This work was supported by the Foundation for Anesthesia Education and Research Mentored Research Training Grant (ARM), by the National Institutes of Health grants GM107117 (MBK) and GM088156 (MBK), and by the Department of Anesthesiology and Critical Care at the University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine.

<ol>
	<li>Choi, J. H., Koch, K. P., Poppendieck, W., Lee, M., Shin, H. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+electroencephalography+in+freely+moving+mic.">High resolution electroencephalography in freely moving mic.</a> J. Neurophysiol. 104 (3), 1825-1834 (2010).</li><li>Lee, M., Kim, D., Shin, H., Sung, H., Choi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-density+EEG+Recordings+of+the+Freely+Moving+Mice+using+Polyimide-based+Microelectrode.">High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode.</a> J Vis Exp. (47), e2-e5 (2011).</li><li>Megevand, P., Quairiaux, C., Lascano, A. M., Kiss, J. Z., Michel, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+for+studying+large-scale+neuronal+networks+using+EEG+mapping+techniques.">A mouse model for studying large-scale neuronal networks using EEG mapping techniques.</a> Neuroimage. 42 (2), 591-602 (2008).</li><li>Sabourin, M. E., Cutcomb, S. D., Crawford, H. J., Pribram, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+correlates+of+hypnotic+susceptibility+and+hypnotic+trance:+spectral+analysis+and+coherence.">EEG correlates of hypnotic susceptibility and hypnotic trance: spectral analysis and coherence.</a> Int J Psychophysiol. 10 (2), 125-142 (1990).</li><li>Miller, E. K., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All+My+Circuits:+Using+Multiple+Electrodes+to+Understand+Functioning+Neural+Networks.">All My Circuits: Using Multiple Electrodes to Understand Functioning Neural Networks.</a> Neuron. 60 (3), 483-488 (2008).</li><li>Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles.">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).</li><li>Kipke, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+Neurotechnologies+for+Chronic+Neural+Interfaces:+New+Horizons+and+Clinical+Opportunities.">Advanced Neurotechnologies for Chronic Neural Interfaces: New Horizons and Clinical Opportunities.</a> J Neurosci. 28 (46), 11830-11838 (2008).</li><li>Logothetis, N. K., Kayser, C., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Measurement+of+Cortical+Impedance+Spectrum+in+Monkeys:+Implications+for+Signal+Propagation.">In Vivo Measurement of Cortical Impedance Spectrum in Monkeys: Implications for Signal Propagation.</a> Neuron. 55 (5), 809-823 (2007).</li><li>Michel, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+source+imaging+of+human+brain+functions.">Electric source imaging of human brain functions.</a> Brain Res Rev. 36 (2-3), 108-118 (2001).</li><li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex:+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena.">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol Rev. 65 (1), 37-100 (1985).</li><li>Cook, I. A., O'Hara, R., Uijtdehaage, S. H. J., Mandelkern, M., Leuchter, A. 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B. J., Paxinos, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. 3rd ed. , (2007).</li><li>Lein, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+atlas+of+gene+expression+in+the+adult+mouse+brain.">Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain.</a> Nature. 445 (7124), 168-176 (2007).</li><li>Berger, R. D., Akselrodv, S., Gordon, D., Cohen, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Efficient+Algorithm+for+Spectral+Analysis+of+Heart+Rate+Variability.">An Efficient Algorithm for Spectral Analysis of Heart Rate Variability.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 33 (9), 900-904 (1986).</li><li>Pan, J., Tompkins, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Real-Time+QRS+Detection+Algorithm.">A Real-Time QRS Detection Algorithm.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 32 (3), 230-236 (1985).</li><li>Moody, G. B., Mark, R. G., Zoccola, A., Mantero, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivation+of+Respiratory+Signals+from+Multi-lead+ECGs.">Derivation of Respiratory Signals from Multi-lead ECGs.</a> Comput Cardiol. 12, 113-116 (1985).</li><li>Thongpang, S., Richner, T. J., Brodnick, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Micro-Electrocorticography+Platform+and+Deployment+Strategies+for+Chronic+BCI+Applications.">A Micro-Electrocorticography Platform and Deployment Strategies for Chronic BCI Applications.</a> Clin EEG Neurosci. 42 (4), 259-265 (2011).</li><li>Laird, H. E. I., Hermansen, J. E., Huxtable, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+electrode-cannula+unit+for+intracerebral+electrical+stimulation,+EEG+recording+and+drug+administration+in+small+animals.">An electrode-cannula unit for intracerebral electrical stimulation, EEG recording and drug administration in small animals.</a> Pharmacolgy Biochem Behav. 10 (2), 429-431 (1979).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

La costruzione a basso costo e gradini chirurgiche necessarie per raggiungere correttamente un canale 26, ad alta densità EEG montaggio in un mouse è descritto. La corretta contatto elettrodo epidurale è fondamentale per l&#39;acquisizione di segnali EEG di qualità in questo sistema. Due passaggi all&#39;interno l&#39;indirizzo del protocollo questo problema: pin taglio per abbinare contorno del cervello, e copricapo l&#39;impianto prima del rinforzo acrilico. È importante non tagliare un perno troppo breve durante la fase di costruzione. Quando impiantare le testate, è indispensabile per controllare la posizione del perno prima del rinforzo acrilico finale. Un modo per confermare il corretto contatto elettrodo è attraverso test di impedenza. Apparentemente, impedenze di 5-10 kΩ suggeriscono il corretto posizionamento epidurale. 26 &#160; misure di impedenza dimostrano la durata delle testate &quot;, come valori di impedenza degli elettrodi sono stabili all&#39;interno di questo intervallo 5-10 kΩ per almeno 4 mesi dopo l&#39;impianto. L&#39;altropasso essenziale consiste allineando i perni EMG con le due posteriori-la maggior parte delle righe del 2 x 7 EEG mattoni. Questo è fondamentale per il collegamento adattatore, come EMG disallineato e perni EEG si tradurrà in una incapacità di collegare l&#39;adattatore o pin adattatore piegati. Un importante vantaggio di questo sistema di acquisizione è la facilità di modificare la forma della matrice di elettrodi per ottimizzare svariate esigenze sperimentali. accordi di elettrodi su misura che rispondano perfettamente per esperimenti specifici possono essere facilmente creati. Personalizzazione per esperimenti specifici potrebbe potenzialmente combinare EEG con cannula per la consegna della droga diretto per farmacologico combinato, elettroencefalografico e studi comportamentali. 27 Divise adattatori, e le procedure chirurgiche sono facilmente su misura per un ampio numero di studi, quando seguendo i metodi descritti nel protocollo di cui sopra . Un secondo importante vantaggio di questo sistema di acquisizione è il suo basso costo. Attualmente, questo sistema di acquisizione puòrecord di 128 canali di ingresso su un massimo di 4 cavi separati, permettendo registrazioni simultanee da 4 topi o se lo si desidera, i ratti con griglie maggiore densità. Tale espansione richiederebbe solo cavi aggiuntivi e adattatori. Questo approccio alla acquisizione EEG ad alta densità Indirizzi inconvenienti di altri metodi di acquisizione EEG ad alta densità nei topi. Il sistema descritto in questo lavoro è comodamente costruito con materiali semplici e utilizza hardware open source e software che è poco costoso e stabile, permette misurazioni ripetute nello stesso animale per mesi, senza impedire il movimento durante un esperimento, e non richiede topi essere anestetizzati per la registrazione. Le limitazioni di questo sistema è che esso è stato convalidato solo fino ad oggi nei topi che pesano 20 grammi o più, e sono più vecchi di 12 settimane. topi più piccole o più giovani possono avere difficoltà con l&#39;impianto testata. Una limitazione secondario di questo metodo è l&#39;incapacità di controllare con precisione la profondità dell&#39;elettrodo dopo headpIECE fabbricazione. Tuttavia, questa stessa limitazione si applica agli elettrodi vite EEG tradizionali poiché non vi è alcun modo di conoscere esattamente la profondità di avvitamento pre-mortem rispetto alla superficie corticale. Risoluzione dei problemi per questo metodo in genere comporta correttamente la schermatura segnale interferente dal mouse quando legato al fine di ottenere il segnale privo di rumore. array EEG ad alta densità sono essenziali per le complesse analisi spazio-temporali di dati EEG che sono la nuova normalità nella moderna interpretazione EEG. Mentre la distribuzione spaziale di un potenziale evocato visivo è illustrato, i dati acquisiti con questo sistema possono essere analizzati utilizzando tecniche di imaging fonte elettrica e le misure di connettività neuronali. Una riduzione del 60% al 70% della superficie di contatto tra questi gli elettrodi rispetto ai contatti a vite tradizionali consente più precisa localizzazione del segnale, come mostrato in Figura 4. Impiegando alta densità tecniche analitiche in topi geneticamente modificati, seguendo Pharmacolintervento ogical, o in animali con patologia intrinseca, quali disturbi convulsivi possono aiutare a discernere i meccanismi che generano specifici oscillazioni corticali, localizzare le sorgenti di ERP e EP, e rivelare proprietà di rete su larga scala. Con migliori sistemi umani di parallelismo, questo approccio migliorerà piccoli modelli animali di neurofisiologia umana e neuropatologia, fornendo più facile trasformazione di scoperte fatte in modelli di roditori di rilevanza scientifica e clinica nell&#39;uomo.

attività neuronale può essere registrato extracellulare con diversi livelli di granularità da microscopiche (singoli potenziali d&#39;azione) per mesoscopiche (potenziali di campo locale) a macroscopica (elettroencefalogramma). Queste tracce di onde cerebrali sono classicamente analizzati nel dominio della frequenza per caratterizzare comportamentali, neurofisiologici, o stati elettrofisiologiche. Questo può essere fatto con un unico biopotenziale, 4 ma le registrazioni densità EEG sparse non può risolvere la componente spaziale di attività neuronale. Moderna analisi elettroencefalogramma si basa su più di elettrodi per la produzione di mappe dettagliate della distribuzione spazio-temporale delle attività corticale al fine di correlare l&#39;attività con le condizioni psicologiche specifiche e processi fisiologici. 5-7 due delle categorie più comunemente usati di analisi impongano montaggi EEG ad alta densità sono Imaging Source elettrica e misure di connettività di rete neurale. 8-11 <p class="jove_content"&gt; Imaging Source elettrico comporta la localizzazione di regioni cerebrali funzionalmente attivi. mappatura topografica della matrice di elettrodi può visualizzare la densità di corrente della attività elettrica all&#39;interno del cervello durante il potenziale evento-correlato (ERP) e potenziali evocati (EPS). Localizzazione fonte elettrica è comunemente usato in entrambi gli studi sequestro così come nella distribuzione di energia analisi. 12-15 Dal EEG è ad alta risoluzione temporale, studi EEG consentire la valutazione in tempo reale di ERP e EP così come temporalmente precisa analisi post hoc. 3,11 , 12 L&#39;associazione di stati e funzioni cognitive con l&#39;interazione di oscillazioni visto sul elettroencefalogramma è l&#39;obiettivo finale delle varie misure di connettività di rete neurale. Numerosi studi hanno dimostrato la sincronizzazione e il blocco fase di oscillazioni tra le diverse regioni del cervello sono associati a specifici stati di eccitazione, l&#39;attenzione e l&#39;azione. 6,13,14,16-19 </sup&gt; Dimostrando tali associazioni dei segnali tra le regioni del cervello richiede array ad alta densità che consentono valutazioni di connettività di rete. localizzazione delle sorgenti e la rete analisi dei segnali EEG origine con studi negli esseri umani, ma le indagini la base neuronale per questi segnali necessariamente coinvolgono modelli animali, in quanto richiedono tecniche invasive che sono altrimenti impossibili negli esseri umani. Al fine di replicare tali analisi nei modelli di roditori, è necessario un metodo per l&#39;acquisizione di segnali EEG ad alta densità nel cervello di un roditore. Mentre altri gruppi hanno costruito array di microelettrodi ad alta densità per l&#39;uso nei topi, questi approcci sono di limitata disponibilità di ricercatori senza accesso alle strutture di nanofabbricazione, non sono abbastanza robusto per esperimenti ripetuti per un periodo prolungato di tempo, o sono limitate da utilizzare anestetizzato topi. 1-3,7 Un basso costo protocollo alternativo per la costruzione cronica ad alta densità, transcranica elettrodo ARRAy è dimostrata qui. L&#39;approccio acquisizione del segnale qui descritto non è limitato a EEG, ma include segnali elettromiografici (EMG). Acquisizione di segnali EMG può essere un approccio complementare per la definizione dello stato comportamento ed è particolarmente utile per gli studi di sonno. Questo approccio fornisce un intermedio tra costoso, ultra-alta densità griglie intracranici, e il numero di piombo limitati possibili con elettrodi a vite tradizionali che sono insufficienti per gli approcci di analisi avanzate. Il design casco è facilmente costruito e alla portata di studi ad alto rendimento. L&#39;utilizzo di questo sistema di acquisizione in collaborazione con assortiti tecniche di manipolazione genetica o farmacologici entro modelli di roditori possono aiutare a scoprire i meccanismi di generazione corticale oscillazione, divergenze di comportamento da vere differenze genotipiche, localizzazione fonte di ERP e EP, e la comunicazione di rete su larga scala.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1063">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:445px;">32 Channel RHD2132 amplifier headstage</td>
			<td style="width:225px;">Intan Technologies</td>
			<td style="width:145px;">C3314</td>
			<td style="width:248px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aquistion Board</td>
			<td>Open Ephys</td>
			<td>v2.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">100 Position Receptable Connector</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>ED85100-ND</td>
			<td>Headpiece</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetone (1L)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>179973-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Razor Blade (100pack)</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3962A4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Wire-Cutting Pliers</td>
			<td>MSC Industrial</td>
			<td align="right">321786</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-Part Epoxy</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>7605A18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PFA Coated Silver Wire (25ft)</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td align="right">787000</td>
			<td>EMG Wire</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CircuitWriter Pen</td>
			<td>MCM Electronics</td>
			<td>200-175</td>
			<td>Silver Applicator for Electrode Tips</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">36 Position Dual Row Male Nano-Miniature Connector</td>
			<td>Omnetics Connector Corporation</td>
			<td>A79028-001</td>
			<td>Headpiece to Amplifier Adapter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Conn Strip Header 2 x 50</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>ED83100-ND</td>
			<td>Headpiece to Amplifier Adapter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Clidox Base and Acitvator</td>
			<td>Pharmacal</td>
			<td>95120F &#38; 96120F</td>
			<td>Sterilant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane</td>
			<td>Priamal Enterprises Ltd</td>
			<td>66794-019-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Oxygen</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>OX USP300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Closed Loop Temperature Controller</td>
			<td>CWE Inc.&#160;</td>
			<td>08-130000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curved Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>14085-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.25% Bupivicaine Hydrochloride</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>0409-1159-02</td>
			<td>Local Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Meloxicam 5mg/mL</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td align="right">6451602845</td>
			<td>Pain/Inflammation Relief</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.9% Sodium Chloride</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>0409-4888-20</td>
			<td>Fluids</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cefazolin</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>0409-0806-01</td>
			<td>Antibacterial</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">No.11 Disposable Scapel (20 pk)</td>
			<td>Feather</td>
			<td>2975#11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micro Serrefines</td>
			<td>FST</td>
			<td>18052-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cotton Swabs (1000 pk)</td>
			<td>MSC Industrial</td>
			<td align="right">8749574</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.5mm Micro Drill Bit</td>
			<td>FST</td>
			<td>19007-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stereotaxic Drill</td>
			<td>Kopf</td>
			<td>Model 1471</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curved Forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methyl Methacrylate</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td align="right">525000</td>
			<td>Cement for headpiece</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methyl Methacrylate Crosslinking Compound</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td align="right">526000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curved Hemostats</td>
			<td>FST</td>
			<td>13003-10</td>
			<td>Aide in Adapter Connection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RHD2000 standard SPI interface cable (3ft)</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td>C3203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cantilever Arm</td>
			<td>Instech</td>
			<td>MCLA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micro Spatula (12 pk)</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>S50822</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital Soldering Station</td>
			<td>MCM Electronics</td>
			<td>21-10115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rosin Core Solder 60/40 Tin/Lead</td>
			<td>MCM Electronics</td>
			<td>21-1045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Color Craze Nail Polish with Hardeners (Nitrocellulose based)</td>
			<td>L.A. Colors</td>
			<td>CNP508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console</td>
			<td>Kopf</td>
			<td>Model 940</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-density electroencephalographic acquisition in a rodent model using low-cost and open-source resources

Avanzate tecniche di analisi elettroencefalografici che richiedono alta risoluzione spaziale, tra cui l&#39;imaging fonte elettrica e misure di connettività di rete, sono applicabili a una varietà crescente di domande nel campo delle neuroscienze. L&#39;esecuzione di questo tipo di analisi in un modello di roditore richiede una maggiore densità di elettrodi di elettrodi a vite tradizionali possono realizzare. Mentre esistono alta densità montaggi elettroencefalografici per i roditori, sono di limitata disponibilità di molti ricercatori, non sono abbastanza robusto per esperimenti ripetuti per un periodo prolungato di tempo, o sono limitate da utilizzare per roditori anestetizzati. 1-3 Una proposta di basso costo metodo per la costruzione di un bene durevole, alto-count, transcranica matrice di elettrodi, composto da testate bilateralmente impiantabili è indagato come un mezzo per eseguire avanzate elettroencefalogramma analisi nei topi o ratti. Procedure per la testata fabbricazione e chirurgica l&#39;impianto necessary per la produzione di elevato rapporto segnale a rumore, elettroencefalografico bassa impedenza e segnali elettromiografici sono presentati. Mentre la metodologia è utile in entrambi i ratti e topi, questo manoscritto si concentra sulla realizzazione più impegnativo per il cranio del mouse più piccolo. Liberamente topi in movimento sono legati solamente ai cavi tramite un adattatore comune durante la registrazione. Una versione di questo sistema di elettrodi che comprende 26 canali elettroencefalografici e 4 canali elettromiografici è descritto di seguito.

Dati campione registrati in un mouse muoversi liberamente impiantato con un EEG casco ad alta densità è mostrato in figura 3. Singole forme d&#39;onda EEG corrispondono al regime canale di mappatura mostrato in Figura 2. Esempi di cervicale e toracica EMG vengono inoltre visualizzati in figura 3. si noti che la registrazione toracica EMG contiene anche attività elettrica incorporato originari cuore del topo che diventa evidente quando un segnale differenziale tra i due fili EMG toracici (T) è calcolata. Con questa registrazione è anche possibile calcolare la frequenza cardiaca del topo misurando il tempo tra picchi QRS elettrocardiografici. 23-24 Analogamente, è possibile misurare la frequenza respiratoria del topo calcolando variabilità fasica del picco QRS come la cavità toracica si espande e contratti con ogni respiro. 25 Quindi, questa impostazione dei permessi per l&#39;acquisizione of polisonnografia murino. Inoltre, la configurazione consente mappatura corticale dei potenziali evocati visivi (Figura 4). Quando un impulso di 10 msec di luce viene consegnato solo per l&#39;occhio sinistro del mouse, le risposte classiche sono registrati nel controlaterale (ma non omolaterale) corteccia visiva primaria che sono seguiti da una risposta ritardata in controlaterale corteccia visiva secondaria. Il video integrato nella Figura 4 mostra il tempo variabile potenziali elettrici su tutta la superficie corticale insieme con grafici di attività nel V1 e V2 controlaterale. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> AP </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3.3 </td><td></td><td></td><td> 0 </td><td> 0 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 2 </td><td></td><td> 0.4 </td><td> 0.6 </td><td> 0.6 </td><td> 0.4 </td><td></td&gt; </tr><tr><td> 0.7 </td><td></td><td> 0.6 </td><td> 0.9 </td><td> 0.9 </td><td> 0.6 </td><td></td></tr><tr><td> -0.6 </td><td></td><td> 0.9 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0.9 </td><td></td></tr><tr><td> -1.9 </td><td></td><td> 1 </td><td> 1.1 </td><td> 1.1 </td><td> 1 </td><td></td></tr><tr><td> -3.2 </td><td> 3 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> -4.5 </td><td> 3 </td><td> 0.7 </td><td> 0.7 </td><td> 0.7 </td><td> 0.7 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> ML </td><td></td><td> -2.3 </td><td> -1 </td><td> 1 </td><td> 2.3 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabella 1:. Pin Taglio Lunghezze Questa figura mostra le lunghezze taglio richiesti, in mm, per pin per il casco. Le lunghezze di pin rifilatura sono stati acquisiti da un atlante cervello di topo. After perni taglio, la testata corrisponde al profilo superficie del cervello. 20 pin EMG sono completamente tagliati fuori come i fili utilizzati per registrare il segnale EMG sono saldati sul stub perno. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig1.jpg" /> Figura 1:. Copricapo Componenti, intermedi passi della costruzione e corretto collegamento per la registrazione Questa figura mostra la materia prima utilizzata per creare copricapi. Partendo con un recipiente connettore 100 pin, vengono creati piccoli componenti 2 x 7 e 2 x 1. Si noti che nel componente 2 x 1, il bordo iniziale del 2 x 50 è intatto, che permette la costruzione casco coerente e consente a un adattatore per collegare a molti topi impiantati. Figura 1B e 1C presenta le materie prime necessarie per creare l&#39;adattatore dalla testata all&#39;amplificatore. 1B presenta l&#39;estremità testata dil&#39;adattatore che allo stesso modo viene tagliato per connettersi alla testata. Si noti che tale 2 x 1 ha di nuovo un bordo originale dal componente grezzo, garantendo la corretta connessione tra l&#39;adattatore e la testata. Figura 1C mostra l&#39;estremità dell&#39;adattatore che collega all&#39;amplificatore. Figura 1D mostra la incollato con resina epossidica 2 x 7 e 2 x 1 componenti lungo con fili EMG preparati per la registrazione del segnale. Figura 1E dimostra un copricapo completato. Figura 1F mostra un adattatore completato. la figura 1G mostra un corretto collegamento tra le testate e l&#39;adattatore. Infine, la Figura 1H mostra un mouse impiantato con adattatore collegato e l&#39;amplificatore. Il chip amplificatore è collegato ad un cavo di interfaccia che corre verso la scheda di acquisizione (non mostrato). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54908/54908fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig2.jpg" /> Figura 2:. Elettrodi Montaggio e copricapo completamente Costruito Questa figura mostra il posizionamento degli elettrodi rispetto al cervello di topo. posizioni elettrodi sono basate sulle coordinate stereotassica da Bregma. Coordinate per ogni elettrodo può essere trovato nel passo 4.8 del protocollo. colore elettrodi corrisponde alle regioni cerebrali sottostanti per ogni elettrodo. Bianco = frontale corteccia associativa (Fra), arancione = motoria primaria corteccia (M1), Rosa = corteccia motoria secondario (M2), verde scuro = primaria corteccia somatosensoriale, regione zampa anteriore (S1FL), Verde = primaria corteccia somatosensoriale, zona disgranulare (S1DZ ), Luce verde = corteccia somatosensoriale primaria, campo barile (S1BF), Giallo = mediale parietale corteccia associativa (MPTA), blu scuro = primaria corteccia visiva (V1), Light Blue = corteccia visiva secondaria, zona mediomedial (V2MM), nero = dy retrosplenialcorteccia sgranular (RSD). 20 comuni di riferimento / terra è mostrata come bene. Questo schema di riferimento minimizza artefatto respiratorio all&#39;interno del segnale grezzo. Numeri associati con ciascuno elettrodo forniscono una mappa canale per l&#39;intero array. Immagine modificata da Allen cervello di topo Atlas. 21,22 figura 2B mostra un copricapo completamente costruito in scala rispetto ad un centesimo. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54908/54908fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig3.jpg" /> Figura 3: EEG campione e EMG Tracce dall&#39;elettrodo Montage forme d&#39;onda elettrodi corrispondono alla mappatura dei canali mostrato nella Figura 1A.. Cervicale EMG (C) offre la possibilità di determinare il tono muscolare nucale (+). segnali EMG contengono anche cardiaci impulsi elettrici QRS(*). Barre di scala di 200 mV per ampiezza di traccia e 1 secondo per la durata di traccia vengono visualizzati. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54908/54908fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig4.jpg" /> Figura 4: distribuzione spaziale dei Evocati Visivi potenziale Distribuzione spaziale delle domande, previo potenziali evocati di un lampo di luce unilaterale somministrato solo per l&#39;occhio sinistro.. diagramma superiore rappresenta l&#39;EEG montaggio ad alta densità con ogni cerchio rappresenta un elettrodo. Variazione del colore nel tempo corrisponde alle variazioni di tensione nel corso del tempo per ogni rispettivo elettrodo. Al tempo = 0 msec, un impulso di luce 10 msec viene consegnato e rappresentato in figura centrale. grafica in basso illustra significa potenziali evocati tracce per controlaterale V1 e V2 EEG elettrodi (prove n = 108 EP). pul Lucese si verifica a 0 msec. Si noti che la corrispondente risposta potenziale evocato si osserva in V1 controlaterale (traccia nera), seguita da una latenza più evocato risposta potenziale nel V2 controlaterale (traccia rossa). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54908/Figure_4.mov" target="_blank">(Clic destro per il download).</a>

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High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

Ad alta densità elettroencefalografico Acquisizione in un modello di roditore Utilizzando risorse a basso costo e open-source

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

high-density-electroencephalographic-acquisition-rodent-model-using

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.7K Views.  University of Pennsylvania. Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

Video: High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

High Density Event-related Potential  Data Acquisition in Cognitive Neuroscience

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is currently the standard method of evaluating brain function in the field of Cognitive Neuroscience, in part because fMRI data acquisition and analysis techniques are readily available. Because fMRI has excellent spatial resolution but poor temporal resolution, this method can only be used to identify the spatial location of brain activity associated with a given cognitive process (and reveals virtually nothing about the time course of brain activity). By contrast, event-related potential (ERP) recording, a method that is used much less frequently than fMRI, has excellent temporal resolution and thus can track rapid temporal modulations in neural activity. Unfortunately, ERPs are under utilized in Cognitive Neuroscience because data acquisition techniques are not readily available and low density ERP recording has poor spatial resolution. In an effort to foster the increased use of ERPs in Cognitive Neuroscience, the present article details key techniques involved in high density ERP data acquisition. Critically, high density ERPs offer the promise of excellent temporal resolution and good spatial resolution (or excellent spatial resolution if coupled with fMRI), which is necessary to capture the spatial-temporal dynamics of human brain function.

Event-related potential (ERP) recording is under utilized in Cognitive Neuroscience because data acquisition techniques are not readily available and this method often has poor spatial resolution. To foster the increased use of ERPs in Cognitive Neuroscience, the present article details key techniques involved in high density ERP data acquisition.

Ad alta densità di eventi legati potenziale acquisizione dei dati in Neuroscienze Cognitive

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is currently the standard method of evaluating brain function in the field of Cognitive Neuroscience, in part ...

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Neuroscienze

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a noninvasive brain monitoring tool in cognitive neuroscience as well as a diagnostic tool for epilepsy and sleep disorders in neurology. However, the underlying mechanism of EEG rhythm generation is still under the veil. Recently introduced polyimide-based microelectrode (PBM-array) for high resolution mouse EEG1 is one of the trials to answer the neurophysiological questions on EEG signals based on a rich genetic resource that the mouse model contains for the analysis of complex EEG generation process. This application of nanofabricated PBM-array to mouse skull is an efficient tool for collecting large-scale brain activity of transgenic mice and accommodates to identify the neural correlates to certain EEG rhythms in conjunction with behavior. However its ultra-thin thickness and bifurcated structure cause a trouble in handling and implantation of PBM-array. In the presented video, the preparation and surgery steps for the implantation of PBM-array on a mouse skull are described step by step. Handling and surgery tips to help researchers succeed in implantation are also provided.

In this article, we described the surgery procedure and handling tips for implantation of ultra-thin polyimide-based microelectrode array (PBM-array) on the mouse skull for acquisition of high-density encephalography (EEG) in a mouse model.

Le registrazioni EEG ad alta densità dei Topi muoversi liberamente utilizzando Polyimide a base di microelettrodi

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

A Low Cost Setup for Behavioral Audiometry in Rodents

In auditory animal research it is crucial to have precise information about basic hearing parameters of the animal subjects that are involved in the experiments. Such parameters may be physiological response characteristics of the auditory pathway, e.g. via brainstem audiometry (BERA). But these methods allow only indirect and uncertain extrapolations about the auditory percept that corresponds to these physiological parameters. To assess the perceptual level of hearing, behavioral methods have to be used. A potential problem with the use of behavioral methods for the description of perception in animal models is the fact that most of these methods involve some kind of learning paradigm before the subjects can be behaviorally tested, e.g. animals may have to learn to press a lever in response to a sound. As these learning paradigms change perception itself 1,2 they consequently will influence any result about perception obtained with these methods and therefore have to be interpreted with caution. Exceptions are paradigms that make use of reflex responses, because here no learning paradigms have to be carried out prior to perceptual testing. One such reflex response is the acoustic startle response (ASR) that can highly reproducibly be elicited with unexpected loud sounds in na&iuml;ve animals. This ASR in turn can be influenced by preceding sounds depending on the perceptibility of this preceding stimulus: Sounds well above hearing threshold will completely inhibit the amplitude of the ASR; sounds close to threshold will only slightly inhibit the ASR. This phenomenon is called pre-pulse inhibition (PPI) 3,4, and the amount of PPI on the ASR gradually depends on the perceptibility of the pre-pulse. PPI of the ASR is therefore well suited to determine behavioral audiograms in na&iuml;ve, non-trained animals, to determine hearing impairments or even to detect possible subjective tinnitus percepts in these animals. In this paper we demonstrate the use of this method in a rodent model (cf. also ref. 5), the Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus), which is a well know model species for startle response research within the normal human hearing range (e.g. 6).

A fast and inexpensive method for the behavioral determination of hearing parameters like hearing thresholds, hearing impairments or phantom perceptions (subjective tinnitus) is described. It uses pre-pulse inhibition of the acoustic startle response and can be easily implemented in a personal computer using a programmable AD/DA-converter and a piezo sensor.

Un programma di installazione a basso costo per audiometria comportamentale nei roditori

In auditory animal research it is crucial to have precise information about basic hearing parameters of the animal subjects that are involved in the ...

Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (CNC) stereotaxic instrument for around $1,000 (excluding a drill), using industry standard stepper motors and CNC controlling software. Each axis has variable speed control and may be operated simultaneously or independently. The robot&#39;s flexibility and open coding system (g-code) make it capable of performing custom tasks that are not supported by commercial systems. Its applications include, but are not limited to, drilling holes, sharp edge craniotomies, skull thinning, and lowering electrodes or cannula. In order to expedite the writing of g-coding for simple surgeries, we have developed custom scripts that allow individuals to design a surgery with no knowledge of programming. However, for users to get the most out of the motorized stereotax, it would be beneficial to be knowledgeable in mathematical programming and G-Coding (simple programming for CNC machining).
The recommended drill speed is greater than 40,000 rpm. The stepper motor resolution is 1.8&#176;/Step, geared to 0.346&#176;/Step. A standard stereotax has a resolution of 2.88 &#956;m/step. The maximum recommended cutting speed is 500 &#956;m/sec. The maximum recommended jogging speed is 3,500 &#956;m/sec. The maximum recommended drill bit size is HP 2.

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (computer numeric controlled; CNC) stereotaxic instrument for around $1,000 (excluding a drill).

Costruire un Open-source Robotic Stereotassica Instrument

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (CNC) stereotaxic instrument for ...

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While these systems can provide a wealth of behavioral information, the cost and complexity of these systems can be prohibitive for many labs. We have developed a low-cost assay for measuring locomotive behavior and seizure movement in D. melanogaster. The system uses a web-cam to capture images that can be processed using a combination of inexpensive and free software to track the distance moved, the average velocity of movement and the duration of movement during a specified time-span. To demonstrate the utility of this system, we examined a group of D. melanogaster mutants, the Bang-sensitive (BS) paralytics, which are 3-10 times more susceptible to seizure-like activity (SLA) than wild type flies. Using this novel system, we were able to detect that the BS mutant bang senseless (bss) exhibits lower levels of exploratory locomotion in a novel environment than wild type flies. In addition, the system was used to identify that the drug metformin, which is commonly used to treat type II diabetes, reduces the intensity of SLA in the BS mutants.

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Using a webcam and a combination of free and inexpensive software programs, locomotive patterns in Drosophila melanogaster can be analyzed to detect differences in the speed, distance, and time of various motor activities.

Un metodo a basso costo per l&#39;analisi sequestro-come attività e il movimento in<em&gt; Drosophila</em

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing delivery of oxygen and nutrients. About half of the stroke survivors are left with some degree of disability. Innovative methodologies for restorative neurorehabilitation are urgently required to reduce long-term disability. The ability of the nervous system to reorganize its structure, function and connections as a response to intrinsic or extrinsic stimuli is called neuroplasticity. Neuroplasticity is involved in post-stroke functional disturbances, but also in rehabilitation. Beneficial neuroplastic changes may be facilitated with non-invasive electrotherapy, such as neuromuscular electrical stimulation (NMES) and sensory electrical stimulation (SES). NMES involves coordinated electrical stimulation of motor nerves and muscles to activate them with continuous short pulses of electrical current while SES involves stimulation of sensory nerves with electrical current resulting in sensations that vary from barely perceivable to highly unpleasant. Here, active cortical participation in rehabilitation procedures may be facilitated by driving the non-invasive electrotherapy with biosignals (electromyogram (EMG), electroencephalogram (EEG), electrooculogram (EOG)) that represent simultaneous active perception and volitional effort. To achieve this in a resource-poor setting, e.g., in low- and middle-income countries, we present a low-cost human-machine-interface (HMI) by leveraging recent advances in off-the-shelf video game sensor technology. In this paper, we discuss the open-source software interface that integrates low-cost off-the-shelf sensors for visual-auditory biofeedback with non-invasive electrotherapy to assist postural control during balance rehabilitation. We demonstrate the proof-of-concept on healthy volunteers.

A novel low-cost human-machine interface for interactive post-stroke balance rehabilitation system is presented in this article. The system integrates off-the-shelf low-cost sensors towards volitionally driven electrotherapy paradigm. The proof-of-concept software interface is demonstrated on healthy volunteers.

Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

Computer-based Multitaper Spectrogram Program for Electroencephalographic Data

Current web resources provide limited, user friendly tools to compute spectrograms for visualizing and quantifying electroencephalographic (EEG) data. This paper describes a Windows-based, open source code for creating EEG multitaper spectrograms. The compiled program is accessible to Windows users without software licensing. For Macintosh users, the program is limited to those with a MATLAB software license. The program is illustrated via EEG spectrograms that vary as a function of states of sleep and wakefulness, and opiate-induced alterations in those states. The EEGs of C57BL/6J mice were wirelessly recorded for 4 h after intraperitoneal injection of saline (vehicle control) and antinociceptive doses of morphine, buprenorphine, and fentanyl. Spectrograms showed that buprenorphine and morphine caused similar changes in EEG power at 1&#8722;3 Hz and 8&#8722;9 Hz. Spectrograms after administration of fentanyl revealed maximal average power bands at 3 Hz and 7 Hz. The spectrograms unmasked differential opiate effects on EEG frequency and power. These computer-based methods are generalizable across drug classes and can be readily modified to quantify and display a wide range of rhythmic biological signals.

This protocol provides an open source, compiled MATLAB program that generates multitaper spectrograms for electroencephalographic data.

Programma spettrogramma multitaper basato su computer per dati elettroencefalografici

Current web resources provide limited, user friendly tools to compute spectrograms for visualizing and quantifying electroencephalographic (EEG) data. ...

Social Isolation Model: A Noninvasive Rodent Model of Stress and Anxiety

Anxiety disorders are one of the leading causes of disability in the United States (US). Current treatments are not always effective and less than 50% of patients achieve full remission. A critical step in developing a novel anxiolytic is to develop and utilize an animal model, such as mice, to study pathological changes and test drug target(s), efficacy, and safety. Current approaches include genetic manipulation, chronic administration of anxiety-inducing molecules, or the administration of environmental stress. These methods, however, may not realistically reflect anxiety induced throughout daily life. This protocol describes a novel anxiety model, which mimics the intentional or unintentional patterns of social isolation in modern life. The social isolation-induced anxiety model minimizes perceived distractions and invasiveness and utilizes wild type C57BL/6 mice. In this protocol, 6- to 8-week-old mice (male and female) are singly housed in opaque cages to visually block the external environment, such as neighboring mice, for 4 weeks. No environmental enrichments (such as toys) are provided, bedding material is reduced by 50%, any treatment of drug is administered as an agar form, and the exposure/handling of the mice is minimized. Socially isolated mice generated using this protocol exhibit greater anxiety-like behavior, aggression,&#160;as well as decreased cognition.

Presented here is a social isolation (SI)-induced anxiety mouse model that utilizes wild type C56BL/6J mice to induce stress and anxiety-like behavior with minimal handling and no invasive procedures. This model reflects modern life patterns of social isolation and is ideal for studying anxiety and related disorders.

Modello di isolamento sociale: un modello non invasivo di roditori di stress e ansia

Anxiety disorders are one of the leading causes of disability in the United States (US). Current treatments are not always effective and less than 50% of ...

An Open-Source Virtual Reality System for the Measurement of Spatial Learning in Head-Restrained Mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and optical imaging tools while delivering precise sensory stimuli to a behaving animal. Recently, human and rodent studies using virtual reality (VR) environments have shown VR to be an important tool for uncovering the neural mechanisms underlying spatial learning in the hippocampus and cortex, due to the extremely precise control over parameters such as spatial and contextual cues. Setting up virtual environments for rodent spatial behaviors can, however, be costly and require an extensive background in engineering and computer programming. Here, we present a simple yet powerful system based upon inexpensive, modular, open-source hardware and software that enables researchers to study spatial learning in head-restrained mice using a VR environment. This system uses coupled microcontrollers to measure locomotion and deliver behavioral stimuli while head-restrained mice run on a wheel in concert with a virtual linear track environment rendered by a graphical software package running on a single-board computer. The emphasis on distributed processing allows researchers to design flexible, modular systems to elicit and measure complex spatial behaviors in mice in order to determine the connection between neural circuit activity and spatial learning in the mammalian brain.

Here, we present a simplified open-source hardware and software setup for investigating mouse spatial learning using virtual reality (VR). This system displays a virtual linear track to a head-restrained mouse running on a wheel by utilizing a network of microcontrollers and a single-board computer running an easy-to-use Python graphical software package.

Un sistema di realtà virtuale open source per la misurazione dell'apprendimento spaziale in topi con la testa trattenuta

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and ...

Open-Source Real-Time Closed-Loop Electrical Threshold Tracking for Translational Pain Research

Nociceptors are a class of primary afferent neurons that signal potentially harmful noxious stimuli. An increase in nociceptor excitability occurs in acute and chronic pain conditions. This produces abnormal ongoing activity or reduced activation thresholds to noxious stimuli. Identifying the cause of this increased excitability is required for the development and validation of mechanism-based treatments. Single-neuron electrical threshold tracking can quantify nociceptor excitability. Therefore, we have developed an application to allow such measurements and demonstrate its use in humans and rodents. APTrack provides real-time data visualization and action potential identification using a temporal raster plot. Algorithms detect action potentials by threshold crossing and monitor their latency after electrical stimulation. The plugin then modulates the electrical stimulation amplitude using an up-down method to estimate the electrical threshold of the nociceptors. The software was built upon the Open Ephys system (V0.54) and coded in C++ using the JUCE framework. It runs on Windows, Linux, and Mac operating systems. The open-source code is available (<a data-saferedirecturl="https://www.google.com/url?q=https://github.com/Microneurography/APTrack&amp;source=gmail&amp;ust=1680789829274000&amp;usg=AOvVaw0nMk9J_EI2jUn8SlmC5JJm" href="https://github.com/Microneurography/APTrack" target="_blank">https://github.com/Microneurography/APTrack</a>). The electrophysiological recordings were taken from nociceptors in both a mouse skin-nerve preparation using the teased fiber method in the saphenous nerve and in healthy human volunteers using microneurography in the superficial peroneal nerve. Nociceptors were classified by their response to thermal and mechanical stimuli, as well as by monitoring the activity-dependent slowing of the conduction velocity. The software facilitated the experiment by simplifying the action potential identification through the temporal raster plot. We demonstrate real-time closed-loop electrical threshold tracking of single-neuron action potentials during&#160;in vivo&#160;human microneurography, for the first time, and during&#160;ex vivo&#160;mouse electrophysiological recordings of C-fibers and A&#948;-fibers. We establish proof of principle by showing that the electrical threshold of a human heat-sensitive C-fiber nociceptor is reduced by heating the receptive field. This plugin enables the electrical threshold tracking of single-neuron action potentials and allows the quantification of changes in nociceptor excitability.

APTrack is a software plugin developed for the Open Ephys platform that enables real-time data visualization and the closed-loop electrical threshold tracking of neuronal action potentials. We have successfully used this in microneurography for human C-fiber nociceptors and mouse C-fiber and A&#948;-fiber nociceptors.

Monitoraggio della soglia elettrica a circuito chiuso in tempo reale open source per la ricerca traslazionale del dolore

Nociceptors are a class of primary afferent neurons that signal potentially harmful noxious stimuli. An increase in nociceptor excitability occurs in ...