Vi har udviklet en tør-type 16 kanal EEG sensor, som er ikke-invasiv, deformerbare og genbruges. Dette papir beskriver hele processen fra fremstilling den foreslåede EEG elektrode til signalbehandling af visual evoked potentiale (VEP) signaler målt på en mus hovedbunden ved hjælp af en tør non-invasiv multi-Channel EEG sensor.
Hovedbunden EEG forskningsmiljøer med laboratoriemus konstrueret vi en tør-type 16 kanal EEG sensor, som er ikke-invasiv, deformerbare og genbrugelige på grund af stemplet-foråret-tønde strukturelle facet og mekaniske styrker som følge af metal materialer. Hele processen for at opnå VEP svar i vivo fra en mus består af fire trin: (1) sensor forsamling, (2) dyr forberedelse, (3) VEP måling og (4) signalbehandling. Dette paper præsenterer repræsentative målinger af VEP svar fra flere mus med en submicro-spænding signal opløsning og sub hundrede millisekund tidsmæssige opløsning. Selv om den foreslåede metode er sikrere og mere bekvem i forhold til andre rapporterede tidligere animalsk EEG overtagende metoder, der resterende spørgsmål, herunder hvordan du forbedrer signal-støj-forholdet og hvordan at anvende denne teknik med frit bevægelige dyr. Den foreslåede metode benytter nemt tilgængelige ressourcer og viser en gentagne VEP svar med en tilfredsstillende signalkvalitet. Derfor, denne metode kunne udnyttes til langsgående eksperimentelle undersøgelser og pålidelige Translationel forskning at udnytte ikke-invasiv paradigmer.
Som antallet af patienter med senil degenerative hjernesygdomme som demens, Alzheimers, Parkinson syndromer og slagtilfælde er steget med en aldrende befolkning og en stigende levealder, har de langsigtede samfundsmæssige byrder af disse sygdomme også steget1,2,3. Desuden er de fleste Neuro-udviklingsmæssige sygdomme, såsom skizofreni og autisme, ledsaget af kognitive og adfærdsmæssige forstyrrelser, som påvirker en patient hele liv2,3,4. Af denne grund, har forskere kæmpet for at forbedre diagnose, forebyggelse, patologiske forståelse, langsigtet observation og behandling af hjernesygdomme. Men problemer fortsat følge fra hjernens kompleksitet og unrevealed sygdom patologier. Translationel forskning kan være et lovende redskab til at identificere løsninger, fordi det giver mulighed for overførsel af grundforskningen til kliniske applikationer inden for en kortere tidsramme, lavere omkostninger og med en højere succesrate i neurovidenskab felter5 ,6,7. Et andet mål for Translationel forskning er at undersøge anvendeligheden i forsøgspersoner, der kræver ikke-invasiv eksperimenterende tilgange i dyr, der tillader sammenligninger med den samme metode for mennesker. Disse forhold har ført til flere vigtige behov for at udvikle ikke-invasive dyr præparationsmetoder. Én metode er electroencefalografi (EEG), som afslører kortikale hjernen connectivity og aktivitet todimensionelt med høj tidsmæssige opløsning, og som nyder godt af en ikke-invasiv protokol. Event-relaterede potentielle optagelsen (ERP) er en af de typiske eksperimentelle paradigmer, der udnytter EEG.
Mange tidligere undersøgelser ansat non-invasiv EEG metoder for målretning mennesker fag, mens invasive metoder, såsom implantat skruer og pole type elektroder, har været brugt i dyreforsøg8,9,10 , 11 , 12. signalkvaliteten og egenskaberne af disse metoder er betydeligt afhængige invasionsevne af sensorens placering. For vellykket Translationel forskning, Garner understreget ved hjælp af de samme betingelser for dyr undersøgelse som human forskning13. For grundlæggende forskning ved hjælp af dyr, er ikke-invasiv EEG metoder dog ikke udbredt. En ny metode bruger en ikke-invasiv hovedbunden EEG sensorsystem med fokus på laboratoriemus ville være et pålideligt og effektivt værktøj til Translationel forskning, der kan anvendes på de ikke-invasiv paradigmer for mennesker, samt.
Mange mus EEG undersøgelser ført an af kommercialisering af PCB (printed circuit board) baseret multi-kanal elektroder14,15,16. Selv om de vedtaget en invasiv metode, havde de en begrænset række kanaler (3-8), hvilket gjorde det sværere at observere store hjerne dynamics. Derudover kan programmer begrænses af deres invasionsevne og høje omkostninger. I en anden undersøgelse, KIST (Korea Institut for videnskab og teknologi) udvikles en 40 kanal polyimid-baserede tynd-hinde elektrode og knyttet det til en mus kraniet17,18,19,20 . Dette arbejde opnået det højeste antal mus EEG kanaler. Det var dog mekanisk svage og ikke let at genbruge; Derfor var det uhensigtsmæssige i langsigtede observationer, fører til et svækket signal, muligvis forårsaget af en immunreaktion. I mellemtiden, Troncoso og Mégevand erhvervet en sensory evoked potentiale (SEP) på gnavere kranier med toogtredive rustfrit stål elektroder sikret af en perforeret Poly(methyl methacrylate) (PMMA, akryl glas) gitter21,22 , 23. på trods af deres høje signalkvalitet, elektroderne var mekanisk fleksible og bud; Derfor, de havde vanskeligheder anvendes til flere eksperimenter. Desuden, blev denne metode stadig minimalt invasiv. Selv om disse metoder til at give god signalkvalitet, overfladearealet af en mus kraniet er begrænset, antallet af elektroder er derfor begrænset ved hjælp af en rustfri pole-type elektrode. En række tidligere EEG undersøgelser for mus viste flere begrænsninger. I denne undersøgelse vil vi vise en ny metode til måling af EEG gældende i prækliniske Translationel forskning ved hjælp af en ikke-invasiv tør-type multi-kanal sensor.
For at overvinde begrænsningerne af tidligere animalsk EEG metoder, som omfattede den iboende kompleksitet af animalske forberedelse, invasiv, høje omkostninger, ødselhed og svage mekanisk styrke, vi har søgt at udvikle en ny elektrode, som udstiller fleksibilitet, tør type status, multi-kanal kapaciteter, ikke-invasiv og genbrugelighed. I den følgende protokol, vil vi beskrive processen med måling af visuel evoked potentielle (VEP) optagelser på en mus hovedbunden ved hjælp af en tør, ikke-invasiv, multi-Channel EEG sensor. Denne metode udnytter let tilgængelige ressourcer, derfor sænker adgangsbarriere i dyreforsøg i feltet Biomedicinsk teknik.
For det første fokuserede vi på design af sensoren, prioritere funktionalitet ved at minimere komplekse kirurgiske procedurer. Den deformerbare EEG sensor består af seksten pins: fjorten for optagelse, for jorden og den sidste, for reference elektroder. Hver elektrode har stemplet-foråret-tønde struktur, som gælder deformability på den elektrode kontakt overflade, så de lette ensartet og stabilt signal erhvervelse fra buede og mørt musens hovedbunden. I betragtning af dyrenes velfærd vi har forsøgt at minimere…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev delvist understøttet af GIST Research Institute (GRI), GIST-Caltech forskning projektsamarbejde via tilskud fra GIST i 2017. Også støttes af forskning tilskud (NRF-2016R1A2B4015381) af National Research Foundation (NRF) finansieret af den koreanske regering (MEST), og af KBRI grundforskning program gennem Korea Brain Research Institute finansieret af Ministeriet for videnskab, IKT og fremtid Planlægning (17-BR-04).
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 |