使用多通道薄膜电极对小鼠视觉诱发电位的地形 EEG 记录

摘要

本方案描述了一种简单的程序，用于在小鼠中使用 32 个多通道薄膜电极获取和分析颅视觉诱发电位的地形。

摘要

视觉诱发电位 （VEP） 允许在临床前小鼠模型中表征视觉功能。有多种方法可以测量小鼠的 VEP，从无创 EEG、皮下单电极和 ECoG 到全侵入性皮层内多通道视觉皮层记录。在急性实验环境中进行局部皮层内微电极测量之前，获得视觉反应的整体地形 EEG 水平特征可能很有用。例如，一个用例是在研究其对局部皮层内水平的影响之前，评估耳聋模型中 VEP 地形的全局跨模态变化。多通道颅脑电图是获取这种皮层视觉活动概览测量的可靠方法。多通道颅脑电图通过标准化、一致的方法提供可比的结果，例如，识别皮层视觉功能的跨模式、病理或与年龄相关的变化。目前的研究提出了一种在麻醉小鼠中使用 32 通道薄膜 EEG 电极阵列获得闪光诱发 VEP 的地形分布的方法。结合时域和频域分析，该方法允许快速表征和筛选小鼠皮层视觉功能的地形和基本视觉特性，并且可以与各种急性实验设置相结合。

引言

小鼠是视力和眼科疾病退行性过程的临床前模型 1,2,3,4。视觉诱发电位 （VEP） 通常用于测量皮质视觉功能，例如，在病理模型中评估视觉退化 ^5,6。VEP 潜伏期、传导时间、振幅、多焦点特征或皮质视觉诱发电位的空间敏锐度提供有关视觉系统功能完整性的诊断信息 ^7,8,9。

在小鼠中，可以使用不同复杂程度的方法在各种空间尺度上测量皮质视觉诱发电位，从无创脑电图、皮下针状电极和颅骨植入螺钉，到皮质上层 ECoG 的全侵入性颅内入路，再到皮层内电极记录^10、11、

方案

所有动物均按照德国 （TierSchG， BGBl. I S. 1206， 1313） 和欧盟 （ETS 123;指令 2010/63/EU） 动物研究指南。动物实验得到了德国国家当局（下萨克森州消费者保护和食品安全办公室，LAVES）的批准，并由大学动物福利官员进行监督。本研究使用一只 3 月龄雄性 C57BL/6J 小鼠。

1. 动物细节

1. 在小鼠中执行适合特定研究问题的 VEP 测量。
2. 注意小鼠生理学中的菌株特性，这些特性可以通过改变麻醉药敏感性、癫痫发作易感性、年龄或遗传背景来影响实验。
   注意:具有不同遗传背景的小鼠品系通常可能会出现其他感觉障碍（例如，C57BL/6 进行性听力损失），这些障碍可能被忽视但间接影响视觉处理（例如，跨模态影响¹⁹）。

2. 全身麻醉的诱导

1. 在记录部位准备手术区域。确定鼠标的术前重量。
2. 用氯胺酮/甲苯噻嗪腹腔注射麻醉，剂量为 100 mg/kg 氯胺酮盐酸盐、4 mg/kg 甲苯噻嗪盐酸盐和 5mg/kg 卡洛芬（见 材料表）。
3. 注射后，立即将鼠....

结果

用多通道 EEG 记录视觉诱发电位可以评估小鼠 VEP 振幅、潜伏期或频率分量的地形。 图 2A 显示了用 3 个月大雄性 C57BL/6J 小鼠的上颅 32 通道脑电图记录的闪光诱发 VEP 地形图的示例。最强的视觉诱发活动发生在视觉皮层上方的枕骨区域。

图 2B 显示了闪蒸前后不同时间点颅骨上的电压分布。VEP 最强的 N1 振幅发生在枕中央区域上方的刺激后 50 毫秒。随后在刺激后 300 毫秒，枕骨和额叶区域出现潜在逆转和正峰值。 图 1B 中的蝶形图显示了 VEP N1 分量在 46 毫秒时的峰值潜伏期，在发病后约 300 毫秒处出现正峰值。

图 2C 显示了从所有 EEG 通道^37,38

讨论

本文介绍了一种使用薄膜电极记录颅外多通道脑电图的方法，以及如何在小鼠中获得视觉诱发电位的一致地形表示。在这里，我们示例性地展示了双眼闪光刺激，但这种方法也可以应用于其他类型的视觉刺激（即单眼、空间光栅、局灶性视野），例如使用更大的显示器。

该方案中的一个关键步骤是电极的定位。必须确保精确和一致的电极定位，以实现实验之间的可比性。重要的是，需要记录电极位置以供以后比较（即作显微镜图像）。尽管可以使用不同类型的薄膜电极和配置（来自其他分销商），但建议决定一种定义的电极配置并坚持使用，以便在实验中具有反向可比性。第二个关键方面是电极与颅骨的良好接触。接触质量会影响电极阻抗和信号质量⁴⁰.因此，与所有电极位点的颅骨相似的接触很重要，尤其是对于分析空间响应分布。如果电极通道显示噪声信号（即高频分量），则必须确保与颅骨有足够的接触，并且必须在实验期间测试阻抗。但是，目前的 VEP 记录对于整体信号质量来说非常可靠。

如果研究.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Bepanthen 5% 右泛醇	拜耳		Ophtamic gel
Cheetah 软件 5.11	Neuralnyx	5.11 神经	生理信号记录软件
数字 Lynx SX	Neuralynx	数字 Lynx 16SX	记录系统
心电图差分放大器	Otoconsult	WDA2 V1.0
电动剃须刀	Aesculap	GT420
电极支架	TSE 系统	430005-HE
检查灯	Heine	HL 5000	冷光源灯
加热垫 + 温度控制系统	CWE	TC-1000 小鼠
组织曲 0.5 mL	B.Braun		组织胶粘剂
红外加热灯	Sanitas	SIL 06
氯胺酮 10%	WDT		盐酸酮
LED 频闪仪	Monarch	Nova Strobe PBL	视觉刺激
Matlab 2021a	The Mathworks	2021a	刺激控制和分析
Moria 血管夹	Fine Science Tools	18320-11
小鼠脑电图电极	NeuroNexus	H32（网状）	32 通道脑电图电极。厚度：20 &μ;m;长度：8.6 毫米;宽 6.8 毫米。铂金站点：500 μm 直径
鼠标框架			要求提供定制信息
多功能I/O设备	National Instruments	PCIe-6353带BNC 2090A	模拟刺激产生、输出和触发
NaCl 0.9%	B.Braun		等渗、无菌、无热原的
Neuralynx HS36	Neuralynx	HS-36	Headstage
Neuronexus 探头连接器	Neuralynx	ADPT-HS36-N2T-32A	电极连接器
示波器	Tektronix	TDS 2014B
Progent 强效清洁剂	Menicon		用于硬性透气镜片的蛋白质去除剂和消毒溶液
记录 PC	HP	HP Z800	录音机
Rimadyl （卡洛芬）	Zoetis		卡洛芬
硅油 M 1000	Carl Roth	4045.1
银线	科学产品	AG-8W	直径 203 &m;心电图和参考电极
隔音室	IAC 声学
立体定向显微作器	TSE Systems	430005-M/P	用于脑电图电极放置
刺激电脑	戴尔	Dell Precision T5810	刺激电脑
手术显微镜	蔡司	Op-Mi 聚焦
手术胶带	3M	1527-0	1.25 厘米 x 9.1 米
Thilo-Tears 3 mg/g	Alcon Pharma GmbH		眼凝胶
Vaselin Lichtenstein	Winthrop		White vaselin 软膏
甲苯噻嗪 2%	Bernburg		盐酸甲苯噻
嗪 赛洛卡因喷雾剂 （10 mg/puff）	阿斯彭		利多卡因