Grabaciones simultáneas de potenciales de campo Local Cortical, Electrocardiograma, electromiograma y respirar a ritmo de una rata libremente móvil
Summary
Este estudio presenta un método para la grabación simultánea de potenciales de campo local en el cerebro, electrocardiogramas, electromyograms y respirar las señales de una rata libremente móvil. Esta técnica, que reduce los costos experimentales y simplifica el análisis de datos, contribuye a la comprensión de las interacciones entre el cerebro y órganos periféricos.
Abstract
Monitoreo de la dinámica fisiológica del cerebro y tejidos periféricos es necesario para abordar una serie de preguntas acerca de cómo los controles del cerebro cuerpo funciones y órganos internos ritmos cuando los animales están expuestos a desafíos emocionales y cambios en su condiciones de vida. En general los experimentos, las señales de diferentes órganos, como el cerebro y el corazón, son registrados por sistemas de grabación independientes que requieren múltiples dispositivos de grabación y diferentes procedimientos para el procesamiento de los archivos de datos. Este estudio describe un nuevo método que puede controlar simultáneamente Bioseñales eléctricas, incluyendo decenas de potenciales de campo locales en varias regiones del cerebro, electrocardiogramas que representan el ritmo cardíaco, electromyograms que representan despierto / contracción muscular relacionados con el sueño y señales, en una rata libremente móvil de respiración. La configuración de la grabación de este método se basa en una matriz de micro-unidades convencional para grabaciones potencial del campo local cortical en el que se acomodan decenas de electrodos, y las señales obtenidas de estos electrodos están integradas en un solo cuadro eléctrico montado en la cabeza del animal. Aquí, este sistema de grabación fue mejorado para que las señales de los órganos periféricos también se transfieren a una placa de interfaz eléctrico. En una sola cirugía, electrodos por separado primero se implantan en las partes apropiadas del cuerpo y las zonas cerebrales. Los extremos abiertos de todos los electrodos entonces se sueldan a los canales individuales de la Junta eléctrica encima de la cabeza del animal para que todas las señales pueden ser integrados en la placa eléctrica única. La colección de todas las señales en un solo dispositivo, que reduce los costos experimentales y simplifica el procesamiento de datos, porque todos los datos pueden ser manejados en el mismo archivo de datos permite conectar esta tarjeta a un dispositivo de grabación. Esta técnica ayudará a la comprensión de los correlatos neurofisiológicos de las asociaciones entre órganos centrales y periféricos.
Introduction
El sistema nervioso central controla Estados del cuerpo en respuesta a cambios ambientales varios, y este control se representa típicamente como cambios en la frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y contracciones musculares. Sin embargo, pocos estudios han probado cómo tales factores fisiológicos periféricos están asociados con la actividad cortical. Para solucionar este problema, es necesario un método de grabación a gran escala para el monitoreo de Bioseñales eléctricas de los tejidos centrales y periféricos. En la corteza cerebral, las señales (LFP) del potencial de campo local extracelularmente son registradas por electrodos que se insertan en los tejidos corticales1,2,3. Para registrar simultáneamente varias señales de la LFP de las regiones corticales de pequeños mamíferos, como ratas y ratones, un número de estudios ha desarrollado varios tipos de montajes de electrodo a medida que se llaman micro-unidades. Una impulsión micro convencional se compone de tornillos metálicos conectados a las zonas centrales de los electrodos (que son típicamente tetrodos), un cuerpo que se adapta a los tornillos y los electrodos y una placa de interfaz eléctrico (BEI) para agujeros de metal para Conecte los extremos abiertos de los electrodos (figura 1, figura 2y figura 3). Este electrodo permite al operador controlar la profundidad de muchos electrodos insertados en el cerebro en el transcurso de días a semanas y permite la realización de grabaciones crónica a largo plazo de la actividad neuronal como el animal es desafiado con varios tareas conductuales. En los órganos periféricos, las señales de los latidos del corazón se registran como electrocardiogramas (ECGs) por un par de electrodos que se implantan en o alrededor del corazón área4,5,6, y se registran señales de músculo esquelético como los electromyograms (EMGs) con electrodos se insertan en el músculo tejido7,8,9. Se ha estudiado la relación entre las señales eléctricas del bulbo olfativo y ritmo de respiración (BR) con sola unidad grabaciones10,11. En sistemas de grabación convencional, estas señales de diferentes tejidos han sido capturadas por los dispositivos de grabación independientes, lo que significa que un sistema experimental adicional se requiere para sincronizar precisamente estos dispositivos múltiples para simultánea grabaciones de las señales del cerebro del cuerpo. Este sistema fue desarrollado para resolver este problema. En este sistema, todas las señales eléctricas grabadas desde los órganos periféricos, incluyendo ECG, EMGs y las señales eléctricas desde el bulbo olfatorio que reflejan el ritmo de la respiración, se integran en una sola unidad de micro matriz1,2 ,3, aquí denominado matriz micro unidad integradora. Este sistema requiere solamente un dispositivo de grabación de varios canales y es aplicable a cualquier matriz micro-unidades convencional. Las ventajas de esta técnica son que no requieren dispositivos especiales ni señales de disparo para que coincida con el tiempo de grabación de múltiples dispositivos, y permite más conveniente tratamiento de datos, ya que todas las señales se registran como tipos de datos similares. Esta técnica ayudará a la comprensión de los correlatos neurofisiológicos de las asociaciones entre órganos centrales y periféricos. Este artículo describe los procedimientos asociados a la técnica y presenta conjuntos de datos representativos de una rata.
Protocol
Representative Results
Discussion
Para entender cómo el cerebro modula los niveles de actividad periférica y vice versa, métodos para capturar simultáneamente Bioseñales eléctricas en varias partes del cuerpo de grabación a gran escala son necesarios. Este estudio describe un procedimiento quirúrgico y un sistema de grabación para el monitoreo de potenciales de campo local cerebral, ritmo cardiaco, la magnitud de la construcción de músculo y tasas respiratorias, que han sido mejoradas en un sistema de grabación que se utiliza para registros e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por Kaken-Hola (17 H 05939; 17 H 05551), la Fundación de Nakatomi y la Fundación Memorial de Suzuken.
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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