Name: simultaneous recordings of cortical local field potentials, electrocardiogram, electromyogram, and breathing rhythm from a freely moving rat
Uploaded: 2018-04-02T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat at JoVE.com

Dette arbeidet ble støttet av Kak-Hei (17 H 05939, 17 H 05551), Nakatomi Foundation, og Suzuken Memorial Foundation.

Alle prosedyrer som involverer dyr fag ble utført i henhold til NIH retningslinjer og bruk av dyr.
1. utarbeidelse av integrerende mikro-Disks matrise
<ol><li>Opprette en mikro-Disks matrise kortikale LFP opptak som beskrevet andre steder1,2,3. La minst 6 metall hull åpner på en elektrode grensesnittet styret (EIB) for bruk som ECG/EMG/BR kanaler som er koblet til bioflex ledninger som beskrevet ...

<ol>
	<li>Kloosterman, F., 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=Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording:+Drive+Fabrication.">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication.</a> JoVE. (26), e1094 (2009).</li><li>Nguyen, D. P., 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=Micro-drive+Array+for+Chronic+in+vivo+Recording:+Tetrode+Assembly.">Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (26), e1098 (2009).</li><li>Jog, M. S., 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=Tetrode+technology:+advances+in+implantable+hardware,+neuroimaging,+and+data+analysis+techniques.">Tetrode technology: advances in implantable hardware, neuroimaging, and data analysis techniques.</a> J Neurosci Methods. 117 (2), 141-152 (2002).</li><li>Fenske, S., 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=Comprehensive+multilevel+in+vivo+and+in+vitro+analysis+of+heart+rate+fluctuations+in+mice+by+ECG+telemetry+and+electrophysiology.">Comprehensive multilevel in vivo and in vitro analysis of heart rate fluctuations in mice by ECG telemetry and electrophysiology.</a> Nat Protoc. 11 (1), 61-86 (2016).</li><li>Rossi, S., 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=The+effect+of+aging+on+the+specialized+conducting+system:+a+telemetry+ECG+study+in+rats+over+a+6+month+period.">The effect of aging on the specialized conducting system: a telemetry ECG study in rats over a 6 month period.</a> PLoS One. 9 (11), 112697 (2014).</li><li>Cesarovic, N., Jirkof, P., Rettich, A., Arras, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantation+of+radiotelemetry+transmitters+yielding+data+on+ECG,+heart+rate,+core+body+temperature+and+activity+in+free-moving+laboratory+mice.">Implantation of radiotelemetry transmitters yielding data on ECG, heart rate, core body temperature and activity in free-moving laboratory mice.</a> JoVE. (57), (2011).</li><li>Zeredo, J. L., Kumei, Y., Shibazaki, T., Yoshida, N., Toda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+biting+behavior+induced+by+acute+stress+in+the+rat.">Measuring biting behavior induced by acute stress in the rat.</a> Behav Res Methods. 41 (3), 761-764 (2009).</li><li>Young, G. A., Khazan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromyographic+power+spectral+changes+associated+with+the+sleep-awake+cycle+and+with+diazepam+treatment+in+the+rat.">Electromyographic power spectral changes associated with the sleep-awake cycle and with diazepam treatment in the rat.</a> Pharmacol Biochem Be. 19 (4), 715-718 (1983).</li><li>Oishi, Y., 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=Polygraphic+Recording+Procedure+for+Measuring+Sleep+in+Mice.">Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice.</a> JoVE. (107), e53678 (2016).</li><li>Chaput, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory-phase-related+coding+of+olfactory+information+in+the+olfactory+bulb+of+awake+freely-breathing+rabbits.">Respiratory-phase-related coding of olfactory information in the olfactory bulb of awake freely-breathing rabbits.</a> Physiol Behav. 36 (2), 319-324 (1986).</li><li>Ravel, N., Pager, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+patterning+of+the+rat+olfactory+bulb+unit+activity:+Nasal+versus+tracheal+breathing.">Respiratory patterning of the rat olfactory bulb unit activity: Nasal versus tracheal breathing.</a> Neurosci Lett. 115 (2-3), 213-218 (1990).</li><li>Okada, S., Igata, H., Sakaguchi, T., Sasaki, T., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+device+for+the+simultaneous+recording+of+cerebral,+cardiac,+and+muscular+electrical+activity+in+freely+moving+rodents.">A new device for the simultaneous recording of cerebral, cardiac, and muscular electrical activity in freely moving rodents.</a> J Pharmacol Sci. 132 (1), 105-108 (2016).</li><li>Sasaki, T., Nishimura, Y., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+Recordings+of+Central+and+Peripheral+Bioelectrical+Signals+in+a+Freely+Moving+Rodent.">Simultaneous Recordings of Central and Peripheral Bioelectrical Signals in a Freely Moving Rodent.</a> Biol Pharm Bull. 40 (5), 711-715 (2017).</li></ol>

For å forstå hvordan hjernen modulerer perifere aktivitetsnivå, og vice versa, store opptak metoder å samtidig fange elektriske biosignals fra flere områder i kroppen er nødvendig. Denne studien beskrevet en kirurgisk prosedyre og en innspillingssystem for overvåking av cerebral lokale feltet potensialene, hjerte priser, omfanget av muskel bygging og respiratoriske priser, som er blitt bedre på et opptak-system som brukes til ekstracellulære opptakene i hjernevev. Dette systemet samler elektriske signaler fra b?...

Sentralnervesystemet styrer kroppen stater som svar på ulike miljømessige endringer, og denne kontrollen er representert som endringer i hjertefrekvensen, pustefrekvens og muskelsammentrekninger. Imidlertid har få studier testet hvor slike eksterne fysiologiske faktorene er assosiert med kortikale aktivitet. For å løse dette problemet, kreves en storstilt innspillingen metoden for overvåking elektriske biosignals fra både sentrale og perifere vev. I hjernebarken registrert lokale feltet potensielle (LFP) signaler extracellularly av elektroder som settes inn i kortikale vev1,2,3. Å samtidig spille inn flere LFP signaler fra kortikale regioner av små pattedyr, som rotter og mus, har en rekke studier utviklet ulike typer skreddersydd elektrode samlinger som kalles mikro-stasjoner. En vanlig micro-stasjonen består av metall skruer knyttet til midtre deler av elektrodene (som vanligvis tetrodes), en kjerne kropp som skruer og elektroder og en elektrisk grensesnitt bord (EIB) som passer metall hull koble de åpne endene av elektrodene (figur 1, figur 2og Figur 3). Denne elektrode samlingen gir operatøren å kontrollere dybden av mange elektroder inn hjernen i løpet av dager til uker, og kan gjennomføre langsiktige kronisk opptak neuronal aktivitet som dyret er utfordret med forskjellige atferdsmessige oppgaver. I de eksterne organene, hjerterytme signaler registreres som elektrokardiogram (EKG) av et par elektroder som er implantert på eller rundt hjertet området4,5,6, og skjelettlidelser muskel signaler registreres som electromyograms (EMGs) med elektroder som settes inn i muskel vev7,8,9. Forholdet mellom elektriske signaler av olfactory pære og puste (BR) rytme har studert med enkeltenhet opptak10,11. I konvensjonell opptak systemer, disse signalene fra ulike vev har blitt fanget av uavhengige innspillingsenheter, som betyr at det kreves en eksperimentell tilleggssystemet nettopp synkronisere disse enhetene for samtidig opptak av hjernen-kropp signaler. Dette systemet ble utviklet for å overvinne problemet. I dette systemet, er alle elektriske signaler innspilt fra eksterne organer, inkludert EKG, EMGs og elektriske signaler fra olfactory pære som gjenspeiler puste rytme, integrert i en enkelt mikro-Disks matrise1,2 ,3her kalles en integrerende mikro-Disks matrise. Dette systemet krever bare en flerkanals opptaksenhet, og gjelder for alle konvensjonelle mikro-Disks matrise. Fordelene med denne teknikken er at den ikke krever noen spesielle enheter eller utløse signaler å matche opptakstiden for flere enheter, og det gir for enklere databehandling, siden alle signaler er registrert som tilsvarende datatyper. Denne teknikken vil hjelpe forståelsen av nevrofysiologiske korrelerer tilknytningene mellom sentrale og perifere organer. Dette dokumentet beskriver fremgangsmåtene forbundet med teknikken og presenterer representant datasett fra rotte.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1088px;" width="1089">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:307px;">FEP Hookup Wire Stranded Stainless Steel&#160;</td>
			<td style="width:324px;">Cooner Wire Company, Chatsworth, CA</td>
			<td style="width:127px;">AS 633</td>
			<td style="width:331px;">Bioflex wire</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">EIB-36-PTB</td>
			<td>Neuralynx, Inc., Bozeman, MT</td>
			<td>EIB-36-PTB</td>
			<td>EIB</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Cereplex&#160; M</td>
			<td>Blackrock&#160; Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td></td>
			<td>Digital headstage</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Cereplex Direct&#160;</td>
			<td>Blackrock&#160; Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td></td>
			<td>Data acquisition system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">UEW polyurethane magnet wire</td>
			<td>Oyaide.com, Tokyo, Japan</td>
			<td>UEW 0.14mm 20m&#160;</td>
			<td>Enamel wire</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">SD-102</td>
			<td>Narishige, Tokyo, Japan</td>
			<td>SD-102</td>
			<td>High-speed drill</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Minimo ONE SERIES ver.2</td>
			<td>Minitor Co.,Ltd, Tokyo, Japan</td>
			<td>C2012</td>
			<td>High-peed drill Power Supply&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Provinice 250 mL</td>
			<td>Shofu Inc., Kyoto, Japan</td>
			<td style="width:127px;">213620136</td>
			<td style="width:331px;">Dental cement</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Small Animal Anesthetizer&#160;</td>
			<td>Biomachinery, Chiba, Japan</td>
			<td>TK-7</td>
			<td>Anesthetizer&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Buprenorphine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td style="width:127px;">B7536-1ML</td>
			<td>Analgesic</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Isoflurane</td>
			<td>DS Pharma Animal Health, Osaka, Japan&#160;</td>
			<td>Isoflu 250mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Vaseline, White&#160;</td>
			<td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan</td>
			<td>224-00165&#160;</td>
			<td>Vet ointment&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">&#160;Sodium alginate</td>
			<td>Nacalai tesque, Kyoto, Japan</td>
			<td>31131-85</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Calcium Chloride Dihydrate</td>
			<td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan</td>
			<td>031-00435&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Stainless steel screw M1.0&#215;4.0&#160;</td>
			<td>MonotaRO, Hyogo, Japan</td>
			<td style="width:127px;">42617504</td>
			<td>Stainless steel screw for BR electrodes</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:307px;">Stainless steel screw M1.4&#215;3.0</td>
			<td>MonotaRO, Hyogo, Japan</td>
			<td>42617687</td>
			<td>Stainless steel screw for g/r electrodes and anchors</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous recordings of cortical local field potentials, electrocardiogram, electromyogram, and breathing rhythm from a freely moving rat

Overvåking fysiologiske dynamikken i hjernen og perifere vev er nødvendig for å løse en rekke spørsmål om hvordan hjernen kontrollene body funksjoner og indre organ rytmer når dyrene er utsatt for emosjonelle utfordringer og endringer i deres levende miljøer. Generelt registreres eksperimenter, signaler fra ulike organer, som hjernen og hjertet, av uavhengig opptak systemer som krever flere innspillingsenheter og ulike prosedyrer for behandling av datafilene. Denne studien beskriver en ny metode som kan samtidig overvåke elektriske biosignals, inkludert flere titalls lokale feltet potensialer i flere områder av hjernen, elektrokardiogram som representerer cardiac rytmen, electromyograms som representerer våken / søvn-relaterte muskel sammentrekning, og puster signaler, i en fritt flyttende rotte. Innspillingen konfigurasjonen av denne metoden er basert på en tradisjonell mikro-Disks matrise kortikale lokale feltet potensielle opptak der titalls elektroder innkvarteres, og signaler fra disse elektrodene er integrert i én elektrisk styret montert på at dyret. Her var dette innspillingssystem forbedret slik at signaler fra eksterne organer er overført til en elektrisk grensesnitt bord. I en enkelt operasjon, er elektrodene først separat implantert inn riktig kroppsdeler og hjernen målområder. De åpne endene av alle disse elektrodene er så loddet til individuelle kanaler av elektriske styret over dyrets hodet slik at alle signaler kan integreres enkelt elektrisk styret. Koble dette forumet til en opptaksenhet tillater samlingen av alle signaler i en enkelt enhet, som reduserer eksperimentelle kostnader og forenkler databehandling fordi alle data kan håndteres i samme datafilen. Denne teknikken vil hjelpe forståelsen av nevrofysiologiske korrelerer tilknytningene mellom sentrale og perifere organer.

Denne metoden kan samtidig ta bioelektrisk signaler fra flere organer som representerer neuronal aktiviteten til hjernen, hjertefrekvens, rytme, og skjelettlidelser muskelsammentrekninger (figur 1). Figur 4 gir representant registrering av data fra en fritt flyttende rotte som var fritt beite i en rektangulær boks (25 × 40 cm2). Eksempel datasettet inkluderer typisk opptreden overganger mellom bevege...

Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat at JoVE.com

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

Denne studien introduserer en metode for samtidig opptak av lokale feltet potensialer i hjernen, elektrokardiogram, electromyograms, og puste signaler av rotte fritt bevegelige. Denne teknikken, som reduserer eksperimentelle kostnader og forenkler dataanalyse, vil bidra til forståelsen av samspillet mellom hjernen og eksterne organer.

Samtidig opptak av kortikale lokale feltet potensialene, elektrokardiogram, eletromyografi og puste rytmen fra en fritt flyttende rotte

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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 ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

Opptak single nevroner &#39;aksjonspotensialer fra Fritt Moving Pigeons Across tre stadier av læring

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

Samtidig opptak av Elektroretinografi og visuelle fremkalt respons hos bedøvede rotter

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

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

Registrering av EEG i fritt bevegelige neonatale rotter ved hjelp av en ny metode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

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

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

Akutt<em&gt; In vivo</em&gt; Elektrofysiologiske opptak av lokale feltpotensialer og multi-enhet aktivitet fra Hyperdirect-banen i bedøvede rotter

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

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

Noninvasiv EEG opptak fra fritt flytte grisunger

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

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

Microdialysis av eksitatoriske aminosyrer under EEG opptakene i fritt flytte rotter

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...

Multi-Fiber Photometry to Record Neural Activity in Freely-Moving Animals

Multi-fiber fotometri å Record neural aktivitet i fritt bevegelige dyr

Recording the activity of a group of neurons in a freely-moving animal is a challenging undertaking. Moreover, as the brain is dissected into smaller and ...

Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously

Construction of Local Field Potential Microelectrodes for in vivo Recordings from Multiple Brain Structures Simultaneously

Bygging av lokale feltpotensiale mikroelektroder for in vivo-opptak fra flere hjernestrukturer samtidig

Researchers often need to record local field potentials (LFPs) simultaneously from several brain structures. Recording from multiple desired brain regions ...

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

Intracerebroventrikulær levering av tarmavledede mikrobielle metabolitter i fritt bevegelige mus

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