Summary
ここでは、レコード遠隔脳波に直接鎮静剤を使わない豚舎で豚を自由に移動からのプロトコルを提案、バースト典型的な脳波パターンを記録中にレム睡眠は、以外の主軸のようすることが可能。
Abstract
メソッドは、直接豚舎で豚を自由に移動から高品質脳波の記録を許可します。標準的な自己粘着ゲル電極との組み合わせで 1 ch 遠隔脳波システムを使用します。豚は、鎮静剤を使用せず落ち着いて。豚舎に彼らのリリース後、子豚は正常に動作-彼らは飲む、睡眠、兄弟と同じサイクルで。自分の睡眠段階は、脳波記録に使用されます。
Introduction
子豚は、神経科学1新興モデル システムです。橋渡し研究を強化するために、我々 は気ままな子豚2 (図 1および図 2) から非侵襲的、臨床脳波を記録する方法を発明しました。脳波、脳の成熟に関連する脳波パターンについての並進使用の 2 つの前提条件は、非侵襲的な方法論、臨床設定と鎮静剤や麻酔の禁欲に匹敵します。自己粘着性電極との組み合わせで 1 ch テレメトリー システム3その後約 5 分で修正できる、豚を処理プロシージャから迅速にリカバリし、餌や睡眠、その他の行動を同期させる豚と雌豚。
にもかかわらず、すでに鎮静動物4から非侵襲的な脳波を使用する試みがある、動物から脳波研究のほとんどを侵襲的アプローチを行っています。これらのメソッドは、炎症性プロセス注入電極5,6周りに関する副作用を持っている、ほとんどの場合、彼らは注入脳波システムの外部コンポーネントによる動物の社会的分離を必要と。したがって、これらのデータを臨床コンテキストの翻訳は難しいです。トランスレーショナル アプローチの必要性は、実際には、それはまだ知られていない臨床、非侵襲的な脳波7で「普通の」脳成熟皮質発育初期の表現方法によって明らかになっています。この知識のギャップは早産から脳波に関連付けられている技術的な課題による8の赤ちゃん。動物のモデル システムでは、ほとんどの動物は、人間の大脳皮質発達9と比較すると「早産脳」と生まれているので初期皮質発達のパターンいますアクセス。皮質の開発は、2種の保存されたパターンがある他に最近示されている preterm 赤ちゃんから脳波では、個々 の臨床結果を後の人生10,11時に予測できるも。ここで説明する方法は、大隅の並進の側面の便利です。
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Protocol
すべてのプロシージャ (#23177-07/G10-1-010/G 15-15-011) ローカル倫理委員会で承認された、欧州およびドイツの国民の規則 (欧州社会理事会指令、86/609/ECC が続いたTierschutzgesetz)。
すべての動物手術は医療センターのヨハネス ・ グーテンベルク大学マインツ アニマル ・ ケア委員会の規則に従って。
1. セットアップ
- 実験前に回線のノイズを確認し、アンテナとセットアップの適切な場所を見つけます。回線のノイズが 60 か 50 Hz の正弦波として表示されます。
注意: アンテナと送信機と受信機間の距離特にの配置は、システムの伝送強さによって決まります。ここで使用されるシステムは、調整可能です。それは比較的低消費電力、約 3 の m 伝送可能にされました。また、豚舎で金属フェンスできる信号を湿らせ、干渉を引き起こします。この場合、金属製のケージ内にアンテナを配置する必要です。 - ケーブル ドラムを使用して電源をセットアップします。使用されている特定のテレメトリ システムのラップトップ、レシーバー ユニット、アナログ-デジタル変換 (必要な場合) に接続します。
注: ここで使用される遠隔測定システムは、受信機にデジタル データを送信しました。これは、他のシステムの異なる場合があります。 - ミキシング ブロックと同様、電極、接着剤、綿棒とワイプを別のテーブルに配置します。
- 短いケーブルの電極を準備します。電極をカットし、動物のサイズに応じて、可能な限り短い長さを再度半田付け。ケーブル必要がありますデータの転送、遠隔の脳波ユニットと頭の上の目的の記録の位置を接続するのに十分な長さ。長すぎるケーブルを反跳し、皮膚接着剤シリコーン ・ エラストマーで覆われている必要があります。反跳する必要があります長いケーブルは、大きくて重いシリコーン修正パッチを作る。
2. 子豚
- 胸部、脚でつかんで子豚をキャッチします。それを保持し、排便や排尿に注意してください。
- 必要に応じて、番号を持つ子豚をマークします。
- タオルで子豚をラップします。子豚が静まるでしょう。子豚の過熱の注意してください。
- 体や前腕で片手で子豚を保持します。鼻を保持するために他の手を使用します。子豚の過熱に注意してください、それは正常な呼吸に無料かどうかを確認します。
3. 電極
- 電極を接続する 2 番目の人があります。
- 水やエタノールで汚れから肌をクリーンアップします。必要な場合は、頭部を剃る。
- 研磨の脳波ゲルと q-ティップ、死んだ皮膚細胞を削除します。その後研磨ジェルを取り外します。また、サンドペーパーを使用します。
- 目的の場所に自己粘着性の電極を修正します。(耳) 間小脳上接地電極を配置と鼻の上参照電極。目的の場所に記録電極を配置します。
注: この場合、単極記録だったため、実行参照は中立的な立場 (鼻部) に置かれました。ない標準化されたシステム利用できるある子豚の今まで。ここでは、頭頂部記録位置は、左右の脳半球に (目と耳) の間使用されました。 - テレメトリ ユニットにケーブルを接続します。ユニットの電源を入れます。テレメトリ システムの使用によってこれは磁気スイッチまたは無線周波数のウェイク アップ信号かもしれません。
- テレメトリ ユニットをカバーし、すべてのケーブル 2 成分皮膚接着シリコーンゴムを使用だけでなく、すべての電極 (材料の表を参照してください)。両方のコンポーネントの同量を混合することによって硬化時間が 1 分の目の範囲になり、まつげは、ゴムに覆われるべきであるないです。
- シリコーン ゴムが完全に硬化するまで待ちます。
- 豚小屋に戻って子豚を配置します。
- ピグレット (数分) の時間の長い期間にわたって不快の徴候を示しているかどうかを確認します。
4. 測定
- 通常の 30 後子豚が治りました (餌、遊んで、寝ている)、その兄弟とその動作を同期を開始するまでを待つ s (図 1)。
- 必要な場合は、睡眠段階を待ちます。録音時間は、特定の科学的問題に依存します。ここでは、10 分のレコーディング セッションが使用されました。
- テレメトリ ユニットは、他の 2 以上の子豚で覆われている、信号が受信機の低すぎる可能性があります。彼らは上に眠っている場合、子豚を離れて軽く押します。の種をまくに注意してくださいそれは積極的に反応する可能性があります。
- データ集録ソフトウェアが記録を開始 (材料の表を参照してください)。
5. 仕上げ加工
- (通常数時間) 記録をキャッチ後子豚再びとして記載されている手順 2 で。の種をまくに注意してくださいそれは積極的に反応する可能性があります。
- 1 つのエッジにシリコン ラバーをそっと持ち上げます。その後、電極およびテレメトリ ユニットを含むシリコーン ゴムのパッチ全体を削除します。子豚の目に注意します。
- 豚小屋に戻って子豚を配置します。
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Representative Results
関連付けられている、非-レム睡眠, スピンドル バーストや子豚 (図 1および図 2) を自由に移動するから、デルタのブラシのような典型的な脳波を記録することができました。代表的なパターンに興味を持っていた主の間にレム睡眠は、以外の非常に低振幅とレム様睡眠12の段階もされている (図 3) を記録しました。生理とレム睡眠の量は、種13によって異なります。数分の範囲で短いレム段階豚14の典型的であります。(母乳) (図 4) を給餌中に良好な記録品質が利用可能なも。動作を再生に関しては強い筋活動は、筋アイテムにつながるしかし、脳波のバンドを抽出するフィルターを設計されています。さらに可能な分析ツールは、パワー スペクトル密度の分析ツールとして、たとえば、ネットワークの活動に焦点を当てて計算位相-振幅カップリング。これらの分析ツールは、シングル チャンネル脳波とも使用できます。
図 1: 遠隔脳波システムと寝ている子豚。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 典型的な脳波パターンがその兄弟の横にある休憩、自由行動子豚の睡眠段階で記録。4 つのイベントは、ボックスで強調表示されます。左から右へ、最初のボックスは筋肉活動によって誘発される典型的なパターンを示しています。たとえば、高速ガンマ活動 (80 Hz) を超えるとバーストのような外観の多量によって特徴付けられる睡眠中にけいれんを短い。2 番目のボックスは、デルタ、シータとアルファの範囲で重畳活動活動によって特徴づけられるデルタ ブラシのようなエピソードを示しています。3 番目および 4 番目のボックスは、アルファ、ベータ、ガンマおよびバンドの周波数成分によって特徴付けられるガンマ バースト (睡眠紡錘状イベント) の短いエピソードを表示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 睡眠中のレム段階。最初と 2 番目のボックスは、徐波睡眠段階を表示します。3 番目のボックスは約 20 の低振幅脳波段階を示す期間で s。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 飲酒ピグレット (母乳) の 10 分脳波記録トレースします。100 後トラフ s は無線通信送信機と脳波記録システムの受信機との間の短い損失のため。その後、いくつかの筋肉や動きの人工物があります。筋肉の成果物は、非常に高いデルタ バンド振幅によって特徴付けられます。対照的に、脳波は振幅 (参照、たとえば、200 と 250 s 間) 波を高速に低速から力の漸進的な減少によって特徴付けられます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
プロトコルの重要なステップは、十分な皮膚の接触電極、特に接地電極低ノイズで安定した録音を達成するためにです。さらに、豚は非常に機敏なので、シリコーン ゴム電極とテレメトリ ユニットを保護するためにシステム全体をカバーすることが重要です。さらに、スラット床で安定に実験を行う場合は、小型のデバイスまたはコネクタに注意します。
自己粘着ゲル電極の不十分なグリップの場合可能な限り研磨クリームを削除しようとします。死んだ皮膚の外層を削除する別の方法は、サンドペーパーを使用しています。アルコールとの前処理が必須ではありません。汚い肌は、水で洗浄することができます。テレメトリ システムを修正する体二重シリコーンの代わりに石膏ストリップを使用しないでください。石膏ストリップ皮膚の炎症や不快感のある巨大な看板があります。そのような場合に非常に高速なシステムの子豚を取り除きます。
メソッドの制限は、ハイドロゲル電極の安定性です。録音品質の損失で、その結果、数時間後乾燥があります。さらに、すべての脳波技術と同様、強い動きが通常録音トレース (、図 4で見られる) の筋肉成果物に関連付けられて。また、アンテナの良い配置は貧しい受信信号から生じる成果物を減らすことが重要です。金属フェンスは、高周波干渉、シーケンス データの損失を引き起こすことも。この問題の解決策は、最適な位置で金属フェンス内アンテナを配置することです。アンテナの最適な位置は、試行錯誤によってフィールドにのみ評価できます。種をまくと他の子豚つながらない成果物、システム通常身に着けている豚は自分の頭を操作する他の豚を許可されていないため。これは他の種の異なる場合があります。
メソッドは、神経科学におけるトランスレーショナル アプローチでは特に重要です。この手法により、鎮静剤なしの非侵襲的な録音を使用することが可能です。結果の脳波は臨床設定に非常に似ています。技術は、動物のモデル システムによる早産の脳波成熟を特徴付けるための新しい可能性を開く可能性があります。以外は、この非侵襲的手法による脳皮質電位について特に質問が多くを検討可能性があります。したがって、メソッド数と神経科学の分野における動物実験の重症度を軽減する可能性があります。
今後は、1 つ以上の電極が付いている録音を予定しています。前提条件は、電極の微細化です。さらに、電極の長期的な安定性は、未来の革新のための問題です。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
ヘルムート ・ ショイレーベ ホーフグート Neumühle で豚舎で研究を実施する機会のために感謝したいと思います。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Disposable adhesive surface silver/silver chloride electrodes |
Spes Medica S.r.l., Genova, Italy |
Self adhesive hydrogel electrode | |
| Abralyt HiCl | Easycap GmbH | Abrasive cream | |
| Body Double fast | Smooth On Inc. | Skin adhesive silicone | |
| Telemetry system | Internal development | ||
| Picolog 1216 | Pico Technology | AD converter | |
| Laptop | Panasonic | Rugged laptop | |
| Receiver | Internal development |
References
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