이 작품은 GIST 연구소 (GRI), 2017 년에서 GIST 제공한 교부 금을 통해 GIST-대학원생 연구 협업 프로젝트 부분에 지원 했다. 또한 연구 그랜트 (NRF-2016R1A2B4015381)의 국립 연구 재단 (NRF) (MEST), 한국 정부 및 한국 뇌 연구원 과학의 부, 정보 통신, 및 미래 투자를 통해 KBRI 연구 프로그램을 자금 지원 계획 (17-BR-04).

동물 관리 및 처리는 광주 과학 기술원 및 기술 (GIST)의 기관 지침에 따 랐 다.
참고: 한 마우스에서 vivo에서 에서 VEP 신호 획득을 위한 절차의 4 단계 구성: (1) 센서 어셈블리, (2) 동물 준비, VEP (3) 측정, 및 (4) 신호 처리.
1. 센서 어셈블리
<ol><li>한 비-침략 적 전극에 대 한 16 개의 핀을 준비 합니다. 참고: 각 핀 형 전극의 세 부분으로 구성 됩니다: 프로브 헤드 플런저, 내부 봄, 그리고 그림 1a와 같이 배럴. 각 핀의 길이 13 m m 이며 조정 가능한 봄 사전 로드 길이 1 m m 이다.</li>
	<li>유리 섬유 기판의 두 조각을 잘라 (두께: 1.5 m m) 15 m m × 17 m m (폭 × 높이)의 크기. 참고: 여러 개의 신호를 분리 하는 절연체로 비 전도성 섬유 유리 기판 기능 마우스의 두 피에서 동시에 인수.</li>
	<li>그림 1 c와 같이 확인 16 구멍 직경 1.2 m m의 정밀 조각 기계 사용.<ol>
<li>평면 기판 위에 2 mm의 간격에 균등 하 게 프로브 조정 밖으로 확산: 7/0, + 2 /-2, 2/0, + 2 / + 2, 0 /-4, 0 /-2, 0/0 (bregma) 0 / + 2, 0 / +,-2 /-3,-2 /-1,-2 / + 1,-2 / + 3,-4 /-2,-4/0 -4 / 2 (m m에서 bregma의 기초와 anteroposterior/측면)24,,2526.</li>
	</ol>
</li>
	<li>두 기판 스택과 기판 층, 3mm 두께 16 안정적이 고 병렬 전극 신호 중 지원의 더블 레이어를 생산 사이 빠른 연기 접착제 접착제 한 방울을 적용.</li>
	<li>수동으로 하나 하나 기판에 16 전극 조립. 참고: 작은 구멍 직경에 동일한 길이 각 전극을 중지합니다. 각 구멍 직경 단일 핀 (1.3 m m) 어떤 완화 없이 꽉 고정 전극의 수 내 배럴의 두꺼운 직경 보다 약간 작습니다.</li>
	<li>솔더 및 각 전극의 끝 솔더 컵 부분 터치 증거 커넥터에 연결.</li>
	<li>표지 및 전기 절연 제를 위한 열 수축 튜브와 함께 벌 거 벗은 접합 숨기기.</li>
</ol>2. 동물 준비
<ol><li>Anesthetize ketamine:xylazine 100:10의 복 (i.p.) 주사와 마우스 (100 mg / mL:10 mg/mL) 몸 무게의 10 µ L/g 양의 혼합물. 참고: 동물의 마 취는 한 다리를 당기 거 나 준비를 시작 하기 전에 꼬리를 조정 하 여 적절 한 확인 하십시오.</li>
	<li>마우스의 각 막을 면봉으로 촉촉한 유지 하 눈 연 고를 적용 합니다.</li>
	<li>머리와 머리 깎기로 어깨 주위 머리카락을 제거 후 상용 depilatory 크림을 확산 하 고 3-4 분이 지역에 그것을 유지.</li>
	<li>주걱,으로 적용 된 탈모를 제거 하 고 나머지를 적용 물 여러 번 하는 젖은 손수건으로 닦아.</li>
</ol>3. VEP 측정
참고: 전체 VEP 측정 하는 과정에서에서 일어났다 어두운 패러데이 케이지 (폭 × 깊이 × 높이: 61 × 61 × 60 cm).
<ol><li>마우스의 귀 운하에 귀 막대를 배치 하 고 장소에 정확 하 게 그들을 강화 하 여 stereotaxic 프레임에 마우스의 머리를 탑재 합니다.</li>
	<li>주문 품 전극 홀더 (그림 1b)에 센서를 탑재 하 고 그림 1d에서 같이 stereotaxic 프레임 센서 홀더를 수정.</li>
	<li>기준 전극 위치와 bregma 위치27고려 유연한 뇌 파 센서를 찾습니다. 그 후, 기준점과 전극 plungers 문의 곡선된 여백에 균등 하 게 마우스의 두 피는 매우 신중 하 게 수직 방향으로 센서를 낮은. 참고: 낮춘된 거리 플런저의 조정 가능한 길이 1mm 보다 작습니다.</li>
	<li>임피던스는 2 m ω ~ 100 k ω에서 적절 한 범위 내에서 확인 합니다. 핀의 임피던스 값 범위28때 전극 위치를 변경할.</li>
	<li>마우스의 눈에서 20 cm 사진 자극 위치.</li>
	<li>실험을 시작 하기 전에 어둠 시각 적응에 대 한 어두운 장에 10 분 동안 마우스를 적응.<ol>
<li>실험 장치 매개 변수를 다음과 같이 설정: 샘플링 주파수: 500 헤르쯔; 노치 필터링: 60 Hz; 간 자극 간격: 10 s; 기간 플래시: 10 ms; 플래시 자극의 수: 100 재판/주제. 참고: 플래시 빛은 백색 광 LED 조명 550 ± 20% lx 20 cm의 거리는 이다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. VEP 응답 신호 처리 절차
<ol><li>
Epoching
	<ol>
<li>직렬 데이터를 지속적으로 측정에 대 한 단일 재판 VEP 세그먼트 사전 자극 기간 (-300 ms)에서 후 자극 기간 (600 ms), 플래시 자극 증상에 따라 만들려는 각 epoch를 추출 합니다. 참고: 우리가 반복 해 서 각 주제에 대 한 100 개 이상의 실험 플래시 자극을 제공, 이후 각 마우스에 대 한 100 VEP 신기의 총이이 단계에서 추출 됩니다. 뇌 파 epoching 특정 시간 윈도우 지속적으로 측정 된 EEG 신호 데이터에서 추출 되는 과정 이다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
다시 (평균 참조)를 참조
	<ol>
<li>모든 14 전극 매번 채널 가리킨 다음 각 채널에서 평균된 값을 빼기에 걸쳐 뇌 파 신호의 평균을 계산 합니다. 모든 VEP 신 기원에 대 한이 절차를 반복 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>밴드 패스 ~ 1-100에서 신호의 필터링 Hz 유한 임펄스 응답 (FIR)을 사용 하 여 필터.</li>
	<li>
기준선 보정
	<ol>
<li>사전 자극 기간에 뇌 파 신호의 평균 계산 (초기 계획 기간,-300 ~ 0 ms) 각 채널에 대 한 파형의 각 지점에서이 평균 뺍니다 (-300 ~ 600 ms). 이 진폭 축의 VEP 응답 자극 후의 뇌 파 변화 관찰을 용이 하 게 조정 합니다. VEP 신기의 모든에 대해이 단계를 반복 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
그랜드 VEP 응답
	<ol>
<li>평균 단일 주제를 만들 단일 재판 VEP epochs VEP 파형 각 채널에 대 한 평균. 그런 다음, VEP 모든 과목에 대해 각 채널에 대 한 응답의 그랜드 앙상블 평균을 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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H., 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=A+flexible+microelectrode+for+mouse+EEG.">A flexible microelectrode for mouse EEG.</a> , 1600-1603 (2009).</li><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. 104 (3), 1825-1834 (2010).</li><li>Lee, M., Shin, H. S., Choi, J. 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저자는 공개 없다.

우리 첫째 복잡 한 수술 과정을 최소화 하 여 실용성을 우선 순위는 센서의 디자인에 집중. 변형 뇌 파 센서는 16 핀을 이루어져 있다: 녹음, 한 지상, 및 마지막 한 14 참조 전극. 각 전극 플런저-봄-배럴 구조, 그래서 그들은 곡선과 부드러운 마우스의 두 피에서 균일 하 고 안정적인 신호 수집을 용이 하 게 전극의 접촉면에 deformability를 적용 하는 있다. 동물의 복지를 고려 하 고 우리는 스프링 힘에...

치 매 퇴행 성 뇌 질환 환자 수가 치 매, 알츠하이머병, Parkinsonian 증후군, 그리고 스트로크는 노후화 인구와 증가 수명 증가 같은이 질병의 장기 사회 부담이 또한1,2,3증가. 또한, 정신 분열 증, 자폐증, 등 대부분 neurodevelopmental 질병, 인지 및 행동 장애 환자의 인생2,,34에 영향을 함께 제공 됩니다. 이러한 이유로, 연구원은 진단, 예방, 병 적인 이해, 장기 관측 및 뇌 질환의 치료를 개선 하기 위해 고군분투 하고있다. 그러나, 문제가 남아 두뇌의 복잡성과 한다 질병 병 리에서 형태소 분석. 변환 연구 기초 연구는 짧은 시간 내, 저렴 한 비용, 그리고 신경 과학 분야5 에서에서 높은 성공률 임상 응용 프로그램 전송 수 있기 때문에 솔루션을 식별 하는 데 유망한 도구가 될 수 있습니다. 6,7. 변환 연구의 또 다른 목표는 인 간에 대 한 동일한 방법에 대 한 비교를 허용 하는 동물에 비-침략 적 실험 방법 인간 주제에 적용을 살펴보는 것입니다. 이러한 조건이 비-침략 적 동물 준비 방법 개발에 대 한 여러 가지 중요 한 요구를 끌고있다. 한 가지 방법은 electroencephalography (뇌 파)는 대뇌 피 질의 뇌 연결 및 활동 높은 시간 분해능으로 2 차원적으로 계시 하 고는 비-침략 적 프로토콜에서 혜택입니다. 이벤트와 관련 된 잠재적인 기록 (ERP) 뇌 파를 활용 하는 전형적인 실험 패러다임 중 하나입니다.
수많은 이전 연구 고용된 비-침략 적 뇌 파 방법 침략 적 방법와 같은 임 플 란 트 나사와 극 형식 전극, 반면 인간 주제를 대상으로 동물 연구8,,910 에서 사용 된 , 11 , 12. 신호 품질과 이러한 메서드의 특성은 센서 배치의 침입에 크게 의존. 대 한 성공적인 변환 연구, 인간의 연구13에 사용한 것과 동물 연구에 대 한 동일한 조건을 사용 하 여 강조 하는 가너. 그러나 동물을 사용 하 여 기본 연구,, 비-침략 적 뇌 파 방법론 되어 있습니다 하지. 실험실 쥐에 초점을 맞추고 비-침략 적 두 피 뇌 파 센서 시스템을 사용 하 여 새로운 접근 방식을 인 간에 대 한 비-침략 적 패러다임에 적용 될 수 있는 변환 연구에 대 한 안정적이 고 효율적인 도구 것입니다.
다 수의 마우스 뇌 파 연구의 PCB의 상용화 방법을 이끄는 (인쇄 회로 기판) 기반 멀티 채널 전극14,,1516. 그들은 침략 적 방법을 채택, 그들은 채널 (3-8), 대규모 두뇌 역학 관찰 하기 어렵게 만든 수가 제한 했다. 또한, 응용 프로그램 그들의 침입 및 높은 비용에 의해 제한 될 수 있습니다. 또 다른 연구, KIST (한국 과학 및 기술) 40 채널 구체의 기반 박막 전극 개발 하 고 마우스의 두개골17,,1819,20에 그것을 연결 . 이 작품 인수 마우스 뇌 파 채널의 가장 높은 번호. 그러나 그것은,, 기계적으로 약하고 쉽게 재사용; 따라서, 선도 약화 신호를 가능 하 게 한 면역 반응에 의해 발생 하는 장기 관측에 적합 했다. 한편, Troncoso 및 Mégevand 획득 감각 evoked 가능성 (9 월) 설치류의 두개골에 천공된 (PMMA, 아크릴 유리) Poly(methyl methacrylate) 그리드21,22 에 의해 보안 32 스테인리스 전극 , 23. 그들의 높은 신호 품질에도 불구 하 고 전극은 기계적으로 유연 하 고 부드러운; 따라서, 그들은 여러 실험에 적용 되 고 어려움을 했다. 또한,이 방법은 여전히 최소한 침략 적 이었다. 이러한 방법은 좋은 신호 품질을 제공 하지만 마우스의 두개골의 표면적이 제한, 따라서 전극의 수는 스테인리스 극 형 전극 사용 하 여 제한. 마우스에 대 한 이전 뇌 파 연구의 숫자 몇 가지 제한 했다. 이 연구에서 우리는 비-침략 적 드라이 타입 멀티 채널 센서를 사용 하 여 전 임상 변환 연구에 적용 가능한 뇌 파 측정 하는 새로운 방법을 보여줍니다.
이전 동물 뇌 파 방법론 동물 준비, 침해, 높은 비용, 낭비, 및 약한 기계적 강도의 본질적인 복잡성을 포함의 한계를 극복 하기 위해 우리는 전시 하는 새로운 전극 개발 하고자 유연성, 건식 상태, 다중 채널 기능, 비-침해, 및 재사용. 다음 프로토콜에서 마우스 두 피 건조, 비-침략 적, 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여에 비주얼 갖는 잠재력 (VEP) 녹음을 측정 하는 과정을 설명 합니다. 이 방법은 따라서 공학 분야에서 동물 실험으로 진입 장벽을 낮추는 쉽게 사용할 수 있는 리소스를 사용 합니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="984">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Ketamine 50 Inj. (Vial)</td>
			<td style="width:173px;">Yuhan</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td style="width:409px;">Ketamine HCl 57.68 mg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Zoletil 50 Inj.</td>
			<td style="width:173px;">Virbac</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td>Tiletamina 125 mg/ Zolazepam 125 mg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Rompun 2% Inj.</td>
			<td style="width:173px;">BAYER</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td>Xylazine hydrochloride 23.32mg/mL</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Hycell solution 2%</td>
			<td style="width:173px;">Samil</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td>Hydroxypropylmethylcellulose 20 mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Puralube Vet Ointment 3.5 mg</td>
			<td style="width:173px;">Pharmaderm</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Saline solution Inj.</td>
			<td style="width:173px;">&#160;JW Pharmaceutical&#160;</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td>NaCl 9 g/1000 mL</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:260px;">Veet Hair Removal Cream &#8211; Legs &#38; Body - Sensitive Skin</td>
			<td style="width:173px;">Reckitt Benckiser</td>
			<td style="width:143px;">-</td>
			<td>depilatory</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Skins - Surgical Skin Marker</td>
			<td style="width:173px;">Surgmed</td>
			<td style="width:143px;">S-3000</td>
			<td>STERILE - Multi-Tip Fine Marker with ruler and label set</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Stainless Steel Micro Spatulas</td>
			<td style="width:173px;">HEATHROW SCIENTIFIC</td>
			<td style="width:143px;">HS15907</td>
			<td>&#160;One Round Flat End, 2L x 5/16W&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">cotton swap</td>
			<td style="width:173px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Stereotaxic, Desktop Digi Single</td>
			<td style="width:173px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:143px;">68025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Mouse Adapter</td>
			<td style="width:173px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:143px;">68010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Ear Bar for Mouse Non-Rupture</td>
			<td style="width:173px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:143px;">68306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Mitsar-EEG 202-24&#160;</td>
			<td style="width:173px;">MITSAR</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td>amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">EEGStudio EEG acquisition software</td>
			<td style="width:173px;">MITSAR</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:260px;">White flash stimulator&#160;</td>
			<td style="width:173px;">MITSAR</td>
			<td style="width:143px;">MITSAR Flash stimulator</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">BCI2000 software</td>
			<td style="width:173px;">Schalk lab</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">g.USBamp</td>
			<td style="width:173px;">g.tec</td>
			<td style="width:143px;">0216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">g.Power-g.USBamp</td>
			<td style="width:173px;">g.tec</td>
			<td style="width:143px;">0247</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:260px;">&#160;441 style straight body Touch Proof connector</td>
			<td style="width:173px;">PlasticsOne</td>
			<td style="width:143px;">441000PSW080001</td>
			<td>441 - 000 PSW 80&#34; (BLACK)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Standard probe</td>
			<td style="width:173px;">LEENO</td>
			<td style="width:143px;">SK100CSW</td>
			<td>http://www.globalinterpark.com/detail/detail?prdNo=2114277241&#38;dispNo=001851006012</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Precision engraving machine tools</td>
			<td style="width:173px;">TINYROBO</td>
			<td style="width:143px;">TinyCNC-6060C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Heat shirink</td>
			<td style="width:173px;">3M</td>
			<td style="width:143px;">FP301</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visual evoked potential recordings in mice using a dry non-invasive multi-channel scalp eeg sensor

실험실 쥐와 두 피 뇌 파 연구 환경, 우리는 플런저 스프링 배럴 구조 면과 금속에서 발생 하는 기계적 힘 때문에 비-침략 적, 변형, 그리고 다시 사용할 수 있는 드라이 타입 16 채널 EEG 센서 설계 재료입니다. VEP 응답에는 vivo에서 마우스에서 획득을 위한 전체 프로세스 4 단계로 구성 됩니다: (1) 센서 어셈블리, (2) 동물 준비, VEP (3) 측정, 및 (4) 신호 처리. 이 종이 VEP 응답 submicro 전압 신호 해상도와 여러 생쥐에서의 대표적인 측정와 하위 수백 밀리초 시간 해상도 제공합니다. 제안된 된 방법에 비해 더 편리 하 고 안전은 이전에 보고 된 다른 동물 뇌 파 인수 방법, 신호 대 잡음 비율을 강화 하는 방법을 자유롭게 동물 이동로이 기술을 적용 하는 방법 등의 문제 남아 있다. 제안된 된 방법 쉽게 사용 가능한 리소스를 활용 하 고 만족 스러운 신호 품질 반복적인 VEP 응답을 보여 줍니다. 따라서,이 메서드 경도 실험 연구 및 비-침략 적 패러다임을 이용 하는 믿을 수 있는 변환 연구 활용 될 수 있습니다.

우리는 그림 2와 같이 11 쥐에서 VEP 응답의 앙상블 평균을 계산 합니다. 이 결과 자극 시간 0 s에 주어진 대로 후 자극 기간 (600 ms), 사전 자극 기간 (-300 ms)에서이 실험을 통해 얻은 VEP 응답을 보여 줍니다. 그것은 눈에 띄는 신호만 변동 (미만 300 ms) 자극, 신호 후 자극 기간 동안 꾸준히 안정화 하는 동안 후. 또한, 14 채널 유사한 형태학 및 패턴<sup class="...

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

우리는 비-침략 적, 변형, 그리고 재사용 가능한 드라이 타입 16 채널 EEG 센서를 설계. 이 종이 생산 신호 비주얼 갖는 잠재력 (VEP)의 처리를 제안 된 뇌 파 전극 건조 비-침략 적 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여 마우스 두 피 측정 신호 전체 프로세스를 설명 합니다.

드라이 비-침략 적 멀티 채널을 사용 하 여 마우스에 비주얼 갖는 잠재적인 녹음 두 피 뇌 파 센서

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 ...

visual-evoked-potential-recordings-mice-using-dry-non-invasive-multi

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.8K 조회수.  Gwangju Institute of Science and Technology (GIST). 우리는 비-침략 적, 변형, 그리고 재사용 가능한 드라이 타입 16 채널 EEG 센서를 설계. 이 종이 생산 신호 비주얼 갖는 잠재력 (VEP)의 처리를 제안 된 뇌 파 전극 건조 비-침략 적 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여 마우스 두 피 측정 신호 전체 프로세스를 설명 합니다.

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Electrode Fabrication and Implantation in Aplysia californica for Multi-channel Neural and Muscular Recordings in Intact, Freely Behaving Animals

Recording from key nerves and muscles of Aplysia during feeding behavior allows us to study the patterns of neural control in an intact animal. Simultaneously recording from multiple nerves and muscles gives us precise information about the timing of neural activity. Previous recording methods have worked for two electrodes, but the study of additional nerves or muscles required combining and averaging the recordings of multiple animals, which made it difficult to determine fine details of timing and phasing, because of variability from response to response, and from animal to animal. Implanting four individual electrodes has a very low success rate due to the formation of adhesions that prevent animals from performing normal feeding movements. We developed a new method of electrode fabrication that reduces the bulk of the electrodes inside the animal allowing for normal feeding movements. Using a combination of glues to attach the electrodes results in a more reliable insulation of the electrode which lasts longer, making it possible to record for periods as long as a week. The fabrication technique that we describe could be extended to incorporate several additional electrodes, and would be applicable to vertebrate animals.

Electrode Fabrication and Implantation in Aplysia californica for Multi-channel Neural and Muscular Recordings in Intact, Freely Behaving Animals

A technique is described for implanting four in vivo electrodes to monitor the neuromuscular control of feeding behavior in Aplysia californica.

의 전극 제작 및 주입 Aplysia californica 손상, 자유롭게 행동 동물의 다중 채널 및 신경 근육질 레코딩을위한

Recording from key nerves and muscles of Aplysia during feeding behavior allows us to study the patterns of neural control in an intact animal.  ...

연구

신경과학

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

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a noninvasive brain monitoring tool in cognitive neuroscience as well as a diagnostic tool for epilepsy and sleep disorders in neurology. However, the underlying mechanism of EEG rhythm generation is still under the veil. Recently introduced polyimide-based microelectrode (PBM-array) for high resolution mouse EEG1 is one of the trials to answer the neurophysiological questions on EEG signals based on a rich genetic resource that the mouse model contains for the analysis of complex EEG generation process. This application of nanofabricated PBM-array to mouse skull is an efficient tool for collecting large-scale brain activity of transgenic mice and accommodates to identify the neural correlates to certain EEG rhythms in conjunction with behavior. However its ultra-thin thickness and bifurcated structure cause a trouble in handling and implantation of PBM-array. In the presented video, the preparation and surgery steps for the implantation of PBM-array on a mouse skull are described step by step. Handling and surgery tips to help researchers succeed in implantation are also provided.

In this article, we described the surgery procedure and handling tips for implantation of ultra-thin polyimide-based microelectrode array (PBM-array) on the mouse skull for acquisition of high-density encephalography (EEG) in a mouse model.

Polyimide 기반 Microelectrode를 사용하여 자유롭게 이동 마우스의 고밀도 뇌파 레코딩

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

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

급성 Hippocampal 슬라이스에 Synaptically-evoked Astroglial와 Neuronal 응답의 듀얼 Electrophysiological 레코딩

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological effects. Specifically, by creating a transient interference with the normal activity of a target region and measuring changes in an electrophysiological signal, we can establish a causal link between the stimulated brain area or network and the electrophysiological signal that we record. If target brain areas are functionally defined with prior fMRI scan, TMS could be used to link the fMRI activations with evoked potentials recorded. However, conducting such experiments presents significant technical challenges given the high amplitude artifacts introduced into the EEG signal by the magnetic pulse, and the difficulty to successfully target areas that were functionally defined by fMRI. Here we describe a methodology for combining these three common tools: TMS, EEG, and fMRI. We explain how to guide the stimulator&#39;s coil to the desired target area using anatomical or functional MRI data, how to record EEG during concurrent TMS, how to design an ERP study suitable for EEG-TMS combination and how to extract reliable ERP from the recorded data. We will provide representative results from a previously published study, in which fMRI-guided TMS was used concurrently with EEG to show that the face-selective N1 and the body-selective N1 component of the ERP are associated with distinct neural networks in extrastriate cortex. This method allows us to combine the high spatial resolution of fMRI with the high temporal resolution of TMS and EEG and therefore obtain a comprehensive understanding of the neural basis of various cognitive processes.

This paper describes a method for collecting and analyzing electroencephalography (EEG) data during concurrent transcranial magnetic stimulation (TMS) guided by activations revealed with functional magnetic resonance imaging (fMRI). A method for TMS artifact removal and extraction of event related potentials is described as well as considerations in paradigm design and experimental setup.

fMRI를 유도 경 두개 자기 자극하는 동안 기록 된 EEG 데이터에서 시각 유발 전위를 추출

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to monitor the disease course in the follow-up period. Changes in the VEP parameters closely correlate with pathological damage in the optic nerve. This protocol provides a detailed description about the rodent model of optic nerve microinjection, in which a partial demyelination lesion is produced in the optic nerve. VEP recording techniques are also discussed. Using skull implanted electrodes, we are able to acquire reproducible intra-session and between-session VEP traces. VEPs can be recorded on individual animals over a period of time to assess the functional changes in the optic nerve longitudinally. The optic nerve demyelination model, in conjunction with the VEP recording protocol, provides a tool to investigate the disease processes associated with demyelination and remyelination, and can potentially be employed to evaluate the effects of new remyelinating drugs or neuroprotective therapies.

Focal demyelination is induced in the optic nerve using lysolecithin microinjection. Visual evoked potentials are recorded via skull electrodes implanted over the visual cortex to examine the signal conduction along the visual pathway in vivo. This protocol details the surgical procedures underlying electrode implantation and optic nerve microinjection.

실험 시신경의 탈수 초화의 쥐 모델에서 시각 유발 전위 기록

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.

This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.

전위도의 동시 녹화 및 마취 된 흰쥐의 비주얼 사건 관련 전위

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the ...

A Visual Guide to Sorting Electrophysiological Recordings Using 'SpikeSorter'

Few stand-alone software applications are available for sorting spikes from recordings made with multi-electrode arrays. Ideally, an application should be user friendly with a graphical user interface, able to read data files in a variety of formats, and provide users with a flexible set of tools giving them the ability to detect and sort extracellular voltage waveforms from different units with some degree of reliability. Previously published spike sorting methods are now available in a software program, SpikeSorter, intended to provide electrophysiologists with a complete set of tools for sorting, starting from raw recorded data file and ending with the export of sorted spikes times. Procedures are automated to the extent this is currently possible. The article explains and illustrates the use of the program. A representative data file is opened, extracellular traces are filtered, events are detected and then clustered. A number of problems that commonly occur during sorting are illustrated, including the artefactual over-splitting of units due to the tendency of some units to fire spikes in pairs where the second spike is significantly smaller than the first, and over-splitting caused by slow variation in spike height over time encountered in some units. The accuracy of SpikeSorter's performance has been tested with surrogate ground truth data and found to be comparable to that of other algorithms in current development.

The article shows how to use the program SpikeSorter to detect and sort spikes in extracellular recordings made with multi-electrode arrays.

&#39;SpikeSorter&#39;를 사용하여 전기 생리 녹음을 정렬에 대한 비주얼 가이드

Few stand-alone software applications are available for sorting spikes from recordings made with multi-electrode arrays. Ideally, an application should be ...

Investigating Object Representations in the Macaque Dorsal Visual Stream Using Single-unit Recordings

Previous studies have shown that neurons in parieto-frontal areas of the macaque brain can be highly selective for real-world objects, disparity-defined curved surfaces, and images of real-world objects (with and without disparity) in a similar manner as described in the ventral visual stream. In addition, parieto-frontal areas are believed to convert visual object information into appropriate motor outputs, such as the pre-shaping of the hand during grasping. To better characterize object selectivity in the cortical network involved in visuomotor transformations, we provide a battery of tests intended to analyze the visual object selectivity of neurons in parieto-frontal regions.

A detailed protocol to analyze object selectivity of parieto-frontal neurons involved in visuomotor transformations is presented.

단일 단위 기록을 사용 하 여 원숭이 등 Visual 스트림에 개체 표현을 조사

Previous studies have shown that neurons in parieto-frontal areas of the macaque brain can be highly selective for real-world objects, disparity-defined ...

Cochlear Implant Surgery and Electrically-evoked Auditory Brainstem Response Recordings in C57BL/6 Mice

Cochlear implants (CIs) are neuroprosthetic devices that can provide a sense of hearing to deaf people. However, a CI cannot restore all aspects of hearing. Improvement of the implant technology is needed if CI users are to perceive music and perform in more natural environments, such as hearing out a voice with competing talkers, reflections, and other sounds. Such improvement requires experimental animals to better understand the mechanisms of electric stimulation in the cochlea and its responses in the whole auditory system. The mouse is an increasingly attractive model due to the many genetic models available. However, the limited use of this species as a CI model is mainly due to the difficulty of implanting small electrode arrays. More details about the surgical procedure are therefore of great interest to expand the use of mice in CI research.
In this report, we describe in detail the protocol for acute deafening and cochlear implantation of an electrode array in the C57BL/6 mouse strain. We demonstrate the functional efficacy of this procedure with electrically-evoked auditory brainstem response (eABR) and show examples of facial nerve stimulation. Finally, we also discuss the importance of including a deafening procedure when using a normally hearing animal. This mouse model provides a powerful opportunity to study genetic and neurobiological mechanisms that would be of relevance for CI users.

Animal models of cochlear implants can advance knowledge of the technological bases of treating permanent sensorineural hearing loss with electrical stimulation. This study presents a surgical protocol for acute deafening and cochlear implantation of an electrode array in mice as well as the functional assessment with auditory brainstem response.

인공 와우 수술 및 C57BL/6 마우스에 전기 evoked 청각 Brainstem 응답 기록

Cochlear implants (CIs) are neuroprosthetic devices that can provide a sense of hearing to deaf people. However, a CI cannot restore all aspects of ...

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.

자유롭게 이동 Piglets에서 비 침 투 적인 뇌 파 기록

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...