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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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cognitive+Correlates+of+Human+Brain+Oscillations.">The Cognitive Correlates of Human Brain Oscillations.</a> J Neurosci. 26 (6), 1669-1672 (2006).</li><li>Olejniczak, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiologic+basis+of+the+EEG.">Neurophysiologic basis of the EEG.</a> J Clin Neurophysiol. 23 (3), 186-189 (2006).</li><li>Thut, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+Brain+Oscillations+to+Drive+Brain+Function.">Modulating Brain Oscillations to Drive Brain Function.</a> PLoS Biol. 12 (12), 1-4 (2014).</li><li>Buzs&#225;ki, G., Draguhn, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+Oscillations+in+Cortical+Networks.">Neuronal Oscillations in Cortical Networks.</a> Science. 304, 1926-1929 (2004).</li><li>Crick, F., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+neurobiological+theory+of+consciousness.">Towards a neurobiological theory of consciousness.</a> Semin Neurosci. 2, 263-275 (1990).</li><li>Murakami, S., Okada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+principal+neocortical+neurons+to+magnetoencephalography+and+electroencephalography+signals.">Contributions of principal neocortical neurons to magnetoencephalography and electroencephalography signals.</a> J Physiol. 575 (3), 925-936 (2006).</li><li>Franklin, K. 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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.

Die Low-Cost-Konstruktion und chirurgische Schritte notwendig, um einen 26-Kanal-High-Density-EEG-Montage in einer Maus richtig erreichen beschrieben. Die richtige epidurale Elektrodenkontakt ist entscheidend Qualität EEG-Signale in diesem System zu erwerben. Zwei Schritte innerhalb der Protokolladresse dieser Ausgabe: Stift Trimmen Gehirn Kontur entsprechen, und Kopfstück Implantation vor Acryl Verstärkung. Es ist wichtig, nicht einen Stift zu kurz während der Bauphase zu schneiden. Wenn die Kopfbedeckungen implantieren, ist es zwingend notwendig, Stift Platzierung vor dem endgültigen Acryl Verstärkung zu überprüfen. Eine Möglichkeit, die richtige Elektrodenkontakt zu bestätigen ist durch Impedanzprüfung. Vordergründig Impedanzen von 5-10 kOhm vorschlagen richtige epidurale Platzierung. 26 &#160; Impedanzmessungen zeigen die Haltbarkeit der Kopfbedeckungen, als Elektrodenimpedanzwerte stabil sind innerhalb dieses 5-10 kOhm Bereich für mindestens 4 Monate nach der Implantation. Das anderewesentlicher Schritt beinhaltet mit den beiden hinteren äußersten Reihen der 2 x 7 EEG Ziegel die EMG Stifte ausrichten. Dies ist entscheidend für Adapteranschluss, wie falsch ausgerichtet EMG und EEG-Stifte in einer Unfähigkeit führen, den Adapter oder gebogen Adapterstifte zu verbinden. Ein wesentlicher Vorteil dieses Erfassungssystem ist die Leichtigkeit der die Form der Elektrodenanordnung, um Modifizierung variiert experimentellen Anforderungen zu optimieren. Customized Elektrodenanordnungen, die optimal geeignet für spezielle Experimente werden kann leicht erstellt. Anpassung für spezielle Experimente könnten möglicherweise EEG kombinieren mit Kanüle zur gezielten Arzneimittelabgabe für die kombinierte pharmakologische, electroencephalographic und Verhaltensstudien. 27 Kopfbedeckungen, Adapter und chirurgische Eingriffe sind leicht auf eine große Anzahl von Studien zugeschnitten , wenn im Anschluss an die im Protokoll oben beschriebenen Verfahren . Ein zweiter großer Vorteil dieses Erfassungssystems ist seine niedrigen Kosten. Derzeit kann dieses ErfassungssystemRekord 128 Eingangskanäle auf bis zu 4 separate Kabel, ermöglicht die gleichzeitige Aufnahmen von 4 Mäusen oder wenn mit höherer Dichte Gittern gewünscht, Ratten. Eine solche Erweiterung würde zusätzliche Kabel und Adapter nur benötigen. Dieser Ansatz zur High-Density-EEG Erwerb Adressen Nachteile anderer hoher Dichte EEG Erfassungsmethoden bei Mäusen. Das System in dieser Arbeit beschrieben ist handlich mit einfachen Materialien hergestellt und verwendet Open-Source-Hardware und Software, die kostengünstig und stabil ist, kann für wiederholte Messungen im gleichen Tier über Monate, erlaubt eine freie Bewegung während eines Experiments, und nicht Mäuse erfordern zu sein narkotisiert für die Aufnahme. Beschränkungen dieses Systems sind, dass es bisher nur in den Mäusen bestätigt worden, die 20 g oder mehr wiegen, und die älter als 12 Wochen. Kleinere oder jüngere Mäuse haben Schwierigkeiten mit dem Kopfstück der Implantation kann. Eine zweite Einschränkung dieser Methode ist die Unfähigkeit, präzise Elektrodentiefe zu steuern, nachdem headpIECE Fertigung. Allerdings gilt diese gleiche Einschränkung zu herkömmlichen Schrauben EEG-Elektroden, da es keine Möglichkeit gibt gerade die Pre-mortem Einschraubtiefe relativ zu der kortikalen Oberfläche zu kennen. Fehlerbehebung für dieses Verfahren beinhaltet typischerweise richtig Störsignal von der Maus Abschirmung, wenn um gefesselte rauschfreies Signal zu erhalten. High-Density-EEG-Arrays sind von wesentlicher Bedeutung für die komplexen Raum-Zeit-Analyse von EEG-Daten, die die neue Normalität in der modernen EEG Interpretation sind. Während die räumliche Verteilung eines visuell evozierten Potential dargestellt ist, dieses System erfassten Daten verwenden, können unter Verwendung von elektrischen Quelle Bildgebungstechniken analysiert und neuronale Vernetzungsmaßnahmen. A 60% bis 70% Reduktion der Kontaktfläche zwischen diesen Elektrodenstifte gegenüber herkömmlichen Schrauben Kontakte ermöglicht eine präzisere Signallokalisierung, wie in Figur 4 gezeigt. Hoher Dichte analytische Techniken in genetisch veränderten Mäusen verwendet wird , folgende Pharmacollogische Intervention oder bei Tieren mit intrinsischer Pathologie wie Anfallsleiden helfen, die Mechanismen zu erzeugen spezifischen kortikalen Schwingungen erkennen können, lokalisieren Quellen von ERPs und EPs und zeigen groß angelegte Netzwerk-Eigenschaften. Durch die bessere Parallelisierung menschlichen Systemen wird dieser Ansatz kleine Tiermodelle der menschlichen Neurophysiologie verbessern und Neuropathologie, die Bereitstellung einfacher Übersetzung von Entdeckungen in Nagetiermodellen für die wissenschaftliche und klinische Relevanz beim Menschen.

Neuronale Aktivität kann mit verschiedenen Ebenen der Granularität von mikroskopischen (individuelle Aktionspotentiale) aufgezeichnet extrazellulär werden, um mesoskopischen (lokale Feldpotentiale) bis hin zu makroskopischen (Elektroenzephalogramm). Diese Gehirnwellen-Spuren sind klassisch im Frequenzbereich analysiert, um Verhaltens-, neurophysiologischen oder elektro Zustände charakterisieren. Dies kann mit einem einzigen Biopotential, 4 aber sparse Dichte EEG - Aufzeichnungen durchgeführt werden kann die räumliche Komponente neuronaler Aktivität lösen. Moderne Elektroenzephalogramm Analyse stützt sich auf mehrere Elektroden detaillierte Karten von räumlich - zeitlichen Verteilung der kortikalen Aktivität zu produzieren , um diese Tätigkeit mit bestimmten psychologischen Bedingungen und physiologischen Prozesse zu korrelieren. 5-7 Zwei der häufigsten verwendeten Analysekategorien , die hohe Dichte EEG - Montagen sind elektrische Quelle Bildgebung und neuronale Netzwerk - Konnektivität Maßnahmen. 8-11 <p class="jove_content"&gt; Elektrische Quelle Bildgebung umfasst die Lokalisierung von funktionell aktiven Hirnregionen. Topographische Aufnahme der Elektrodenanordnung kann innerhalb des Gehirns während der evozierten Potenziale (EKP) und evozierte Potentiale (EP), um die Stromquellendichte der elektrischen Aktivität zu visualisieren. Elektrische Quellenlokalisierung in beiden Anfalls Studien sowie in der Energieverteilung analysiert häufig verwendet. 12-15 Da EEG hohe zeitliche Auflösung hat, EEG - Studien Echtzeitauswertung von ERPs erlauben und EPs sowie zeitlich präzise Post - hoc - Analyse. 3,11 12 Verknüpfen von kognitiven Zuständen und Funktionen mit dem Zusammenspiel von Schwingungen auf das Elektroenzephalogramm gesehen ist das ultimative Ziel der verschiedenen Maßnahmen der neuronalen Netzwerk-Konnektivität. Zahlreiche Studien haben die Synchronisierung und Phasenverriegelung von Schwingungen zwischen verschiedenen Gehirnregionen mit bestimmten Zuständen der Erregung, Aufmerksamkeit und Aktion zugeordnet werden angezeigt. 6,13,14,16-19 </sup&gt; Solche Signal Assoziationen zwischen Hirnregionen Demonstrieren erfordert Arrays mit hoher Dichte, die Beurteilung der Netzwerkverbindung ermöglichen. Quelle Lokalisierung und Netzwerkanalysen von EEG-Signalen mit Studien am Menschen stammen, aber Untersuchungen über die neuronalen Grundlagen für diese Signale notwendigerweise Tiermodelle einzubinden, da sie invasive Techniken erfordern, die sonst unmöglich sind beim Menschen. Um diese Analysen in Nagetiermodellen wird ein Verfahren zur Erfassung hoher Dichte EEG-Signale in ein Nagetier Gehirn zu replizieren benötigt. Während andere Gruppen hochdichte Mikroelektroden-Arrays für die in Mäusen Gebrauch konstruiert haben, sind solche Ansätze der begrenzten Verfügbarkeit der Forscher ohne Zugang zu nanofabrication Einrichtungen sind nicht robust genug für wiederholte Versuche über einen längeren Zeitraum oder in anästhesierten verwenden begrenzt Mäuse. 1-3,7 Eine kostengünstige Alternative Protokoll für chronische hoher Dichte Konstruktion, transkranielle Elektrode array ist hier gezeigt. Die Signalerfassung hier beschriebene Ansatz ist nicht auf EEG beschränkt, sondern umfasst elektromyographische (EMG) Signale. Erwerb von EMG-Signale kann ein komplementärer Ansatz für die Definition Verhaltenszustand und ist besonders nützlich für Schlafstudien. Dieser Ansatz bietet eine Zwischen zwischen teuren, ultra-hoher Dichte intrakraniellen Gitter und die begrenzten Bleizahlen möglich mit herkömmlichen Schraubenelektroden, die für erweiterte Analyseansätze unzureichend sind. Das Kopfstück-Design ist einfach aufgebaut und erschwinglich für Hochdurchsatz-Studien. Die Nutzung dieser Erfassungssystem in Verbindung mit verschiedenen genetischen oder pharmakologischen Manipulationstechniken in Nagetiermodellen helfen, die Mechanismen der kortikalen Schwingungserzeugung, Verhaltens Abweichungen von der wahren genotypische Unterschiede erkannt werden kann, Quellenlokalisierung von ERPs und EPs, und groß angelegte Netzwerk-Kommunikation.

<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

Erweiterte electroencephalographic Analysetechniken, die hohe räumliche Auflösung, einschließlich der elektrischen Quelle Bildgebung und Maßnahmen der Netzwerkkonnektivität, sind für eine wachsende Vielfalt von Fragen in den Neurowissenschaften. Die Durchführung dieser Arten von Analysen in einem Nagetiermodell erfordert eine höhere Elektrodendichte als herkömmliche Schrauben Elektroden erreichen können. Während höhere Dichte electroencephalographic montages für Nagetiere existieren, sind sie nur begrenzt verfügbar , um die meisten Forscher sind für wiederholte Versuche nicht robust genug , um über einen längeren Zeitraum oder in narkotisierten Nagetiere. 1-3 A vorgeschlagen Low-Cost zu verwenden begrenzt Verfahren zur Herstellung eines dauerhaften, High-count, transkranielle Elektrodenanordnung der Konstruktion von bilateral implantierbaren Kopfbedeckungen aus als Mittel untersucht fortgeschrittene Elektroenzephalogramm bei Mäusen oder Ratten-Analysen durchführen. Verfahren zur Herstellung Kopfbedeckung und der chirurgischen Implantation necessary hohes Signal-Rausch, niederohmigen electroencephalographic und elektromyographische Signale dargestellt werden zu produzieren. Während die Methodik in beiden Ratten und Mäusen nützlich ist, konzentriert sich dieses Manuskript auf die anspruchsvollere Implementierung für die kleineren Maus Schädel. Frei bewegliche Mäuse werden nur über einen gemeinsamen Adapter während der Aufnahme zu Kabel gebunden. Eine Version dieses Elektrodensystem, das 26 elektroenzephalographischen Kanäle und 4 elektromyographischen Kanäle enthält, ist unten beschrieben.

Beispieldaten in einer frei beweglichen Maus mit hoher Dichte EEG Kopfstück ist in Abbildung 3 gezeigt , implantiert aufgezeichnet. Individual EEG - Wellenformen an den Kanal-Zuordnungsschema in Abbildung 2 entsprechen. Beispiele für Hals- und Brust EMG sind ebenfalls in Abbildung 3 dargestellt. Beachten Sie, dass die Brust-EMG-Aufzeichnung auch eingebettete elektrische Aktivität enthält in die Maus des Herzens stammen, die, wenn ein Differenzsignal zwischen den beiden Brust-EMG Drähte (T) berechnet wird ohne weiteres ersichtlich wird. Mit dieser Aufnahme der Maus um die Herzfrequenz zu berechnen , indem die Zeit zwischen Elektrokardiographie QRS Spikes Messung 23-24 Ebenso ist es auch möglich ist., Es ist möglich , die Maus des Atmungsrate durch die Berechnung phasic Variabilität des QRS - Spitze zu messen , wie die Brusthöhle erweitert und Verträge mit jedem Atemzug. 25 Daher ist diese Einrichtung Genehmigungen für Erwerb of murine Polysomnographie. Darüber hinaus ermöglicht die Einrichtung kortikalen Abbildung visuell evozierten Potentiale (Abbildung 4). Wenn ein 10 msec Puls von Licht geliefert wird, nur das linke Auge des Maus, sind klassische Reaktionen in der kontralateralen aufgezeichnet (jedoch nicht ipsilateral) primären visuellen Kortex, die durch eine verzögerte Reaktion in kontralateralen sekundären visuellen Kortex folgt. Der Film eingebettet in Figur 4 zeigt die Zeit , über die gesamte kortikalen Oberfläche variierende elektrische Potentiale zusammen mit graphischen Darstellungen der Aktivität in kontralateralen V1 und V2. <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> Tabelle 1:. Pin Schnittlängen Diese Abbildung zeigt die erforderlichen Schnittlängen in mm pro Pin für den Kopfschmuck. Längen für Stift Trimmen wurden aus einer Maus Gehirnatlas erworben. After Trimmen Stifte, passt das Kopfstück , das Oberflächenprofil des Gehirns. 20 EMG Pins sind als die Drähte zur Aufzeichnung vollständig abgeschnitten EMG - Signal auf den Stiftstummel verlötet sind. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig1.jpg" /> Abb . 1: Überträger - Komponenten, Intermediate Konstruktionsschritte und richtige Verbindung für die Aufnahme Diese Abbildung zeigt den Rohstoff Kopfbedeckungen zu erstellen. Beginnend mit einer 100-Aufnahmeverbindungsstück, kleiner 2 x 7 und 2 x 1-Komponenten erstellt werden. Beachten Sie, dass in der 2 x 1 - Komponente, die ursprüngliche Kante der 2 x 50 intakt ist, die konsistent Kopfstück Konstruktion erlaubt und ermöglicht einen Adapter zu vielen implantierten Mäusen. 1B zu verbinden und die Rohstoffe 1C stellen notwendig , den Adapter zu schaffen , aus dem Kopfstück an den Verstärker. 1B zeigt das Kopfstück Endeder Adapter, der mit dem Kopfstück verbinden, wird abgehauen, in ähnlicher Weise. Beachten Sie, dass , dass 2 x 1 erneut eine ursprüngliche Kante aus dem Roh - Komponente hat, die richtige Verbindung zwischen dem Adapter zu gewährleisten und dem Kopfstück. 1C das Ende des Adapters zeigt, der mit dem Verstärker verbindet. 1D stellt die epoxiert 2 x 7 und 2 x 1 - Komponenten zusammen mit vorbereiteten EMG Drähte für die Signalaufzeichnung. 1E zeigt einen fertigen Kopfbedeckung. 1F zeigt einen fertigen Adapter. 1G zeigt eine richtige Verbindung zwischen den Kopfbedeckungen und den Adapter. Schließlich zeigt Figur 1H einen implantierten Maus mit angeschlossenem Adapter und Verstärker. Der Verstärkerchip an ein Schnittstellenkabel angeschlossen ist, der an die Erfassungskarte läuft (nicht dargestellt). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig2.jpg" /> Abbildung 2:. Die Elektrode Montage und Voll Konstruiert Kopfstück Diese Abbildung zeigt die Elektrodenplatzierung in Bezug auf Maushirn. Elektrodenstellen basieren auf stereotaxische Koordinaten Bregma. Koordinaten für jede Elektrode kann in Schritt 4.8 des Protokolls zu finden. Elektroden Farbe entspricht den zugrunde liegenden Hirnregionen für jede Elektrode. Weiß = frontalen Assoziationskortex (FRA), Orange = primären motorischen Kortex (M1), Rosa = Sekundär motorischen Kortex (M2), Dunkelgrün = primären somatosensorischen Kortex, forelimb Region (S1FL), Grün = primären somatosensorischen Kortex, dysgranular Zone (S1DZ ), Hellgrün = primären somatosensorischen Kortex, Lauffeld (S1BF), Gelb = medialen parietalen Assoziationskortex (MPTA), dunkelblau = primären visuellen Kortex (V1), Hellblau = sekundäre Sehrinde, mediomedial Bereich (V2MM), Schwarz = retrosplenialen dysgranular Kortex (RSD). 20 Gemeinsame Referenz / Grundstück wird ebenfalls gezeigt. Dieses Referenzsystem minimiert Atmungs Artefakt innerhalb des Rohsignals. mit jeder einzelnen Elektrode bieten eine Kanalkarte für das gesamte Array zugeordnet sind Zahlen. Bild geändert von Allen - Maus - Gehirn - Atlas. 21,22 2B zeigt eine vollständig aufgebaut Kopfstück in Bezug auf einen Cent zu skalieren. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig3.jpg" /> Abbildung 3: Beispiel - EEG und EMG Traces von der Elektrode Montage Elektrodenwellenformen entsprechen dem Kanalzuordnung in 1A gezeigt.. Cervical EMG (C) bietet die Möglichkeit, nuchae Muskeltonus zu bestimmen (+). EMG-Signale enthalten auch Herz-QRS elektrische Impulse(*). Maßstabsbalken von 200 &amp; mgr ; V für die Spuren Amplitude und 1 Sekunde für die Spuren Dauer angezeigt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54908/54908fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54908/54908fig4.jpg" /> Abbildung 4: Räumliche Verteilung von Visual evozierte Potentiale räumliche Verteilung der evozierte Potentiale folgende Anwendung eines einseitigen Lichtblitz nur auf dem linken Auge verabreicht.. Obere Diagramm zeigt die hochdichte Montage EEG wobei jeder Kreis eine Elektrode darstellt. Veränderung der Farbe im Laufe der Zeit entspricht, für jeden jeweiligen Elektroden Veränderungen über die Zeit an Spannung. Zum Zeitpunkt = 0 ms, 10 ms Lichtimpuls abgegeben wird und in der Mitte Abbildung dargestellt. Bottom Grafik zeigt evozierte Potentiale Spuren für kontralateralen V1 und V2 EEG-Elektroden bedeuten (n = 108 EP-Studien). Licht pulse tritt bei 0 ms. Beachten Sie, dass die entsprechende evozierte Potentiale Reaktion wird in kontralateralen V1 (schwarze Kurve) beobachtet, gefolgt von einer längeren Latenzzeit evozierte Potentiale Reaktion in kontralateralen V2 (rote Kurve). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54908/Figure_4.mov" target="_blank">(Rechtsklick zum 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.

Mit hoher Dichte Elektroenzephalographische Acquisition in einem Nagetiermodell unter Verwendung von Low-Cost-und Open-Source-Ressourcen

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

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.8K Aufrufe.  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.

Serie: 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.

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 ...

Forschung

Neurowissenschaften

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.

High-Density-EEG-Aufzeichnungen der sich frei bewegenden Mäusen mit Polyimid-Basis Mikroelektroden

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.

Ein Low-Cost-Setup für Verhaltensaudiometrie in Nagetiere

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).

Der Aufbau einer Open-Source Robotic stereotaktischen 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.

Ein Low-Cost-Methode für die Analyse von Beschlagnahme-ähnliche Aktivität und Bewegung 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.

Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Integration von Low-Cost-Sensoren mit einem Neuromuskuläre Elektrostimulation System zur 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 ...

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.

Computerbasiertes Multitaper-Spektrogrammprogramm für elektroenzephalographische Daten

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.

Soziales Isolationsmodell: Ein nichtinvasives Nagetiermodell für Stress und Angst

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.

Ein Open-Source-Virtual-Reality-System zur Messung des räumlichen Lernens bei kopfgebundenen Mäusen

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.

Open-Source-Echtzeit-Closed-Loop-Tracking des elektrischen Schwellenwerts für die translationale Schmerzforschung

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