脑干诱发电位测听是临床神经生理学中的重要工具。如今，脑干诱发电位测听也广泛应用于基础科学研究和涉及药理学及遗传学动物模型的临床前研究中。本文详细描述了如何在小鼠中成功记录和分析听觉脑干反应。
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本文内容
摘要
摘要
脑干听觉诱发电位（BERA）在临床神经生理学中具有核心意义。与其他诱发电位（EP）技术（如视觉诱发电位（VEPs）或体感诱发电位（SEPs））类似，听觉诱发电位（AEPs）通过重复呈现相同的刺激来诱发，随后对脑电图（EEG）反应进行平均处理，从而产生明显的正相（p）和负相（n）偏转波形。在人类中，各个波峰的波幅和潜伏期均可用于表征潜在神经回路中同步性和传导速度的变化。重要的是，AEPs 也被应用于基础与临床前科学研究，以识别和评估药理学及遗传性动物模型中的听觉功能。此外，结合药理学测试的动物模型还被用于探索治疗感音神经性听力损失（如年龄或噪声引起的听力障碍）的潜在益处。本文提供了在小鼠中使用短声和短音脉冲刺激记录听觉脑干诱发电位（ABRs）的详细且整合性的操作描述。本实验方案特别关注实验前的动物饲养、麻醉、ABR 记录、ABR 滤波处理、基于小波变换的自动化振幅增长函数分析以及潜伏期检测。
引言
大脑生理学的一个核心特征是其处理环境信息的能力，从而产生不同的内在或外在输出，例如学习、记忆、情绪反应或运动反应。可采用多种实验和诊断方法来表征特定刺激相关神经环路中单个神经元类型或神经元集群/群体的电生理反应性。这些电生理技术涵盖了微观、介观和宏观尺度上的不同时空维度1。微观尺度包括使用不同膜片钳模式进行的电压钳和电流钳实验，例如在培养神经元或急性分离神经元中开展的研究1。这些体外技术可用于表征单个电流成分及其药理学调控特性2,3。然而，其主要局限在于无法获取有关微环路和宏环路信息整合与处理的系统性信息。这一缺陷部分可通过介观尺度的体外技术加以弥补，例如多电极阵列技术，该技术可在培养神经元以及急性脑片中实现同步的细胞外多电极记录4,5。尽管脑片可在一定程度上保留局部微环路结构（例如海马区），但通常会丧失长距离的神经连接6。最终，要研究神经环路中的功能性连接，系统性的宏观尺度体内电生理技术仍是首选方法7。这些方法包括在人类和动物模型中均广泛应用的脑表面（硬膜外）和深部（颅内）脑电图（EEG）记录
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方案
所有动物实验均按照德国动物护理委员会的指南进行，所有实验方案均获得当地机构和国家动物护理委员会（德国北莱茵-威斯特法伦州自然、环境与消费者保护局 [LANUV NRW]，自然、环境与消费者保护部门）的批准。作者进一步确认，所有动物实验均遵循美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》（NIH 出版物编号 80-23，1996 年修订版）、英国《动物（科学程序）法案》1986 及相关指南，或欧洲共同体理事会 1986 年 11 月 24 日指令（86/609/EEC）以及 2010 年 9 月 22 日指令（2010/63/EU）。特别努力减少了实验动物的使用数量并减轻其痛苦（遵循“3R”[替代、减少和优化]策略）。
1. 实验动物
- 实验动物及物种的选择
- 在符合特定人类疾病同源性、同形性及可预测性要求的啮齿类动物/啮齿类动物模型（即小鼠或大鼠）中开展听觉脑干反应（ABR）研究。这一点在转化神经科学的基础研究中具有重要意义。
注意：需考虑现有的各种小鼠和大鼠品系在基本生理学和病理生理学特征上可能存在差异36,37,38在实验设计中必须考虑这些与小鼠/大鼠品系相关的特异性。 - 考虑小鼠....
- 在符合特定人类疾病同源性、同形性及可预测性要求的啮齿类动物/啮齿类动物模型（即小鼠或大鼠）中开展听觉脑干反应（ABR）研究。这一点在转化神经科学的基础研究中具有重要意义。
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结果
通过点击声和短音诱发的听性脑干反应（ABR）记录，可用于评估听力阈值差异、振幅增长函数以及潜伏期比较。在声压级（SPL）递增模式下，对照组及两种代表性突变小鼠品系（缺乏Cav3.2 T型电压门控Ca2+通道，即Cav3.2+/-和Cav3.2功能缺失突变体[Cav3.2-/-]）的点击声诱发ABR结果如图1所示。如上所述，由于人类54,55和小鼠56,57听觉参数存在性别差异，通常建议进行性别特异性分析。按照本方案所述，记录了自由场点击声（0.1 ms）和短音刺激（1–42 kHz，以6 kHz为步长，总时长4.5 ms，上升/下.......
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讨论
本方案详细且系统地描述了如何在小鼠中记录听觉诱发电位脑干反应。重点介绍了动物的预处理、麻醉方法以及可能影响实验结果的方法学混杂因素。这些因素包括但不限于性别、小鼠品系、年龄和饲养条件。需要注意的是，所有这些因素均可能影响感音神经性听力损失及听觉信息处理的基本特征。因此，对听觉表型分析研究进行适当的分层是必不可少的。
听觉诱发电位（AEP）记录技术在过去的50至60年中取得了巨大发展，如今已有商用的听觉脑干反应（ABR）记录系统，这些系统增强了该技术的应用性并使其操作更为简便，但同时也引入了一些新的潜在问题。本文讨论了其中的一些方面。首先，使用者应熟悉ABR系统，即由台式或笔记本电脑、前置放大器、放大器、电极输入盒以及潜在的换能器（例如扬声器、插入式耳机、耳罩式耳机和骨导振荡器）组成的仪器设备。值得注意的是，记录条件至关重要。由于ABR记录具有高度敏感性，必须进行屏蔽，以防止受到外部电噪声的干扰，并确保足够的信噪比。
另一个重要方面是仪器设备本身（例如刺激发生器、换能器和触发信号）。在小鼠中，最常用的刺激类型包括100 µs的咔.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者谨此感谢克里斯蒂娜·科尔布博士（德国神经退行性疾病中心 [DZNE]）和罗伯特·斯塔克博士（DZNE）在动物繁育与动物健康护理方面提供的协助。本研究由德国联邦药品和医疗器械机构（Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM，德国波恩）提供资金支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 用于RZ6的AEP/OAE软件（BioSigRZ软件） | Tucker-Davis Technologies (TDT) | BioSigRZ | |
| 双目手术放大显微镜 | Zeiss Stemi 2000 | 0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000 | |
| 笼具（Macrolon） | Techniplast | 1264C, 1290D | |
| 卡普洛沙兽用，50 mg/ml | Virbac 动物药品有限公司 | PZN 11149509 | |
| 冷光源 | Schott KL2500 LCD | 9.705 202 | |
| 棉签（无菌） | Carl Roth | EH12.1 | |
| 定制金属网状法拉第笼（不锈钢，2 mm 厚度，1 cm 网格尺寸） | 定制 | 定制 | |
| 5% 泛醇（Bepanthen 眼鼻霜） | 拜耳医药保健有限公司 | PZN: 01578681 | |
| 一次性皮下不锈钢针 电极，27GA，12mm | Rochester Electro-Medical, Inc. | S03366-18 | |
| 手术铺巾（无菌） | Hartmann | PZN 0366787 | |
| 70% 乙醇 | Carl Roth | 9065.5 | |
| 1/4'' 自由场测量校准麦克风套件 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | PCB-378C0 | |
| 手套（无菌） | 优尼手套 | 1570 | |
| Graefe 镊子—弯曲，带齿 | 强迫游泳实验 | 11052-10 | |
| GraphPad Prism 6 软件，V6.07 | GraphPad Prism Software, Inc. | https://www.graphpad.com/ | |
| 基于热力的手术器械灭菌器 | 强迫游泳实验 | 18000-50 | |
| 恒温的 加热毯 | ThermoLux | 461265 / -67 | |
| 氯胺酮（Ketamine），25 mg/ml | Pfizer | PZN 08707288 | |
| 林格氏液’s 溶液（无菌） | B.Braun | PZN 01471434 | |
| Matlab 软件 | MathWorks, Inc. | https://de.mathworks.com/products/matlab.html | |
| Medusa 4通道低阻抗前置放大器 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RA4LI | |
| Medusa 四通道前置放大器/数字转换器 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RA4PA | |
| 麦克风 | PCB Pieztronics | 378C01 | |
| 多场声源-立体声 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | MF1-S | |
| 示波器 | Tektronix | DPO3012 | |
| Optical PC1 express卡（用于Optibit接口） | Tucker-Davis 系统（TDT） | PO5e | |
| Askina Braucel 敷料（纤维素吸收垫） | B.Braun | PZN 8473637 | |
| 前置放大器 | PCB Pieztronics | 480C02 | |
| RZ6 多功能输入/输出处理器系统（BioSigRZ） | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RZ6-A-PI | |
| 0.9% 氯化钠溶液（NaCl，无菌） | B.Braun | PZN:8609255 | |
| SigGenRZ 软件 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | https://www.tdt.com/ | |
| 软件 R（版本 3.2.1）+ Reshape 2（版本 1.4.1）+ ggplot 2（版本 1.0.1）+ datatable（版本 1.9.4）+ gdata（版本 2.13.3）+ pastecs（版本 1.3.18）+ waveslim（版本 1.7.5）+ MassSpecWavelet（版本 1.30.0） | R 基金会，R 核心团队 2015 | 开源软件（可免费分发） | |
| 隔音屏蔽室 | Med Associates 公司 | ENV-018V | |
| 标准型镊子，12 cm 和 14.5 cm 长度 | 强迫游泳实验 | 11000-12, 11000-14 | |
| Leukosilk 胶带 | BSN medical GmbH & Co. KG | PZN 00397109 | |
| 组织镊 - 1×2 齿，12 厘米 | 强迫游泳实验 | 11021-12 | |
| Uniprotect 通风柜 | Bioscape | THF3378 | |
| 通风柜 | Tecniplast | 9AV125P | |
| 赛拉嗪（Rompun），2% | Bayer Vital GmbH | PZN 1320422 |
参考文献
- Sporns, O., Tononi, G., Kotter, R. The human connectome: A structural description of the human brain. PLOS Computational Biology. 1 (4), e42(2005).
- Bebarova, M. Advances in patch clamp technique: towards higher quality and quantity. Ge....
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