Name: chronic transcranial electrical stimulation and intracortical recording in rats
Uploaded: 2018-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 51 s
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이 작품은 지원 EU FP7-ERC-2013-시작 권한을 부여 하 여 (No.337075), 과학의 헝가리 아카데미 (LP2013-62), 그리고 GINOP-2.3.2-15-2016-00018 그랜트의 '기세' 프로그램. 우리 감사 Máté Kozák 자극을 문서화 및 기록 전극 Mihály Vöröslakos 유익한 토론에 대 한 프로토콜 디자인.

여기서 설명 하는 모든 메서드는 유럽 공동체 위원회의 지침에 따라 (86/609 ECC) 앨버트 Szent-Györgyi 의료 및 제약 센터의 대학에서 동물 연구에 대 한 윤리 위원회에 의해 승인 세게 드 (14 세/218/2016)입니다.
1입니다. 자극 전극의 제조
<ol><li>한 자극을 전극, 미니어처 훅 업 와이어의 6 10 cm 긴 조각을 잘라 한쪽 끝에 피복 및 다른 쪽 끝에 1 cm의 2 cm를 제거 합니다.</li>
	<li>2 개의 케이블을 함께 트위스트과 짧은 벗 겨 옆에 그들을 솔더.</li>
	<li>SOT-353 케이스 어떤 집적 회로의 세 가지 테이프 포장의 스트립을 획득 합니다.</li>
	<li>패키지의 3 개의 구멍을 통해 트위스트 와이어 바느질. 전선의 이상 벗 겨 세그먼트 패키지 구멍에 있어야 합니다. 단열재의 끝 구멍의 가장자리에 맞춰 되도록 케이블을 배치 합니다.</li>
	<li>전선을 해결 하기 위해 구멍에 치과 시멘트를 넣어. 주의: 치과 시멘트 패키지의 캐비티에 누출 되지 않도록 충분히 조밀 되어야 합니다.</li>
	<li>시멘트는 응고 (최소 10 분), 일단 패키지를 플립 하 고 superglue의 얇은 층으로 다공성 시멘트 방수 물개를 형성 하기 위하여 구멍에 넣어. 벗 겨 와이어 접착 하지 마십시오.</li>
	<li>짧은 벗 겨 쪽에 케이블을 함께 트위스트과 솔더 그들 (그림 1A).</li>
	<li>고급 핀셋 끝으로 철사의 더 이상 벗 겨 세그먼트, 롤 주위에, 그들을 충 치 (그림 1B)에 그들을 포장. 필요한 경우 초과 케이블을 잘라.</li>
</ol>2입니다. 기록 전극의 제조
<ol><li>한 녹음을 triplet 전극 (그림 1C-D), 스테인레스 스틸 튜브를 사용 하 여 고속 회전에의 한 cm 긴 조각 잘라 보았다. 튜브의 끝에서 날카로운 바늘으로는 지 느 러 미를 제거 하 고 튜브 파편의 깨끗 하 고 완전히 투과 확인 하십시오. 참고: 튜브를 왜곡 하는 것으로, 플라이어를 사용 하지 마십시오.</li>
	<li>J 자형 홀더를 3cm의 최소 길이와 골드 도금 보드 스페이서 핀을 벤드. 'J' 모양의 긴 다리를 잘라 그리고 함께 돌아가 긴 선형, stereotaxic 장치에 의해 개최 됩니다 부분과 사이 'U' 모양, 전극, 개최 하 고 앵커 포인트 역할 분리 가능한 합동을 원래 모양 그것을 납땜합니다 . 튜브와 'J' 보유자의 짧은 다리를 함께 접착제. 필요한 경우, 안정성에 대 한 몇 가지 추가 1 cm 긴 막대를 붙입니다.</li>
	<li>스테인레스 스틸, ultrafine가 위 2.5 cm 긴 전극 와이어의 3 조각 잘라. 그것은 명확 하 고 날카로운 컷, 그리고 단 열 전극 와이어의 원형 표면에 그대로 있는지 확인 합니다. 또한 컷된 팁 적용 되는 힘으로 인해 구부러지거나 되지 있는지 확인 합니다. 벤드 1 또는 2 m m (예를 들어, 한 왼쪽된 직선, 한 45 °, 및 한 직각) 그들을 구별할 수 있도록 다른 각도에서 전선의 각각의 1 개의 끝에.</li>
	<li>전선 관, 실험에 대 한 전극의 적절 한 간격을 선택 (예를 들면, 대뇌 피 질의 로컬 필드 가능성 (LFP)와 현재 소스 밀도 (CSD) 등록, 전선에서의 팁 권장된 돌출은 튜브의 열: 4.5 m m, 4.1 m m 및 3.7 m m, 각각). 참고 적절 한 채널 순서를 유지 하는 깊이에 해당 하는 와이어.</li>
	<li>일단 전선이 서로 오른쪽 정렬 되며 튜브와 함께 병렬, 전극 와이어를 해결 하기 위해 장소 액체 superglue 한 방울 튜브의 양쪽 끝에 날카로운 바늘으로. 접착제는 모 세관 효과 튀어나온 끝에 녹음 사이트를 향해 하지 튜브에 흐르는 지 다는 것을 확인 하십시오.</li>
	<li>적절 한 microconnector 녹음 시스템을 사용할 수와 호환 되는 전극 인터페이스 보드를 준비 합니다.</li>
	<li>원하는 녹음 채널에 해당 하는 전극 인터페이스 보드의 구멍에 전선의 비 녹음, 구부러진 끝을 소개 합니다. 모든 와이어 위치에 있을 때, 핀셋으로 구멍에 골드 핀을 밀어. 참고: 골드 핀 치과 시멘트를 사용 하 여 장소에 고정 될 수 있습니다 하지만 대부분의 경우, 그것은 충분히 안정적이 안전 단계 없이.</li>
</ol>3입니다. 마 취
<ol><li>봉인 된 마 취 유도 실에서 동물을 놓고 2 L/min 의료 공기에서 isoflurane의 4-5%로 그것을 채우십시오.</li>
	<li>쥐 휴식 때 상공에서 동물을 제거 하 고 적절 한 환기 코 조각으로 stereotaxic 프레임에 배치.</li>
	<li>공기의 속도 동일 하 게 유지 해야 하지만 2 %isoflurane 수준을 설정 합니다. 마 취의 수준을 확인 합니다. 곤란에 발 철수 반사의 결핍이 있는 경우에, 계속, 그렇지 않으면 마 취의 깊이 증가.</li>
	<li>모니터링 하 고 37 ± 0.5 ° C homeothermic 모니터링 시스템에서 쥐의 체온을 유지 한다. 각 막의 건조를 방지 하기 위해 눈에 파라핀 연 고의 방울을 적용 합니다. 반복이 절차는 수술 하는 동안 여러 번, 필요한 경우.</li>
	<li>기도에 점액 형성을 피하기 위해 0.3 mg/kg 아트로핀 주사 피하. 이 더 이상 수술의 경우 4 시간 마다 반복 합니다. 호흡을 모니터링 하 고 필요한 경우 기화 기, 조정.</li>
</ol>4. 자극 및 기록 전극의 주입
참고: 압력솥 수술 필요한 모든 계기 및 전체 절차 동안 무 균 상태와 antisepsis의 일반 규칙에 따라 신중 하 게. 외과 영역 외부 nonsterile 영역을 만지지 마십시오. 주입 하기 전에 30 분 동안 에틸 알콜 (70%)에 전극을 담가.
<ol><li>머리 깎기로 두 피에서 머리의 대부분을 제거 합니다. 두 피에 depilatory 크림을 적용, 표면에 균일 하 게 확산 하 고 몇 분. 부드럽게 크림 및 나머지 머리를 제거 하는 주걱을 사용 합니다. 다음 살 균 제와 물으로 피부를 씻어.</li>
	<li>1-2 %lidocaine 주사 (7 mg/kg의 총계 복용량을 초과 하지 않도록) 피부 감각을 피하. (예를 들어, 파라핀) 눈에 대 한 연 고 수 의사의 한 방울을 적용 합니다.</li>
	<li>목에이 마에서 메스와 함께 중간에는 철저 하 고 긴 (~ 2 cm) 화살 절 개를 확인 합니다. 다음 두 개의 측 뼈의 cristae 사이의 영역을 청소 끌 또는 치아 핀셋을 사용 하 여 두개골에서 포함 하 여 조직 해 부. 4 롯데를 사용 하 여 해 부 피부를 제거 하 여 노출 하는 두개골을 유지.</li>
	<li>부드럽게 측 뼈의 가파른 가장자리와 근육 사이의 정밀한 핀셋 놓고 그들을 분리 합니다. 근육 손상 없이 가능한 코로나 봉합의 평면에 후 두 뼈의 가장자리에서 선호 측 뼈의 큰 표면에 많이 노출 하 지 그 춤을 추는 움직임을 확인 합니다.</li>
	<li>견인 기 bitemporally 노출 측 뼈를 유지 장소.</li>
	<li>린스와 함께 1-2 mL 3% H2O2, 두개골의 표면 다음 1-2 mL 물으로 그것을 씻어.</li>
	<li>매우 신중 하 게 측 뼈의 표면을 건조, 눈 막대기와 습기를 청소. 테스트 경우 자극 전극 (자극 전극의 위쪽 가장자리 측 뼈의 crista의 가장자리 라인에 있어야 함) 청소 수직 두개골 표면에 적합 합니다. 다시 롯데와는 브래킷으로 조정 하거나 필요한 경우가 위, 자극 전극 모양.</li>
	<li>Electroconductive와 전극 젤과 전극의 가장자리에 접착제의 얇은 층을 넣어 자극의 구멍을 채우십시오.</li>
	<li>한 정확한 운동, 측 뼈의 건조 표면에 자극 전극을 놓고 단단히 제자리에 고정 1 분 고급 핀셋으로 합니다. 아무 습기는 접착제와 접촉 하 여 있는지 확인 합니다. 청소 하십시오 눈 막대기, 필요한 경우. 주의: 전극의 어떤 불안정성을 경험 하는 경우에 그것을 제거 합니다. 뼈를 청소 후 새로운 자극 전극으로이 단계를 반복 합니다.</li>
	<li>조직의 새 수 분은 지속적으로 눈 막대기로 건조 하는 동안 자극 전극의 가장자리 위에 치과 시멘트를 넣어. 시멘트로 전체 자극 전극 커버.</li>
	<li>시멘트 완전히 경화 된 후, contralateral 측면에서이 단계를 반복 합니다.</li>
	<li>고정 나사에 대 한 두개골 전체 일부 구멍을 드릴 합니다. 미니어처 나사 구멍에 운전 하 고 그들을 통해 치과 시멘트를 넣어. ~ 10% 더 작은 직경 드릴 나사 직경에 비해 머리에 사용 합니다.</li>
	<li>실험의 목적에 따라 솔더 커넥터는 케이블의 끝에, 표면, 및 시멘트, 커버에 배치 또는 계속 기록 전극 및 광학 섬유, 이식 하거나 두개골에 두개골 창 준비 합니다. 이 후자의 경우 커넥터를 납땜 하 고 끝에만 구조에 앵커. 장기 동시 TES와 LFP 녹음의 필요한 경우 단일 와이어 대신 상기 전극 쌍 둥 이식. 참고:이 설치는 일반적인 모드 자극 유물8의 제거에 대 한 수 있습니다. 전극 이식 기록의 세부 사항에 대 한 이전 프로토콜14,15를 참조 하십시오.</li>
	<li>워시 살 균 제와 풍부 하 게 노출 된 조직. 1-2 %lidocaine 주사 (7 mg/kg의 총계 복용량을 초과 하지 않는) 피하.</li>
	<li>상처 가장자리를 debride 하 고 간단한 중단된 봉합 커넥터/임 플 란 트 주위와 그들을 닫습니다. Povidone-요오드와 상처를 소독.</li>
	<li>5 mg/kg carprofene 피하 주사. 필요한 경우이 반복 합니다. 참고: 다른 진통제 사용할 수 있습니다 일치 하는 로컬 윤리적 권한 위원회에 의해 설정 요구 사항.</li>
	<li>마 취를 중단 하 고 earbars 및 nosepiece, 의식 회복 수술 후 회복에에서는 동물을 넣어.</li>
	<li>첫 수술 후 시간 동안 가까운 감독 하에 동물 인지 확인 합니다. 임 플 란 트 영역을 정기적으로 모니터링을 계속 합니다. 참고: 동물 하지 맡겨야 한다 무인 sternal recumbency를 유지 하기 위해 충분 한 의식 회복 될 때까지. 집 전체 복구 절차에서까지 개별적으로 동물.</li>
</ol>

<ol>
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Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li><li>Marshall, L., Binder, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+transcranial+oscillatory+stimulation+to+research+on+neural+networks:+an+emphasis+on+hippocampo-neocortical+rhythms.">Contribution of transcranial oscillatory stimulation to research on neural networks: an emphasis on hippocampo-neocortical rhythms.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 614 (2013).</li><li>Reato, D., Rahman, A., Bikson, M., Parra, L. 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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=Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals.">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (60), (2012).</li><li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (61), e3568 (2012).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Continuous+EEG+Monitoring+in+Small+Rodent+Models+of+Human+Disease+Using+the+Epoch+Wireless+Transmitter+System.">Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52554 (2015).</li><li>Ung, K., Arenkiel, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-optic+implantation+for+chronic+optogenetic+stimulation+of+brain+tissue.">Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (68), e50004 (2012).</li><li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+craniotomy+surgery+procedure+for+chronic+brain+imaging.">A craniotomy surgery procedure for chronic brain imaging.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (12), (2008).</li></ol>

내 Berényi 소유자와 Amplipex 주식 회사, 대규모 멀티플렉싱 biosignal 앰프 제조 회사의 설립자입니다. Gábor Kozák 및 Tamás Földi 없다 공개.

이 프로토콜의 가장 중요 한 단계는 뼈 표면에 전극 패키지의 접착제로. 부적 절 한 씰링, 경우 전극과 뼈 사이 간격이 형성 되 고 보조 흉터 조직 자극의 품질을 줄이는이 간격으로 성장할 수 있다. 뼈 표면, 패키지에의 단계 동안 완전히 건조 해야 하며 전극의 불안정을 발생 하는 경우 그것은 제거 되어야 하며 최상의 결과 얻기 위해 새로운 패키지와 함께 대체.
이 방법의 제...

Transcranial 전기 자극 (TES)은 일시적으로 제한 된 방식으로 두뇌 활동에 영향을 가치 있는 방법론 접근 이다. 크기와 자극 전극의 배치에 따라 TES 큰 두뇌 볼륨에 영향을 미칠 수 있고 신경 인구를 끌고가 다 만들어진다1,2,3. Transcranial 직류 자극은 이미 의학적으로 주요 우울증 장애4,5, 그리고 인간6 transcranial 자극의 인지 효과 보여주는에 많은 연구 초점의 치료에 대 한 승인 , 7. 또한, 유망한 결과 간 질 발작8,9제어 TES의 잠재력에 관한 보도 했다.
집중적인 연구에도 불구 하 고 여전히 많은 관련 작업, 잠재적인 부작용 및 적용이 방법을10,,1112의 장기 결과의 상세한 메커니즘에 관한 질문 있습니다. 따라서, 그것은 동물 모델에서 TES의 효과 조사 하기 위해 강력 하 고 재현 가능한 프로토콜을 매우 중요 하다입니다. 우리에 대 한 프로토콜을 제공 하는 많은 장애 (예, 우울증, 간 질, 및 정신 분열 증)을 깨어 동물에 광범위 하 게 조사 될만 하 고 이러한 의료 조건의 본질 일반적으로 장기 치료를 필요로, 만성 transcranial 전극 쥐에 이식 여기에 제시 된 방법 행동 연구에 사용할 수 있습니다 또는 기록 전극 (즉, 전선, 실리콘 프로브, juxtacellular 전극)의 주입 또는 만성 두개골 윈도우 electrophysiological 실험에 대 한 결합 될 수 있다 그리고 이미징 연구, 각각입니다. 실험 설계에 따라 자극의 타이밍 일 수 있다 무작위 이벤트 트리거 특정 행동 신호, 또는 특정 한 두뇌 상태 (발작, 세타 진동)8, 의 electrophysiological 특징 11 , 13.
그 피부에 전극의 구체화를 사용 하 여, 현재 사용 된 인간의 접근 달리 여기 우리가 표시 메서드를 사용 하 여 피하 주입 오른쪽 측 뼈의 표면에 쥐부터 거의 언급 하는 것이 중요 하다 그들의 발을 사용 하 여 쉽게 접근할 수 있는 그들의 피부에 아무것도 용납.
이식의 만성 특성상 교체, 감소, 및 교양의 원칙에 따라이 방법은 이후 각 동물 사용할 수 달, 동안에 다른 실험 조건에 채용 될 수 있는 동물의 수를 줄일 수 다양 한 가설을 테스트 하는 적은 동물.
현재 연구에서 우리는 transcranial 자극 전극 제조 (그림 1A-B)의 상세한, 단계별로 프로토콜을 제공 하 고 이러한 전극의 만성 이식 6 개월의 측 뼈 통해 입증 남성 긴 에반스 쥐입니다.

<table><tbody><tr><td>Cyanoacrylate liquid</td><td>Henkel</td><td>Loctite 401</td><td></td></tr><tr><td>Cyanoacrylate gel</td><td>Henkel</td><td>Loctite 454</td><td></td></tr><tr><td>Wire for stimulation electrodes</td><td>Phoenix Wire Inc.</td><td>36744MHW - PTFE Microminiature Hook-Up Wire</td><td></td></tr><tr><td>Board spacer</td><td>E-tec Interconnect</td><td>SP1-020-S378/01-55</td><td></td></tr><tr><td>Connector</td><td>E-tec Interconnect</td><td>P2510I-02</td><td></td></tr><tr><td>Tape packaging for stimulation electrodes</td><td>Nexperia</td><td>74HC1G00GW</td><td>Tape packaging of any integrated circuit with SOT-353 case can be used</td></tr><tr><td>Grip Cement Industrial Grade</td><td>Caulk Dentsply</td><td>675571 (powder) 675572 (solvent)</td><td></td></tr><tr><td>Electroconductive gel</td><td>Rextra</td><td>ECG Gel</td><td></td></tr><tr><td>Recording electrode wire</td><td>California Fine Wire Co.</td><td>.002 (50 micron) Tungsten 99.95% (CFW Material #: 100-211), HMl-Natural, cut to 3.0 inch pieces, Round, Cut length piece wire</td><td></td></tr><tr><td>Ultrafine scissors</td><td>Hammacher Instrumente</td><td>Stainless HSB 544-09</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel tube</td><td>Vita Needle Company</td><td>29 RW, 304SS Tubing, T.I.G. Welded and Plug</td><td></td></tr><tr><td>High speed rotary saw</td><td>Dremel</td><td>Model # 395</td><td></td></tr><tr><td>Rotary saw holder</td><td>Dremel</td><td>Model # 220</td><td></td></tr><tr><td>Rotary saw cut-off wheel</td><td>Dremel</td><td>Model # 409</td><td></td></tr><tr><td>Ocular sticks</td><td>Lohmann-Rauscher</td><td>Pro-ophta Ocular Sticks</td><td></td></tr><tr><td>Wet disinfectant</td><td>Egis</td><td>Betadine</td><td></td></tr><tr><td>Dry disinfectant</td><td>Wagner Pharma</td><td>Reseptyl-urea</td><td></td></tr><tr><td>Drilling machine</td><td>NSK-Nakanishi United Kingdom</td><td>Vmax35RV Pack</td><td></td></tr><tr><td>Anchoring screws</td><td>Antrin Miniature Specialties, Inc.</td><td>000-120x1/16 SL BIND MS SS</td><td></td></tr></tbody></table>

chronic transcranial electrical stimulation and intracortical recording in rats

Transcranial 전기 자극 (TES)은 무작위로 또는 폐쇄 루프 이벤트 트리거 방식으로 만들어진다 두뇌 활동에 영향을 강력 하 고 비교적 간단한 방법입니다. 많은 연구는 가능한 혜택 및 건강 하 고 pathologic 두뇌에서 TES의 부작용에 초점을 맞추고 있습니다, 하지만 여전히 자극의 행동의 메커니즘에 관한 많은 근본적인 오픈 질문이 있습니다. 따라서, 거기는 분명 강력 하 고 재현할 수 메서드는 급성 테스트 및 설치류에서 TES의 만성 효과 대 한 필요. TES는 신경 네트워크 비보조사 일반 행동, electrophysiological 및 이미징 기술을 결합할 수 있습니다. 뇌 활동을 조작 하는 다양 하 고 유연한 도구를 제공 하는 동안 transcranial 자극 전극 이식 실험 설계에 추가 제약을 부과 하지 않습니다. 여기 우리가 조작 하 고 몇 달 동안 일시적으로 제한 된 방식으로 두뇌 활동에 영향을 transcranial 자극 전극 이식 상세한, 단계별로 프로토콜을 제공 합니다.

만성 자극 전극 (그림 1B)의 주입 전극 (그림 1C-D) 기록의 추가 주입 결합 될 수 있다. 이러한 설정은 요청 시 녹음 및 특정 뇌 활동 방해 자극 시스템에 적합 합니다. 여기는 폐쇄 루프 간 질 탐지 및 긴-에반스 쥐 표현 자발적인 발작 (그림 2A)9에 적용 된 개입 시스템의 대표적?...

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Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

이 상세한 프로토콜 transcranial 전기 자극 자유롭게 이동 하는 쥐에서의 단기 및 장기 효과 조사 하기 위하여 측 뼈에 transcranial 자극 전극 배치를 설명 합니다.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

chronic-transcranial-electrical-stimulation-intracortical-recording

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JoVE Journal

Neuroscience

8.7K 조회수.  University of Szeged. 이 상세한 프로토콜 transcranial 전기 자극 자유롭게 이동 하는 쥐에서의 단기 및 장기 효과 조사 하기 위하여 측 뼈에 transcranial 자극 전극 배치를 설명 합니다.

비디오: Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery. Here we provide useful information for surgeons who are learning the process of implanting electrode systems. We demonstrate the implantation procedure of both a penetrating and a surface electrode. The surgical process is described from start to finish, including detailed descriptions of each step throughout the procedure. It should also be noted that this video guide is focused towards procedures conducted in rodent models and other small animal models. Modifications of the described procedures are feasible for other animal models.

We provide useful information for surgeons who are learning the process of implanting chronic neural recording electrodes. Techniques for both penetrating and surface electrode systems are described in a rodent animal model.

단일 유닛 활동과 Electrocorticographic 신호를 녹음하기 위해 만성 신경 전극 외과 이식

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

연구

신경과학

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

행동분석학

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.

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위 및 응답 Nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 Electrocorticograms의 동시 녹음

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

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

심각한<em&gt; In Vivo</em&gt; 마취 된 래트에서의 Hyperdirect 경로로부터의 국소 장 전위 및 다중 단위 활성의 전기 생리 학적 기록

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in humans is transcranial direct current stimulation (tDCS). Less frequently, transcranial alternating current stimulation (tACS) or transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range, is used. The increase of noninvasive electrical brain stimulation research in humans, both for experimental and clinical purposes, has yielded an increased need for basic, mechanistic, safety studies in animals. This article describes a model for transcranial electrical brain stimulation (tES) through the intact skull targeting the motor system in alert rodents. The protocol provides step-by-step instructions for the surgical set-up of a permanent epicranial electrode socket combined with an implanted counter electrode on the chest. By placing a stimulation electrode into the epicranial socket, different electrical stimulation types, comparable to tDCS, tACS, and tRNS in humans, can be delivered. Moreover, the practical steps for tES in alert rodents are introduced. The applied current density, stimulation duration, and stimulation type may be chosen depending on the experimental needs. The caveats, advantages, and disadvantages of this set-up are discussed, as well as safety and tolerability aspects.

This protocol describes a surgical set-up for a permanent epicranial electrode socket and an implanted chest electrode in rodents. By placing a second electrode into the socket, different types of transcranial electrical brain stimulation can be delivered to the motor system in alert animals through the intact skull.

경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Mapping Cerebral Blood Flow and Electrical Fields: Electrode Placement in Mice(대뇌 혈류와 전기장 매핑: 생쥐의 전극 배치)

Placement of Extracranial Stimulating Electrodes and Measurement of Cerebral Blood Flow and Intracranial Electrical Fields in Anesthetized Mice

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and variations in the substrate supply to the brain. This paper describes a protocol for measuring CBF responses to transcranial alternating current stimulation (tACS). Dose-response curves are estimated both from the CBF change occurring with tACS (mA) and from the intracranial electric field (mV/mm). We estimate the intracranial electrical field based on the different amplitudes measured by glass microelectrodes within each side of the brain. In this paper, we describe the experimental setup, which involves using either bilateral laser Doppler (LD) probes or laser speckle imaging (LSI) to measure the CBF; as a result, this setup requires anesthesia for the electrode placement and stability. We present a correlation between the CBF response and the current as a function of age, showing a significantly larger response at higher currents (1.5 mA and 2.0 mA) in young control animals (12-14 weeks) compared to older animals (28-32 weeks) (p &lt; 0.005 difference). We also demonstrate a significant CBF response at electrical field strengths &lt;5 mV/mm, which is an important consideration for eventual human studies. These CBF responses are also strongly influenced by the use of anesthesia compared to awake animals, the respiration control (i.e., intubated vs. spontaneous breathing), systemic factors (i.e., CO2), and local conduction within the blood vessels, which is mediated by pericytes and endothelial cells. Likewise, more detailed imaging/recording techniques may limit the field size from the entire brain to only a small region. We describe the use of extracranial electrodes for applying tACS stimulation, including both homemade and commercial electrode designs for rodents, the concurrent measurement of the CBF and intracranial electrical field using bilateral glass DC recording electrodes, and the imaging approaches. We are currently applying these techniques to implement a closed-loop format for augmenting the CBF in animal models of Alzheimer's disease and stroke.

저자 스포트라이트: 알츠하이머 모델에서 대뇌 혈류를 개선하기 위한 자극 기반 접근법 

We describe a protocol for assessing dose-response curves for extracranial stimulation in terms of brain electrical field measurements and a relevant biomarker-cerebral blood flow. Since this protocol involves invasive electrode placement into the brain, general anesthesia is needed, with spontaneous breathing preferred rather than controlled respirations.

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and ...

In Vivo Electrophysiological Recordings of Brain Activities from Multiple Sites in Rats

Source: Haumesser, J. K., et al. <a href="https://app.jove.com/v/55940">Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats.</a> J. Vis. Exp.(2017).
This video demonstrates the detailed procedure for preparing an anesthetized rat for electrophysiological recordings of brain activity from multiple sites. The scalp is dissected to access the skull, and holes are drilled at precise locations to install and secure electrodes. Tungsten microwire electrodes are then inserted into the targeted location to record the data.

쥐의 여러 부위에서 뇌 활동에 대한 생체 내 전기생리학적 기록

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurophysiology

Electrophysiology Techniques

Electroencephalographic Recording of Epileptic Seizures in Epilepsy-Induced Rats

Source: Soukupov&#225;, M., et al. <a href="https://app.jove.com/v/58455">Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats.</a> J. Vis. Exp. (2018)
This video demonstrates electroencephalographic (EEG) recording of epileptic seizures in epilepsy-induced rats. A rat with electrodes implanted in the ventral hippocampus is connected to the EEG recording system and placed in a plexiglass chamber. The rat is allowed to move freely while the brain activity is recorded to monitor the occurrence of seizures.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

요약

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단일 유닛 활동과 Electrocorticographic 신호를 녹음하기 위해 만성 신경 전극 외과 이식

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위 및 응답 Nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 Electrocorticograms의 동시 녹음

심각한

경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

쥐의 여러 부위에서 뇌 활동에 대한 생체 내 전기생리학적 기록

간질에 의한 쥐의 간질 발작에 대한 뇌파 기록