Enregistrements simultanés des potentiels corticaux champ Local, électrocardiogramme, électromyogramme et respiration rythmique d’un Rat librement mobile
Summary
Cette étude présente une méthode pour l’enregistrement simultané des potentiels de champs locaux dans le cerveau, les électrocardiogrammes, les électromyogrammes et respiration des signaux d’un rat librement mobile. Cette technique, ce qui réduit les coûts de l’expérimentales et simplifie l’analyse des données, contribuera à la compréhension des interactions entre le cerveau et les organes périphériques.
Abstract
Suivi de la dynamique physiologique du cerveau et des tissus périphériques est nécessaire pour aborder un certain nombre de questions sur comment les contrôles cerveau corps des fonctions et des rythmes de l’organe interne lorsque les animaux sont exposés à des défis émotionnels et des changements dans leur milieux de vie. En général, des expériences et des signaux provenant de différents organes comme le cerveau et le coeur, sont enregistrées par les systèmes d’enregistrement indépendant qui nécessitent de multiples dispositifs d’enregistrement et des procédures différentes pour le traitement des fichiers de données. Cette étude décrit une nouvelle méthode qui peut surveiller simultanément une unité électrique, dont des dizaines de potentiels de champs locaux dans plusieurs régions du cerveau, électrocardiogrammes qui représentent le rythme cardiaque, les électromyogrammes qui représentent éveillé / la contraction des muscles liés au sommeil et respiration des signaux, chez un rat librement mobile. La configuration de l’enregistrement de cette méthode est basée sur un tableau de micro-lecteur conventionnel pour enregistrements potentiels corticaux champ local dans lequel des dizaines d’électrodes sont hébergés, et les signaux provenant de ces électrodes sont intégrés dans un seul Tableau ELECTRIQUE monté sur la tête de l’animal. Ici, ce système d’enregistrement a été amélioré afin que les signaux émis par les organes périphériques sont également transférés à une carte d’interface électrique. En une seule chirurgie, électrodes sont implantées tout d’abord séparément dans les parties du corps approprié et les zones de cerveau de cibles. Les extrémités ouvertes de l’ensemble de ces électrodes sont ensuite soudées aux canaux individuels du Conseil électrique au-dessus de la tête de l’animal afin que tous les signaux peuvent être intégrés dans le tableau ELECTRIQUE seul. Brancher cette carte à un appareil d’enregistrement permet la collecte de tous les signaux dans un seul appareil, ce qui réduit les coûts de l’expérimentales et simplifie le traitement des données, car toutes les données peuvent être traitées dans le même fichier de données. Cette technique facilitera la compréhension des corrélats neurophysiologiques des associations entre les organes centraux et périphériques.
Introduction
Le système nerveux central contrôle des États de corps en réponse à divers changements environnementaux, et ce contrôle est généralement représenté comme des variations de fréquence cardiaque, le rythme respiratoire et contractions musculaires. Cependant, peu d’études ont testé comment ces facteurs physiologiques périphériques sont associés à l’activité corticale. Pour résoudre ce problème, une méthode d’enregistrement à grande échelle pour une unité électrique des tissus périphériques et centraux de surveillance est nécessaire. Dans le cortex cérébral, les signaux (LFP) potentiels de champ local sont extracellulaire enregistrés par électrodes insérées dans les tissus corticaux1,2,3. Pour enregistrer simultanément plusieurs signaux LFP des régions corticales de petits mammifères, tels que les rats et les souris, un certain nombre d’études ont mis au point différents types d’ensembles d’électrodes sur mesure qui sont appelés micro-disques. Un micro-commande conventionnelle est composé de vis métalliques pour les parties du milieu des électrodes (qui sont généralement des tétrodes), un organisme de base pouvant accueillir des vis et des électrodes et une carte d’interface électrique (BEI) qui accueille des trous métalliques à Raccordez les extrémités ouvertes des électrodes (Figure 1, Figure 2et Figure 3). Cette électrode permet au conducteur de contrôler la profondeur de nombreuses électrodes insérées dans le cerveau au cours de quelques jours ou semaines et permet la réalisation des enregistrements chronique à long terme de l’activité neuronale que l’animal est remise en question avec divers tâches comportementales. Dans les organes périphériques, signaux de battement de coeur sont comptabilisés comme électrocardiogrammes (ECG) par une paire d’électrodes qui sont implantés sur ou autour du coeur zone4,5,6, et les signaux de muscle squelettique sont enregistrés comme les électromyogrammes (EMG) avec électrodes insérées dans le muscle tissu7,8,9. Seule unité enregistrements10,11a étudié la relation entre les signaux électriques du bulbe olfactif et le rythme de la respiration (BR). Dans les systèmes d’enregistrement classiques, ces signaux de différents tissus ont été capturées par des appareils d’enregistrement indépendant, qui signifie qu’un système d’expérimentation supplémentaire est nécessaire pour synchroniser avec précision ces dispositifs multiples pour simultanée enregistrements de signaux du cerveau-corps. Ce système a été développé pour régler ce problème. Dans ce système, tous les signaux électriques dans les organes périphériques, y compris les ECG, EMG et les signaux électriques du bulbe olfactif qui reflètent le rythme de la respiration, sont intégrés dans un seul micro-disque matrice1,2 ,3, appelé ici un tableau de micro-lecteur intégratif. Ce système exige qu’un dispositif d’enregistrement multicanal et s’applique à n’importe quel tableau de micro-lecteur conventionnel. Les avantages de cette technique sont qu’il ne nécessite pas des dispositifs spéciaux ou des signaux de déclenchement pour correspondre à la durée d’enregistrement de plusieurs appareils, et qu’il permet plus pratique informatique, étant donné que tous les signaux sont enregistrés comme des types de données similaires. Cette technique facilitera la compréhension des corrélats neurophysiologiques des associations entre les organes centraux et périphériques. Cet article présente les procédures associées à la technique et des ensembles de données représentatives provenant d’un rat.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pour comprendre comment le cerveau module les niveaux d’activité périphérique et vice versa, à grande échelle, enregistrement des méthodes pour capturer simultanément une unité électrique de plusieurs parties du corps sont nécessaires. Cette étude décrit une intervention chirurgicale et un système d’enregistrement pour la surveillance des potentiels de champs locaux cérébrale, rythme cardiaque, l’ampleur de la construction musculaire et des taux respiratoires, qui ont été améliorées sur un systè…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par ismael-Salut (17 H 05939 ; 17 H 05551), la Fondation Nakatomi et la Suzuken Memorial Foundation.
Materials
| FEP Hookup Wire Stranded Stainless Steel | Cooner Wire Company, Chatsworth, CA | AS 633 | Bioflex wire |
| EIB-36-PTB | Neuralynx, Inc., Bozeman, MT | EIB-36-PTB | EIB |
| Cereplex M | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | Digital headstage | |
| Cereplex Direct | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | Data acquisition system | |
| UEW polyurethane magnet wire | Oyaide.com, Tokyo, Japan | UEW 0.14mm 20m | Enamel wire |
| SD-102 | Narishige, Tokyo, Japan | SD-102 | High-speed drill |
| Minimo ONE SERIES ver.2 | Minitor Co.,Ltd, Tokyo, Japan | C2012 | High-peed drill Power Supply |
| Provinice 250 mL | Shofu Inc., Kyoto, Japan | 213620136 | Dental cement |
| Small Animal Anesthetizer | Biomachinery, Chiba, Japan | TK-7 | Anesthetizer |
| Buprenorphine hydrochloride | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | B7536-1ML | Analgesic |
| Isoflurane | DS Pharma Animal Health, Osaka, Japan | Isoflu 250mL | |
| Vaseline, White | Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan | 224-00165 | Vet ointment |
| Sodium alginate | Nacalai tesque, Kyoto, Japan | 31131-85 | |
| Calcium Chloride Dihydrate | Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan | 031-00435 | |
| Stainless steel screw M1.0×4.0 | MonotaRO, Hyogo, Japan | 42617504 | Stainless steel screw for BR electrodes |
| Stainless steel screw M1.4×3.0 | MonotaRO, Hyogo, Japan | 42617687 | Stainless steel screw for g/r electrodes and anchors |
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