2016年7月1日
本方案描述了在麻醉大鼠中同时记录视网膜电图和视觉诱发电位的方法。
本实验的总体目标是同时测量大鼠的视网膜电图和视觉诱发电位。该方法有助于回答裂隙神经科学领域中的关键问题,例如衰老或疾病是否会影响视觉通路中的特定成分。
该技术的主要优势在于能够全面评估视网膜功能及其对视觉诱发电皮层功能的上游影响。开始此操作前,需预先制备定制的ERG无源电极:剪取一段70毫米长的银丝,弯成直径为8毫米的环状结构,以环绕大鼠眼球。制备一个均匀的圆环,并通过在一毫米口径的管头尖端塑形来调整环的大小。
这一点非常重要,因为过小的环可能会意外增加关节内压力,而过大的环则可能增加信号的变异性。接下来,通过截取一段70毫米长的银丝,并将其弯成直径为8毫米的椭圆形,以钩住大鼠的门齿,预先制作定制的VEP非活动电极。
然后,通过截取一段30毫米长的银丝并弯成直径约1至2毫米的小环,预先制作定制的ERG活性电极,该小环用于轻柔接触大鼠角膜,以尽量减少角膜擦伤。随后,将银丝与电极导线的裸露内芯紧密缠绕,从而将电极牢固地连接至导线上。使用遮蔽胶带包裹多余的裸露金属部分,以减少光电伪影。
对于ERG的有源电极,可以多缠几层美纹纸胶带,以形成更厚且更坚固的包裹,使电极更容易被显微操作器夹持。在每个ERG无源电极上,将一小块钩毛搭扣粘贴到美纹纸胶带上,以便稳定地固定在啮齿类动物的颈带上。然后,对于每个VEP有源电极,将一个鳄鱼夹连接到电极导线的内芯金属丝上。
在开始记录前,立即对暴露的银丝表面进行氯化电镀,以改善信号传导。具体操作如下:将阴极连接到电池的负极,并将另一端浸入生理盐水中;随后,将阳极导线上的银尖端浸入正常生理盐水中,并将该电极导线的另一端连接到9伏电池的正极。
20秒后断开连接,电极丝的银尖端应均匀地覆盖上白色物质。对所有银制ERG和VEP电极重复此氯化过程。在此步骤中,用10%聚维酮碘对麻醉动物的剃毛区域消毒三次。
使用手术刀在头部中线处做矢状切口,并切除直径为20毫米的皮肤组织,以暴露颅骨。接着,通过刮除和用纱布干燥的方法去除下方的骨膜,以暴露冠状缝和矢状缝。在两侧大脑半球的颅骨上各钻一个孔。
将不锈钢螺钉旋入两个预制孔中,深度达一毫米,以实现牢固固定。然后,用纱布擦干颅骨,并用两根缝线牵开皮肤,为牙科银汞合金操作准备手术区域。随后,将牙科银汞合金涂布于暴露的颅骨表面,以固定螺钉电极,并确保约1.5毫米的螺钉暴露在外,用于信号记录。
随后,移除牵引缝线。对于暗视记录,所有操作均在暗室中进行。为便于说明,此处电极定位在普通室内光照条件下进行。
动物在实验前暗适应12小时,并使用氯胺酮和赛拉嗪进行麻醉。瞳孔散大并进行表面麻醉后,将无源VEP电极钩在下门齿处。随后,将动物放置在法拉第笼内的全视野刺激器前方的ERG平台上。
使用一条钩环固定带,松紧适当地环绕动物颈背部,将其固定在平台上。接着,将ERG无源电极非侵入性地环绕眼球赤道部的巩膜环放置,位置大约在角膜缘后方三米处。
通过将电极连接到颈后部的钩环固定带上,以固定电极。对对侧眼睛重复此操作。现在,将视觉诱发电位(VEP)的主动电极通过鳄鱼夹连接到预先植入颅骨的不锈钢螺钉上,完成固定。
在放置ERG引导电极之前,于电极上滴加少量1%羧甲基纤维素钠,以提高信号质量。使用固定在自制立体定位臂上的微型操作器,将ERG引导电极定位至轻触中央角膜表面。确保羧甲基纤维素钠仅接触角膜而未接触巩膜,如有 excess 液体,需擦拭干净。
然后将不锈钢接地针电极插入尾部皮下2至5毫米处。将平台向全视野刺激碗(Ganzfeld bowl)靠近,并确保动物的眼睛与碗的开口对齐,以实现双眼视网膜的均匀照明。随后关闭法拉第笼,以减少外界干扰噪声。
利用上述方案,可记录一系列对不同强度刺激产生的ERG波形,其中最微弱闪光的反应位于底部,最强闪光的反应位于顶部。在极微弱的光照条件下,可记录到暗视阈值反应。随着刺激亮度的增加,波形逐渐以B波为主,而在最亮的刺激下,负向的A波开始显现。
可通过使用P3来模拟a波,从而测定视杆细胞光感受器功能。该图显示,随着刺激能量的增加,P2波幅也随之增大。通过使用Naka-Rushton函数对视杆细胞P2的强度-反应关系进行建模,可测定视杆双极细胞功能。
视网膜神经节细胞功能在低光照能量下进行检测,并通过pSTR波峰振幅和潜时进行量化。视锥双极细胞功能通过成对闪光范式诱发,并通过视锥P2波峰振幅和潜时进行量化。VEP的振幅分析采用峰-谷和谷-峰振幅,以确定这些反应的潜时。
视觉诱发电位(VEP)波形的幅度随刺激能量的增加而增大。掌握该技术后,除电极制备、放置电极及暗适应所需时间外,实验本身可在约30至45分钟内完成。在进行该操作时,尤其需要注意电极放置的准确性,并留出足够的暗适应时间。
完成此操作后,可进行其他操作,如疾病修饰或治疗,以回答特定问题。观看本视频后,您应充分了解如何准备和放置电极,以及如何记录和分析视网膜电图(ERG)和视觉诱发电位(VEP)的波形。
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本方案描述了在麻醉大鼠中同步记录视网膜电图和视觉诱发电位的方法。该方法有助于解答裂隙神经科学领域中的关键问题,特别是关于衰老或疾病对视觉通路影响的研究。
同时记录ERG和VEP可对临床前模型中从视网膜到皮层的视觉通路完整性进行全面评估。这种双模态方法通过将视网膜功能障碍与上游皮层效应相关联,支持机制层面的风险排除,为神经退行性疾病和眼科疾病研究中的靶点验证提供依据。该方法通过提供定量且可转化的电生理读数,提高了早期发现阶段的预测可信度。
该方法可整合到从靶点验证、先导化合物鉴定到临床前药效测试的整个发现流程中,提供视觉通路完整性的电生理生物标志物。