[发明专利]大鼠初级听皮层微电极阵列植入固定手术方法

说明书

技术领域

本发明属于神经电生理学研究领域，具体涉及一种大鼠初级听觉皮层微电极阵列植入固定手术方法，以满足在大鼠自由活动状态下采集其听皮层神经元活动的需要。

背景技术

多通道在体记录技术能够在动物清醒、自由活动状态下，记录大脑局部区域群体神经元活动，是分析群体神经元在网络水平编码机制的有力工具，并且广泛应用于多种动物实验的多个脑区。而听觉皮层的多通道在体记录研究大多在狨猴等大型实验动物上开展，对于常用实验动物——大鼠等小型啮齿类动物，目前只开展了在麻醉状态下和被动听状态下（unanesthetized passively listening）群体神经元活动的研究，其中“被动听状态”指的是动物处于清醒状态，但被训练坐在固定装置中被动接收听刺激，而不是自由活动的behaving状态。而在研究高级中枢对听感觉信息的认知编码时，常需要考察中枢相关脑区对声刺激反应的动态变化，在这个意义上，动物behaving状态下感觉相关皮层群体神经元活动的研究对详细了解中枢感觉认知机制非常重要，而目前尚未见behaving状态下大鼠听皮层群体神经元活动的报道。原因在于大鼠等小型实验动物初级听皮层位于大脑颞侧，如果将植入微电极阵列直接固定在听皮层外的颞侧颅骨上，固定后的电极装置将会造成动物头部正常平衡状态的变化，这将影响动物的自由活动。因此，behaving 状态下大鼠听皮层植入、稳固携带微电极阵列是开展多通道在体记录研究的技术难题。

在体记录群体神经元活动的微电极阵列一般分为电极丝部分和电极连接器（connector，用来实现与记录仪器系统的对接）两部分。目前，新型微电极阵列上出现了电极丝着陆装置（landing），它与电极丝紧密封接，在动物头部固定电极时可先在landing周围封装牙科水泥，待第一次封装的牙科水泥完全凝固后，再在电极connector封装牙科水泥进行固定，这种方法可缓冲并减少connector插拔记录仪器系统前放（headstage）时对电极丝的震动，稳固电极丝。

针对behaving 状态下大鼠听皮层植入、稳固携带微电极阵列的技术难题，本发明对大鼠听皮层适用的微电极阵列进行了设计改造，再采用把微电极阵列的电极丝与电极connector双重异位固定的方法进行听皮层微电极阵列的植入固定，即将电极丝经电极landing固定在听皮层颞骨处，弯折电极丝阵列后把电极connector固定在顶骨上。该植入方法涉及小型实验动物听皮层适用的微电极阵列的设计、听皮层微电极阵列的固定方法等技术环节。

发明内容

本发明的目的是针对常用实验动物——大鼠等小型啮齿类动物，在自由活动状态下记录其听皮层群体神经元活动存在的微电极阵列植入固定技术难题，提出一种大鼠初级听皮层微电极阵列植入固定的手术方法。本发明提出的大鼠初级听皮层微电极阵列植入固定的手术方法，是通过把微电极阵列的电极丝部分与电极连接器部分双重异位固定，即将电极丝经电极着陆装置固定在听皮层颞骨处，然后弯折电极丝把电极连接器固定在顶骨上，完成听皮层微电极阵列的植入固定。该植入方法涉及小型实验动物听皮层适用的微电极阵列的设计、听皮层微电极阵列的植入固定方法等技术环节。

本发明方法具体是： 

通过把电极丝阵列与电极connector进行双重异位固定，即第一次固定将电极丝阵列经电极landing固定在听皮层颞骨处，第二次固定将电极丝阵列弯折后把电极connector固定在顶骨上。具体步骤如下：

1)大鼠脑外科手术：选取适当的大鼠，麻醉后使用立体定位仪固定，通过脑外科手术在大鼠头顶部前后纵向切开头顶部头皮，切口1cm，在切口后角垂直向左颞侧剪开头皮1cm，沿顶骨隆起和颞骨后缘钝性分离颞肌，结扎颞侧头皮、颞肌，暴露顶骨和左侧颞骨；使用1%双氧水清除顶部颅骨和颞骨外结缔组织，为后续使用牙科水泥固定电极准备骨表面。

2)旋入固定螺丝：共旋入六颗固定螺丝，其中在颞骨待开脑区的前后两侧各钻入一颗固定螺丝，顶骨钻入四颗固定螺丝，结合后续牙科水泥包埋电极阵列增加植入的稳固度。

3)在初级听皮层植入微电极阵列：根据大鼠脑图谱，使用微型牙科钻开颅暴露听皮层，除去硬脑膜，在微推进器推动下把微电极阵列插入听皮层。

4)微电极阵列植入后的第一次固定：微电极阵列植入后先滴加琼脂溶液覆盖听皮层表面，再分别使用医用胶（主要成分是ɑ-氰基丙烯酸正丁酯）和较稀的牙科水泥(见图2，dental acrylic layerⅠ)把电极landing和周围颞骨紧密固定在一起，完成微电极阵列植入后的第一次固定。