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

עבודה זו נתמכה על ידי רשויות אישורים מפתח המעבדה לבריאות הנפש, המכון לפסיכולוגיה, הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (31671141 ו- 31822025), 13תאנון Informatization חמש שנים תוכנית של האקדמיה הסינית למדעים (XXH13506), הפרויקט הבסיס המדעי של המכון לפסיכולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים (Y6CX021008).

למבוגרים חולדות ספראג-Dawley זכר (שקילה 400-450 גרם) שימשו את הניסוי. כל הליכים כירורגיים וניסויים בעקבות המדריך לקבלת טיפול, שימוש של חיות מעבדה של מכוני הבריאות הלאומיים. ההליכים אושרו על ידי ועדת האתיקה מחקר-המכון לפסיכולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים.
1. אלקטרודה השרשה
<ol><li>עזים ?...

<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>

במחקר הנוכחי, אנו המתואר טכניקה במקביל להקליט ECoGs ותגובות LFP קורטיקלית שהפיק לייזר nociceptive גירויים לנוע בחופשיות חולדות. התוצאות הראו כי LEP תגובות יכול להיות בבירור זוהה לאחר תחילתה של גירויים לייזר ב- ECoG והן LFP אותות. הקלטה בו זמנית של ECoG ואת אותות LFP קורטיקלית תאפשר למדענים לחקור את מערכת הי?...

EEG היא טכניקה כדי להקליט פוטנציאל חשמלי ופעילויות המוח מתנדנדות שנוצר על ידי פעילות מתואמת של אלפי נוירונים במוח. הוא משמש העממי רבים מחקרים בסיסיים, יישומים קליניים1,2. למשל, תגובות EEG לייזר אינטנסיבי חום פולסים (קרי, LEPs) הם אימצו אותו באופן נרחב כדי לחקור היקפיים ומרכזי העיבוד של4,nociceptive חושית קלט3,5. בבני אדם, LEPs בעיקר מורכב deflections שלושה ייחודי: הרכיב מוקדם (N1) זה somatotopically מאורגן, סביר להניח משקפים הפעילות של קליפת המגע העיקרית (S1)6, את הרכיבים מאוחר (N2 ו- P2) המהווים מרכזי מבוזרת, נוטים יותר משקפים הפעילות של קליפה המגע המשני, insula, cingulate cortex הקדמי7,8. 9,הקודם מחקרים10, להדגים את העכברוש הזה LEPs, שנדגמו באמצעות ECoG (סוג של תוך-גולגולתי EEG) של אלקטרודות וממוקם על פני השטח החשוף של המוח, מורכב גם שלושה ייחודי deflections ( כלומר, somatotopically מאורגן N1, N2 מרכזי מבוזרת, P2). הקוטביות סדר, הטופוגרפיה של רכיבי LEP עכברוש דומים LEPs האנושי11. עם זאת, בשל הרזולוציה המרחבית מוגבלת של הקרקפת EEG ו- ECoG לשטף הקלטות12, כמו גם הטבע לא מדויק של EEG מקור טכניקות ניתוח13, התרומה מפורט של הפעילות העצבית לרכיבים LEP הוא הרבה ויכוח. לדוגמה, זה לא ברור אם ואת המידה שבה S1 תורמת החלק המוקדם של התגובה בקליפת המוח (N1) שהפיק לייזר גירויים6.
שונה מן השיטה הקלטה ב מאקרוסקופית רמה, ישירה תוך-גולגולתי הקלטות באמצעות מערכי microwire סייעו על ידי מכשיר stereotaxic microdrives14,15 יכול למדוד פעילות עצבית (למשל, LFPs ) של אזורים מסוימים. LFPs משקפים בעיקר הסיכום של פוטנציאל postsynaptic מעכבות או סינאפסות של האוכלוסייה המקומית עצביים16. מאז שנדגמו LFP פעילות עצבית משקפים תהליכים עצביים המתרחשים בתוך מאות מיקרומטר סביב האלקטרודה הקלטה, טכניקה זו הקלטה משמש כדי לחקור את המידע לעיבוד במוח ברמת mesoscopic. עם זאת, זה רק מתמקד שינויים מקומיים מדויק של פעילות המוח, לא יכול לענות על השאלה של איך אותות אזורים מרובים משולבים (למשלאיך LEP רכיבים משולבים-אזורים במוח מרובים).
ראוי לציין כי ההקלטה סימולטני של ECoG ו LFPs קורטיקלית לנוע בחופשיות חולדות יכול להקל על החקירה של מידע קורטיקלית עיבוד בשני מאקרוסקופית ורמות mesoscopic. בנוסף, מתודולוגיה זו מהווה הזדמנות מצוינת ומדדים שאליה הפעילות העצבית של האזורים במוח מראש לתרום LEPs. ואכן, מחקרים קודמים מספר שהערכת ה קוהרנטיות בין קוצים, LFP בקליפת המוח, ואת ECoG אותות17,18 והפגינו LFP19,20 הסמוך האלקטרודה EEG תורמת צורה של תגובות הקשורות גירוי המוח. עם זאת, השיטה הקיימת משמש בדרך כלל כדי להקליט את המוח תגובות מחיות ומורדמת עקב חסר של מעטפת הגנה כדי למנוע את האלקטרודות להיות פגום על-ידי ההתנגשות. במילים אחרות, הטכניקה יכולה לבנות את הגשר של אותות electrocortical mesoscopic (LFP בקליפת המוח), מאקרוסקופית (EEG ו- ECoG) רמות בחופשיות העברת חולדות עדיין חסר.
כדי לטפל בבעיה זו, פיתחנו בטכניקה יכול להקליט ECoG ו- LFPs בקליפת המוח באזורים במוח מרובים בו זמנית מ בחופשיות העברת חולדות. טכניקה זו מסייעת ליצור את הקשר הישיר של אותות electrocortical mesoscopic ואת רמות מאקרוסקופית, ובכך להקל על החקירה של nociceptive מידע לעיבוד במוח.

<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

תגובות Electrocortical, שהפיק פעימות החום לייזר שמפעילים באופן סלקטיבי nociceptive חינם עצביים, נמצאים בשימוש נרחב במחקרים רבים בעלי חיים ועל האדם לחקור עיבוד מידע nociceptive קורטיקלית. אלה פוטנציאל המוח עורר לייזר (LEPs) מורכב מספר תגובות ארעי, כי הם נעולים בזמן תחילתה של גירויים לייזר. עם זאת, המאפיינים הפונקציונליים של התגובות LEP הם עדיין אינו מודע לקיומם, עקב חוסר טכניקה דגימה בו-זמנית יכול להקליט את פעילות עצבית על פני השטח של קליפת המוח (קרי, electrocorticogram [ECoG], הקרקפת העוויתיים [הקרקפת EEG]) בתוך המוח (קרי, פוטנציאל שדה מקומי [LFP]). כדי לטפל בבעיה זו, אנו מציגים כאן פרוטוקול בבעלי חיים באמצעות חולדות נעה בחופשיות. פרוטוקול זה מורכב שלושה הליכים עיקריים: (1) בעלי חיים והכנה הליכים כירורגיים, (2) הקלטה בו זמנית של ECoG ו- LFP בתגובה לגירויים לייזר nociceptive ולאחר מיצוי כוללים, ניתוח נתונים (3). באופן ספציפי, עם העזרה של מעטפת הגנה מודפס 3D, אלקטרודות ECoG והן LFP מושתל על הגולגולת של החולדה בצורה מאובטחת התקיימו ביחד. בעת איסוף הנתונים, פעימות לייזר נמסרו על forepaws של החולדה דרך פערים בחלק התחתון של התא, כאשר החיה הייתה דממה ספונטנית. רעש לבן שוטף ניגן כדי למנוע את הפעלת מערכת השמיעה סאונד שנוצרו על-ידי לייזר. כתוצאה מכך, רק nociceptive תגובות נרשמו באופן סלקטיבי. באמצעות תהליכים אנליטיים תקן (למשל, הלהקה לעבור סינון, חילוץ אפוק, ותיקון בסיסית) כדי לחלץ תגובות הקשורות גירוי המוח, השגנו תוצאות מציג כי היו LEPs עם יחס אות לרעש גבוה במקביל הקליטה של אלקטרודות ECoG ו- LFP. מתודולוגיה זו מאפשרת הקלטה בו זמנית של ECoG ופעילויות LFP, אשר מספק גשר של אותות electrocortical mesoscopic ואת רמות מאקרוסקופית, ובכך להקל על החקירה של עיבוד מידע nociceptive במוח.

בניסוי נציג, נרשמו הנתונים אלקטרופיזיולוגיות מכל חמישה חולדות. הגירויים לייזר נמסרו את forepaw נכון של כל עכברוש בשביל 20 פעמים עם > 40 s במרווחים interstimulus. המוח לייזר-עורר תגובות נרשמו באמצעות ברגים ECoG ואת עומק חוטים וגם את החוטים עומק היו מושתלים דו צדדיים cortices המגע הראשי (S1), מנ...

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

פיתחנו שיטה רשומות בו-זמנית גם electrocorticography וגם שדה מקומי פוטנציאל בתגובה לגירויים לייזר nociceptive לנוע בחופשיות חולדות. טכניקה זו מסייעת ליצור מערכת יחסים ישירה של אותות electrocortical mesoscopic ואת רמות מאקרוסקופית, אשר מקלה על החקירה של nociceptive מידע לעיבוד במוח.

הקלטות סימולטני של פוטנציאל שדה מקומי קורטיקליים ו- Electrocorticograms בתגובה לגירויים לייזר Nociceptive לנוע בחופשיות חולדות

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

שיטה זו מסייעת לבסס את הקשר הישיר של אותות אלקטרוקורטיים שנרשמו הן מ- ECoG והן ממעמקי החוטים כדי לענות על שאלות מפתח על התרומות העצביות של פוטנציאל לייזר-לעורר. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא כי השתלת אלקטרודה יכול להיות מוגן על ידי מעטפת polylactic, ולכן ההקלטה יכולה להיות מיושמת על חולדות נעות חינם שלנו. שיטה זו יכולה להיות מיושמת בהקלטת תגובות המוח עורר על ידי גירויים של תחושות שונות או תכונות קצרות של מחלות פסיכיאטריות אשר לקדם את החקירה של neuromagnetisms בהתאמה שלהם.התחל הליך זה עם הרדמה של החולדה כמפורט בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, השתמש ב מכשיר סטריאוטוקסי כדי לתקן את ראשו של החולדה עם האף שלה ממוקם לתוך מסכת ההרדמה. סובלנות כירורגית מושגת כאשר אז החולדה אינה מגיבה לצביטת בוהן.החל משחה עיניים על העיניים, כדי למנוע ייבוש הקרנית. לגלח את החלק העליון של הקרקפת של החולדה באמצעות מכונת גילוח סטנדרטית. לאחר מכן, לחטא את הקרקפת באמצעות פתרון חיטוי יודופר רפואי 75% אלכוהול כדי להסיר את היוד.הזריקו 2% לידוקאין לקרקפת לשככי כאבים מקומיים. לאחר מכן, לנהל אטרופין כדי לעכב hypersecreation הנשימה. בצע חתך קו האמצע של כ 2-3 ס"מ על הקרקפת באמצעות אזמל.חותכים ומסירים חלק מהקרקפת לאורך קו האמצע וחושפים את הגולגולת. סמן את מיקומן של אלקטרודות ECoG בהתבסס על הקואורדינטות הסטריאוטוקסיות המוגדרות מראש. כמו כן, סמן את מיקומי ההתייחסות ואלקטרודות הקרקע בקו האמצע.חורי קידוח עבור ברגים ECoG באמצעות מקדחת גולגולת חשמלית על הגולגולת במראות המסומנים מבלי להרוס את דורה. כונן בורג אל חלד, אשר מתחבר חוט נחושת מצופה בידוד, לתוך החור לעומק מילימטר אחד משוער. הימנעו מחשיפה לדורה הבסיסית.מניחים בסיס פגז מגן על הגולגולת. תקן את הבסיס עם הברגים הסמוכים לו על הגולגולת באמצעות אקריליק דנטלי. סמן את מיקומן של אלקטרודות חוטי העומק בהתבסס על הקואורדינטות הסטריאוטוקסיות המוגדרות מראש.עכשיו, לקדוח חורים קטנים על הגולגולת סביב המראות סימן להשתלת תיל בזהירות להסיר את דש העצם לחשוף את דורה. לשטוף את craniotomy לעתים קרובות עם מלוחים רגילים. באמצעות מחט, להרים לחתוך את דורה מבלי לפגוע פיא מאטר, כלי ואת פני השטח של neocortex.מנמיך את אלקטרודות חוט העומק אל פני השטח של הניאוקורטקס. לאחר מכן, לחדור לאט את המוח לעומק היעד. לאטום את craniotomy עם תערובת של שעווה ושמן פרפין כדי להבטיח כי אלקטרודות חוט העומק ניתן להעביר עבור מניפולציות ניסיוניות הבאות.לתקן את מנגנון האלקטרודה באמצעות אקריליק שיניים על הגולגולת. רתך כל חוט נחושת המתחבר לבורג ECoG לערוץ המתאים במודול המחבר. להרכיב את קיר מעטפת מגן לבסיס לרתך את ההתייחסות אלקטרודות הקרקע לערוצים המתאימים.תקן את המכסה לקליפת המגן באמצעות קלטות כדי למנוע זיהום. לאחר הזרקת החולדה עם פניצילין, בית יחיד החולדה בכלוב מבוקר טמפרטורה ולחות לאחר הניתוח כמפורט בפרוטוקול הטקסט. שים את החולדה בתא ההתנהגות לפחות שעה אחת לפני הניסוי כדי להבטיח שהעכברוש יסתגל לסביבת ההקלטה.לחבר בעדינות את שלב ראש ההקלטה עם מודול האלקטרודה, כדי למנוע להפחיד את החולדה ולפגוע במודול האלקטרודה. תארגן את מחולל הלייזר. חבר את הסיב האופטי ולהתאים את גודל הספוט של הלייזר על פי מדריך מפעילי הציוד.עכשיו, לחבר את הפלט הדיגיטלי ממחולל ההדק ליציאת הקלט הדיגיטלית של לוח ההקלטה. הגדר את מצלמת הווידאו מתחת לפינת תא הניסוי כדי לתעד ללא הרף את ההתנהגויות הנוניקטיביות של החולדה כאשר הכף שלה מקבלת גירוי לייזר לא מספק. ספק רעש לבן מתמשך באמצעות רמקול חזק בחלק העליון של התא.לאסוף את הנתונים האלקטרופיזיולוגיים הן ECoG ואת אלקטרודות חוט העומק באמצעות מערכת ההקלטה על פי מדריך מפעילי הציוד. עכשיו, לספק את פולסים לייזר ל plantar של ההתרפסות של החולדה דרך הפערים בחלק התחתון של התא על ידי תחילה מיקום גנרטור הלייזר. לאחר מכן, לחץ על המתג כדי לספק גירוי לייזר.להלן הנתונים האלקטרופיזיולוגיים הגולמיים של קליפות המנוע הראשי הדו-צדדיות, קליפות המוח הדו-צדדיות הראשיות וה-ECoG. פוטנציאל לייזר-עורר ברור, או תגובת LEP, ניתן לגילוי לאחר הופעת גירוי הלייזר. מוצג כאן הוא רמת הקבוצה ממוצע LEP צורות גל משש אלקטרודות של חמישה חולדות.תגובות LEP מורכבות מהטיה שלילית דומיננטית הנקראת N1 Wave. שים לב לגל N1 של קליפות המוח הראשיות הדו-צדדיות מציג השהיה קצרה יותר משרעת גבוהה יותר מזה של קליפת המוח המנועית העיקרית הדו-צדדית. נתון זה מראה גל הפך קוהרנטיות בין LEPs שנדגמו מן ECoG וחוטים עומק ב S1 ו M1 דו צדדי, עם לייזר נמסר על plantar של הקדמה הימנית של החולדה.שים לב שה-S1 וה-M1 השמאליים הראו קוהרנטיות גבוהה יותר מה-S1 וה-M1 הימניים בתדר הגמא. לאחר פיתוחה טכניקה זו תסלול את הדרך לחוקרים להיזכר בו זמנית הן ECoG והן פוטנציאל מילוי מקומי בין-קורקטי בחולדות נעות חופשיות כדי לחשוף את התרומות העצביות של פוטנציאל מעורר לייזר.

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

שימוש במכשיר ההערכה אופרנטית orofacial כאב (OPAD) כדי למדוד שינויים בהתנהגות nociceptive

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

גירויים לא רלוונטיים ופעולת בקרה: ניתוח ההשפעה של גירויים שהתעלמו מן באמצעות המסיח-תגובת איגוד פרדיגמה

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

קליפת המוח ניתוח מקור בצפיפות גבוהה הקלטות EEG בילדים

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

חולדות הדרכה להתנדבות צלילה מתחת למים: חקירות של תגובת צליל היונקים

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

מקום ותגובה למידה בשטח הפתוח מגדל המבוך

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

פוטנציאל הקשור לאירוע במהלך משימות יעד תגובה לחקר תהליכים קוגניטיביים של האיבר העליון השתמש בילדים עם שיתוק מוחין החד-צדדי

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

מניפולציה של Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) ולישון חולדות ועכברים ידי דיקור

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

רב שכבתיים Ca קליפת המוח<sup&gt; 2+</sup&gt; הדמיה בחופשיות העברת עכברים עם בדיקות פריזמה מיקרוסקופית פלואורסצנטי מיניאטורי

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

הפיכה Deactivations קירור-induced ללמוד תרומות קורטיקלית מכשול זיכרון של החתול הליכה

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

חיבור אלחוטי, ממשק דו-כיווני ההקלטה In Vivo גירוי של פעילות עצבית להתנהג בחופשיות חולדות

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