自由移動マウスにおける集束超音波ニューロモデュレーションとファイバー測光の同時記録

私たちの研究室は、脳機能を研究し、脳障害に対処するための超音波ベースの技術のポイント応用に専念しています。私たちの現在の研究は、主に機能的超音波イメージングと集束超音波神経調節という2つの主要なエラーを中心に展開しています。超音波神経調節に焦点を当てることは、ヒトへの脳介入の潜在的なアプローチと考えられていますが、そのメカニズムは不明です。

最近、ファイバー検眼の統合と超音波神経調節への焦点は、さまざまな開発可能な領域で特定の神経タイプを調節するための効果的なパラメーターをスクリーニングするのに役立つことが承認されています。このプロトコルは、研究者の両方が、低侵襲のファイバー検眼技術を使用して、インプラントの下の神経活動の尺度としてカルシウム動態を捕捉することにより、麻酔または定位フレーム固定なしで自由に動くマウスで超音波変調神経活動を検出することを目的としています。これは、プローブ自体の培養音振動の潜在的な交絡効果を軽減します。

このプロトコルは、知覚、協調、および行動の研究に適しています。これにより、超音波神経調節の関与するマッチング酵素の調査と、脳障害を治療するための新しいパラメーター部位の開発が可能になります。まず、圧電プレートを準備します。

エポキシ銀ペーストを使用して、圧電プレートの両側にワイヤーを取り付けます。エポキシペーストが固まったら、マルチメータを使用してワイヤの両端の抵抗を測定し、抵抗がほぼゼロであることを確認します。次に、清潔なガラスシートの表面に両面テープの層を貼り付けます。

圧電プレートと銅リングをガラスシートにしっかりと接着します。圧電プレートの中央に外径3mmのポリプロピレンパイプを確実に挿入し、ガラスシートにしっかりと接着します。次に、準備したエポキシ樹脂接着剤を掃除機で吸い取ります。

使い捨ての注射器を使用してエポキシを抽出し、ゆっくりと銅リングに注入します。電子はんだごてを使用して、2本のワイヤの緩い端をバヨネットナットコネクタにはんだ付けします。ガラスシートを取り外した後、トランスデューサーの表面をアルコールで清掃します。

まず、ハイドロフォンとトランスデューサーを脱イオン水で満たされた水タンクに入れます。2Dスキャンを通じて焦点面の最大フィールドを発見します。次に、明確な最大値を持つ別の平面のフィールド最大値を特定します。

2つの最大値のX座標とY座標を比較した後、必要に応じてトランスデューサーの位置と向きを調整します。ハイドロフォンの先端をトランスデューサーの表面から1mmの位置に調整し、右端の中央に配置します。次に、スキャンプログラムを開始して、XC平面の自由音場をキャプチャします。

ハイドロフォンを Z 軸に沿って移動して、空間ピーク圧力に関連付けられた深さを決定します。その後、ハイドロフォンをXY平面でトランスデューサーの右下隅に移動します。電源を入れてスキャンプログラムを開始し、XY平面の自由音場をキャプチャします。

準備したマウスの頭蓋骨にトランスデューサーを配置した後、ハイドロフォンスキャンを通じてXY平面の経頭蓋音場でXCを取得します。圧力の振幅を読み取ります。3デシベルでの焦点寸法と経頭蓋音場内のXY平面とXC平面上の位置を読み取り、Amax、パルス持続時間、パルス繰り返し間隔、パルス列持続時間、エンベロープなどのパルスタイミングパラメータを報告します。

まず、フェーダーを使用して麻酔をかけた動物の頭の毛を切り取り、70%エタノールとポビドンヨードでその領域を消毒します。マウスを脳定位固定装置フレームの腹臥位に置きます。後頭骨から鼻骨の始まりまで、矢状縫合糸に沿って切開を行います。

半球を覆っている皮膚を取り除いたら、滅菌生理食塩水を使用して頭蓋骨を洗浄し、残っている骨膜を取り除きます。綿棒を使用して、露出した頭蓋骨に3%の過酸化水素を約2〜3秒間塗布して、微細孔を作成します。その後、滅菌生理食塩水で十分にすすぎ、その領域が完全に乾いていることを確認してください。

次に、直径0.6ミリメートルのバーホール開頭術を作成します。滅菌生理食塩水で破片を洗い流します。光ファイバーフェルールをプローブホルダーに挿入し、脳定位固定アームに接続します。

脳定位固定装置アームを使用して、インプラントを関心領域の真上に位置合わせし、関心領域に挿入します。次に、滅菌爪楊枝を使用して、準備された歯科用セメントの薄い層を頭蓋骨の上とインプラントの下部に広げます。プローブホルダーを慎重に取り外します。

ポリプロピレンパイプを準備し、その長さ全体にカットします。ピンセットを使用して、パイプをインプラントの底に取り付けます。歯科用セメント粉末をパイプに注いだ後、必要な液体を加え、歯科用セメントが固まるまで数分待ちます。

パイプの開口部を特定し、慎重にcl ピンセットを使用して取り外すためにそれを取り外します。歯科用セメント混合物を塗布する準備をした後、頭蓋骨全体に均一で薄い層が広がっていることを確認します。次に、3Dプリントされたリングに3つの穴を開けます。

ネジをそれぞれの穴に固定します。インプラントの上部を、事前に製造されたトランスデューサーの穴に挿入します。3Dプリントされたリングの内壁が滑らかであることを確認してください。

次に、マウスの頭蓋骨に配置されたトランスデューサーの周りに置きます。リングと頭蓋骨の間の接合部に歯科用セメントを塗布します。次に、歯科用セメントが固まるまで数分待ちます。

トランスデューサーを慎重に取り外し、ネジをしっかりと締めます。麻酔をかけたマウスを脳定位固定装置フレームに配置した後、インプラントの上面をアルコールで洗浄します。インプラントと3Dプリントリングの間のスペースに水とカップリング剤を注入します。

準備したトランスデューサーの中央に光ファイバーパッチコードを挿入します。次に、インプラントを光ファイバーパッチコードに接続します。トランスデューサーをその領域に慎重に挿入します。

次に、マウスをオープンフィールドに置き、ウェイクアップさせます。トランスデューサーを超音波励起システムに接続し、光ファイバーパッチコードを光ファイバー記録システムに接続します。超音波励起装置と光ファイバー記録システムの両方をアクティブにします。

光ファイバー信号は、集束超音波ニューロモデュレーション下で記録され、エンベロープはそれぞれ正方形と正弦波でした。方形信号は300ミリ秒続き、連続正弦波信号は471ミリ秒続きました。