Хронический имплантации целом корковых Electrocorticographic массива в общей игрунка
Summary
Мы разработали в целом корковых electrocorticographic массив для общих Мармосет, который постоянно покрывает почти весь боковой поверхности коры, от затылочного полюса с временной и лобной поляков. Этот протокол описывает процедуру хронического вживления массива в эпидуральное пространство мозга игрунка.
Abstract
Electrocorticography (ЭГ) позволяет осуществлять мониторинг потенциалов электрического поля от коры головного мозга с высоким разрешением пространственно-временных. Последние развития тонкие, гибкие ECoG электродов позволило проведение стабильной записей крупномасштабной деятельности коры головного мозга. Мы разработали в целом корковых ECoG массив для общих игрунка. Массив непрерывно охватывает почти весь боковой поверхности коры полушария, от затылочного полюса с временной и лобной поляков, и он захватывает целом корковых нейронной активности в один выстрел. Этот протокол описывает процедуру хронического вживления массива в эпидуральное пространство мозга игрунка. Мартышек имеют два преимущества относительно ECoG записей, одна из которых была организация гомологичных анатомических структур в организме человека и макак, включая лобной, теменной и височной комплексов. Другим преимуществом является, что мозг игрунка lissencephalic и содержит большое количество комплексов, которые более сложны для доступа в макак с ЭГ, которые подвергаются воздействию поверхности мозга. Эти функции позволяют прямой доступ к наиболее корковых областях под поверхностью мозга. Эта система обеспечивает возможность для изучения глобальных корковых информации обработки с высоким разрешением в суб миллисекунды порядок во времени и порядка миллиметра в пространстве.
Introduction
Познание требует координации нейронных ансамблей сетях широко мозга, особенно хорошо развита в организме человека и считается, что быть вовлечены в высших когнитивных поведение коры головного мозга. Однако как коры головного мозга достигает когнитивных поведение является нерешенным вопросом в области нейробиологии. Последние развития тонкие, гибкие electrocorticographic (ЭГ) электродов позволяет проведение стабильной записей от крупномасштабных корковой активности1. Фудзии и коллеги разработали в целом корковых ECoG массив макаки обезьян2,3. Массив непрерывно охватывает почти весь боковой коры, от затылочного полюса лобной и височной поляков и захватывает целом корковых нейронной активности в один выстрел. Мы получили дальнейшее развитие этой системы для применения в общей игрунка4,5, небольшой, новый мир обезьяна с генетическим manipulability6,7. Это животное имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами. Визуальные, слуховые, соматосенсорные, мотор и лобной коры областей этого вида были ранее сопоставлен и сообщается основные гомологичных Организации в тех же районах в людей и макак8,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. их мозги являются гладкими, и наиболее боковых корковых районы подвергаются поверхности коры, которая труднее доступ с ЭГ в макак. Опираясь на эти возможности, игрунка подходит для electrocorticographic исследования. Кроме того мартышек экспонат социального поведения и был выдвинут в качестве кандидата модель человеческого социального поведения17.
Этот протокол описывает процедуру имплантация эпидурального ECoG массива на всей боковой поверхности коры в общей игрунка. Это обеспечивает возможность мониторинга крупномасштабных корковой активности для приматов корковых неврологии, включая чувств, мотор, высших когнитивных и социальной областях.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для успешной имплантации животные должны быть обеспечены необходимым питанием до и после операции. Короткое время работы также имеет важное значение для оптимизации восстановления животного. Подготовка должна быть завершена по крайней мере за один день до операции. Чтобы уменьшить в?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Юрий Shinomoto за предоставление ухода за животными, подготовки кадров и проснулся записей. В ЭГ массивы были изготовлены Cir-Tech (www.cir-tech.co.jp). Кроме того мы хотели бы поблагодарить Editage (www.editage.jp) для английского языка редактирования. Эта работа была поддержана картирования мозга путем комплексного нейротехнологии болезни исследований (мозг/разум), Японское агентство для медицинских исследований и развития (AMED) (JP18dm0207001), мозг науки проект центра (Роман научной инициативы НКНИ), национальные институты естественных наук (НИН) (BS291004, м.к.) и Японское общество содействия развитию науки (JSP) KAKENHI (JP17H06034, м.к.).
Materials
| Beaker (100 cc) | Outocrave | ||
| Cotton ball | Outocrave | ||
| Absorption triangles | Fine Science Tools Inc. | 18105-03 | Outocrave |
| Cotton swab with fine tip | Clean Cross Co., Ltd. | HUBY340 BB-013 | Outocrave |
| Gauze | Outocrave | ||
| Towel forceps | Outocrave | ||
| Scalpel handle | Outocrave | ||
| Needle Holder | Outocrave | ||
| Iris Scissor | Outocrave | ||
| Micro-Mosquito Forceps | Outocrave | ||
| Adson, 1×2 teeth | Outocrave | ||
| Bone Curette | Outocrave | ||
| Micro spatura | Fine Science Tools Inc. | 10091-12 | Outocrave |
| Needle Holders, 12.5cm, Curved, Smooth Jaws | World Precision Instruments | 14132 | Outocrave |
| Vessel Dilator, 12cm, 0.1mm tip | Fine Science Tools Inc. | 18131-12 | Outocrave |
| Vessel Dilator, 12cm, 0.2 mm tip | Fine Science Tools Inc. | 18132-12 | Outocrave |
| Fine-tipped rongeur | Fine Science Tools Inc. | 16221-14 | Outocrave |
| Manipurator of a stereotaxic frame | Gas sterilization | ||
| Wrench for the manipurator | Gas sterilization | ||
| Hand-made fixture for the connector | Gas sterilization | ||
| Silicon cup for dental acril | Gas sterilization | ||
| Silicon cup hlder | Gas sterilization | ||
| Paintbrush | Gas sterilization | ||
| Pencil | Gas sterilization | ||
| Micro screw, 1.4 mm x 2.0 mm | Nippon Chemical Screw Co., Ltd. | PEEK/MPH-M1.4-L2 | Gas sterilization |
| Screw driver for the micro screw | Gas sterilization | ||
| Micromotor handpiece of a drill | Gas sterilization | ||
| Stainless steel burr, 1.4 mm | Gas sterilization | ||
| Stainless steel burr, 1.0 mm | Gas sterilization | ||
| Drill bit, 1.2 mm | Gas sterilization | ||
| Rubber air blower | Gas sterilization |
References
- Fukushima, M., Chao, Z. C., Fujii, N. Studying brain functions with mesoscopic measurements: Advances in electrocorticography for non-human primates. Current Opinion in Neurobiology. 32, 124-131 (2015).
- Nagasaka, Y., Shimoda, K., Fujii, N. Multidimensional recording (MDR) and data sharing: an ecological open research and educational platform for neuroscience. PLoS One. 6 (7), e22561 (2011).
- Fukushima, M., et al. An electrocorticographic electrode array for simultaneous recording from medial, lateral, and intrasulcal surface of the cortex in macaque monkeys. Journal of Neuroscience Methods. 233, 155-165 (2014).
- Komatsu, M., Sugano, E., Tomita, H., Fujii, N. A Chronically Implantable Bidirectional Neural Interface for Non-human Primates. Frontiers in Neuroscience. 11, 514 (2017).
- Komatsu, M., Takaura, K., Fujii, N. Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms. Scientific Reports. 5, 15006 (2015).
- Sasaki, E., et al. Generation of transgenic non-human primates with germline transmission. Nature. 459 (7246), 523-527 (2009).
- Okano, H., et al. Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience. Neuron. 92 (3), 582-590 (2016).
- de la Mothe, L. A., Blumell, S., Kajikawa, Y., Hackett, T. A. Cortical connections of auditory cortex in marmoset monkeys: lateral belt and parabelt regions. Anatomical Record. 295 (5), 800-821 (2012).
- Kaas, J. H., Hackett, T. A. Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (22), 11793-11799 (2000).
- Ghahremani, M., Hutchison, R. M., Menon, R. S., Everling, S. Frontoparietal Functional Connectivity in the Common Marmoset. Cerebral Cortex. , (2016).
- Belcher, A. M., et al. Functional Connectivity Hubs and Networks in the Awake Marmoset Brain. Frontiers in Integrative Neuroscience. 10, 9 (2016).
- Mitchell, J. F., Leopold, D. A. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience. Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).
- Solomon, S. G., Rosa, M. G. A simpler primate brain: the visual system of the marmoset monkey. Frontiers in Neural Circuits. 8, 96 (2014).
- Burman, K. J., Palmer, S. M., Gamberini, M., Rosa, M. G. Cytoarchitectonic subdivisions of the dorsolateral frontal cortex of the marmoset monkey (Callithrix jacchus), and their projections to dorsal visual areas. Journals of Comparative Neurology. 495 (2), 149-172 (2006).
- Bakola, S., Burman, K. J., Rosa, M. G. The cortical motor system of the marmoset monkey (Callithrix jacchus). Neuroscience Research. 93, 72-81 (2015).
- Krubitzer, L. A., Kaas, J. H. The organization and connections of somatosensory cortex in marmosets. Journal of Neuroscience. 10 (3), 952-974 (1990).
- Miller, C. T., et al. Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior. Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).
- Cox, R. W. AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).
- Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
- Hashikawa, T., Nakatomi, R., Iriki, A. Current models of the marmoset brain. Neuroscience Research. 93, 116-127 (2015).
