Summary

誘発電位録画ドライの非侵襲的なマルチ チャネルを使用してマウスの頭皮脳波センサー

Published: January 12, 2018
doi:

Summary

非侵襲的な変形、かつ再利用可能なドライ型 16 チャンネル脳波センサーを考案しました。本稿では、乾燥非侵襲的な多チャンネル脳波センサーを用いたマウス頭皮上で測定信号の視覚誘発電位 (VEP) の信号処理を提案された脳波電極の製造から全体のプロセスについて説明します。

Abstract

実験用マウスの頭皮脳波研究環境では非侵襲的な変形、および再利用可能なプランジャー スプリング バレル構造ファセットおよび金属に起因する機械的強度のためドライ型 16 チャンネル脳波センサーを設計しました材料。視覚誘発電位応答、 vivo でマウスから取得するための全体のプロセスは 4 つのステップで構成されています: (1) センサー アセンブリ、(2) 動物の準備、(3) 視覚誘発電位測定、(4) 信号処理。サブミクロン電圧信号の解像度を持つ複数のマウスから誘発反応の代表的な測定とサブ百ミリ秒時間分解能について述べる。提案手法と比較されるがより安全より便利なその他以前動物脳波取得方法の報告、信号対雑音比を向上させる方法、自由に動物の移動にこの手法を適用する方法などの問題が残っています。この手法は、簡単に利用可能なリソースを利用し、十分な信号品質の反復的な視覚誘発電位応答を示しています。したがって、このメソッドは、縦の実験的研究、非侵襲的なパラダイムを利用した信頼性の高いトランスレーショナルリサーチに利用できます。

Introduction

老人性退行性脳疾患患者の数としてよう認知症、アルツハイマー、パーキンソン症候群、脳卒中は高齢者人口と平均寿命、増加しているこれらの疾患の長期的な社会的負担が1,2,3を増やしました。さらに、統合失調症や自閉症など、ほとんどの神経発達の病気は患者の人生2,3,4に影響を与える認知・行動障害が添付されます。このため、研究者は診断や予防、病理学的理解、長期的な観察、脳疾患の治療を改善するために苦労しています。ただし、問題が残っている脳の複雑さと個性の疾患病態に由来。トランスレーショナルリサーチ神経科学分野5 で高い成功率と低コストで短い時間の枠内で臨床応用への基礎研究の転送を可能にするために、ソリューションを識別するための有望な用具であるかもしれない、6,7。トランスレーショナルリサーチの別の目標は、人間のための同じメソッドを比較ができる動物の非侵襲的な実験的アプローチを必要とする、人間の適用性を調べることです。これらの条件は、非侵襲的動物作製法を開発するためのいくつかの重要なニーズにつながっています。1 つの方法は、脳波 (EEG) 皮質頭脳の結合性と時間分解能が高いと二次元の活動を明らかに、非侵襲的なプロトコルからの利点です。事象関連電位計測 (ERP) は、脳波を利用する典型的な実験パラダイムのひとつです。

多数前研究採用非侵襲的脳波方法侵襲的方法など、インプラントのネジと極型電極に対し人間の被験者を対象に使用されている動物研究8,9,10,11,12. 信号品質とこれらの方法の特性は大幅センサー配置の侵襲性に依存しています。成功したトランスレーショナルリサーチ、ガーナー人間研究13に使用されるものとして動物実験のための同じ条件を使用して強調しました。しかし、動物を用いた基礎研究は非侵襲的な脳波の方法論は普及しているありません。実験用マウスに着目した非侵襲的な頭皮脳波センサー システムを用いた斬新なアプローチには、人間は、同様の非侵襲的なパラダイムを適用ことができますトランスレーショナルリサーチの信頼性と効率的なツールとなります。

プリント基板の製品化で数多くのマウス脳波研究を先導 (プリント回路基板) によるマルチ チャネル電極14,,1516。彼らは侵襲的な方法が採用される、大規模な脳ダイナミクスを観察しにくくしたチャンネル (3-8) の限られた数を有した。さらに、アプリケーションは、その侵襲性と高コストで制限できます。別の調査で KIST (韓国科学と技術) 40 チャンネル ポリイミド ベースの薄膜電極を開発し、マウスの頭蓋骨17,18,19,20 に接続.この作業は、マウス脳波チャンネルの最大数を取得しました。それは、しかし、機械的に弱く、簡単に再利用。したがって、それは免疫反応によって生じた、弱体化した信号につながる長期的な観測に適したでした。一方、Troncoso、Mégevand で取得した感覚誘発電位 (SEP) 齧歯動物の頭蓋骨に穴あき Poly(methyl methacrylate) (PMMA、アクリル ガラス) グリッド21,22担保 30-2 ステンレス鋼電極,23. にもかかわらず、高い信号品質電極が機械的に柔軟で柔らかい。したがって、複数の実験に適用される難しさを有した。さらに、この方法はまだ低侵襲であった。これらのメソッドは、良好な信号品質を提供する、マウスの頭蓋骨の表面の面積が限られている、したがって電極の数はステンレス ポール型電極を使用して制限。マウスの前の脳波研究の数は、いくつかの制限を示した。本研究では、非侵襲的なドライ型マルチ チャネル センサーを用いた前臨床の橋渡し研究に適用可能な脳波を測定するための新しい方法を紹介します。

動物の準備、侵襲、高コスト、無駄と機械的強度が弱いに固有の複雑さを含まれて、以前動物脳波手法の限界を克服するために我々 は表わす新しい電極を開発しよう柔軟性、乾式状態、マルチ チャネル機能、非侵襲、再利用性。次のプロトコルでは、乾燥、非侵襲的、多チャンネル脳波センサーを用いたマウス頭皮に誘発電位 (VEP) 録音を計測するプロセスについて説明します。このメソッドは、簡単に利用可能なリソース、したがって生体医工学分野における動物実験への参入障壁を下げることを利用しています。

Protocol

アニマル ・ ケアおよび処理光州科学および技術 (GIST) の制度上の指針に続いた。 注: マウス体内視覚誘発電位信号を取得するための手順の 4 つのステップで構成されています: (1) センサー アセンブリ、(2) 動物の準備、(3) 視覚誘発電位測定、(4) 信号処理。 1. センサーのアセンブリ 1 つの非侵襲的な電極の 16 ピンを準備します。注: …

Representative Results

図 2に示すように 11 のマウスから視覚誘発電位応答のアンサンブル平均を計算しました。この結果は、時間 0 秒で刺激が与えられると後刺激周期 (600 ミリ秒) に前刺激周期 (-300 ms) からこの実験を通して得られる視覚誘発電位応答を示しています。それはしばらくの間だけ信号が変動すること顕著 (300 ms 以下) 信号は後刺激期間中に時間をかけて?…

Discussion

まず、複雑な手術を最小限にして実用性を優先順位付け、センサーの設計に着目。変形可能な脳波センサーは、16 ピンで構成されています: 14 記録、地面の 1 つの最後の 1 つは電極を参照します。各電極は、電極の接触面に変形を適用されるので、彼らは曲線で柔らかいマウスの頭皮から均一で安定した信号の獲得を促進するプランジャー スプリング バレル構造を持ちます。動物の福祉を考…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、GIST の研究所 (GRI) 2017 年に GIST の定める助成金を GIST カリフォルニア工科大学研究連携プロジェクトによる部分で支えられました。また研究助成 (NRF-2016R1A2B4015381) (MEST)、韓国政府と韓国脳研究所科学省、ICT、未来によって資金を供給 KBRI 基礎研究プログラムによって資金を供給された国立研究財団 (NRF) の支え(17-BR-04) を計画します。

Materials

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

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Diesen Artikel zitieren
Yeon, C., Kim, D., Kim, K., Chung, E. Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor. J. Vis. Exp. (131), e56927, doi:10.3791/56927 (2018).

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