Name: brain mapping using a graphene electrode array
Uploaded: 2023-10-20T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Brain Mapping Using a Graphene Electrode Array at JoVE.com

Bu çalışma, Sunggu Yang için Incheon Ulusal Üniversitesi (Uluslararası Kooperatif) tarafından desteklenmiştir.

Tüm hayvan işleme prosedürleri, Incheon Ulusal Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (INU-ANIM-2017-08) tarafından onaylanmıştır.
1. Ameliyat için hayvan hazırlığı
NOT: Bu deney için cinsiyet yanlılığı olmadan Sprague Dawley Rat'ı (8-10 haftalık) kullanın.
<ol><li>Sıçan intraperitoneal olarak 90 mg / kg ketamin ve 10 mg / kg ksilazin kokteyli ile uyuşturulur. Ameliyat boyunca istenen anestezi derinli...

<ol>
	<li>Leergaard, T. B., 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=Rat+somatosensory+cerebropontocerebellar+pathways:+spatial+relationships+of+the+somatotopic+map+of+the+primary+somatosensory+cortex+are+preserved+in+a+three-dimensional+clustered+pontine+map.">Rat somatosensory cerebropontocerebellar pathways: spatial relationships of the somatotopic map of the primary somatosensory cortex are preserved in a three-dimensional clustered pontine map.</a> Journal of Comparative Neurology. 422 (2), 246-266 (2000).</li><li>Craner, S. L., Ray, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Somatosensory+cortex+of+the+neonatal+pig:+I.+Topographic+organization+of+the+primary+somatosensory+cortex+(SI).">Somatosensory cortex of the neonatal pig: I. Topographic organization of the primary somatosensory cortex (SI).</a> Journal of Comparative Neurology. 306 (1), 24-38 (1991).</li><li>Benison, A. M., Rector, D. M., Barth, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+mapping+of+secondary+somatosensory+cortex+in+the+rat.">Hemispheric mapping of secondary somatosensory cortex in the rat.</a> Journal of Neurophysiology. 97 (1), 200-207 (2007).</li><li>Lee, 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=Graphene-electrode+array+for+brain+map+remodeling+of+the+cortical+surface.">Graphene-electrode array for brain map remodeling of the cortical surface.</a> NPG Asia Materials. 13 (1), (2021).</li><li>Yang, S. C., Weiner, B. D., Zhang, L. S., Cho, S. J., Bao, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homeostatic+plasticity+drives+tinnitus+perception+in+an+animal+model.">Homeostatic plasticity drives tinnitus perception in an animal model.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (36), 14974-14979 (2011).</li><li>Yang, S., Zhang, L. S., Gibboni, R., Weiner, B., Bao, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+development+and+competitive+refinement+of+the+cortical+frequency+map+in+tumor+necrosis+factor-alpha-deficient+mice.">Impaired development and competitive refinement of the cortical frequency map in tumor necrosis factor-alpha-deficient mice.</a> Cerebral Cortex. 24 (7), 1956-1965 (2014).</li><li>Miyakawa, 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=Tinnitus+correlates+with+downregulation+of+cortical+glutamate+decarboxylase+65+expression+but+not+auditory+cortical+map+reorganization.">Tinnitus correlates with downregulation of cortical glutamate decarboxylase 65 expression but not auditory cortical map reorganization.</a> Journal of Neuroscience. 39 (50), 9989-10001 (2019).</li><li>Yang, S., Su, W., Bao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term,+but+not+transient,+threshold+shifts+alter+the+morphology+and+increase+the+excitability+of+cortical+pyramidal+neurons.">Long-term, but not transient, threshold shifts alter the morphology and increase the excitability of cortical pyramidal neurons.</a> Journal of Neurophysiology. 108 (6), 1567-1574 (2012).</li><li>Beniczky, S., Schomer, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography:+basic+biophysical+and+technological+aspects+important+for+clinical+applications.">Electroencephalography: basic biophysical and technological aspects important for clinical applications.</a> Epileptic Disorders. 22 (6), 697-715 (2020).</li><li>Kim, S. G., Richter, W., U&#287;urbil, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+of+temporal+resolution+in+functional+MRI.">Limitations of temporal resolution in functional MRI.</a> Magnetic Resonance Medicine. 37 (4), 631-636 (1997).</li><li>Cho, Z. 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+fusion+PET-MRI+system+with+a+high-resolution+research+tomograph-PET+and+ultra-high+field+7.0+T-MRI+for+the+molecular-genetic+imaging+of+the+brain.">A fusion PET-MRI system with a high-resolution research tomograph-PET and ultra-high field 7.0 T-MRI for the molecular-genetic imaging of the brain.</a> Proteomics. 8 (6), 1302-1323 (2008).</li><li>Viventi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible,+foldable,+actively+multiplexed,+high-density+electrode+array+for+mapping+brain+activity+in+vivo.">Flexible, foldable, actively multiplexed, high-density electrode array for mapping brain activity in vivo.</a> Nature Neuroscience. 14 (12), 1599-1605 (2011).</li><li>Masvidal-Codina, 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=High-resolution+mapping+of+infraslow+cortical+brain+activity+enabled+by+graphene+microtransistors.">High-resolution mapping of infraslow cortical brain activity enabled by graphene microtransistors.</a> Nature Materials. 18 (3), 280-288 (2019).</li><li>Blaschke, B. 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=Mapping+brain+activity+with+flexible+graphene+micro-transistors.">Mapping brain activity with flexible graphene micro-transistors.</a> 2D Materials. 4 (2), 025040 (2017).</li><li>Park, S. 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=Epidural+electrotherapy+for+epilepsy.">Epidural electrotherapy for epilepsy.</a> Small. 14 (30), 1801732 (2018).</li><li>Lim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+graphene+electrode+for+the+diagnosis+and+treatment+of+epilepsy+in+free-moving+animal+models.">Hybrid graphene electrode for the diagnosis and treatment of epilepsy in free-moving animal models.</a> NPG Asia Materials. 15 (1), 7 (2023).</li><li>Hermanns, 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=Molecular+mechanisms+of+action+of+systemic+lidocaine+in+acute+and+chronic+pain:+a+narrative+review.">Molecular mechanisms of action of systemic lidocaine in acute and chronic pain: a narrative review.</a> British Journal of Anaesthesia. 123 (3), 335-349 (2019).</li><li>Tchoe, 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=Human+brain+mapping+with+multithousand-channel+PtNRGrids+resolves+spatiotemporal+dynamics.">Human brain mapping with multithousand-channel PtNRGrids resolves spatiotemporal dynamics.</a> Science Translational Medicine. 14 (628), (2022).</li><li>Wilent, W. B., Contreras, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+excitation+and+inhibition+underlying+stimulus+selectivity+in+rat+somatosensory+cortex.">Dynamics of excitation and inhibition underlying stimulus selectivity in rat somatosensory cortex.</a> Nature Neuroscience. 8 (10), 1364-1370 (2005).</li><li>Insanally, M. N., K&#246;ver, H., Kim, H., Bao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feature-dependent+sensitive+periods+in+the+development+of+complex+sound+representation.">Feature-dependent sensitive periods in the development of complex sound representation.</a> Journal of Neuroscience. 29 (17), 5456-5462 (2009).</li></ol>

Sunulan protokol, bir grafen elektrot dizisi kullanarak sıçanların somatosensoriyel tepkilerine nasıl erişileceğini ve haritalanacağını açıklayan derinlemesine, adım adım bir süreç sağlar. Protokolle elde edilen veriler, her bir vücut parçasına sinaptik olarak bağlı somatosensoriyel bilgi sağlayan SEP'lerdir.
Bu protokolün çeşitli yönleri dikkate alınmalıdır. Beyin ödemini önlemek ve iltihabı hafifletmek için beyin omurilik sıvısı çıkarılırken, deneycini...

Kortikal harita, serebral korteksteki sensorimotor uyaranlara yanıt özelliklerini temsil eden bir dizi yerel yamadır. Sinir ağlarının uzamsal bir oluşumudur ve algı ve biliş için tahmin sağlarlar. Bu nedenle, kortikal haritalar, dış uyaranlara verilen sinirsel tepkilerin değerlendirilmesinde ve sensorimotor bilgilerin işlenmesindeyararlıdır 1,2,3,4. Kortikal haritalama için invaziv ve noninvaziv yöntemler mevcuttur. En yaygın invaziv yöntemlerden biri, 5,6,7,8'i haritalamak için intrakortikal (veya penetran) elektrotların kullanılmasını içerir.
Penetran elektrotlar kullanarak isteğe bağlı yüksek çözünürlüklü kortikal haritaların değerlendirilmesi çeşitli engellerle karşı karşıya kalmıştır. Yöntem, düzgün bir harita elde etmek için çok zahmetlidir ve klinik kullanım için uygulanamayacak kadar invazivdir, bu da daha fazla gelişmeyi yasaklar. Elektroensefalografi (EEG), pozitron emisyon tomografisi (PET), manyetoensefalografi (MEG) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi daha yeni teknolojiler, daha az invaziv ve tekrarlanabilir oldukları için popülerlik kazanmıştır. Bununla birlikte, engelleyici maliyetleri ve zayıf çözünürlükleri göz önüne alındığında, sınırlı sayıda durumda kullanılırlar 9,10,11. Son zamanlarda, üstün sinyal güvenilirliğine sahip esnek yüzey elektrotları büyük ilgi görmüştür. Grafen bazlı yüzey elektrotları, kıvrımlı bir beyindekararlı kayıtlar sağlayarak uzun vadeli biyouyumluluk ve mekanik esneklik gösterir 12,13,14,15,16. Grubumuz yakın zamanda kortikal yüzeyde yüksek çözünürlüklü kayıt ve bölgeye özgü nörostimülasyon için grafen tabanlı çok kanallı bir dizi geliştirmiştir. Bu teknoloji, duyusal bilginin kortikal temsillerini uzun süre takip etmemizi sağlar.
Bu makale, 30 kanallı bir grafen multielektrot dizisi kullanarak somatosensoriyel korteksin beyin haritasını elde etmeyle ilgili adımları açıklamaktadır. Beyin aktivitesini ölçmek için korteksin subdural bölgesine bir grafen elektrot dizisi yerleştirilirken, ön ayak, ön ayak, arka pençe, arka bacak, gövde ve bıyıklar tahta bir çubukla uyarılır. Somatosensoriyel alanlar için somatosensoriyel uyarılmış potansiyeller (SEP'ler) kaydedilir. Bu protokol işitsel, görsel ve motor korteks gibi diğer beyin bölgelerine de uygulanabilir.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1mL syringe</td>
			<td>KOREAVACCINE CORPORATION</td>
			<td></td>
			<td>injecting the drug for anesthesia&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3mL syringe</td>
			<td>KOREAVACCINE CORPORATION</td>
			<td></td>
			<td>injecting the drug for anesthesia&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone rongeur</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>16220-14</td>
			<td>remove the skull</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>connector</td>
			<td>Gbrain</td>
			<td></td>
			<td>Connect graphene electrode to headstage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>drill</td>
			<td>FALCON tool</td>
			<td></td>
			<td>grind the skull</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>drill bits</td>
			<td>Osstem implant</td>
			<td></td>
			<td>grind the skull</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe iris forceps slightly curved serrated</td>
			<td>vubu</td>
			<td>vudu-02-73010</td>
			<td>remove the tissue from the skull or hold wiper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>graphene multielectrode array</td>
			<td>Gbrain</td>
			<td></td>
			<td>records signals from neuron</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isoflurane</td>
			<td>Hana Pharm Corporation</td>
			<td></td>
			<td>sacrifce the subject</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ketamine</td>
			<td>yuhan corporation</td>
			<td></td>
			<td>used for anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lidocaine(2%)</td>
			<td>Daihan pharmaceutical&#160;</td>
			<td></td>
			<td>local anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2021b</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Data analysis Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mosquito hemostats</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>91309-12</td>
			<td>fasten the scalp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ointment</td>
			<td>Alcon</td>
			<td></td>
			<td>prevent eye from drying out&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>povidone</td>
			<td>Green Pharmaceutical corporation</td>
			<td></td>
			<td>disinfect the incision area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS 32ch Stim/Record headstage</td>
			<td>intan technologies</td>
			<td>M4032</td>
			<td>connect connector to interface cable and contain intan RHS stim/amplifier chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS 6-ft (1.8m) Stim SPI interface cable</td>
			<td>intan technologies</td>
			<td>M3206</td>
			<td>connect graphene electrode to headstage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS Stim/Recording controller software</td>
			<td>intan technologies</td>
			<td></td>
			<td>Data Acquisition Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS stimulation/ Recording controller</td>
			<td>intan technologies</td>
			<td>M4200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>saline</td>
			<td>JW Pharmaceutical</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel</td>
			<td>Hammacher</td>
			<td>HSB 805-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stereotaxic instrument</td>
			<td>stoelting</td>
			<td></td>
			<td>fasten the subject</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sterile Hypodermic Needle</td>
			<td>KOREAVACCINE CORPORATION</td>
			<td></td>
			<td>remove the dura mater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steven Iris Tissue Forceps</td>
			<td>KASCO</td>
			<td>50-2026</td>
			<td>remove the dura mater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical blade no.11</td>
			<td>FEATHER</td>
			<td></td>
			<td>inscise the scalp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surgical sicssors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14090-09</td>
			<td>inscise the scalp and remove the dura mater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wooden stick</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>whisker stimulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>xylazine</td>
			<td>Bayer Korea</td>
			<td></td>
			<td>used for anesthesia</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

brain mapping using a graphene electrode array

Kortikal haritalar, serebral korteksteki sensorimotor uyaranlara konuma bağlı sinirsel tepkilerin uzamsal organizasyonunu temsil eder ve fizyolojik olarak ilgili davranışların tahmin edilmesini sağlar. Kortikal haritaların elde edilmesinde penetran elektrotlar, elektroensefalografi, pozitron emisyon tomografisi, manyetoensefalografi ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme gibi çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu yöntemler zayıf uzay-zamansal çözünürlük, düşük sinyal-gürültü oranı (SNR), yüksek maliyetler ve biyouyumsuzluk ile sınırlıdır veya beyinde fiziksel hasara neden olur. Bu çalışma, elektrokortikografinin bir özelliği olarak, üstün biyouyumluluk, yüksek uzay-zamansal çözünürlük, arzu edilen SNR ve en aza indirilmiş doku hasarı sunan ve önceki yöntemlerin dezavantajlarının üstesinden gelen grafen dizisi tabanlı bir somatosensoriyel haritalama yöntemi önermektedir. Bu çalışma, sıçanlarda somatosensoriyel haritalama için bir grafen elektrot dizisinin fizibilitesini göstermiştir. Sunulan protokol sadece somatosensoriyel kortekse değil, aynı zamanda işitsel, görsel ve motor korteks gibi diğer kortekslere de uygulanabilir ve klinik uygulama için ileri teknoloji sağlar.

Bu protokol, grafen çok kanallı bir dizinin beynin yüzeyine nasıl monte edildiğini açıklar. Somatosensoriyel harita, fiziksel uyaranlara nöral yanıtlar alınarak ve yanıtın genliği hesaplanarak oluşturulmuştur. Şekil 1'de bu deneyin şeması gösterilmektedir.
Şekil 2A , bir grafen elektrot dizisinin yapısal özelliklerini sunar. Elektrotlar arasında alt tabakanın delikleri vardır. Bu delikler elektrotun kortikal y...

Watch this Scientific Journal Video about Brain Mapping Using a Graphene Electrode Array at JoVE.com

Brain Mapping Using a Graphene Electrode Array

İnvazivliği azaltmak ve uzay-zamansal çözünürlüğü iyileştirmek için grafen dizisi tabanlı bir beyin haritalama prosedürü sunuyoruz. Grafen dizisi tabanlı yüzey elektrotları, kıvrımlı bir beyinde uzun vadeli biyouyumluluk, mekanik esneklik ve beyin haritalaması için uygunluk sergiler. Bu protokol, aynı anda ve sırayla birden fazla duyusal harita biçiminin oluşturulmasına izin verir.

Grafen Elektrot Dizisi Kullanarak Beyin Haritalama

Cortical maps represent the spatial organization of location-dependent neural responses to sensorimotor stimuli in the cerebral cortex, enabling the ...

Kortikal harita, serebral korteksteki duyusal motor uyaranlara yanıt özelliklerini temsil eden bir dizi yerel yamadır. Algı ve biliş için bir tahmin sunabilen sinir ağlarının uzamsal oluşumunu keşfedebilir. Bu nedenle, kortikal haritalar, dış uyaranlardan gelen sinirsel tepkileri ve duyusal motor bilginin işlenmesini incelemek için kullanılır Kortikal haritalar oluşturmak invaziv ve non-invaziv yöntemlerdir.İntrakortikal elektrotların kullanılması, serebral korteksi haritalamak için kullanılan en yaygın invaziv yöntemlerden biridir. Yüksek çözünürlük için beyne zarar verebileceği için daha fazla ölçüm yapılmasını engeller. EEG, PET, MEG, fMRI gibi alternatif beyin haritalama araçları, tüm beyin haritalamasına ve tekrarlanan örneklemeye izin veren non-invaziv yöntemlerdir.Bununla birlikte, çeşitli dezavantajlar, düşük uzamsal zamansal çözünürlük, zamansal gecikme, belirtilmemiş modülatör girdilerden kaynaklanan hatalar ve engelleyici maliyetlerdir. Kalsiyum görüntüleme ve optogenetik fMRI gibi optik teknikler büyük ölçekli beyin haritalaması sağlar, ancak gösterge toksisitesi ve düşük uzamsal zamansal çözünürlük nedeniyle klinik olarak faydalı değildir. Grafen elektrot dizisi, kıvrımlı beynin kararlı kayıtlarını sağlayan uzun vadeli biyouyumluluk ve mekanik esneklik sergiler.Son zamanlarda grubumuz, kortikal yüzeydeki nöral sinyaller için yüksek çözünürlüklü kayıtlar sağlayan bir grafen elektrot dizisi geliştirdi. Bu protokol, kortikal bir harita oluşturmak için bir SD sıçanın ön paçalı, ön ayağı, arka pençesi, arka uzuv, gövde ve bıyığından SEP'leri kaydetmek için bir grafen elektrot dizisi kullanır. Ketamin için kilogram başına 90 miligram ve ksilazin için kilogram başına 10 miligram dozaj kullanarak intraperitoneal ketamin ve ksilazin kokteyli enjeksiyonu uygulayın.Ameliyat boyunca istenen anestezi derinliğini korumak için, sıçan uyanma belirtileri gösteriyorsa, kilogram başına 45 miligram ketamin ve kilogram başına beş miligram ksilazin kokteyli enjekte edin. Anestezi derinliğini doğrulamak için ayak parmağını sıkıştırın. Sıçan titrerse, yanıt vermeyene kadar birkaç dakika daha bekleyin.Bir düzeltici kullanarak farenin kafasındaki kürkü gözler arasındaki boşluktan kulakların arkasına kadar tıraş edin. Ardından gözlere oftalmik bir merhem sürün. Kulak çubukları ve stereotaksik adaptörler kullanarak, farenin kafasını stereotaksik aparata sabitleyin.Sıçanın kafasının düzgün bir şekilde sabitlendiğinden emin olun. Tıraşlı bir alanı povidon ile ıslatılmış pamuk takası ile sterilize edin. Traş edilen bölgeyi alkolle ovalayın.Sterilizasyon işlemini üç kez tekrarlayın. Daha sonra lokal anesteziyi indüklemek için kafa derisine 0.1 mililitre% 2 lidokain enjekte edin. İki ila üç santimetrelik bir orta hat kesisi oluşturur ve kafatasını ortaya çıkarmak için kafa derisini yanal olarak ayırın.Kafatasını sivrisinek forseps ile ortaya çıkarmak için kafa derisini sıkıştırın. Kafatasının yüzeyini forseps ile çizerek periosteuumu çıkararak başlayın. Lambdaya doğru düz bir çizgide, arka kenardaki oksipital kemiğin arkasındaki kası yırtarak sternum magna'yı bulun.Cisterna magna'yı yakından görmek için mikroskop kullanın. Cisterna magna'yı nazikçe kesin. Cisterna magna'yı yırttıktan sonra beyin omurilik sıvıları dışarı akar.Beyni batırmak için beyin omurilik sıvısını sarmal steril gazlı bezle boşaltın. Grafen elektrotunun, bregmanın konumuna göre önceden tanımlanmış stereotaksik koordinatlara göre nereye yerleştirileceğini işaretleyin. Somatosensoriyel korteks, sağ hemisfer kafatasının bregmasından anterior posterior eksende üç milimetre ve sağ lateral yönde altı milimetre bulunur.Stereotaksik koordinata göre işaretlenmiş alanı delin. Kafatasını kemik rongeur ile çıkarın. Pamuklu bir bezi 26 cafcaflı bir iğneye batırın.İğneyi 90 derece bükün. Dura mater'i çıkarmak için, bükülmüş bir iğne kullanarak bir delik açın. Dura mater'i yukarı doğru kaldırın, forsepsleri o deliğe sokun ve dura mater'i makasla kesmeye veya forseps ile yırtmaya devam edin.Korteksin kurumasını önlemek için tuzlu su ile ıslatılmış steril gazlı bezi somatosensoriyel kortekse takın. Tuzlu su çözeltisi uygulayarak grafen çoklu elektrot dizisini herhangi bir hasara neden olmadan ayırın. Referans ve topraklama kablolarının dış kaplamasını konektörden çıkarın.Haritalama için grafen çoklu elektrot dizisini ayarlamak için, kafa aşamasını konektöre bağlayın. Grafen elektrot dizisini konektöre bağlayın. Arabirim kablosunu kayıt denetleyicisine takın.Grafen çoklu elektrot dizisini ve konektör kompleksini bir arabirim kablosuna bağlayın. Ardından grafen çoklu elektrot dizisi kompleksini stereotaksik kola sabitleyin. Grafen elektrot dizisini, önceden tanımlanmış stereotaksik koordinatlara göre somatosensoriyel korteks üzerine yerleştirin.Referans telini oksipital kemiğin arkasındaki dokuya yerleştirin. Ardından topraklama kablosunu topraklanmış optik tabloya bağlayın. Kayıt yazılımını açın ve örnekleme hızını 30 kilohertz olarak ayarlayın ve OK düğmesine basın.Gürültüyü güçten uzaklaştırmak için 60 hertz çentik filtresini ayarlayın. Bıyığı ince bir çubukla bükün. Sinirsel sinyalleri veri toplama sistemi aracılığıyla istenen süre boyunca kaydedin.Bu sinyaller bıyıklar için uyaranlar aracılığıyla elde edilen sinirsel sinyallerdir. Diğer vücut parçaları da SEP'leri kaydetmek için aynı şekilde uyarır. read_Intan_RHS2000 dosyası adlı MATLAB kodunu açın.Çalıştır düğmesine tıklayın. Kayıt dosyasını seçin ve o dosyaya tıklayın ve ardından dosyanın okunmasını bekleyin. 2B çizgi grafiği oluşturmak için komut grafiğini girin.Uyarana yanıt olarak gelen temsili tepe sinyallerini seçin ve maksimum ve minimum değerleri ölçerek SEP'lerin genliklerini hesaplayın. SEP'in genliğine göre dereceyi farklı renk tonlarıyla renklendirerek topografik haritayı elde edin. Grafen elektrot dizisi soldadır.Tüm elektrotlar arasında alt tabakanın açık delikleri vardır. Bu delikler, elektrotların korteks ile güçlü temas kurmasına yardımcı olur. Sağda, görüntü korteks üzerindeki elektrot dizisini göstermektedir.Solda, sıçanın vücudunun farklı bölgelerine yapılan uyarıların neden olduğu her bir konuma bağlı nöral tepkinin oranı bir sıçan şeklinde gösterilmektedir. Her vücut parçası farklı bir renkle temsil edilir. Bu, bir somatosensoriyel korteks haritası yapılandırır.Sağda, aşağıdaki şekil, korteksin yüzeyine yerleştirilen çok kanallı grafen elektrotlar aracılığıyla kazanılan uyaranlara özgü tepkileri göstermektedir. Her renkli kutu, farklı vücut bölümlerinin 30 kanalda sahip olduğu tepkileri temsil eder. Yukarıdaki şekil, grafen elektrot dizileri kullanılarak somatosensoriyel korteksin yüzeyinde tespit edilen LFP'leri temsil etmektedir.Renk çubuğu, daha büyük bir genliğin daha koyu bir renk tonuyla temsil edildiğini ve her rengin farklı bir vücut bölümünü temsil ettiğini gösterir. Şekil, renk çubuğundaki gölgelere göre genliği esnetir. Kemirgenin bu homunculus'u, az önce açıklanan sonuçlar kullanılarak oluşturuldu.Belirli bir vücut parçasının sahip olduğu genlik ne kadar büyükse, homonculus üzerinde o kadar büyük gösterilecektir. Aşağıdaki şekil, her bir vücut parçasından toplanan LFP'lerin ayrı bir verisini temsil etmektedir. Renk çubuğuna göre algılanan LFP'lerin değişen genliklerini temsil eder.Bu prosedür için birkaç önlem vardır. Beyin omurilik sıvısını çıkarırken, deneyci beyin sapına veya omuriliğe dokunmamaya dikkat etmelidir. Bu adım pratik gerektirir.Kemirgenlerin bıyığı, bir sapma yönünü, uyaran yoğunluğunu ve uyarılan bıyığın yerini algılayacak kadar gelişmiştir. Bu nedenle bu protokol için bıyıklar sabit bir yönde ve yoğunlukta uyarılmalıdır. Diğer vücut kısımları da sürekli olarak uyarılmalıdır.Bu protokolün sınırlaması, derin beyin yapılarında uyarılan sinyallerin, kortikal yüzeye bir grafen elektrot dizisi monte edildiğinden kaydedilememesidir. Bu nedenle, deneyci, sütunlu ağın nöral tepkilerle ilgili olarak hiyerarşik olarak nasıl organize edildiğini tanımlayamaz. Bununla birlikte, deneyci elektrot dizilerinin yerleştirildiği birden fazla alanı değiştirirse bu protokol daha da uygulanabilir.Örneğin, deneyci işitsel ve görsel bilgileri çıkarmak için elektrotu işitsel veya görsel kortekse yerleştirirse, işitsel veya görsel haritaları elde edebilir. Ayrıca, bu protokol grafen çoklu elektrot dizisinin kronik implantasyonuna kadar genişletilebilir.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

Organotipik Kültürleri nöronal Çığ Çok elektrot Dizi Kayıtlar

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

Nörobilim

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Eşzamanlı MEG / EEG ve Anatomik-kısıtlı Minimum norm Tahminleri Kullanarak Eşleme Kortikal Dinamiği: Bir İşitsel Dikkat Örneği

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

Bilgisayar destekli Çoklu elektrot Patch-kelepçe Sistemi

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Yüksek alan fMRI kullanılarak Yetişkin kedilerde işitme korteksi Fonksiyonel Görüntüleme

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Neural Activity Propagation in an Unfolded Hippocampal Preparation with a Penetrating Micro-electrode Array

Bir Penetran Mikro-elektrot Array ile bir Kırımsız Hipokampal Hazırlık Sinir Faaliyet Yayılım

This protocol describes a method for preparing a new in vitro flat hippocampus preparation combined with a micro-machined array to map neural activity in ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Fare Beyin Dilim Hazırlık içinde nöbet benzeri Faaliyet doğrudan akım Stimülasyon ve Multi-elektrot Dizi Kaydı

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Adaptation of Microelectrode Array Technology for the Study of Anesthesia-induced Neurotoxicity in the Intact Piglet Brain

Elektrot dizi teknoloji adaptasyon anestezi kaynaklı nörotoksisite sağlam Piglet beyinde incelenmesi için

Every year, millions of children undergo anesthesia for a multitude of procedures. However, studies in both animals and humans have called into question ...

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Kronik yaygın Marmoset bütün kortikal Electrocorticographic dizide implantasyonu

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Translational Brain Mapping at the University of Rochester Medical Center: Preserving the Mind Through Personalized Brain Mapping

Rochester Tıp Merkezi Üniversitesi'nde Çeviri beyin haritalama: Kişiselleştirilmiş Beyin Haritalama ile Zihin Korunması

The Translational Brain Mapping Program at the University of Rochester is an interdisciplinary effort that integrates cognitive science, neurophysiology, ...

Real-Time fMRI Brain Mapping in Animals

Hayvanlarda Gerçek Zamanlı fMRI Beyin Haritalaması

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a ...