Name: simultaneous recordings of cortical local field potentials and electrocorticograms in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats at JoVE.co

Dit werk werd ondersteund door CAS sleutel laboratorium of Mental Health, Instituut voor psychologie, de nationale stichting van de natuurwetenschappen van China (31671141 en 31822025), de 13th vijfjarige informatisering Plan van de Chinese Academie van Wetenschappen (XXH13506), en het project van de wetenschappelijke onderbouwing van het Institute of Psychology, Chinese Academie van Wetenschappen (Y6CX021008).

Volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten (gewicht 400-450 g) werden gebruikt in het experiment. Alle chirurgische en experimentele procedures gevolgd de gids voor de zorg en het gebruik van de dieren van het laboratorium van het National Institutes of Health. De procedures werden goedgekeurd door de ethische commissie van onderzoek bij het Institute of Psychology, Chinese Academie van Wetenschappen.
1. elektrode implantatie
<ol><li>Anesthetize de rat in een kamer met 5% Isofluraan en een l...

<ol>
	<li>Klimesch, W., Doppelmayr, M., Schwaiger, J., Winkler, T., Gruber, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theta+oscillations+and+the+ERP+old/new+effect:+independent+phenomena?.">Theta oscillations and the ERP old/new effect: independent phenomena?.</a> Clinical Neurophysiology. 111 (5), 781-793 (2000).</li><li>Peng, W., 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=Brain+oscillations+reflecting+pain-related+behavior+in+freely+moving+rats.">Brain oscillations reflecting pain-related behavior in freely moving rats.</a> Pain. 159 (1), 106-118 (2018).</li><li>Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+studies+of+pain+pathways+in+peripheral+and+central+nervous+system+disorders.">Neurophysiological studies of pain pathways in peripheral and central nervous system disorders.</a> Journal of Neurology. 250 (10), 1152-1161 (2003).</li><li>Iannetti, G. D., 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=Evidence+of+a+specific+spinal+pathway+for+the+sense+of+warmth+in+humans.">Evidence of a specific spinal pathway for the sense of warmth in humans.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (1), 562-570 (2003).</li><li>Bromm, B., Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+fibre+discharges,+cerebral+potentials+and+sensations+induced+by+CO2+laser+stimulation.">Nerve fibre discharges, cerebral potentials and sensations induced by CO2 laser stimulation.</a> Human Neurobiology. 3 (1), 33-40 (1984).</li><li>Valentini, E., 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+primary+somatosensory+cortex+largely+contributes+to+the+early+part+of+the+cortical+response+elicited+by+nociceptive+stimuli.">The primary somatosensory cortex largely contributes to the early part of the cortical response elicited by nociceptive stimuli.</a> NeuroImage. 59 (2), 1571-1581 (2012).</li><li>Valeriani, 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=Parallel+spinal+pathways+generate+the+middle-latency+N1+and+the+late+P2+components+of+the+laser+evoked+potentials.">Parallel spinal pathways generate the middle-latency N1 and the late P2 components of the laser evoked potentials.</a> Clinical Neurophysiology. 118 (5), 1097-1104 (2007).</li><li>Kuo, C. C., Yen, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+anterior+cingulate+and+primary+somatosensory+neuronal+responses+to+noxious+laser-heat+stimuli+in+conscious,+behaving+rats.">Comparison of anterior cingulate and primary somatosensory neuronal responses to noxious laser-heat stimuli in conscious, behaving rats.</a> Journal of Neurophysiology. 94 (3), 1825-1836 (2005).</li><li>Hu, L., 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+primary+somatosensory+cortex+and+the+insula+contribute+differently+to+the+processing+of+transient+and+sustained+nociceptive+and+non-nociceptive+somatosensory+inputs.">The primary somatosensory cortex and the insula contribute differently to the processing of transient and sustained nociceptive and non-nociceptive somatosensory inputs.</a> Human Brain Mapping. 36 (11), 4346-4360 (2015).</li><li>Xia, X. L., Peng, W. W., Iannetti, G. D., Hu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-evoked+cortical+responses+in+freely-moving+rats+reflect+the+activation+of+C-fibre+afferent+pathways.">Laser-evoked cortical responses in freely-moving rats reflect the activation of C-fibre afferent pathways.</a> NeuroImage. 128, 209-217 (2016).</li><li>Jin, Q. Q., 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=Somatotopic+Representation+of+Second+Pain+in+the+Primary+Somatosensory+Cortex+of+Humans+and+Rodents.">Somatotopic Representation of Second Pain in the Primary Somatosensory Cortex of Humans and Rodents.</a> The Journal of Neuroscience. 38 (24), 5538-5550 (2018).</li><li>Lenkov, D. N., Volnova, A. B., Pope, A. R., Tsytsarev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advantages+and+limitations+of+brain+imaging+methods+in+the+research+of+absence+epilepsy+in+humans+and+animal+models.">Advantages and limitations of brain imaging methods in the research of absence epilepsy in humans and animal models.</a> Journal of Neuroscience Methods. 212 (2), 195-202 (2013).</li><li>Mouraux, A., Iannetti, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Across-trial+averaging+of+event-related+EEG+responses+and+beyond.">Across-trial averaging of event-related EEG responses and beyond.</a> Magnetic Resonance Imaging. 26 (7), 1041-1054 (2008).</li><li>Li, X., 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=Extracting+Neural+Oscillation+Signatures+of+Laser-Induced+Nociception+in+Pain-Related+Regions+in+Rats.">Extracting Neural Oscillation Signatures of Laser-Induced Nociception in Pain-Related Regions in Rats.</a> Frontiers in Neural Circuits. 11, 71 (2017).</li><li>Zhao, Z. F., Li, X. Z., Wan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+Information+Trace+in+Local+Field+Potentials+by+a+Computational+Method+of+Two-Dimensional+Time-Shifting+Synchronization+Likelihood+Based+on+Graphic+Processing+Unit+Acceleration.">Mapping the Information Trace in Local Field Potentials by a Computational Method of Two-Dimensional Time-Shifting Synchronization Likelihood Based on Graphic Processing Unit Acceleration.</a> Neuroscience Bulletin. 33 (6), 653-663 (2017).</li><li>Buzsaki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+extracellular+fields+and+currents--EEG,+ECoG,+LFP+and+spikes.">The origin of extracellular fields and currents--EEG, ECoG, LFP and spikes.</a> Nature Reviews. Neuroscience. 13 (6), 407-420 (2012).</li><li>Bimbi, 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=Simultaneous+scalp+recorded+EEG+and+local+field+potentials+from+monkey+ventral+premotor+cortex+during+action+observation+and+execution+reveals+the+contribution+of+mirror+and+motor+neurons+to+the+mu-rhythm.">Simultaneous scalp recorded EEG and local field potentials from monkey ventral premotor cortex during action observation and execution reveals the contribution of mirror and motor neurons to the mu-rhythm.</a> NeuroImage. 175, 22-31 (2018).</li><li>Musall, S., von Pfostl, V., Rauch, A., Logothetis, N. K., Whittingstall, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+neural+synchrony+on+surface+EEG.">Effects of neural synchrony on surface EEG.</a> Cerebral Cortex. 24 (4), 1045-1053 (2014).</li><li>Bruyns-Haylett, 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=The+neurogenesis+of+P1+and+N1:+A+concurrent+EEG/LFP+study.">The neurogenesis of P1 and N1: A concurrent EEG/LFP study.</a> NeuroImage. 146, 575-588 (2017).</li><li>Kang, S., Bruyns-Haylett, M., Hayashi, Y., Zheng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+Recording+of+Co-localized+Electroencephalography+and+Local+Field+Potential+in+Rodent.">Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent.</a> Journal of Visualized Experiments. (129), e56447 (2017).</li><li>Shikano, Y., 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=Simultaneous+Recordings+of+Cortical+Local+Field+Potentials,+Electrocardiogram,+Electromyogram,+and+Breathing+Rhythm+from+a+Freely+Moving+Rat.">Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat.</a> Journal of Visualized Experiments. (134), e56980 (2018).</li><li>Cloutier, S., LaFollette, M. R., Gaskill, B. N., Panksepp, J., Newberry, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tickling,+a+Technique+for+Inducing+Positive+Affect+When+Handling+Rats.">Tickling, a Technique for Inducing Positive Affect When Handling Rats.</a> Journal of Visualized Experiments. (135), e57190 (2018).</li><li>Fan, R. J., Kung, J. C., Olausson, B. A., Shyu, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nocifensive+behaviors+components+evoked+by+brief+laser+pulses+are+mediated+by+C+fibers.">Nocifensive behaviors components evoked by brief laser pulses are mediated by C fibers.</a> Physiology &amp; Behavior. 98 (1-2), 108-117 (2009).</li><li>Fan, R. J., Shyu, B. C., Hsiao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+nocifensive+behavior+induced+in+rats+by+CO2+laser+pulse+stimulation.">Analysis of nocifensive behavior induced in rats by CO2 laser pulse stimulation.</a> Physiology &amp; Behavior. 57 (6), 1131-1137 (1995).</li><li>Hu, L., 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=Was+it+a+pain+or+a+sound?+Across-species+variability+in+sensory+sensitivity.">Was it a pain or a sound? Across-species variability in sensory sensitivity.</a> Pain. 156 (12), 2449-2457 (2015).</li><li>Catarino, A., 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=Task-related+functional+connectivity+in+autism+spectrum+conditions:+an+EEG+study+using+wavelet+transform+coherence.">Task-related functional connectivity in autism spectrum conditions: an EEG study using wavelet transform coherence.</a> Molecular Autism. 4 (1), 1 (2013).</li><li>Polterovich, A., Jankowski, M. M., Nelken, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deviance+sensitivity+in+the+auditory+cortex+of+freely+moving+rats.">Deviance sensitivity in the auditory cortex of freely moving rats.</a> PLoS One. 13 (6), e0197678 (2018).</li><li>Li, G., Baker, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+organization+of+envelope-responsive+neurons+in+early+visual+cortex:+organization+of+carrier+tuning+properties.">Functional organization of envelope-responsive neurons in early visual cortex: organization of carrier tuning properties.</a> The Journal of Neuroscience. 32 (22), 7538-7549 (2012).</li><li>Fujita, S., Toyoda, I., Thamattoor, A. K., Buckmaster, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preictal+activity+of+subicular,+CA1,+and+dentate+gyrus+principal+neurons+in+the+dorsal+hippocampus+before+spontaneous+seizures+in+a+rat+model+of+temporal+lobe+epilepsy.">Preictal activity of subicular, CA1, and dentate gyrus principal neurons in the dorsal hippocampus before spontaneous seizures in a rat model of temporal lobe epilepsy.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (50), 16671-16687 (2014).</li></ol>

In de huidige studie beschreven we een techniek om gelijktijdig opnemen van ECoGs en corticale LFP reacties ontlokte door Nociceptieve laser stimuli ratten vrij te bewegen. De resultaten toonden aan dat LEP reacties na het begin van laser stimuli in zowel de ECoG en de LFP signalen duidelijk kon worden opgespoord. De gelijktijdige opname van ECoG en corticale LFP signalen kunnen wetenschappers te onderzoeken hun relatie om beter inzicht te krijgen in de bijdrage van neuronale activiteiten aan het LEP-componenten.
<p ...

EEG is een techniek om elektrische potentialen en oscillerende hersenen activiteiten gegenereerd door de gesynchroniseerde activiteiten van duizenden van neuronen in de hersenen te registreren. Volksmond wordt gebruikt in veel basisonderzoek en klinische toepassingen1,2. Bijvoorbeeld, EEG reacties op intense laser warmte pulsen (d.w.z., LEPs) zijn alom aangenomen om te onderzoeken van de perifere en centrale verwerking van Nociceptieve sensorische input3,4,5. Bij de mens, LEPs voornamelijk bestaan uit drie verschillende verlegging: de vroege component (N1) thats somatotopically georganiseerd en waarschijnlijk aan de activiteit van de primaire Somatosensorische cortex (S1)6en de late onderdelen (N2 en P2) die centraal gedistribueerde en meer kans om na te denken van de activiteit van de secundaire Somatosensorische cortex, insula en anterior cingularis cortex7,8. In vorige studies9,10, we toonden aan dat rat LEPs, bemonsterd met behulp van de ECoG (een soort intracraniële EEG) van elektroden direct op het blootgestelde oppervlak van de hersenen geplaatst, ook bestaan uit drie verschillende verlegging ( dat wil zeggen, somatotopically georganiseerd N1 en de Centraal gedistribueerde N2 en P2). De polariteit, de volgorde en de topografie van de rat LEP componenten zijn vergelijkbaar met menselijke LEPs11. Echter, als gevolg van de beperkte ruimtelijke resolutie van de hoofdhuid EEG en subduraal ECoG opnames12, evenals het onjuiste karakter van de EEG source analyse technieken13, de gedetailleerde bijdrage van de neurale activiteiten aan het LEP-componenten veel is besproken. Het is bijvoorbeeld onduidelijk wanneer en de mate waarin S1 tot het eerste deel van de corticale reactie (N1 bijdraagt) ontlokte door laser stimuli6.
Anders dan de opname-techniek in de macroscopische niveau, directe intracraniële opnamen met behulp van microwire arrays geholpen door een stereotaxic apparaat en microdrives14,15 kon meten neurale activiteiten (b.v.LFPs ) voor specifieke regio's. LFPs weerspiegelen voornamelijk de sommatie van remmende of excitatory postsynaptisch potentieel van neuronale bevolking16. Aangezien LFP-bemonsterd neurale activiteiten neuronale processen die zich voordoen binnen honderden van micrometers rond de opname-elektrode weerspiegelen, wordt deze opname-techniek veel gebruikt om te onderzoeken van de informatieverwerking in de hersenen op het niveau van de mesoscopische. Echter alleen richt zich op precieze lokale wijzigingen van de activiteiten van de hersenen en kan niet antwoord op de vraag hoe de signalen van meerdere regio's worden geïntegreerd (bijvoorbeeldhoe LEP componenten zijn geïntegreerd op meerdere hersengebieden).
Het is vermeldenswaard dat de gelijktijdige opname van een ECoG en corticale LFPs vrij bewegen ratten het onderzoek van corticale informatieverwerking bij beide macroscopische zou kunnen vergemakkelijken en mesoscopische niveaus. Bovendien, biedt deze methode een uitstekende gelegenheid om te onderzoeken van de mate waarin de neurale activiteiten van de vooraf gedefinieerde hersengebieden tot de LEPs bijdragen. Inderdaad, verscheidene vorige studies hebben de samenhang tussen spikes, corticale LFP, beoordeeld en ECoG signalen17,18 en aangetoond dat de LFP19,20 grenzend aan de EEG-elektrode tot bijdraagt de vorming van de hersenen van de stimulus-gerelateerde reacties. De bestaande techniek wordt echter meestal gebruikt om vast te leggen van de hersenen antwoorden van narcose dieren als gevolg van het ontbreken van een beschermende shell om te voorkomen dat de elektroden wordt beschadigd door de botsing. Met andere woorden, ontbreekt de techniek die konden bouwen de brug van electrocortical signalen op de mesoscopische (corticale LFP) en macroscopische (EEG en ECoG) niveau in vrij verplaatsen ratten nog.
Om dit probleem te verhelpen, ontwikkelden we een techniek die een ECoG en corticale LFPs in meerdere hersengebieden gelijktijdig van de vrij bewegende ratten kan vastleggen. Deze techniek helpt de directe relatie van signalen van de electrocortical op de mesoscopische en macroscopische niveau, waardoor het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:680px;" width="679">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Male Sprague-Drawley rats</td>
			<td style="width:148px;">Vital River</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Small animal isoflurane anaesthetic system</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">Including the anesthesia gas mask for rats</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Stereotaxic apparatus</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:200px;">The apparatus with combined ECoG and LFP electrodes</td>
			<td style="width:148px;"></td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The apparatus is home-made, which assembles the ECoG and depth wire electrodes to a connector module</td>
		</tr>
		<tr height="108">
			<td height="108" style="height:108px;width:200px;">3D-printed protective shell</td>
			<td style="width:148px;"></td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The texture of shell is polylactic, and the shell is home-made and contains three parts: a base, a wall and a cap. The wall is covered by copper tapers to construct as a Faraday cage</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Tungsten wires (diameter: 50 mm)</td>
			<td style="width:148px;">California Fine Wires Company</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The electrodes for cortical LFP recording</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">&#160;Stainless steel screws 
			(diameter: 0.6 mm)</td>
			<td style="width:148px;"></td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The electrodes for ECoG recording</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Electric cranial drill</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">&#160;Drill bit (diameter: 0.5 mm)</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The drill is used for drilling the holes of ECoG screws</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">&#160;Drill bit (diameter: 0.2 mm)</td>
			<td style="width:148px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The drill is used for drilling the holes of depth wires&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Dental arylic powder</td>
			<td style="width:148px;">SNC dental</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Dental arylic liquid</td>
			<td style="width:148px;">SNC dental</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:200px;">Paraffin</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:259px;">The mixture is used for seal the craniotomy to ensure the following movement of micro-wire arrays</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:200px;">Mineral Oil</td>
			<td style="width:148px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:73px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Electrocoagulator&#160;</td>
			<td style="width:148px;">Bovie medical Corporation</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">RHD2132 Amplifier Boards&#160;</td>
			<td style="width:148px;">Intan Technologies</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">A 32-channel headstage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">RHD2000 systerm</td>
			<td style="width:148px;">Intan Technologies</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;">The data acquisition systerm</td>
		</tr>
		<tr height="70">
			<td height="70" style="height:70px;width:200px;">Infrared neodymium yttrium aluminum perovskite (Nd:YAP) laser generator</td>
			<td style="width:148px;">Electronical Engineering</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Matlab R2016b</td>
			<td style="width:148px;">The MathWorks&#160;</td>
			<td style="width:73px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous recordings of cortical local field potentials and electrocorticograms in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats

Electrocortical reacties, ontlokte door warmte laserpulsen die selectief Nociceptieve vrije zenuwuiteinden activeren, worden veel gebruikt in veel dierlijke en menselijke studies te onderzoeken van de corticale verwerking van Nociceptieve informatie. De mogelijkheden van deze laser-opgeroepen hersenen (LEPs) bestaan uit verschillende tijdelijke reacties, die tijd-vergrendeld aan het begin van laser stimuli zijn. De functionele eigenschappen van de LEP reacties zijn echter nog steeds grotendeels onbekend, vanwege het ontbreken van een bemonstering techniek die gelijktijdig van neurale activiteiten aan het oppervlak van de cortex (dat wil zeggen, electrocorticogram [ECoG] en hoofdhuid opnemen kan electroencephalogram [hoofdhuid EEG]) en in het brein (d.w.z., lokale veld potentiële [LFP]). Om dit probleem te verhelpen, presenteren we hier een dierlijke protocol met vrij bewegende ratten. Dit protocol is samengesteld uit drie belangrijkste procedures: (1) de dierlijke voorbereiding en chirurgische ingrepen, (2) een gelijktijdige opname van ECoG en LFP in antwoord op stimuli van Nociceptieve laser, en (3) gegevensextractie analyse en functie. In het bijzonder met de hulp van een 3D-gedrukte beschermende shell, werden ECoG zowel LFP elektroden geïmplanteerd op de rat's schedel veilig samengehouden. Tijdens het verzamelen van gegevens, werden laserpulsen uitgebracht op de rat forepaws door gaten in de bodem van de kamer toen het dier in spontane stilte. Lopende witte ruis werd gespeeld om te voorkomen dat de activering van het auditieve systeem door de laser-geproduceerde ultrasone klanken. Dientengevolge, werden alleen Nociceptieve antwoorden selectief opgenomen. Met behulp van de analytische standaardprocedures (b.v., band pass filter epoch extractie en correctie van de basislijn) uitpakken van stimulus-gerelateerde hersenen reacties, verkregen we resultaten liet zien dat LEPs met een hoge signaal-ruisverhouding tegelijkertijd opgenomen van de ECoG en LFP elektroden. Deze methodiek maakt het gelijktijdig opnemen van ECoG en LFP activiteiten mogelijk, die voorziet in een brug van signalen van de electrocortical op de mesoscopische en macroscopische niveau, teneinde het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

In de representatieve experiment, werden het elektrofysiologische gegevens uit het vijf ratten geregistreerd. De laser stimuli werden geleverd aan de juiste forepaw voor elke rat voor 20 keer met > 40 s interstimulus intervallen. De laser-opgeroepen hersenen reacties werden opgenomen met behulp van de ECoG schroeven en diepte draden, zowel de diepte draden werden geïmplanteerd in bilaterale primaire somatosensorische cortices (S1) en primaire motor cortices (M1).
<p class="jove_conte...

Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats at JoVE.co

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

We ontwikkelden een techniek die gelijktijdig zowel electrocorticography als lokale veld potentieel in reactie op Nociceptieve laser stimuli vrij bewegen ratten vastgelegd. Deze techniek helpt een directe relatie van electrocortical signalen op de mesoscopische en macroscopische niveau, dat vergemakkelijkt het onderzoek van Nociceptieve informatieverwerking in de hersenen.

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld mogelijkheden en Electrocorticograms in reactie op Nociceptieve Laser Stimuli vrij bewegen ratten

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

Deze methode helpt bij het vaststellen van de directe relatie van elektrocorticale signalen opgenomen van zowel ECoG en de diepten van draden om belangrijke vragen over de neuronale bijdragen van laser-evoke potentials te beantwoorden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat elektrodeimplantatie kan worden beschermd door polymelkige schil, dus de opname kan worden toegepast op onze vrij bewegende ratten. Deze methode kan worden toegepast bij het registreren van hersenreacties opgeroepen door een stimuli van verschillende sensaties of korte kenmerken van psychiatrische ziekten die het onderzoek van hun respectieve neuromagnetismen bevorderen.Begin deze procedure met verdoving van de rat zoals beschreven in het tekstprotocol. Gebruik vervolgens een stereotaxic-apparaat om het hoofd van de rat te bevestigen met zijn neus in het verdovingsmasker. Chirurgische tolerantie wordt bereikt wanneer dan rat niet reageert op teen knijpen.Breng oogheelkundige zalf aan op de ogen om te voorkomen dat hoornvlies drogen. Scheer de bovenkant van de hoofdhuid van de rat met behulp van een standaard scheerapparaat. Steriliseer vervolgens de hoofdhuid met behulp van de medische iodofofoeverontsmettingsmiddeloplossing en 75% alcohol om het jodium te verwijderen.Injecteer 2% lidocaïne in de hoofdhuid voor lokale analgesie. Vervolgens, toedien atropine om de hypersecreatie van de luchtwegen te remmen. Maak een middellijn incisie van ongeveer twee tot drie centimeter op de hoofdhuid met behulp van een scalpel.Snijd en verwijder een deel van de hoofdhuid langs de middellijn en bloot de schedel. Markeer de locaties van de ECoG-elektroden op basis van de vooraf gedefinieerde stereotaxic-coördinaten. Markeer ook de locaties van de referentie- en grondelektroden op de middellijn.Boor gaten voor de ECoG schroeven met behulp van een elektrische schedel boor op de schedel op de gemarkeerde bezienswaardigheden zonder het vernietigen van de dura. Rij een roestvrije schroef, die met de isolatie gecoate koperdraad, in het gat voor een geschatte één millimeterdiepte verbindt. Vermijd het penetreren van de onderliggende dura.Plaats een beschermende shell base op de schedel. Bevestig de basis met zijn aangrenzende schroeven op de schedel met behulp van tandheelkundige acryl. Markeer de locaties van de dieptedraadelektroden op basis van de vooraf gedefinieerde stereotaxic-coördinaten.Nu, boor kleine gaatjes op de schedel rond het merk bezienswaardigheden voor draad implantatie en voorzichtig verwijderen van de botflap om de dura bloot. Was de craniotomie vaak met normale zoutoplossing. Met behulp van een naald, til en snijd de dura zonder beschadiging van de pia mater, vaten en het oppervlak van de neocortex.Laat de dieptedraadelektroden zakken naar het oppervlak van de neocortex. Vervolgens dringt u langzaam door in de hersenen tot de doeldiepte. Verzegel de craniotomie met een mengsel van was en paraffineolie om ervoor te zorgen dat de dieptedraadelektroden kunnen worden verplaatst voor latere experimentele manipulaties.Bevestig het elektrodeapparaat met behulp van acryl op de schedel. Las elke koperdraad die verbinding maakt met de ECoG-schroef met het overeenkomstige kanaal op de connectormodule. Monteer de beschermwand aan de basis en las de referentie- en grondelektroden aan de bijbehorende kanalen.Bevestig de dop op de beschermende schaal met behulp van tapes om besmetting te voorkomen. Na het injecteren van de rat met penicilline, eenpersoonshuis de rat in een temperatuur en vochtigheid gecontroleerde kooi na de operatie zoals beschreven in het tekstprotocol. Plaats de rat ten minste een uur voor het experiment in de gedragskamer om ervoor te zorgen dat de rat acclimatiseert aan de opnameomgeving.Sluit de opnamekopfase voorzichtig aan met de elektrodemodule om te voorkomen dat de rat bang wordt gemaakt en de elektrodemodule beschadigt. Zet de lasergenerator in. Sluit de glasvezel aan en pas de spotgrootte van de laser aan volgens de handleiding van de apparatuuroperator.Sluit nu de digitale uitgang van de triggergenerator aan op de digitale invoerpoort van het opnamebord. Stel de videocamera onder de hoek van de experimentele kamer in om continu het nociceptieve gedrag van de rat vast te leggen wanneer zijn poot nociceptive laserstimulatie ontvangt. Lever doorlopend witgeluid via een luide luidspreker aan de bovenkant van de kamer.Verzamel de elektrofysiologische gegevens van zowel de ECoG als de dieptedraadelektroden met behulp van het opnamesysteem volgens de handleiding van de apparatuuroperatoren. Nu, lever de laserpulsen aan de plantar van de voorpoot van de rat door de gaten in de bodem van de kamer door eerst de lasergenerator te positioneren. Druk vervolgens op de schakelaar om laserstimulatie te leveren.Hier zijn de ruwe elektrofysiologische gegevens van bilaterale primaire motorcortices, bilaterale primaire somatosensorische cortices en ECoG te zien. Een duidelijk laser-opgeroepen potentieel, of LEP-respons, is detecteerbaar na het begin van de laser stimulus. Hier is het groepsniveau gemiddeld LEP golf vormen van zes elektroden van vijf ratten.De LEP reacties bestaan uit een dominante negatieve afbuiging genaamd N1 Wave. Let op de N1 Golf van bilaterale primaire somatosensorische cortices toont een kortere latentie en een hogere amplitude dan die van bilaterale primaire motorcortices. Deze figuur toont wavelet getransformeerde samenhang tussen LEPs bemonsterd van de ECoG en diepte draden in bilaterale S1 en M1, met de laser geleverd op de plantair van de rat de juiste voorpoot.Merk op dat de linker S1 en M1 toonde een hogere samenhang dan de rechter S1 en M1 op de gamma frequentieband. Na de ontwikkeling van deze techniek zal de weg vrijmaken voor onderzoekers om gelijktijdig herinneren zowel ECoG en intercorticale lokale vul mogelijkheden in vrij bewegende ratten om de neurale bijdragen van laser-opgeroepen potentialen bloot.

Research

JoVE Journal

Behavior

Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) to Measure Changes in Nociceptive Behavior

Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device OPAD to Measure Changes in Nociceptive Behavior

Gebruik van de operante Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) om veranderingen in Nociceptieve Gedrag Meet

We present an operant  system for the detection of pain in awake, conscious rodents. The Orofacial  Pain Assessment Device (OPAD) assesses pain behaviors ...

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Irrelevante stimuli en Actie Controle: Het analyseren van de invloed van Genegeerd Stimuli via de Distractor-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

Corticale Bronanalyse van High-Density EEG-registraties bij kinderen

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

Training Rats to Voluntarily Dive Underwater: Investigations of the Mammalian Diving Response

Training Rats om vrijwillig Dive Onderwater: Onderzoeken van de Mammalian Diving Response

Underwater submergence produces autonomic changes that are observed in virtually all diving animals. This reflexly-induced response consists of apnea, a ...

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

Plaats en Response Leren in de Open-veld Toren Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Event-related Potentials Tijdens Target-respons Taken op cognitieve processen van Upper Limb gebruik bij kinderen studeren met Eenzijdige Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms ECoGs and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Manipulatie van Epileptiforme Electrocorticograms (ECoGs) en Sleep bij ratten en muizen door Acupunctuur

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little ...

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Multi-layer Cortical Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Beeldvorming in vrij bewegende muizen met prisma sonde en geminiaturiseerde fluorescentiemicroscopie

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical ...

Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat

Omkeerbare koeling-geïnduceerde deactiveringen te bestuderen van de corticale bijdragen aan belemmering geheugen in de wandelende kat

On complex, naturalistic terrain, sensory information about an environmental obstacle can be used to rapidly adjust locomotor movements for avoidance. For ...

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

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

Een draadloze, bidirectionele Interface voor In Vivo opname en stimulatie van neurale activiteit in vrij gedragen ratten

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