elettrocardiogramma, elettromiogramma e respirazione ritmo da un ratto liberamente commovente

Registrazione spazialmente limitate oscillazioni nell'ippocampo dei topi di comportarsi

Valutazione della lateralizzazione dell'emisfero con la registrazione del potenziale sul campo locale bilaterale nella corteccia motoria secondaria dei topi

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

Doppie registrazioni extracellulari nell'ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale

Doppie registrazioni extracellulari nell'ippocampo del topo e nella corteccia prefrontale