Kortikal yerel alan potansiyelleri, Elektrokardiyogram, Electromyogram ve ritim serbestçe hareket bir sıçan gelen nefes eşzamanlı kayıt
Summary
Bu çalışmada yerel alan potansiyelleri beyin, Elektrokardiyogram, electromyograms aynı anda kayıt ve sinyalleri serbestçe hareket sıçan nefes bir yöntem sağlar. Deneysel maliyetlerini azaltır ve veri analizi kolaylaştırır, bu tekniği, beyin ve periferik organlarda arasındaki etkileşimler anlayış katkıda bulunacaktır.
Abstract
Birkaç soru hakkında nasıl beyin denetimleri vücut fonksiyonları ve iç organ ritimleri hayvanların duygusal sorunları ve değişiklikler açık olduğu zaman adresleme için gerekli beyin ve periferik dokulara fizyolojik dinamikleri izleme onların yaşam ortamları. Genel olarak deneyler, sinyal–dan farklı organlar, beyin ve kalp gibi veri dosyaları işlemek için birden çok kayıt cihazları ve farklı yordamlar gerektiren bağımsız kayıt sistemleri tarafından kaydedilir. Bu çalışmada aynı anda elektrik biosignals, yerel alan potansiyelleri onlarca dahil olmak üzere birden çok beyin bölgeleri, kardiyak ritim temsil Elektrokardiyogram, uyanık temsil electromyograms izleyebilirsiniz yeni bir yöntem açıklanır / uyku ile ilgili kas kasılması ve sinyalleri, özgürce hareket fare nefes. Bu yöntemin kayıt yapılandırma elektrotlar onlarca IBM’in ve sinyalleri bu elektrotlar elde edilen tek bir entegre edilmiştir kortikal yerel alan potansiyel kayıtları için geleneksel bir mikro-sürücü dizisi dayanmaktadır elektrik panosu hayvanın kafasına monte. Burada, böylece periferik organlarda gelen sinyalleri de bir elektrik arabirimi kartına aktarılır bu kayıt sistemi geliştirildi. Tek bir ameliyatla elektrotlar ilk ayrı olarak uygun vücut parçaları ve hedef beyin bölgeleri implante edilir. Böylece tüm sinyallerin tek elektrik pano entegre edilebilir tüm bu elektrotlar açık biter sonra hayvanın başının üstünde elektrik panosunun tek tek kanalları lehimli. Tüm sinyallerin koleksiyonu içine a tek aygıt, deneysel maliyetlerini azaltır ve veri işleme, kolaylaştırır, çünkü tüm verileri aynı veri dosyasında ele alınması için bu tahta bir kayıt aygıtına bağlanmalarını sağlar. Bu teknik Merkezi ve periferik organlar arasındaki ilişkilendirmeleri nörofizyolojik ilişkilendirir anlayış yardımcı olacak.
Introduction
Merkezi sinir sistemi vücudun Birleşik çeşitli çevresel değişiklikler denetler ve bu denetim genellikle kalp atışı, solunum hızı ve kas kasılmaları değişiklikler olarak temsil edilir. Ancak, birkaç çalışmalar nasıl böyle periferik fizyolojik faktörler kortikal aktivitesiyle ilişkilendirilmiş test ettik. Bu sorunu gidermek için merkezi ve periferik dokulara gelen elektrik biosignals izlemek için bir büyük ölçekli kayıt yöntemi gereklidir. Serebral korteks yerel alan potansiyel (LFP) sinyalleri extracellularly kortikal dokular1,2,3içine eklenir elektrotlar tarafından kaydedilir. Aynı anda birden fazla LFP sinyalleri sıçanlar ve fareler, gibi küçük memeliler kortikal bölgelerinden kaydetmek için çalışmalar bir dizi mikro sürücüler olarak adlandırdığı özel yapım elektrot derlemeler türleri geliştirdi. Geleneksel bir mikro sürücü metal vida (olan genellikle tetrodes) elektrotlar, vida ve elektrotlar barındıran bir çekirdek beden ve metal delik barındıran bir elektrik arabirimi yönetim kurulu (EIB), orta bölümlerine bağlı oluşan elektrotlar (Resim 1, Resim 2ve şekil 3) açık biter takın. Bu elektrot derleme birçok elektrotlar gün ile hafta boyunca beynine eklenen derinliğini kontrol için operatör sağlar ve hayvan çeşitli ile meydan gibi nöronal aktivite uzun süreli kronik kayıtları iletken sağlar davranışsal görevleri. Periferik organlarda kalp atışı sinyalleri üzerinde veya kalp alan4,5,6çevresinde implante elektrotlar bir çift tarafından Elektrokardiyogram (ECGs) kaydedilir ve kas iskelet sinyalleri kaydedilir electromyograms (EMGs) elektrotlar ile bu kas doku7,8,9içine eklenir. Olfaktör ampul elektrik sinyalleri ve nefes (BR) ritim arasındaki ilişkiyi tek birim kayıtları10,11ile çalışılmıştır. Geleneksel kayıt sistemleri, farklı dokular bu sinyalleri tarafından bağımsız kayıt cihazları, yani ek bir deneysel sistem tam olarak bu birden çok aygıt için eşitleme için gereklidir yakalanan aynı anda beyin-vücut sinyaller kayıtları. Bu sistem bu sorunu aşmak için geliştirilmiştir. Bu sistemde kaydedilen periferik organ, ECGs, EMGs ve nefes ritmini yansıtan olfaktör ampul elektrik sinyalleri dahil olmak üzere tüm elektrik sinyalleri bir tek mikro-sürücü dizisi1,2 entegre edilmiştir ,3burada bütünleştirici bir mikro-sürücü dizisi olarak adlandırdığı,. Bu sistem yalnızca bir çok kanallı kayıt cihazı gerektirir ve herhangi bir geleneksel mikro-sürücü dizisi için geçerlidir. O does değil istemek herhangi bir özel cihazlar veya birden çok aygıtın kayıt süresi eşleştirmek için tetikleyici sinyalleri, ve tüm sinyallerin benzer veri türleri olarak kaydedilir bu yana daha uygun veri işleme için sağlar Bu teknik avantajları. Bu teknik Merkezi ve periferik organlar arasındaki ilişkilendirmeleri nörofizyolojik ilişkilendirir anlayış yardımcı olacak. Bu kağıt tekniği ile ilişkili yordamlar açıklanır ve bir sıçan gelen elde temsilcisi veri kümeleri sunar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nasıl beyin periferik aktivite düzeyleri ve Yardımcısı modüle anlamak için çok yönlü, aynı anda birden çok vücut alanları elektrik biosignals yakalamak için yöntemler kayıt büyük ölçekli gerekli. Bu çalışmada açıklanan bir cerrahi işlem ve izleme serebral yerel alan potansiyelleri, kalp hızı, kas inşaat ve için kullanılan kayıt sistemi üzerinde geliştirilmiş solunum fiyatlar, büyüklüğü için bir kayıt sistemi beyin dokusu içinde ekstraselüler kayıtları. Bu sistem elektrik sin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Kaken-Merhaba tarafından desteklenmiştir (17 H 05939; 17 H 05551), Nakatomi Vakfı ve Suzuken Anıtı Vakfı.
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 |
References
- Kloosterman, F., et al. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication. JoVE. (26), e1094 (2009).
- Nguyen, D. P., et al. Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (26), e1098 (2009).
- Jog, M. S., et al. Tetrode technology: advances in implantable hardware, neuroimaging, and data analysis techniques. J Neurosci Methods. 117 (2), 141-152 (2002).
- Fenske, S., et al. Comprehensive multilevel in vivo and in vitro analysis of heart rate fluctuations in mice by ECG telemetry and electrophysiology. Nat Protoc. 11 (1), 61-86 (2016).
- Rossi, S., et al. The effect of aging on the specialized conducting system: a telemetry ECG study in rats over a 6 month period. PLoS One. 9 (11), 112697 (2014).
- Cesarovic, N., Jirkof, P., Rettich, A., Arras, M. Implantation of radiotelemetry transmitters yielding data on ECG, heart rate, core body temperature and activity in free-moving laboratory mice. JoVE. (57), (2011).
- Zeredo, J. L., Kumei, Y., Shibazaki, T., Yoshida, N., Toda, K. Measuring biting behavior induced by acute stress in the rat. Behav Res Methods. 41 (3), 761-764 (2009).
- Young, G. A., Khazan, N. Electromyographic power spectral changes associated with the sleep-awake cycle and with diazepam treatment in the rat. Pharmacol Biochem Be. 19 (4), 715-718 (1983).
- Oishi, Y., et al. Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice. JoVE. (107), e53678 (2016).
- Chaput, M. A. Respiratory-phase-related coding of olfactory information in the olfactory bulb of awake freely-breathing rabbits. Physiol Behav. 36 (2), 319-324 (1986).
- Ravel, N., Pager, J. Respiratory patterning of the rat olfactory bulb unit activity: Nasal versus tracheal breathing. Neurosci Lett. 115 (2-3), 213-218 (1990).
- Okada, S., Igata, H., Sakaguchi, T., Sasaki, T., Ikegaya, Y. A new device for the simultaneous recording of cerebral, cardiac, and muscular electrical activity in freely moving rodents. J Pharmacol Sci. 132 (1), 105-108 (2016).
- Sasaki, T., Nishimura, Y., Ikegaya, Y. Simultaneous Recordings of Central and Peripheral Bioelectrical Signals in a Freely Moving Rodent. Biol Pharm Bull. 40 (5), 711-715 (2017).
